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A/Dコンバータとは? 基本動作

A/Dコンバータの基本動作を以下のA/Dコンバータの例で見てみます。

A/Dコンバータの基本動作 イメージ1

A/Dコンバータはアナログ信号の振幅を離散的な周期で切り出し、符号で表されたデジタル信号に変換していきます。 A/D変換されたデジタル信号のビット数を分解能(この場合は3bit)、最上位ビットをMSB(Most Significant Bit)、最下位ビットをLSB(Least Significant Bit)といいます。

下のグラフはアナログ信号(入力)とデジタル信号(出力)の関係を示したものです。デジタル信号の差として判別できるアナログ信号の最小振幅が最小分解能(=1LSB)であり、アナログ信号とデジタル信号の間で生じる誤差を量子化誤差といいます。

また、最初のデジタル信号変化点(000→001)の0.5LSB下をゼロスケール、最後のデジタル信号変化点(110→111)の0.5LSB上をフルスケール、ゼロスケールからフルスケールの間隔をフルスケールレンジといいます。

下のグラフはアナログ信号(入力)とデジタル信号(出力)の関係を示したものです。デジタル信号の差として判別できるアナログ信号の最小振幅が最小分解能(=1LSB)であり、アナログ信号とデジタル信号の間で生じる誤差を量子化誤差といいます。

また、最初のデジタル信号変化点(000→001)の0.5LSB下をゼロスケール、最後のデジタル信号変化点(110→111)の0.5LSB上をフルスケール、ゼロスケールからフルスケールの間隔をフルスケールレンジといいます。

A/Dコンバータの基本動作 イメージ2

以下がアナログ信号を「標本化→量子化→符号化」して、デジタル信号に変換していく一連のステップです。

標本化(Sampling)

連続なアナログ信号の振幅値を離散的な周期 (サンプリング周期:Ts) で切り出します。
<サンプリング周期:Ts=1/(サンプリング周波数:Fs)>
標本化を行う回路をサンプル&ホールド回路(略してS&H回路)といいます。

量子化(Quantization)

離散的な周期で切り出された振幅値を、離散的な振幅値に近似します。
<量子化誤差:(標本化した値)-(量子化した値)>

符号化(Coding)

離散的な振幅値を"0"と"1"の2値で表す符号に変換します。
符号に変換する回路をエンコーダ(Encoder)といいます。

A/Dコンバータの基本動作 イメージ3

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エレクトロニクス豆知識