模數轉換器（ADC）是一種系統，其將一個模擬信號，例如聲音拾取由一個麥克風或光進入數碼相機，進一個數字信號。ADC還可以提供隔離的測量，例如將輸入的模擬電壓或電流轉換為表示電壓或電流的大小的數字的電子設備。通常，數字輸出是二進制補碼與輸入成比例的二進制數，但還有其他可能性。

有幾種模數轉換器體系結構。由于復雜性和對精確匹配組件的需求，除了最專門的模數轉換器之外，所有ADC都被實現為集成電路（IC）。這些通常采用金屬氧化物半導體（MOS）混合信號集成電路芯片的形式，該芯片集成了模擬和數字電路。

模數轉換器將連續時間和連續幅度的模擬信號轉換為離散時間和離散幅度的數字信號。轉換涉及輸入的量化，因此必然會引入少量的誤差或噪聲。此外，模數轉換器不會連續執行轉換，而是定期進行轉換，對輸入進行采樣，從而限制了輸入信號的允許帶寬。

模數轉換器的性能主要由其帶寬和信噪比（SNR）來表征。模數轉換器的帶寬主要由其采樣率表征。ADC的SNR受許多因素影響，包括分辨率，線性度和精度（量化級別與真實模擬信號的匹配程度），混疊和抖動。ADC的SNR通常以其有效位數（ENOB），它返回的每個度量的位數平均來表示，而不是噪聲。理想的ADC的ENOB等于其分辨率。選擇ADC以匹配要數字化的信號的帶寬和所需的SNR。如果模數轉換器的采樣率大于信號帶寬的兩倍，那么根據Nyquist–Shannon采樣定理，就可以實現完美的重構。量化誤差的存在甚至限制了理想ADC的SNR。但是，如果ADC的SNR超過輸入信號的SNR，則其影響可能會被忽略，從而導致模擬輸入信號的本質上是完美的數字表示。

模數轉換器是2000年代音樂再現技術和基于數字音頻工作站的聲音記錄所不可或缺的。人們通常使用模擬記錄在計算機上制作音樂，因此需要模數轉換器來創建脈沖碼調制（PCM）數據流，該數據流會進入光盤和數字音樂文件。當前用于音樂的模數轉換器可以以高達192?kHz的速率采樣。在這些問題上存在大量文獻，但是商業考慮通常起著重要作用。許多錄音棚采用24位/ 96 kHz（或更高）脈沖編碼調制（PCM）或直接流數字錄音（DSD）格式，然后對信號進行下采樣或抽取，以進行光盤數字音頻制作（44.1 kHz），對于常用的廣播和電視廣播應用，由于人類的奈奎斯特頻率和聽覺范圍，將其降低到48 kHz?。

要求ADC處理，存儲或傳輸幾乎任何數字形式的模擬信號。例如，電視調諧卡使用快速視頻模數轉換器。慢速片上8、10、12或16位模數轉換器在微控制器中很常見。數字存儲示波器需要非常快速的模數轉換器，這對于軟件定義的無線電及其新應用也至關重要。

數字成像系統通常使用模數轉換器將?像素數字化。一些雷達系統通常使用模數轉換器將信號強度轉換為數字值，以進行后續信號處理。許多其他原位和遙感系統通常使用類似技術。所得數字化數值中的二進制位數反映了分辨率，xxx的離散量化級數（信號處理）。模擬信號和數字信號之間的對應關系取決于量化誤差。量化過程必須以足夠的速度進行，這可能會限制數字信號的分辨率。科學儀器中的許多傳感器都會產生模擬信號。溫度、壓力、pH、光強度等。所有這些信號都可以放大并饋送到模數轉換器，以產生與輸入信號成比例的數字。

某些非電子或僅部分電子的設備（例如旋轉編碼器）也可以視為模數轉換器。通常，模數轉換器的數字輸出將是與輸入成比例的二進制補碼二進制數。編碼器可能會輸出格雷碼。