ADC의 전압별 비트 분해능

ADC의 해상도가 높을수록 입력 신호의 전압 분해능은 정밀해 진다. 이 때 같은 해상도라도 ADC의 동작 전압 범위에 따라 최하위 1비트(1 LSB, Least Significant Bit)가 가지는 전압의 정밀도는 차이가 나게 된다. 예를 들어 ADC의 동작 전압 범위가 0V ~5V 이고, 8비트의 해상도를 가진다면, 1 LSB가 가지는 전압 해상도는 5V/(2^8) = 0.0195V가 된다. 즉, 이 ADC에서 1 LSB는 19.5mV를 의미한다. 따라서 AD 변환값이 123이 나왔다면, 123 x 0.195V = 2.402V의 계산 결과를 얻을 수 있다. 마찬가지로 ADC의 동작 전압이 3V 이었다면, 3V 일 때 1 LSB의 전압 해상도는 3V/2^8 = 0.0117V가 된다. 따라서 같은 AD 변환값 123일지라도 실제 전압은 123 x 0.0117 = 1.441V가 된다.

아래 표는 비트와 동작 전압별 1 LSB가 가지는 전압값을 정리한 것이다. 동작 전압 영역이 좁거나 ADC의 해상도가 올라가면 1 LSB가 표시하는 전압이 작아지는데 uV 단위(10^-6V)까지 내려가기도 한다. 물론 이런 해상도의 ADC를 사용하면 보다 정밀하게 인가 신호의 전압 레벨을 파악할 수 있겠지만, ADC 동작 전원에 포함되어 있는 잡음이 1 LSB가 표시하는 전압보다 높을 경우 이런 고해상도의 ADC를 사용하는 것이 별 의미가 없게 된다. 일반적인 전원선에서 발견되는 잡음은 수 십 ~ 수 백 uV 이다. 따라서 응용 분야에서 이러한 고정밀도를 요구한다면, ADC의 동작 전압에 노이즈가 포함되지 않도록 최대한 주의를 요한다.

	8 bit	10 bit	12 bit	14 bit	16 bit	20 bit
	39.1 mV	9.77 mV	2.44 mV	610  uV	153 uV	9.53 uV
	19.5 mV	4.88 mV	1.22mV	305 uV	76.3 uV	4.77 uV
	11.7 mV	2.93 mV	732 uV	183 uV	45.8 uV	2.86 uV

출처 : http://withrobot.com/technicalreport30/