A/D 변환기 성능 표현

1. A/D 변환기에서, 성능(사양,스펙)을 결정하는, 주요 항목들

  ㅇ 분해능                          ☞ 아래 3.항 (Δ = FSR / 2n) 참조
     - 아날로그 신호 범위를 몇 개의 디지털 코드로 표현 가능한가를 나타냄

  ㅇ 소요 비트 수
     - 아날로그 입력 신호의 `동적 범위 : FSR` 및 `양자화 분해능 : n`에 의존함
        . 例) 3 비트 A/D 컨버터  : 표본화된 표본치를 8 비트로 부호화 함
        . 例) 12 비트 A/D 컨버터 : 표본화된 표본치를 12 비트로 부호화 함
     - 이때,  8 비트,12 비트 등으로 부호화된 신호 전달 시간구간을 `타임슬롯`이라고 함

  ㅇ 최대 입력 값 또는 입력 범위 또는 전체 입력 범위 (input range : − full scale ~ + full scale)
     - 例) 0 ~ 10 V 입력 범위를 갖는 3 비트 A/D 컨버터의 경우
         . 최대 입력 값 : 10 V 보다 약간 작아짐 => 10 (1 - 2-3) = 9.99609 V
            .. 이는, 가장 큰 이진코드 값 `111`에 해당됨
         . 즉, 가장 작은 단위 LSB로써 Δ => FSR / 2-3 만큼이 10 V에서 빠짐
         . 결국, 최대 크기는 가장 큰 코드 값인 `111`에 해당되는 아날로그 전압 값 임

  ㅇ A/D 전달함수                    ☞ 아래 4.항 참조
     - `입출력 전달 특성`에 대한 `함수적 관계성`을 나타낸 것


2. A/D 변환기에서, 주요 사양의 분류

  ㅇ 정적 사양
     - INL (Integral Nonlinearity)  :  입출력 전달특성의 비선형성을 나타냄
        . 이론적인 이상적인 전달 함수와 실제 전달 함수 사이의 차이
     - DNL (Differential Nonlinearity)  :  인접한 양자화 레벨 사이의 간격 차이
        . 양자화 계단 불균일성
     - 옵셋 오차 (Offset Error)  :  입력이 0일 때 출력이 0이 아닐때의 오차
     - 이득 오차 (Gain Error)  :  이론적인 이득과 실제 이득 사이의 차이
     * (주로, A/D 입출력 전달 특성과 관련)
        . 만일, A/D 전달함수가 동일하다면, 이들 사양들도 모두 동일하게 됨

  ㅇ 동적 사양
     - 변환 속도 (Conversion Rate)  :  입력 직후 최종 출력까지 걸린 시간 (단위 : SPS, Hz)
        . 단위 시간 당 변환 가능한 샘플 수
     - Full Power 대역폭  :  신호 대 잡음비가 특정 값 이하로 감소하지 않는 최대 주파수     
     - Aperture Time  :  샘플링 순간을 정의하는 시간
        . 샘플링 명령 시작 ~ 실제 끝까지 이행 지연 시간
     - Aperture Jitter  :  샘플링 순간의 불규칙성
        . 위 Aperture Time의 들쑥날쑥한 지연 변이
     - SNR  :  신호 대 잡음 비
     - 유효 비트 수 (ENOB, Effective Number of Bits)
        . 주어진 분해능을 갖는 A/D 컨버터의 변환 결과 중 신뢰성 있는 비트 수
     * (주로, 속도,오차,왜곡 등과 관련)
        . 불확정성 관련 : aperture time, aperture jitter
        . 잡음 관련 : SNR, 유효 비트 수 


3. 분해능         ☞ 양자화 분해능 (Quantization Resolution) 참조

  ㅇ 아날로그 신호 범위를 몇 개의 디지털 코드로 표현 가능한가를 나타냄

  ㅇ 표현식
     - Δ = (최대 입력 범위) / (양자화 스텝의 개수) = (최대 동적 범위) / (디지털 코드 개수)
          = FSR / 2n

  ㅇ 세부 항목
     - Δ = FSR / 2n  : 양자화 단위 
        . A/D 컨버터로 구별 가능한 아날로그 전압의 최소 범위
        . 한편, LSB가 A/D 컨버터로 구별할 수 있는 가장 작은 단위이므로,
           .. A/D 컨버터 관련 문헌에서는,
           .. `양자화 단위 Δ` 라는 용어 보다는,
           .. 가장 하위 비트인 `LSB`를 양자화 단위로 사용하는 경우가 더 많음
     - n : 양자화 분해능 => 즉, 인접한 양자화 진폭 크기 차이를 주는 비트 수
        . n이 작으면, 나쁜 분해능을 갖음
        . n이 크면,   오버플로우 발생 가능성
     - FSR : 동적 범위  (FSR : Full Scale Range, 입력 전 범위 구간)


4. A/D 전달함수

  ㅇ 아날로그-디지털 전달특성곡선 (일명, A/D 전달함수 라고도 함)
     - `입력 아날로그 전압` 및 `출력 디지털 코드`를,
     - XY축을 기준으로 `계단 모양`으로 함께 그려,
     - `입출력 전달 특성`에 대한 `함수적 관계성`을 도드라지게 나타낸 것
         
        . 가로축 : 아날로그 입력 전압
        . 세로축 : 양자화된 디지털 출력 코드

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