Jednobitowy przetwornik ADC
Modulator delta jest szeregowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Ciągle zmieniające się napięcie analogowe zostaje przekształcone w szeregowy ciąg impulsów. Szerokość impulsów nie jest jednak stała, lecz zależy od przebiegu napięcia analogowego. Gdy napięcie wejściowe rośnie, modulator delta przełącza swoje napięcie wyjściowe ze stanu „L” na „H”. Powstaje więc zbocze narastające, gdy napięcie wejściowe wzrasta. Gdy napięcie wejściowe maleje, wyjście modulatora przełącza się ze stanu „H” na „L”. Malejące napięcie wejściowe powoduje więc zbocze opadające. Jeśli napięcie wejściowe pozostaje stałe, sygnał wyjściowy modulatora delta bardzo szybko przełącza się pomiędzy stanami „L” i „H”. Powstają wtedy bardzo wąskie, symetryczne impulsy, czyli w praktyce zwykły przebieg prostokątny.
Brak konieczności stosowania układu sample-and-hold
Jedną z podstawowych cech tego systemu jest możliwość pracy bez układu sample-and-hold, w którym próbki przetwarzanego napięcia analogowego są tymczasowo przechowywane. Oznacza to, że na wejście można podać szybkozmienne napięcie analogowe, a na wyjściu modulator będzie generował ciąg stanów logicznych stanowiący cyfrowe odwzorowanie zmian napięcia wejściowego
Modulator delta wymaga jednak sygnału zegarowego, którego częstotliwość określa szybkość przetwarzania.
Schemat ideowy modulatora delta
Na poniższym rysunku przedstawiono podstawowy schemat modulatora delta. Układ jest więc bardzo prosty i składa się z szybkiego komparatora analogowego, przerzutnika typu D oraz pasywnego integratora. Integrator tworzą rezystor R1 i kondensator C1.
Analogowe napięcie wejściowe jest doprowadzane do wejścia nieodwracającego komparatora. Wyjście komparatora steruje wejściem danych przerzutnika typu D. Wejście zegarowe tego układu jest sterowane zewnętrznym sygnałem impulsowym, który określa szybkość działania systemu. Wyjście przerzutnika stanowi wejście integratora. Napięcie wyjściowe integratora jest doprowadzane do wejścia odwracającego komparatora. W ten sposób powstaje układ z pętlą sprzężenia zwrotnego.
Działanie przerzutnika typu D
Działanie całego układu jest całkowicie zależne od sposobu pracy przerzutnika typu D. Ten rodzaj komórki pamięci ma wejście danych oznaczone literą D. Wyjście Q przerzutnika przyjmuje stan logiczny obecny na wejściu D w chwili pojawienia się zbocza narastającego sygnału zegarowego. Przerzutnik pozostaje w tym stanie nawet wtedy, gdy poziom logiczny na wejściu D ulegnie zmianie. Dopiero przy następnym zboczu narastającym sygnału zegarowego wyjście Q przejmuje tę zmianę.