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Nyquist zone, under sampling

https://www.edn.com/basics-of-adcs-and-dacs-part-1/

본 내용은 아날로그 디바이스의 MT-004 “ The Good, the bad, and the Ugly Aspects of ADC Input Noise – Is No Noise good Noise?” 문서를 정리한 것이다.1. 개요ADC는 이상적으로는 “아날로그 입력 → 정확한 디지털 코드”를 만들어야 하지만, 현실의 ADC 내부 회로(샘플링 스위치, 비교기, 증폭기 등) 때문에 자체 잡음이 존재한다. 이 내부 잡음을 다음과 같이 모델링 할 수 있다. “잡음이 없는 이상적인 ADC 앞 단에, 입력과 직렬로 노이즈 전압원이 하나 있다”는 것이다. 이 노이즈 전압원이 input-referred noise이다. 즉, 실제로 입력에 노이즈가 있는 게 아니라 ADC 내부 잡음을 입력 쪽으로 환산한 값이다..

본 내용은 아날로그 디바이스의 “INL/DNL Measurements for High-Speed Analog-to-Digital Converters (ADCs)”, TI의 “SLA013, Understanding Data Converters” 문서를 참고하여 정리한 것이다.1. 개요ADC의 INL/DNL 지표에 대해 설명한다. INL/DNL 지표는 통신용/고속 수집 ADC보다, 상대적으로 이미징(영상, 센서)용 고해상도 ADC에서 중요한 지표이다. 그 이유는 다음과 같다. 통신용/고속 수집용 ADC는 SNR, SINAD, SFDR, ENOB같은 동적 성능(dynamic performance)을 더 고려하지만, 이미징(카메라, CT, X-ray, 센서)에서는 픽셀 밝기, 밴딩(banding), 고..

Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don't Get Lost in the Noise Floor (MT-003) 본 내용은 아날로그 디바이스의 MT-003 “ Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don't Get Lost in the Noise Floor” 문서를 정리한 것이다.1. 개요ADC 성능을 숫자로 비교할 때 자주 쓰는 6가지 지표가 있다. SINAD (signal-to-noise-and-distortion ratio), ENOB (effective number of bits), SNR (signal-to-noise ratio), THD (tot..

Nyquist criterion (MT-002) 본 내용은 아날로그 디바이스의 MT-002 “What the Nyquist Criterion Means to Your Sampled Data System Design” 문서를 정리한 것이다.1. 개요1924년에 발표된 해리 Nyquist의 고전적인 Bell System Technical Journal의 논문을 대충 읽어서, Nyquist 이론의 진정한 의미를 알기 어렵다. 본 글에서는 Nyquist 이론이 base band sampling, under sampling, over sampling에 어떻게 적용되는지 설명한다. 일반적인 실시간 sampled data system block은 다음과 같다. 위 그림은 ADC가마다 연속적으로 샘플을 만..

ADC SNR, 양자화 잡음(MT-001) 1. 개요본 문서는 아날로그 디바이스사의 MT-001 문서 참고하여 정리한 것이다. ADC의 SNR은 수학적/이론적으로 SNR = 6.02N + 1.76dB 로 표현한다. SNR의 잡음은 양자화 오차(Quantization error)가 대부분을 차지한다. 이론적 SNR을 표현시 양자화 오차를 어떻게 가정하였는지, 이론 값 SNR과 실제 SNR과 어떤 차이가 있는지 정리한다. 참고로 SNR = 6.02N + 1.76dB 이 식은 N비트 ADC의 이론적인 SNR 값이다. 이 공식이 성립하려면, 양자화 잡음만 존재하고, DNL/INL = 0, thermal noise = 0, clock jitter = 0, distortion = 0, full-scale..

1. 개요본 글에서는 Sample and hold 구조의 ADC에서 커패시터가 커지면 noise가 감소하는 이유에 대해 정리한다. 2. ADC의 Noise Figure 계산① Thermal Noise(열잡음)의 기본 법칙: kT/C 노이즈 샘플링 ADC에서 가장 핵심이 되는 잡음은 샘플링 캐패시터에 축적되는 kT/C noise야.이 노이즈의 RMS 전압은:k = 볼츠만 상수T = 절대온도C = 캐패시턴스 ② kT/C noise란 무엇?샘플링 스위치가 열릴 때(hold 순간), 샘플링 커패시터는스위치의 채널 열잡음 (thermal noise)회로의 실효 저항 noise이걸 포함해서 최소한 kT/C 만큼의 noise를 가질 수밖에 없음.샘플링 이후의 커패시터는 절대로 k..

1. ADC의 Noise Figure 계산① Noise Figure란 ? Noise Figure 는 실제 입력에 존재하는 열잡음(kTB)에 비해 측정된(또는 시스템이 만드는) 전체 잡음이 얼마나 더 큰가를 나타냅니다. 은 측정된 입력 기준 전체 잡음 전력(대역폭 B)이고, 이다.② ADC의 Noise Figure 계산 예제ADC 입력 신호 전력 (50Ω 기준)FFT로 측정한 SNR = 70 dB (해당 FFT/윈도우로 계산된 값)대역폭 ADC의 노이즈 전력:열잡음 (kTB):NF:→ 이 시스템(ADC+전단)은 24 dB NF. 입력 신호이외에 ADC가 열잡음보다 24dB 더 많은 잡음을 만든다는 말임. ※ 이상적인 열잡음 전력표준식: ※ ADC의 노이즈 전력 계산(dBm)측정..

AN-1865 Frequency Synthesis and Planning forPLL Architectures, HMC1033의 데이터 시트를 참고하였다.  PLL 입력 신호 주파수가 10MHz이고, PLL의 출력에서 245.76MHz 신호를 생성하고 싶다면, 다음과 같이 설정한다.

ADC의 SNR: ADC의 신호대 잡음비는 무엇인가?  ADC는 continuous 신호를 샘플링 과정을 통해 discrete 신호로 변경한다. ADC가 출력한 discrete 신호에는 continuous 신호에 대한 정보와 잡음도 있다. 이 잡음은 어디에서 생기는 것인가?RF 부품 SNR의 잡음 중 큰 부분을 차지 하는 것이 열잡음이다. ADC 부품에서 언급하는 잡음은 Quantization 오차에 의한 잡음이다.  다음 그림과 같이 ADC가 샘플링한 신호를 몇 비트로 표시하는가에 따라 Quantization 오차가 다르다. 높은 비트수를 사용할 수록 Quantization 오차는 줄어들기 때문에 잡음은 감소하고 ADC의 SNR성능은 높아진다. 샘플링한 신호의 전력과 Quantization 오차에 의한..