ADC 완전 정복: 아날로그-디지털 변환기 핵심 사양과 성능 용어 총정리

[知夏]

모듈러스 변환기(Analog-to-Digital Converter, 약칭 ADC)는 현실의 아날로그 세계와 디지털 시스템을 연결하는 핵심 다리 역할을 하며, 연속적으로 변화하는 아날로그 전압 신호를 프로세서가 인식할 수 있는 이산적인 디지털 신호로 변환합니다. 산업 측정, 오디오 수집, 모터 제어 또는 고속 신호 처리에 관계없이 ADC의 성능은 시스템 정밀도의 상한선을 직접 결정합니다.

초보자에게 있어 칩 데이터시트에 빽빽하게 나열된 용어와 파라미터는 입문의 첫 번째 장벽이 됩니다. 본 문서는 텍사스 인스트루먼트(TI)의 전통적인 ADC 사양 용어 체계를 기반으로 하여, 기본 원리에서 출발하여 ADC의 핵심 용어들을 아키텍처 기초, 타이밍 및 샘플링, 입력 특성, 정적 정밀도, 동적 성능, 디지털 인코딩 및 인터페이스 여섯 가지 모듈로 나누어 각 용어의 물리적 의미, 내재된 원리, 실제 응용 가치를 단계적으로 설명함으로써 완전한 ADC 지식 체계를 구축하도록 도와드립니다.

일, 기초 입문: 세 가지 주요 ADC 아키텍처와 핵심 차이점

구체적인 용어를 이해하기 전에 먼저 세 가지 주요 ADC 아키텍처인 SAR(순차 근사형), 파이프라인형, ΔΣ형(Delta-Sigma) 에 대해 이해해야 합니다. 거의 모든 ADC의 성능 차이는 이 세 가지 아키텍처의 내부 작동 원리에서 비롯되며, 대부분의 문서 용어 역시 이 세 가지 유형을 중심으로 전개됩니다.

아키텍처 유형	핵심 작동 원리	핵심 특징	대표 적용 분야
SAR 순차 근사형	커패시터 어레이와 순차 근사 레지스터를 기반으로 하여 이진법 방식으로 입력 전압과 기준 전압을 비교하며, 단일 샘플링으로 한 번의 변환을 완료, 각 비트의 판정은 순차적으로 진행됨	단일 변환, 지연 매우 낮음, 소비 전력 낮음, 중간 속도 및 중간 해상도 (8~18비트, 일반적으로 속도 < 10MSPS)	산업 제어, 다중 채널 멀티플렉싱 스위칭, 휴대형 계측기, 전원 모니터링
파이프라인형	여러 개의 서브 스테이지 모듈이 직렬로 연결되어 있으며, 각 스테이지는 1~2비트를 병렬 처리하고, 이전 스테이지의 결과를 다음 스테이지로 전달하며 동시에 여러 라운드의 변환을 수행	고속, 고해상도, 변환 속도 높음, 고정된 파이프라인 사이클 지연 존재	고속 신호 수집, 비디오 처리, 광대역 통신, 레이더 신호 샘플링
ΔΣ(Delta-Sigma)형	오버샘플링 + 변조기 + 디지털 필터 방식을 사용하여 입력 신호를 반복 샘플링하고 FIR/IIR 디지털 필터를 통해 평균화 처리하여 최종 변환 결과를 출력	초고해상도, 저속, 수집 시간 길고, 고유 그룹 지연 존재, 양자화 잡음 억제 능력 매우 우수	정밀 DC 측정, 오디오 수집, 산업 무게 측정, 온도 센싱 등 저주파 고정밀 분야

간단히 말해, 빠른 "스냅샷"식 샘플링이나 채널의 자주 전환이 필요하면 SAR형을 선택하고, 초고속 고주파 신호 수집에는 파이프라인형을 선택하며, 극한의 정밀도가 요구되고 속도는 중요하지 않은 경우 ΔΣ형을 선택하십시오. 이것이 이후 모든 성능 용어를 이해하는 기초입니다.

이, 타이밍 및 샘플링 관련 용어: ADC의 “시간 기준자”

이 범주의 용어들은 ADC의 작동 타이밍, 샘플링 능력, 응답 속도를 정의하며, 하드웨어 설계 및 타이밍 매칭의 기초이며 초보자가 가장 먼저 익혀야 할 기본 개념입니다.

