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
- DNL (Differential Nonlinearity)
. 양자화 계단 불균일성
- 옵셋 오차 (Offset Error)
- 이득 오차 (Gain Error)
* (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)
- Full Power 대역폭
- Aperture Time : 샘플링 명령 시작 ~ 실제 끝까지 이행 지연 시간
- Aperture Jitter : 위 Aperture Time의 들쑥날쑥한 지연 변이
- SNR
- 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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