1. A/D変換とは

電気化学測定では、電極の電位や反応に伴う電流を数値として記録します。これらのアナログ信号を、コンピュータで扱えるデジタル値に変換するのがA/D変換です。本稿では、その基本と、微小な変化を測定するときに知っておきたいビット数・測定レンジの関係をご紹介します。

A/D変換では、一定の時間間隔ごとにアナログ信号の値を取り込み、デジタル信号へ変換します。変換後の信号は、「0101」のような2進数で表現されます。

A/D変換されたデジタル信号は、一定のビット数（上記の例では4ビット）で表現されます。ビット数が大きいほど、より細かな信号の変化を表現できます。なお、最上位ビットをMSB（Most Significant Bit）、最下位ビットをLSB（Least Significant Bit）といいます。

図1にA/D変換の概念を示します。

2. A/D変換器の用途

A/D変換器は、さまざまな用途で使用されています。例えば、温度や圧力を測定するセンサは、通常アナログ信号を出力します。このアナログ信号をマイコンやコンピュータで処理するためには、A/D変換器が必要です。

信号は次のような流れで変換されます。

例）電極に流れる電流 → 装置内部で電圧信号に変換 → A/D変換 → ソフトウェアで電流値として
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3. A/D変換器の種類

A/D変換器は、変換方式によっていくつかの種類に分類されます。

代表的な方式を表1に示します。それぞれに特徴があり、用途に応じて使い分けられています。

4. 測定時に知っておきたいこと

A/D変換のビット数は、測定信号をどれだけ細かく数値化できるかに関係します。ただし、測定の分解能はビット数だけでなく、測定レンジによっても変わります。同じビット数であれば、狭い範囲を分割するほど、１段階に相当する値は小さくなります。

例えば、電気化学測定で微小な電流変化を観察するとき、必要以上に大きい電流レンジを選ぶと、その変化を十分に捉えられない場合があります。そのため、測定中の最大電流が範囲を超えないようにしつつ、適切な電流レンジを選択することが大切です。
なお、分解能が高くても、ノイズや測定回路の誤差によって、小さな変化を正確に測定できるとは限りません。

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