1. 획득 시간(Acquisition Time)

획득 시간은 ADC가 유효한 신호 샘플링을 완료하는 데 필요한 시간으로, 샘플링 스위치가 닫힌 후 샘플링 커패시터가 충전되어 입력 전압을 포착하는 전체 과정에 소요되는 시간입니다.

• SAR형: 획득 시간은 샘플링 커패시터의 충전 속도에 의해 결정되며, 샘플링 명령이 발행된 후부터 시작하여 한 번의 변환에 단 한 번의 샘플링만 필요하므로 획득 시간이 매우 짧습니다.
• 파이프라인형: 외부 클럭 엣지에 의해 샘플링이 트리거되며, 입력 신호의 전이 직후 차동 신호를 포착하며, 획득 시간 역시 단일 샘플링에 소요되는 시간입니다.
• ΔΣ형: 여러 번의 샘플링 결과를 디지털 필터로 평균화 처리해야 하므로 획득 시간이 앞의 두 유형보다 훨씬 깁니다. 계단형 신호 입력이나 채널 전환 시 필터의 새로 고침 완료를 추가로 기다려야 합니다.

응용 의미: 획득 시간은 ADC가 처리할 수 있는 입력 신호의 최대 변화 속도를 결정하며, 다중 채널 멀티플렉싱 전환 시 반드시 확보해야 하는 최소 대기 시간입니다.

2. 조리개 관련: 조리개 지연(Aperture Delay) 및 조리개 지터(Aperture Jitter)

이 두 파라미터는 고주파 신호 샘플링 정밀도를 결정하며, 고속 샘플링의 핵심 지표입니다.

• 조리개 지연: 외부 샘플링 명령의 유효 엣지(일반적으로 50% 진폭 지점)에서 ADC가 실제로 입력 신호를 포착하는 시점까지의 시간 차이로, ADC의 고유한 하드웨어 지연입니다.
• 조리개 지터: 여러 샘플링 간 조리개 지연의 표준편차로서, 즉 샘플링 순간의 무작위 오차입니다. 종종 입력 잡음으로 잘못 인식되며, ADC의 신호 대 잡음비(SNR)를 직접적으로 악화시킵니다. 지터가 SNR에 미치는 영향 공식은 다음과 같습니다:
  SNR=20 log_{10}\\left(\\frac{1}{2 \\pi f t_j}\\right)
  여기서 f 는 입력 신호 주파수이고, t_j 는 총 지터(조리개 지터와 클럭 지터의 제곱합의 제곱근)입니다.

응용 의미: 입력 신호 주파수가 높을수록 조리개 지터로 인한 샘플링 오차가 커집니다. 예를 들어, 1MHz 이상의 고주파 신호를 샘플링할 때는 피코초(ps)급 지터라도 상당한 정밀도 손실을 초래합니다.

3. 샘플링률(Sample Rate) 및 변환율(Conversion Rate)

• 샘플링률: ADC가 연속적으로 변환을 완료하는 속도로, 초당 샘플링 횟수(SPS) 또는 헤르츠(Hz)로 표시되며, ADC가 처리할 수 있는 신호의 최대 대역폭을 결정합니다. 나이퀴스트 이론에 따르면, 원본 신호를 왜곡 없이 재현하려면 샘플링률이 입력 신호의 최고 주파수보다 2배 이상 커야 합니다.
• 변환율: ADC가 초당 출력 가능한 변환 결과의 최대 주파수입니다. SAR형에서는 변환율이 샘플링률과 같지만, ΔΣ형에서는 변조기 주파수를 다운샘플링 비율로 나눈 값입니다.

4. 변환 시간(Conversion Time)

ADC가 샘플링을 완료한 후, 포착된 아날로그 전압을 디지털 결과로 변환하는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 참고: 이것은 획득 시간을 포함하지 않습니다. SAR/파이프라인형의 변환 시간은 처리 시간보다 훨씬 짧으며, ΔΣ형의 변환 시간은 디지털 필터의 깊이와 밀접한 관련이 있습니다.

