A/D 컨버터의 개요 - ①A/D컨버터란?

A/D 컨버터의 개요 - ①A/D컨버터란?

1. A/D 컨버터

A/D 컨버터란, 다양한 어플리케이션에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 (A/D 변환)하는 것입니다. 이 동작은 아날로그 신호를 표본화→양자화→등호화하여 디지털 신호로 변환하는 일련의 단계를 나타냅니다.

 

2. 기본 동작

A/D 컨버터의 기본 동작을 하기의 A/D 컨버터의 예를 통해 표시하였습니다.

A/D 컨버터는 아날로그 신호의 진폭을 이산적인 주기로 추출하여, 부호로 표시된 디지털 신호로 변환합니다. A/D 변환된 디지털 신호의 bit 수를 분해능 (이 경우, 3bit), 최상위 bit를 MSB (Most Significant Bit), 최하위 bit를 LSB (Least Significant Bit)라고 합니다.

하기 그래프는 아날로그 신호 (입력)와 디지털 신호 (출력)의 관계를 나타낸 것입니다. 디지털 신호의 차이로서 판별 가능한 아날로그 신호의 최소 진폭이 최소 분해능 (=1LSB)이며, 아날로그 신호와 디지털 신호 사이에서 발생하는 오차를 양자화 오차라고 합니다.

또한, 최초의 디지털 신호 변화점 (000→001)의 0.5LSB 이하를 제로 스케일, 최후의 디지털 신호 변화점 (110→111)의 0.5LSB 이상을 풀 스케일, 제로 스케일에서 풀 스케일의 간격을 풀 스케일 범위라고 합니다.

하기 그래프는 아날로그 신호를 「표본화→양자화→부호화」하여, 디지털 신호로 변환하는 일련의 단계입니다.

 

1) 표본화(Sampling)

연속된 아날로그 신호의 진폭치를 이산적인 주기 (샘플링 주기 : Ts)로 추출합니다.

＜샘플링 주기 : Ts＝1/ (샘플링 주파수 : Fs)＞

표본화를 실행하는 회로를 샘플 & 홀드 회로 (S&H 회로 회로)라고 합니다.

 

2) 양자화 (Quantization)

이산적인 주기로 추출된 진폭치를 이산적인 진폭치에 근접시킵니다.

＜양자화 오차 : (표본화된 값)－ (양자화된 값)＞

 

3) 부호화 (Coding)

이산적인 진폭치를 " 0" 과 " 1" 의 2가지 값으로 나타내는 부호로 변환합니다.

부호로 변환하는 회로를 엔코더 (Encoder)라고 합니다.

 

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A/D 컨버터의 개요 - ②기본동작의 종류