오실로스코프 용어 - 아날로그 디지털 컨버터(ADC)

아날로그 디지털 컨버터는 연속적인 아날로그 신호를 샘플링 및 양자화 시켜 디지털 신호로 변환하는 장치입니다. 오실로스코프에서는 증폭기 뒷단에 연결되어 신호를 정해진 시간마다 샘플링하고 해당 값을 양자화(Quantization) 하여 이진 데이터로 변환하는 역할을 수행합니다. 신호의 모양과 측정값에 영향을 주는 매우 중요한 부분입니다.

 

용어	설명
샘플링	시간축에서 일정한 시간 간격으로 샘플을 취하여 이산 데이터로 변환 시키는 과정을 말하며, 오실로스코프 사양에서는 샘플링 속도(Sampling Rate)라는 사양으로 표시합니다. 샘플링 속도에 따라 화면에 표시할 수 있는 신호의 주파수가 결정되며, 나이키스트 주파수 또는 나이키스트 율을 참조하십시오.
양자화	아날로그 신호를 샘플링하여 해당 위치에서의 진폭(크기) 값을 해야 이산 값으로 변환하는 과정을 양자화라고 합니다. 이때, 양자화 에러(Quantization Error)가 발생하며 양자화 에러는 피할 수 없는 오차입니다.  양자화에러(Quantization Error)를 줄이는 방법은 양자화 레벨을 높이는 것이 최선이며, 양자화 레벨을 높인다는 것은 수직축 분해능을 높은 장비를 사용해야한다는 말과 같습니다.

 

 

오실로스코프에서 ADC의 사양을 표현하고 있는 사양은 Sampling Rate와 Vertical Resolution이라는 항목이 대표적으로 사용됩니다. 아래는 텔레다인르크로이의 WaveRunner 8000 시리즈의 사양서에 표시된 두 가지 사양을 보이고 있습니다. Vertical Resolution이 12 bits 이고, 초당 10GS의 샘플링을 취할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

그림 1. WaveRunner 8000 시리즈 데이터시트에 표시된 샘플링 속도와 수직축 분해능

 

12 비트 분해능을 가지고 있다는 것은 212개의 양자화레벨을 가지고 있다는 의미로 한 화면에 보이는 파형의 수직 축 값을 4096 레벨로 나누어 양자화 할 수 있다는 것을 의미하며, 그 만큼 정밀도가 높다는 의미로 받아들이면 문제가 없습니다.

 

 

그림 2에서는 일반적으로 사용되던 8 비트 오실로스코프와 12 비트 오실로스코프에서 포착한 같은 신호입니다. 오른쪽의 12 비트 오실로스코프에서 더 선명하고, 깨끗한 파형을 관측할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 지금의 오실로스코프는 샘플링 속도는 수십 또는 수백 GSampling 속도를 내고 있으나, 분해능은 12비트가 최고의 사양입니다. 신호의 크기가 점점 작아지고 신호의 속도는 더욱 빨라지는 시점에서 수직축 분해능을 더 중요하게 고려해야하는 이유이기도 합니다.

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오실로스코프 혹은 오실로스코프 용어와 관련하여 더 궁금하신 부분이 있다면 아래 링크로 방문하여 문의를 남겨주시기 바랍니다.

 

견적 및 개발문의 글쓰기 | CTI KOREA

 

출처 - 텔레다인르크로이