5. 처리량(Throughput Rate) 및 처리 시간

처리 시간은 ADC가 "샘플링-변환-데이터 준비"라는 전체 프로세스를 완료하는 데 소요되는 총 시간이며, 처리량은 그 역수로, 연속 작동 모드에서 ADC의 실제 데이터 출력 능력을 나타냅니다. 이는 단순한 변환율이 아닌, ADC의 실제 작업 효율을 평가하는 핵심 지표입니다.

6. 지연(Latency)

입력 신호 샘플링 시작부터 해당 디지털 결과 출력까지의 총 시간을 의미하며, 두 가지로 나뉩니다:

• 사이클 지연: 한 번의 변환 시작부터 다음 변환 시작까지의 완전한 클럭 사이클 수로, SAR형은 일반적으로 제로 사이클 또는 단일 사이클 지연이며, 파이프라인형은 고정된 다중 사이클 지연을 가집니다.
• ΔΣ형 지연: 내부 디지털 필터의 그룹 지연에 의해 결정되며, 신호가 필터를 통과하는 데 필요한 변환 사이클 수와 같습니다. 채널 전환, 전원 인가 후에 특히 고려해야 하며, 오디오용 ΔΣ ADC의 지연은 수십 샘플링 사이클에 이를 수 있습니다.

7. 안정화 시간(Settling Time)

특히 ΔΣ ADC에서 계단형 입력 신호에 대한 디지털 필터의 응답 시간을 의미하며, 입력 신호가 점프한 후 ADC 출력 결과가 정격 정밀도 범위 내로 수렴하는 데 필요한 변환 횟수입니다. 전원 인가, 채널 전환, 입력 계단 신호 후에는 반드시 안정화 시간이 끝날 때까지 기다린 후에야 정확한 변환 결과를 얻을 수 있습니다.

삼, 아날로그 입력 특성 용어: ADC의 “전단 인터페이스 규칙”

이 범주의 용어들은 ADC가 입력 신호에 대해 갖는 하드웨어 요구사항을 정의하며, 전단 아날로그 회로 설계의 핵심 근거가 되며, 신호 입력 회로의 토폴로지 및 부품 선정을 직접적으로 결정합니다.

1. 아날로그 대역폭(Analog Bandwidth)

ADC 출력 신호 진폭이 입력 신호보다 3dB 낮아질 때의 입력 신호 주파수로, ADC가 처리할 수 있는 신호 주파수 상한을 나타냅니다. 참고: 아날로그 대역폭 ≠ 샘플링률. 예를 들어 많은 고속 ADC의 아날로그 대역폭은 나이퀴스트 주파수보다 훨씬 높아 언더샘플링 시나리오에 사용될 수 있습니다.

2. 입력 유형: 싱글엔드, 차동, 유사 차동(Pseudo-differential)

ADC 입력의 가장 기본적인 하드웨어 구성으로, 서로 다른 입력 유형은 간섭 억제 능력과 적용 분야에서 큰 차이를 보입니다:

• 싱글엔드 입력(Single-ended) : 하나의 신호 입력 핀만 있으며, GND를 기준으로 합니다. 구조가 간단하지만 공통 모드 간섭 억제 능력이 약해 간섭이 적고 거리가 짧은 신호 수집에만 적합합니다.
• 차동 입력(Differential) : 양단(AIN+)과 음단(AIN-) 두 개의 입력 핀을 포함하며, 변환 결과는 두 핀의 전압 차이에 의해 결정됩니다. 두 신호는 균형 있게 변화합니다(하나는 증가하고 다른 하나는 감소). 장점은 매우 강력한 공통 모드 간섭 억제 능력이며, 작은 진폭에서도 높은 동적 범위를 실현할 수 있어 ΔΣ형, 파이프라인형 ADC의 주류 입력 방식입니다.
• 유사 차동 입력(Pseudo-differential) : 마찬가지로 두 개의 입력 핀을 가지나, 음단은 수백 밀리볼트 정도의 좁은 전압 범위만 허용하며, 양단 신호의 기준 기준점을 제공합니다. 주로 입력 신호의 미세한 공통 모드 오프셋 및 소신호 오차를 제거하는 데 사용되며, 전 차동 입력처럼 큰 진폭의 차동 신호를 처리할 수 없습니다.

