세미캉 님의 블로그

이 DAC의 N비트 버전은 단순히 직렬로 연결된 2^N개의 동일한 저항들과, 저항 체인(Chain)의 각 노드와 출력단 사이에 하나씩 배치된 2^N개의 스위치(주로 CMOS)로 구성됩니다. 오직 단 하나의 스위치만 닫음으로써 해당하는 탭(Tap)으로부터 아날로그 출력을 얻어냅니다. (N비트 디지털 데이터로부터 2^N개의 스위치 중 하나를 골라내도록 디코딩하는 과정에서 약간의 디지털 복잡성이 수반되지만, 오늘날 디지털 회로는 구현 비용이 매우 저렴합니다.) 이 아키텍처는 구조가 단순하고, 전압 출력을 가지며(단, 코드 의존적인 출력 임피던스를 가짐), 태생적으로 단조성(Monotonic)을 유지합니다. 심지어 저항 하나가 공정 불량 등으로 우연히 단락(Short)되더라도, n번째 출력 전압이 n+1번째 출..

DAC를 잘 모르는 사람들은 단순히 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 내어주는 소자로만 생각합니다. 하지만 아날로그 출력은 '레퍼런스(기준, Reference)'라고 불리는 아날로그 입력의 존재에 전적으로 의존하며, 이 레퍼런스의 정확도는 거의 항상 DAC의 절대적인 정확도(Absolute accuracy)를 제한하는 결정적인 요인(Limiting factor)이 됩니다.어떤 DAC는 외부 레퍼런스를 사용하며(그림 3.1 참조) 레퍼런스 입력 터미널(패드/핀)을 가지고 있는 반면, 다른 DAC는 내부 레퍼런스 회로로부터 기준 전압을 공급받아 밖으로 출력해 주기도 합니다. 물론 가장 단순한 형태의 DAC는 둘 다 지니지 않으며, 레퍼런스가 DAC 칩 내부에 완전히 박혀 있어 외부 연결 핀이 전혀 존재..

Two Tone Intermodulation Distortion (IMD)는 개 서로 주파수가 비교적 가까운 두 개의 순수한 정현파(사인파) 신호 f_1과 f_2를 ADC에 동시에 인가하여 측정합니다. 지금까지는 주파수 판에 '단 하나의 맑은 사인파(Single-Tone)'만 넣고 칩을 평가했습니다. 하지만 현실 세계의 무선 통신(RF) 환경은 절대 그렇지 않죠. 안테나에는 수많은 기지국 신호와 옆집 채널 신호들이 동시에 섞여 들어옵니다.이렇게 두 개 이상의 주파수 성분이 비선형적인 ADC 격자판을 동시에 밟을 때 발생하는 상호 간섭 붕괴 현상을 다루는 지표입니다. 두 정현파가 동위상(In-phase)으로 더해질 때 전압이 두 배로 커져 ADC에서 파형이 잘리는 클리핑(Clipping) 현상이 발생하는 ..

통신 애플리케이션에 사용되는 ADC에서 아마도 가장 중요한 규격(사양)은 바로 SFDR일 것입니다. ADC의 SFDR은 관심 대역폭 내에서 측정된 기본파 신호의 RMS 진폭과 가장 높은 피크 불요파(스퍼, Spur) 성분의 RMS 값 사이의 비율로 정의됩니다. 별도의 언급이 없다면, 이 대역폭은 DC부터 f_s/2까지의 나이퀴스트 대역폭으로 가정합니다.가끔 주파수 스펙트럼은 관심 신호를 포함하는 대역 내(In-band) 영역과 디지털 필터로 걸러낼 수 있는 대역 외(Out-of-band) 영역으로 나뉩니다. 이 경우, 각각 대역 내 SFDR 규격과 대역 외 SFDR 규격이 개별적으로 명시될 수 있습니다. 대역 내 (In-band): 내가 안테나를 통해 진짜 복조해서 데이터로 읽어야 하는 소중한 주파수 구..

ADC의 아날로그 대역폭은 (FFT 분석으로 결정되는) 입력 주파수를 가변하는 기본파 소사(Swept) 신호의 주파수 출력이 3 dB 감소하는 지점의 주파수를 의미합니다.이는 소신호 대역폭(SSBW—Small Signal Bandwidth) 또는 풀스케일 신호 대역폭(FPBW—Full Power Bandwidth, 전전력 대역폭) 중 하나로 명시될 수 있으므로, 제조업체마다 사양을 표기하는 방식에 큰 차이가 있을 수 있습니다. 소신호 대역폭 (SSBW): 입력 신호의 크기를 풀스케일의 10% 수준으로 아주 작게 쪼개서 넣고 잽니다. 신호가 작으니 아날로그 내부 버퍼가 덜 힘들어해서 대역폭 숫자가 아주 높고 예쁘게 나옵니다.전전력 대역폭 (FPBW): 입력 신호를 격자판 천장에 꽉 차는 풀스케일(0 dBF..

