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과학

델타 시그마 ADC

델타 시그마 ADC과학
영문명
Delta-sigma ADC
다른 명칭
Sigma-delta ADC
핵심 동작
오버샘플링과 잡음 성형
출력 처리
디지털 필터와 데이터율 감소
델타 시그마 ADC는 빠른 내부 변환과 양자화 잡음의 주파수 분포 조절, 디지털 필터링을 결합하는 아날로그 디지털 변환기다. 시그마 델타 ADC라고도 부른다. 내부 변조기의 처리 속도와 최종 데이터가 나오는 속도를 구분해야 한다.

피드백으로 입력을 표현한다

기본적인 1비트 구조에서는 적분기와 비교기, 피드백 DAC가 연결된다. 빠르게 생성되는 비트열의 평균적인 성질에 입력 정보가 담기며 이를 디지털 필터로 처리해 다중 비트 결과를 만든다. 모든 델타 시그마 ADC가 같은 차수나 1비트 구조를 사용하는 것은 아니다.

잡음이 사라지는 것은 아니다

잡음 성형은 관심 대역의 양자화 잡음을 낮추는 대신 다른 주파수 영역의 잡음을 높이는 방향으로 작동한다. 이후 디지털 저역 통과 처리가 대역 밖 성분을 억제한다. 이 동작을 장치 안의 모든 잡음이 제거되는 것으로 이해해서는 안 된다.

속도의 두 기준

가상의 장치에서 변조기 출력이 초당 256만 개이고 디지털 처리 후 최종 결과가 초당 2만 개라고 하자. 두 데이터율의 비는 128이다. 사용자가 받는 각 결과를 단순히 내부 비트열 하나와 대응시킬 수는 없으며 실제 응답은 필터가 사용하는 여러 값의 영향을 받는다.

필터 지연을 함께 본다

같은 출력 데이터율에서도 필터 구성에 따라 대역과 정착 시간이 달라질 수 있다. 입력을 바꾸거나 여러 채널을 번갈아 읽을 때 새 값이 충분히 반영되기까지의 시간을 확인한다. 높은 출력 비트 수를 곧바로 같은 수의 유효 비트나 즉각적인 응답으로 해석하지 않는다.

관련 문서

아날로그 디지털 변환기 / 전압 비교기 / 디지털 아날로그 변환기 / 양자화 (신호 처리) / 저역 통과 필터 / 유효 비트 수 / 신호대잡음비