3. 입력 전압 범위 관련 용어

• 절대 전압 범위: ADC 입력 핀이 견딜 수 있는 최대/최소 전압 한계(GND 및 아날로그 전원에 상대적). 이 범위를 초과하면 소자가 손상되며, 차동 입력이라도 개별 핀의 전압은 절대 범위를 초과할 수 없습니다.
• 풀스케일 범위(FS/FSR, Full-Scale Range) : ADC가 정상적으로 디지털화할 수 있는 입력 신호의 최대 전압 범위로, 내부/외부 기준 전압에 의해 결정됩니다. n비트 ADC의 경우, 풀스케일과 최소 해상도의 관계는 다음과 같습니다:
  FS = 2^n × 이상적인 코드 폭(1LSB)
  예를 들어 ±2.5V의 양극성 입력 ADC의 풀스케일 범위(FSR)는 5V입니다.
• 단극/양극 입력 모드: 단극 모드는 양전압 입력만 지원(0~VREF), 양극 모드는 양/음 전압 입력을 모두 지원(예: ±2.5V)하며, 다양한 신호 유형에 맞춰져 있습니다.

4. 입력 임피던스 및 입력 커패시턴스

• 공통 모드 입력 임피던스/커패시턴스: 개별 아날로그 입력 핀과 GND 사이의 임피던스/커패시턴스 값
• 차동 입력 임피던스/커패시턴스: 차동 입력 양단과 음단 사이의 임피던스/커패시턴스 값

응용 의미: 입력 임피던스는 전단 신호 소스의 구동 요구사항을 결정하며, 높은 입력 임피던스를 가진 ADC는 신호 소스의 구동 능력 요구가 낮습니다. 입력 커패시턴스는 샘플링 회로의 대역폭 및 충전 시간에 영향을 미치며, 고속 샘플링 회로 매칭의 핵심 파라미터입니다.

5. 공통 모드 특성 및 공통 모드 억제비(CMRR)

• 공통 모드 전압: 차동 입력 두 핀 전압의 평균값, 즉 V_{CM}=(AIN+ + AIN-)/2
• 공통 모드 억제비(CMRR) : ADC가 차동 입력단의 공통 모드 신호를 억제하는 능력을 측정하며, 공통 모드 입력 신호의 변화량과 이에 따른 출력 디지털 코드 변화량의 비율로 dB 단위로 표시됩니다. CMRR 값이 높을수록 ADC의 공통 모드 간섭 저항 능력이 강합니다.

사, 정적 성능 파라미터: ADC의 “직류 정밀도 기준자”

정적 파라미터는 직류/근 직류 입력 하에서 ADC의 정밀도를 설명하며, 정밀 측정, 직류 신호 수집 분야의 핵심 선정 지표이며, 모든 파라미터는 최저 유효 비트(LSB) 를 기준 단위로 합니다.

1. 기초 단위: LSB와 MSB

• 최저 유효 비트(LSB, Least Significant Bit) : ADC가 구분할 수 있는 최소 아날로그 입력 신호로, 디지털 코드의 가장 오른쪽 비트에 해당합니다. 이상적인 코드 폭(1LSB) 계산 공식은 다음과 같습니다:
  1LSB = \\frac{FS}{2^n}
  여기서 n은 ADC의 명목 비트 수, FS는 풀스케일 범위입니다. 예를 들어 10비트 ADC, 풀스케일 5V일 때 1LSB ≈ 4.88mV
• 최고 유효 비트(MSB, Most Significant Bit) : 디지털 코드의 가장 왼쪽 비트로, 수치의 크기를 결정하며, 양극성 ADC에서는 부호 비트로 사용될 수 있습니다.

2. 오프셋 오차(Offset Error)

ADC의 이상적인 첫 번째 코드 전이점과 실제 전이점 사이의 전압 편차로, 전체 전송 곡선이 가로축 방향으로 평행 이동된 것을 의미합니다.

• 단극 ADC에서는 0V 입력 근처에서 첫 번째 코드 전이점이 이상적인 위치에서 벗어난 정도를 의미합니다.
• 양극성 ADC에서는 제로 입력 시 출력 코드와 이상적인 중간 코드의 편차입니다.
  오프셋 오차는 하드웨어 또는 소프트웨어 보정을 통해 제거할 수 있으며, 그 온도 드리프트 특성(ppm/℃)은 전체 온도 범위에서의 정밀도 안정성을 결정합니다.