SINAD와 SNR은 제조사마다 그 정확한 의미(정의)에 여전히 약간의 차이가 존재하므로 주의 깊게 살펴볼 필요가 있습니다.신호 대 잡음 및 왜곡비(SINAD, 또는 S/(N+D))는 기본파 신호의 RMS 진폭과, 고조파를 포함하되 DC 성분은 제외한 모든 주파수 성분들의 제곱합의 제곱근(RSS) 평균치 사이의 비율입니다(그림 2.51 참조). S (Signal, 신호): 우리가 ADC에 인가해 준 진짜 메인 신호(기본파, Fundamental)의 실효값(RMS) 전력입니다. FFT 화면에서 가장 높게 솟구친 주인공 칼날입니다.N (Noise, 잡음): 이론적인 반올림 오차인 양자화 잡음부터 회로 내부의 열잡음, 클록 지터 등으로 인해 주파수 바닥에 깔린 잔디밭(Noise Floor)의 총에너지입니다.D..

ADC의 왜곡을 정량화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. FFT 분석을 사용하여 신호의 다양한 고조파(Harmonics) 진폭을 측정할 수 있습니다. 입력 신호의 고조파들은 주파수 스펙트럼 상에서의 위치를 통해 다른 왜곡 성분들과 구별할 수 있습니다.그림 2.50은 20 MSPS로 샘플링된 7 MHz 입력 신호와 처음 9개 고조파들의 위치를 보여줍니다. 입력 주파수 f_a의 앨리어싱된(접혀 들어온) 고조파들은 다음 식과 같은 주파수 지점들에 위치하게 됩니다.2차 및 3차 고조파는 대개 크기가 가장 큰 경향이 있기 때문에 일반적으로 데이터시트에 스펙으로 명시되는 유일한 고조파들이지만, 일부 데이터시트에는 최악의 고조파(Worst harmonic) 값이 별도로 명시되기도 합니다. ① 고조파(Harmonic..

ADC의 AC 성능을 특성화(정의)하는 방법에는 아래와 같이 여러 가지가 있습니다. 적분 및 미분 비선형성의 왜곡 효과 데이터 컨버터의 비선형성을 검토할 때 가장 먼저 인식해야 할 점 중 하나는, 데이터 컨버터의 전달 함수가 연산 증폭기나 이득 블록(Gain block) 같은 전통적인 선형 소자에서는 발생하지 않는 아티팩트(인공적 현상)를 가지고 있다는 것입니다. ADC의 전반적인 적분 비선형성(INL)은 ADC 전달 함수 자체의 전반적인 적분 비선형성뿐만 아니라, 프론트엔드 및 SHA(샘플 앤 홀드 증폭기)의 적분 비선형성 때문에 발생합니다. 반면, 미분 비선형성(DNL)은 오직 인코딩(양자화) 프로세스에 의해서만 발생하며, ADC 인코딩 아키텍처 구조에 따라 상당히 크게 달라질 수 있습니다. 전반적..

ADC의 노이즈 프리 코드 해상도는 개별 코드를 명확하게 분해(분별)할 수 있는 한계점까지의 비트 수를 의미합니다. 그 원인은 앞서 설명한 모든 ADC에 내재된 유효 입력 잡음(또는 입력 환산 잡음) 때문입니다. 이 잡음은 실효값(RMS)으로 표현할 수 있으며, 보통 LSB rms 단위를 가집니다. 여기에 6.6을 곱하면 RMS 잡음이 피크-투-피크(Peak-to-Peak) 잡음(LSB p-p 단위)으로 변환됩니다. N비트 ADC의 전체 동작 범위(Full-Scale)는 2^N LSB입니다. 노이즈 프리(또는 플리커 프리) 해상도는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. Noise-Free(또는 Flicker-Free)라는 말은 입력에 정적(DC) 전압을 넣었을 때, 출력 코드가 단 1개도 위아래로..

광대역 ADC 내부 회로는 저항 잡음(열잡음) 및 "kT/C" 잡음으로 인해 일정량의 실효값(RMS) 잡음을 발생시킵니다. 이 잡음은 DC 입력 신호에 대해서도 존재하며, 대부분의 광대역(또는 고해상도) ADC의 출력이 DC 입력의 공칭값(Nominal value)을 중심으로 여러 코드가 분산되어 나타나는 원인이 됩니다. 이 잡음 값을 측정하기 위해 ADC의 입력을 접지(Grounded)시키거나 노이즈가 철저히 디커플링된(제거된) 전압원에 연결한 뒤, 방대한 양의 출력 샘플 데이터를 수집하여 히스토그램으로 플롯합니다(이를 흔히 '접지 입력 히스토그램, grounded-input histogram'이라고 부릅니다). 이 잡음은 대략 가우시안(Gaussian, 정규분포) 형태를 따르므로 히스토그램의 표준편차..