[ Embedded ] 11. ADC

ADC와 DAC

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• ADC : Analog to Digital Converter
• DAC : Digital to Analog Converter

Sample Rate와 Bit Depth를 활용해서 DAC는 우리의 디지털데이터를 다시 아날로그 오디오로 변환합니다. 이것은 각 샘플 포인트를 보간법을 이용해서 전환시킵니다.(끝과 끝을 통해서 예측)

보통 176.4kHZ나 192kHZ와 같은 높은 Sapmle Rate 들이 샘플링 단계에서의 에러와 불일치함을 만들수 있습니다. 하지만 다운샘플링과정에서 보간하거나 재계산을 통해 이런 에러 들을 보정한다. 때문에 이런 에러들보다 중요한 핵심은 캡쳐하는 순간의 해상도이다.

# Note
실제로 높은 Sample Rate에서 녹음되고 처리된 후 다운커버팅된 음원이 처음부터 낮은 Sample Rate에서 녹음되고 처리된 음원보다 더 좋다.
이는 사진작업으로 생각해보면 간단한데, 고해상도에서 편집한 뒤 저화질로 바뀐 사진이 처음부터 저해상도에서 작업된 사진보다 편집도 더 세세하게 가능하고 이에따라 저화질 상태에서도 결과가 더 좋을 것이다.

ADC

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Analog-to-Digital Converter

:black_nib: 데이터 변환기

• A/D 변환(Analog-to-Digital Conversion)
  • 연속성 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화을 거쳐 이진 디지털 신호로 변환시키는 과정
• D/A 변환(Digital-to-Analog Conversion)
  • A/D 변환의 역변환 과정

:black_nib: A/D 변환 및 D/A 변환 과정

• 핵심 이론 : 나이퀴스트의 표본화정리
• 전체 A/D 및 D/A 변환 구성

:black_nib: A/D변환기 내부구성

• 샘플링 : Digitizer, Sampler
  • 시간축 방향에서 일정 간격으로 샘플을 추출하여 이산신호로 변환시키는 과정
• 양자화
  • 샘플된 진폭치를 특정 대표값으로 바꾸는 과정
• 부호화
  • 신호처리가 용이한 디지털 코드(Binary Code) 형태로 변환하는 과정(비트 할당)

:black_nib: A/D 변환기 구분

• 클럭 동작 속도에 따른 구분

  • 저속, 중속, 고속 ADC

• 샘플링율에 따른 구분

  • Nyquist-rete ADC

    => 입력 신호의 최대주파스의 2배로 데이터 샘플링 수행

  • Oversampling ADC 또는 시그마 델타 ADC

    • 특징
      • 나이퀴스트율 보다 훨씬 높은 샘플링율로 SNR을 증가시킴
      • 양자화잡음을 신호 대역폭 밖으로 보내 이를 필터를 통해 제거해냄
      • 높은 해상도 구현이 가능

  ! Over Sampling이란 필요 나이퀴스트율보다 의도적으로 더 많은 샘플링을 하는 방식으로, 주파수영역에서 양자화잡음을 넓게 퍼지도록 만든다.

• 해상도 또는 분해능(Resolution)에 따른 구분

  • 저 해상도 수준 ADC : 6 비트 이하의 양자화 비트 수를 갖는 ADC
  • 중 해상도 수준 ADC : 7, 8, 9 비트 정도의 양자화 비트 수를 갖는 ADC
  • 고 해상도 수준 ADC : 10비트 이상의 양자화 비트 수를 갖는 ADC

• 구조에 따른 구분

  • 플래시 구조, 파이프라이닝 구조, SAR 구조, 폴딩 구조 등