3. 게인 오차(Gain Error)

ADC의 이상적인 전송 함수 기울기와 실제 전송 곡선 기울기의 편차로, 풀스케일 입력 시 실제 출력 코드와 이상적인 풀스케일 코드의 편차로 나타납니다. 게인 오차 계산 시 먼저 오프셋 오차를 제거하므로, 오프셋 오차와 독립적인 정밀도 지표입니다.
게인 오차 역시 보정을 통해 제거 가능하며, 그 온도 드리프트는 고정밀 시스템에서 중점적으로 고려해야 할 파라미터입니다.

4. 미분 비선형성(DNL, Differential Nonlinearity)

ADC의 실제 코드 폭과 이상적인 1LSB 코드 폭의 차이를 나타내며, 각 디지털 코드에 대응하는 아날로그 전압 구간이 균일한지를 설명합니다.

• 이상적인 상태에서는 DNL=0LSB
• DNL＜-1LSB일 경우 코드 누락(Missing Code) 이 발생하며, 특정 디지털 코드가 결코 나타나지 않고, 입력 전압이 증가할 때 출력 코드가 점프합니다.
• DNL＞1LSB일 경우 넓은 코드가 발생하여 해당 입력 전압 구간이 너무 커지고, 부분적인 해상도 저하를 초래합니다.
  응용 의미: DNL은 이미지 처리, 폐루프 제어, 비디오 응용의 핵심 파라미터로, ADC의 국부적 선형도 및 단조성을 직접 결정합니다.

5. 적분 비선형성(INL, Integral Nonlinearity)

오프셋 오차와 게인 오차를 제거한 후, ADC의 실제 전송 곡선과 이상적인 직선 사이의 최대 편차를 나타내며, ADC 전체의 선형도를 설명하며 단위는 LSB입니다. INL은 DNL의 누적 결과이며, DNL이 나쁠수록 일반적으로 INL도 나쁩니다.
INL은 엔드포인트 피팅과 베스트 피팅 두 가지로 나뉘며, 베스트 피팅 INL의 오차는 일반적으로 엔드포인트 피팅의 절반 정도이며, 이미지 처리, 정밀 측정의 핵심 지표입니다.

6. 단조성 및 코드 누락 없음

• 단조성: 입력 아날로그 전압이 지속적으로 증가/감소할 때, 출력 디지털 코드가 항상 일정하거나 함께 증가/감소하며, 역방향 점프가 발생하지 않는 것. 자동 제어, 폐루프 시스템의 필수 요구사항이며, 그렇지 않으면 시스템 진동이 발생할 수 있습니다.
• 코드 누락 없음: 입력 아날로그 전압이 풀스케일 범위에서 변화할 때, 모든 2^n개의 디지털 코드가 나타나며, 어떤 코드도 누락되지 않는 것. 코드 누락이 없는 ADC는 반드시 단조성을 가집니다.

7. 총 무보정 오차(TUE, Total Unadjusted Error)

ADC 출력 디지털 코드와 이상적인 값 사이의 총 편차로, 오프셋 오차, 게인 오차, INL 오차를 종합한 것으로, 보정을 하지 않았을 때 ADC의 전체 직류 정밀도 상한선입니다.

오, 동적 성능 파라미터: ADC의 “교류 성능 천장”

동적 파라미터는 교류 신호 입력 하에서 ADC의 성능을 설명하며, 고주파 샘플링, 오디오 처리, 통신 신호 수집의 핵심 지표이며, 모든 파라미터는 고속 푸리에 변환(FFT) 분석을 통해 얻어집니다.

1. 양자화 잡음 및 신호 대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)

• 양자화 잡음: 연속 아날로그 신호를 디지털 코드로 이산화할 때 발생하는 고유의 ±1/2LSB 불확실성으로 인한 잡음으로, 이상적인 RMS 값은 q/\\sqrt{12} (q는 1LSB 전압)입니다.
• 신호 대 잡음비(SNR) : 입력 교류 신호의 RMS 전력과 잡음 전력(고조파 및 직류 제외)의 비율로, 단위는 dB입니다. 이상적인 상태에서 풀스케일 사인파 입력 시 ADC의 SNR은 다음과 같습니다:
  SNR_{ideal}=6.02n+1.76dB
  여기서 n은 ADC의 명목 비트 수입니다. ΔΣ형 ADC의 경우 오버샘플링 비율이 높을수록 SNR도 상승합니다.

