위키득계정 ↗
과학

파이프라인형 ADC

파이프라인형 ADC과학
영문명
Pipelined ADC
주요 방식
단계별 변환과 잔여 신호 전달
특징
여러 샘플의 중첩 처리
주요 고려
처리량과 데이터 지연
파이프라인형 ADC는 여러 단계가 입력의 일부를 변환하고 남은 오차 성분을 다음 단계로 넘기는 아날로그 디지털 변환기다. 서로 다른 샘플을 각 단계에서 겹쳐 처리해 처리량을 높인다. 한 샘플의 결과가 나올 때까지의 지연과 연속 출력의 간격을 구분해야 한다.

남은 부분을 다음 단계로 보낸다

첫 단계가 입력을 대략 변환하면 그 코드에 해당하는 아날로그 값을 빼서 잔여 신호를 구한다. 잔여 신호를 증폭해 다음 단계가 더 세밀하게 판단하도록 한다. 마지막에는 같은 샘플에서 얻은 각 단계의 결과를 시간에 맞춰 결합한다.

한 결과의 지연과 출력 간격

각 단계가 서로 다른 샘플을 처리하므로 이전 샘플의 최종 결과를 기다리는 동안 새 샘플도 진행할 수 있다. 이는 한 샘플의 변환이 즉시 끝난다는 뜻이 아니다. 첫 결과까지의 지연이 길어도 파이프라인이 채워진 뒤에는 짧은 간격으로 결과를 낼 수 있다.

가상의 타이밍 계산

출력 간격이 10 ns이고 샘플부터 결과까지 지연이 50 ns인 가상 장치를 생각하자. 연속 처리량은 초당 1억 결과지만 각 결과에는 50 ns의 지연이 있다. 측정값을 되먹임 제어에 사용한다면 처리량뿐 아니라 이 지연도 고려해야 한다. 이 숫자는 특정 제품의 사양이 아니다.

각 단계의 비트를 단순히 더하지 않는다

오차 보정을 위해 단계 사이에 겹치는 정보를 둘 수 있다. 이 경우 내부 단계가 낸 비트 수의 합이 최종 출력 비트 수와 같지 않다. 디지털 보정에도 범위와 전제가 있으므로 모든 아날로그 이득 오차와 비선형성까지 자동으로 제거된다고 해석하지 않는다.

관련 문서

플래시형 ADC / 아날로그 디지털 변환기 / 디지털 아날로그 변환기 / 샘플 앤드 홀드 / ADC 이득 오차 / 적분 비선형성 / 샘플링 주파수