1. A/D 컨버터 종류
※ 변환 방법에 따라, 변환 속도, 분해능, 전력 소비, 잡음 특성 등이 달라짐
ㅇ 클럭 동작 속도에 따른 구분
- 저속 ADC : 비교적 낮은 변환 속도를 가지며, 저 전력,저 비용 구현에 유리
- 중속 ADC : 변환 속도와 분해능 사이의 균형을 중시하는 일반적인 응용에 사용
- 고속 ADC : 매우 높은 변환 속도를 가지며, 통신,영상,고속 계측 등에 사용
ㅇ 샘플링율에 따른 구분
- Nyquist-rate ADC
. 입력 신호의 최대주파수의 2배로 데이터 샘플링 수행
- Oversampling ADC
. 오버샘플링 기법, 디지털 필터, 부궤환 등을 이용
. 특징
.. 나이퀴스트율 보다 훨씬 높은 샘플링율로 SNR을 증가시킴
.. 양자화잡음을 신호 대역폭 밖으로 보내 이를 디지털 필터를 통해 제거해냄
.. 높은 분해능과 우수한 저주파 신호 정밀도에 유리
. ΣΔ ADC (Sigma-Delta, 시그마 델타) : Oversampling ADC의 대표적인 구현 방식
.. 오버샘플링과 잡음 성형(Noise Shaping), 디지털 필터 등을 이용하는 ADC
ㅇ 해상도 또는 분해능(Resolution)에 따른 구분
- 저 해상도 수준 ADC : 6 비트 이하의 양자화 비트 수를 갖는 ADC
- 중 해상도 수준 ADC : 7,8,9 비트 정도의 양자화 비트 수를 갖는 ADC
- 고 해상도 수준 ADC : 10 비트 이상의 양자화 비트 수를 갖는 ADC
ㅇ 구조에 따른 구분
- 플래시 구조 (flash) : 빠른 변환 속도, 높은 하드웨어 비용, 많은 수의 비교기 필요
. 다수의 비교기를 병렬로 사용하여 한 번에 변환하는 구조
. 매우 빠르지만 비교기 수가 많아, 고 분해능 구현에 불리
- 파이프라이닝 구조 (pipeline) : 높은 분해능, 복잡한 구조
. 변환 과정을 여러 단계로 나누어 각 단계를 파이프라인 방식으로 처리
. 높은 변환 속도와 중,고 분해능을 동시에 얻을 수 있어 통신,영상 등에 널리 사용
- SAR 구조 (Successive Approximation Register) : 낮은 전력 소비, 유연한 구조
. 입력 전압과 DAC 출력의 비교를 반복하여 이진 탐색 방식으로 변환
. 속도,분해능,전력소비의 균형이 좋아 범용 ADC에 널리 사용
- 폴딩 구조 (folding) : 비교기 수를 줄이면서 고속 변환이 가능
. 입력 전압을 폴딩 회로를 통해 여러 구간으로 접은 후, 비교하며 디지털 변환
- 이중 적분 (Dual-Slope)
. 입력 전압을 일정 시간 적분한 후 기준 전압으로 역적분하여 변환
. 변환 속도는 느리지만 잡음 제거와 높은 정밀도에 유리하여 디지털 계측기에 사용
ㅇ 변환 원리에 따른 구분
- 병렬형 (parallel) : flash ADC, subranging ADC
. 여러 비교기를 동시에 사용하여 입력 전압을 한꺼번에 비교
- 적분형 (weighting) : 이중 적분(dual-slope) ADC, charge balancing ADC, 시스마 델타 ADC
. 입력 신호를 일정 시간 적분하고, 이를 기준 신호와 비교하여 변환
- 카운터형 (counting)
. 카운터를 증가시키면서 DAC 출력과 입력을 비교하여 일치하는 디지털 값을 탐색
. 구조가 단순하지만 변환 시간이 길어질 수 있음
- 축차 비교형 (successive approximation)
. 상위 비트부터 차례로 입력과 DAC 출력을 비교하여, 디지털 값을 결정
. SAR (Successive Approximation Register) ADC가 대표적이며, 비교적 빠르고 회로 구성이 효율적
2. 병렬형 A/D 컨버터
ㅇ 모든 가능 전압 레벨의 제공을 위해, 직렬 저항에 의한 전압분배 사용
- 기준 전압을, 직렬 연결 저항으로 전압분배한 후에,
- 각 저항에 걸리는 전압과 입력된 아날로그 전압을,
- 각 저항과 연결된 비교기를 사용하여,
- 이를토대로, 입력 전압의 크기를 결정하는 방식
. 각 출력 전압의 추출은, 1-of-no 디코더 사용
ㅇ 특징
- 한 번의 변환에 한 번의 비교 만 수행
- 소요 수 만큼 비교 전압과 비교기 마련 필요
. 이들을 동시 사용하므로, 빠른 변환 속도 가능
- 비용,전력,면적 불리
. 분해능 1 비트 증가시 마다, 필요 비교기 수가 2배씩 증가되므로
ㅇ 구분
- flash A/D 컨버터 : 소요 수의 비교기 모두 설치 필요
- subranging A/D 컨버터 : 서로다른 flash A/D 컨버터를 합친 형태
. flash A/D 컨버터가 많은 저항기,비교기를 사용하는 것과 달리,
. 2 이상의 flash A/D 컨버터를 동시 사용