2. 신호 대 잡음 및 왜곡비(SINAD, Signal-to-Noise and Distortion)

입력 기본파 신호의 RMS 전력과 잡음 + 모든 고조파 왜곡 전력의 합의 비율로, 단위는 dB입니다. 잡음과 왜곡의 영향을 종합적으로 반영하며, SNR보다 ADC의 실제 교류 성능을 더 잘 나타냅니다. 계산 공식은 다음과 같습니다:

SINAD=10 log_{10}\\left(\\frac{P_S}{P_N+P_D}\\right)

여기서 P_S 는 기본파 신호 전력, P_N 은 잡음 전력, P_D 는 고조파 왜곡 전력입니다.

3. 유효 비트 수(ENOB, Effective Number of Bits)

교류 입력 하에서 ADC가 실제로 달성할 수 있는 유효 해상도로, 초보자가 가장 쉽게 간과하는 핵심 파라미터입니다—칩 사양의 16비트는 "이론적 비트 수"이며, ENOB가 실제 사용 가능한 해상도입니다. SINAD와의 환산 공식은 다음과 같습니다:

ENOB=\\frac{SINAD-1.76}{6.02}

예를 들어 명목 16비트 ADC가 실측 SINAD 86dB일 경우, ENOB는 단지 14비트이며, 실제로는 14비트 해상도만 사용 가능하다는 의미입니다. ENOB는 오실로스코프, 파형 기록기, 스펙트럼 분석기의 핵심 지표입니다.

4. 총 고조파 왜곡(THD, Total Harmonic Distortion)

ADC 출력에서 각 고조파 전력의 제곱평균(RMS) 합과 기본파 신호 전력의 비율로, 단위는 dBc(반송파 기준) 또는 dBFS(풀스케일 기준)입니다. THD는 주로 ADC의 INL 오차로 인해 발생하며, ADC의 비선형 왜곡 특성을 반영하며, 오디오, 지구물리 탐사의 핵심 파라미터입니다.

5. 잡음 없는 동적 범위(SFDR, Spurious Free Dynamic Range)

FFT 스펙트럼에서 기본파 신호의 진폭과 가장 높은 잡음(고조파 또는 비고조파) 진폭의 차이로, 단위는 dB입니다. 이는 큰 신호 배경에서 작은 신호를 구별할 수 있는 능력을 나타내며, 통신, 비디오 응용의 핵심 지표입니다.

6. 기타 주요 동적 파라미터

• 상호변조 왜곡(IMD) : 주파수가 가까운 두 개의 사인파 입력 시 ADC가 생성하는 상호변조 성분 전력과 기본파 전력의 비율로, 다중 주파수 신호 입력 하의 왜곡 특성을 측정하며, 광대역 통신, 레이더의 핵심 지표입니다.
• 전력 대역폭(FPBW) : ADC 재생 출력 신호 진폭이 풀스케일 입력보다 3dB 낮아질 때의 주파수로, 풀스케일 입력 하에서 ADC의 최대 작동 주파수를 나타냅니다.
• 유효 해상도 대역폭: ADC의 SNR이 3dB 감소할 때의 최대 입력 주파수로, 교류 샘플링의 대역폭 상한입니다.

육, 디지털 인코딩 및 인터페이스 용어: ADC의 “디지털 출력 규칙”

이 범주의 용어들은 ADC가 출력하는 디지털 코드의 인코딩 규칙과 프로세서와의 통신 방식을 정의하며, 이후 소프트웨어에서 데이터를 해석하고 하드웨어 인터페이스를 설계하는 기초가 됩니다.

