Analog to Digital Converter (1)

1. ADC 기본 개념

Analog에서 Digital로 변환

(자연계는 다 아날로그로 이루어져 있고 그걸 디지털로 솰라솰라 생략...)

DAC and ADC input and output Definitions

Analog 신호를 ADC를 이용해 Digital 로 변환 후 MCU나 FPGA 등 Processor에서 Data 처리 후 

DAC를 이용해 Analog 로 변환 하여 사용한다.

(DAC로 변환 해 줄 필요가 없으면 말고...)

 

2. ADC 종류 (Analog 에서 Digital로 변환하는 방식에 따라 구분)

• SAR (Successive Approximation Register)
  : Analog 입력을 Sampling 하여 유지한 다음 디지털 신호로 전환 후 전달
• Delta-Sigma
  : Digital 신호로 변환하는데 걸린 시간에 대한 Sampling (?)
• Pipe Line
  : 변환을 다른 스테이지로 나누어 매우 빠른 속도로 전환 (?)

(회로 설계하는 입장에서 자세히 알아야 되나 싶다. 현재 설계 중인 SAR만 좀 자세히 봐야겠다.)

1) SAR ADC

SAR ADC Structure

Sample & Holde는 Switch와 Capacitor로 이루어져 있다.

Sampling 기간동안에는 스위치 On → Analog 신호를 Capacitor에 충전

Holding 기간 동안에는 스위치 Off → Analog 신호와 Capacitor를 분리

 

2) SAR ADC Input type

• Single Ended

Single ended input ADC (ADS7042-T.I)

Unipolar Single Ended

 

Bipolar Single Ended

 

ADC 입력단을 1개만 사용

입력이 1개이기 때문에 시스템의 복잡성을 줄일 수 있고, 전력 손실까지 줄일 수 있다.

하지만 기준 전압이 GND 이니까 Noise에 취약하다. 그렇기 때문에 신호 source와 ADC를 가까운 곳에 배치해야 한다

 

• Pseudo-Differential

Pseudo-Differential input ADC (ADS7043-T.I)

Unipolar Pseudo-Differential

 

Ground 기준이 아니라 어느 특정 전압 기준으로 신호를 입력 받기 위해서 사용 한다.

• Fully-Differential

Fully-Differential input ADC (ADS9110-T.I)

Differential Anti-Phase

• True Differential Input

True Differential Input

Fully Differential 은 Vcm 값이 Full scale 의 절반이고, True Differential은 Vcm 값이 Full scale 이 될 수 있다.

이 말은 즉 Fully Differential 은 위상만 반대인 Signal이 ADC의 Input (+), (-)에 들어온다는 것이다. 

Maximum noise rejection 성능을 제공하며 짝수차 왜곡 특성(even-ordered distortion characteristic)을 상쇄시키는 경향이 있다. (→이 부분 공부 좀 더 해야 될듯)