Ein Analog-Digital-Wandler ist ein elektronisches Bauteil, das ein zeitlich kontinuierliches analoges Signal – etwa eine Spannung oder eine Sensor-Messgröße – in eine Folge diskreter digitaler Werte umwandelt.
Die reale Welt liefert Messgrößen wie Schall, Licht oder Temperatur als stufenlose, analoge Signale. Digitale Systeme können mit solchen stufenlosen Werten jedoch nichts anfangen – sie benötigen Zahlen. Ein Analog-Digital-Wandler übersetzt das analoge Signal deshalb in eine Folge solcher Zahlenwerte, die anschließend digital gespeichert, übertragen oder weiterverarbeitet werden können.
Der Wandler misst das eingehende analoge Signal in regelmäßigen Zeitabständen, der sogenannten Abtastrate, und ordnet jedem Messzeitpunkt einen digitalen Zahlenwert aus einem begrenzten Wertebereich zu, der von der Bitbreite des Wandlers abhängt. Je höher Abtastrate und Bitbreite, desto feiner lässt sich das ursprüngliche Signal zeitlich und in seiner Amplitude nachbilden – allerdings wächst damit auch die anfallende Datenmenge. Da nur endlich viele diskrete Werte zur Verfügung stehen, entsteht bei der Umwandlung stets eine kleine Abweichung zum tatsächlichen analogen Wert, die sogenannte Quantisierung.
Ein Mikrofon wandelt Schallwellen in eine analoge elektrische Spannung um. Ein nachgeschalteter Analog-Digital-Wandler misst diese Spannung tausende Male pro Sekunde und erzeugt daraus eine Folge digitaler Zahlenwerte, die als Audiodatei gespeichert werden können.
Analog-Digital-Wandler werden überall dort eingesetzt, wo reale, analoge Messgrößen digital erfasst, gespeichert oder ausgewertet werden sollen: in der Audio- und Bildaufnahme, in Sensoren von Mess- und Steuerungstechnik sowie in nahezu jedem Gerät, das physikalische Umweltgrößen in digitale Daten überführt.
Ein Analog-Digital-Wandler erzeugt grundsätzlich nur eine Annäherung an das ursprüngliche analoge Signal, keine perfekte Kopie – die Qualität dieser Annäherung hängt von Abtastrate und Bitbreite ab. Häufig wird außerdem übersehen, dass der umgekehrte Vorgang, die Rückwandlung digitaler Werte in ein analoges Signal, eine eigene, spiegelbildliche Technik erfordert und nicht automatisch mit demselben Bauteil möglich ist.
Nicht zu verwechseln mit Digitales Signal: Dieses ist das Ergebnis der Wandlung, also die diskrete Werteform selbst, nicht das Bauteil, das die Umwandlung vornimmt. Ebenfalls abzugrenzen ist Zeichenkodierung: Sie ordnet Zeichen digitalen Codes zu, befasst sich aber nicht mit der Umwandlung physikalischer Messgrößen.