Co to jest ADC i do czego służy?

W świecie mikrokontrolerów i elektroniki cyfrowej często spotykamy się z problemem przetwarzania sygnałów analogowych. W końcu większość zjawisk fizycznych (temperatura, światło, dźwięk) ma charakter ciągły – czyli analogowy. Mikrokontrolery natomiast operują na sygnałach cyfrowych. Aby umożliwić komunikację między tymi dwoma światami, stosuje się przetworniki analogowo-cyfrowe, czyli ADC (Analog-to-Digital Converter).

Czym jest ADC?

ADC to układ elektroniczny, który zamienia sygnał analogowy (ciągły) na jego odpowiednik cyfrowy (dyskretny). Oznacza to, że napięcie wejściowe (np. z czujnika) jest próbkowane i przypisywana jest mu odpowiednia wartość liczbową, możliwa do przetworzenia przez mikrokontroler.

Przykład: jeśli mamy napięcie 2.5V i przetwornik ADC 10-bitowy z zakresem 0–5V, to wynik digitalizacji wyniesie około 512 (bo 2.5V to połowa z 5V, a 2¹⁰ = 1024 → 1024/2 = 512).

Podstawowe parametry ADC

• Rozdzielczość (bit depth): liczba bitów określająca, na ile poziomów dzielony jest zakres napięć. Przykładowo, 8-bitowy ADC daje 256 poziomów (2⁸), a 12-bitowy – 4096 poziomów.
• Zakres napięcia wejściowego: minimalne i maksymalne napięcie, które może zostać poprawnie odczytane (np. 0–3.3V).
• Częstotliwość próbkowania (sampling rate): jak często ADC wykonuje pomiary. Wyrażana w Hz (np. 1 kHz = 1000 próbek na sekundę).
• Typ konwersji: sukcesywna aproksymacja (SAR), delta-sigma, flash, itp. – różnią się szybkością i dokładnością.

Zastosowania ADC

ADC znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie musimy mierzyć wielkości analogowe i analizować je w sposób cyfrowy. Przykładowe zastosowania:

• Pomiar temperatury – np. czujniki NTC lub LM35.
• Pomiar napięcia – np. w systemach bateryjnych.
• Skanowanie sensorów – światła (fotorezystory), wilgotności, ciśnienia itp.
• Audio – digitalizacja dźwięku (np. z mikrofonu).
• Sterowanie analogowe – np. odczyt pozycji z potencjometru.

ADC w mikrokontrolerach

Wiele popularnych mikrokontrolerów ma wbudowane przetworniki ADC. Oto kilka przykładów:

Rodzina AVR (np. ATmega328P)

• 10-bitowy przetwornik ADC.
• Do 8 kanałów analogowych.
• Używany np. w Arduino Uno.

STM32 (rodzina ARM Cortex-M)

• Rozdzielczość od 12 do 16 bitów (w zależności od modelu).
• Wysoka częstotliwość próbkowania.
• Możliwość konwersji wielu kanałów (z użyciem DMA).

ESP32 / ESP8266

• Wbudowany ADC 12-bitowy (ESP32), 10-bitowy (ESP8266).
• Uwaga: niektóre kanały są mniej dokładne, niektóre dzielone z innymi funkcjami.

Jak korzystać z ADC w praktyce?

Większość mikrokontrolerów umożliwia konfigurację i odczyt ADC z poziomu rejestrów lub przez biblioteki. W Arduino np. wystarczy użyć funkcji analogRead(pin). W bardziej zaawansowanych systemach (np. STM32) konfiguracja może wymagać użycia HAL’a lub rejestrów niskiego poziomu.

Przykład z Arduino:

int sensorPin = A0;
int value = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  value = analogRead(sensorPin); // odczyt ADC
  Serial.println(value);         // wyświetlenie wyniku
  delay(500);
}

Dlaczego warto znać zewnętrzne ADC?

Zewnętrzne przetworniki takie jak ADS1115, MCP3008 (SPI, 10-bit), ADS1015 (12-bit, I2C) czy ADS124S08 (24-bit) pozwalają znacznie rozszerzyć możliwości układów wbudowanych. Ich użycie może być niezbędne w aplikacjach przemysłowych, naukowych czy wszędzie tam, gdzie liczy się precyzja i niezawodność pomiaru.

Podsumowanie

ADC to kluczowy element umożliwiający mikrokontrolerom „rozumienie” świata analogowego. Choć jego działanie może wydawać się skomplikowane, większość platform programistycznych udostępnia łatwe narzędzia do jego obsługi. Znajomość podstaw ADC to pierwszy krok do budowy inteligentnych systemów pomiarowych, automatyki czy urządzeń IoT.

🛒 Produkty powiązane z wpisem

Prezentowaną w artykule elektronikę znajdziesz oczywiście w naszym sklepie 👉 sklep.msalamon.pl 👈Zapraszamy również na nasze social media, gdzie na bieżąco informujemy o nowych produktach oraz o najciekawszych promocjach 😎👇

• Instagram
• Facebook
• YouTube
• TikTok