1. 주류 디지털 인코딩 형식

ADC의 출력 인코딩은 입력 신호 유형(단극/양극)에 따라 결정되며, 초보자는 다음 세 가지 가장 일반적인 형식만 이해하면 됩니다:

• 단극 직이진 코드(USB) : 단극 입력에만 적용되며, 0V는 전체 0 코드(0000)에 대응하고, 풀스케일 -1LSB는 전체 1 코드(1111)에 대응합니다. 단극 ADC의 기본 인코딩입니다.
• 이진 보수 코드(BTC) : 양극 입력에 가장 일반적으로 사용되며, 최상위 비트(MSB)가 부호 비트로, 0은 양수, 1은 음수를 나타냅니다. 제로점은 0000에 대응하고, 양 풀스케일은 0111, 음 풀스케일은 1000에 대응하며, 프로세서의 부호 있는 숫자 형식과 완전히 호환되어 추가 변환이 필요 없습니다.
• 양극 오프셋 이진 코드(BOB) : 양극 입력에 적용되며, 음 풀스케일은 전체 0 코드(0000)에 대응하고, 제로점은 중간 코드 1000에 대응하며, 양 풀스케일은 전체 1 코드(1111)에 대응합니다. MSB 역시 부호 비트로 사용 가능(1은 비음수, 0은 음수).

2. 디지털 통신 인터페이스

• SPI 인터페이스: 3/4선 직렬 인터페이스로, ADC는 슬레이브 장치이며, 마스터 장치가 통신을 시작하며, 점대점 전송 효율이 높고 속도가 빠릅니다. 대부분의 중고속 ADC의 주류 인터페이스입니다.
• I2C 인터페이스: 2선 직렬 인터페이스로, 다수 장치 연결이 가능하며 자체 주소 지정 기능을 갖추고 있지만, 전송 속도는 SPI보다 느리며, 저속, 핀 수가 적은 정밀 ADC에 적합합니다.

칠, 보조 기능 및 환경 관련 용어

핵심 성능 파라미터 외에도 이러한 용어들은 ADC의 공학적 적용성을 결정하며, 하드웨어 설계 및 시스템 선정의 중요한 보완 요소입니다:

1. 보정 기능: 자체 보정, 백그라운드 보정, 시스템 보정으로 나뉩니다. 자체 보정은 명령어로 입력 신호를 차단하고 내부 오프셋/게인 보정을 수행합니다. 백그라운드 보정은 변환 중 자동으로 완료되어 추가 명령이 필요 없습니다. 시스템 보정은 프론트엔드 회로를 포함한 전체 신호 체인의 오차를 보정할 수 있습니다.
2. 전원 억제비(PSRR) : ADC가 전원 전압 변동을 억제하는 능력을 측정하며, 직류 PSRR과 교류 PSRR로 나뉘며, 단위는 dB입니다. 값이 높을수록 ADC의 전원 잡음 저항 능력이 강하며, 전원 회로 설계 요구가 낮아집니다.
3. 소비 전력 관련: 작동 소비 전력, 하드웨어 전원 차단, 소프트웨어 전원 차단 모드 등을 포함하며, 배터리 구동, 휴대형 장비의 핵심 선정 지표입니다.
4. 온도 특성: 작동 온도 범위, 저장 온도 범위, 접합 온도 상한, 그리고 파라미터의 온도 드리프트 계수를 포함하며, 극한 환경에서 ADC의 작동 안정성을 결정합니다.

요약: 초보자용 파라미터 기반 선정 핵심 논리

모든 용어를 살펴본 후, 초보자는 다음 핵심 선정 원칙을 기억하여 신속하게 응용 분야에 매칭할 수 있습니다:

1. 직류 정밀 측정: 정적 파라미터(INL, DNL, 오프셋 오차)를 우선 고려하고, ΔΣ형 ADC를 선택하며, 특히 ENOB 및 잡음 성능에 주목하십시오.
2. 산업 제어/다중 채널 전환: 획득 시간, 지연, 단조성을 우선 고려하고, SAR형 ADC를 선택하며, 특히 DNL 및 채널 전환 안정화 시간에 주목하십시오.
3. 고주파/고속 신호 수집: 동적 파라미터(SNR, SFDR, ENOB), 샘플링률, 아날로그 대역폭을 우선 고려하고, 파이프라인형 ADC를 선택하며, 특히 조리개 지터 및 전력 대역폭에 주목하십시오.

《TI 애플리케이션 리포트-용어 사전: 모듈러스 변환기의 사양 및 성능 특성》 문서 다운로드 주소: https://www.123865.com/s/2Y9Djv-gJddH?pwd=d4m2#