将模拟信号转换为数字信号的过程主要包括以下三个关键步骤，通常通过模数转换器（ADC）实现：
一、采样（Sampling）
定义采样定理 为避免混叠现象，采样频率（$f_{sample}$）必须满足奈奎斯特采样定理，即：
$$f_{sample} \geq 2 \times f_{max}$$
其中$f_{max}$为模拟信号的最高频率。
实际操作
在连续时间信号上按固定时间间隔（采样周期$T = \frac{1}{f_{sample}}$）采集离散样本值，这些值反映了信号在每个时刻的幅度。
二、量化（Quantization）
离散化过程
将连续的模拟信号值映射为有限个离散的数字级别。量化级别数由位数决定，例如8位ADC可表示256个级别。
量化误差
量化过程中不可避免地会产生误差，误差大小与量化位数相关。位数越高，量化精度越高，但数据量也越大。
三、编码（Encoding）
二进制表示
将量化后的离散值转换为二进制代码。常用二进制补码形式表示，以简化计算和存储。
示例
8位ADC将模拟电压映射为0-255的整数，例如1.2V可能对应1040（假设满量程为2.4V）。
四、其他注意事项
滤波：
采样前需通过低通滤波器去除高于奈奎斯特频率的谐波，防止混叠。
分辨率：
量化位数越高，分辨率越高，但需权衡数据量和计算复杂度。
应用场景：
例如温度测量中，模拟电压（如热敏电阻）通过ADC转换为数字值后，可被微控制器处理。
通过以上步骤，模拟信号被高效转换为数字信号，便于后续的数字处理与传输。