오실로스코프와 신호처리이론

목차

1.실험 목적

2. 이론 (오실로스코프와 신호처리이론)

1) 오실로스코프(Oscilloscope)

2) 신호처리 이론

본문내용

진수로 표현한다. 샘플링이 시간축에서 이산치로의 변환이라면 양자화는 진폭축에서 이산치로의 변환이라고 할 수 있다. 그림2.2에 나타난 샘플링을 8레벨로 양자화하면 그림2.4로 된다.
[그림2.4] 양자화와 양자화 오차 (3비트 양자화의 예)
양자화에 의해서 얻어진 값은 표시의 값으로 샘플값과는 차이가 난다. 양자화 값과 샘플값과의 차는 양자화 오차로 나타난다. 양자화 오차는 전송로에서 노이즈의 혼입에 따른 파형왜곡으로도 표현되며 양자화 노이즈(quantizing noise)라고도 한다. 양자화에는 양자화 스텝을 등간격으로 하는 직선 양자화(linear quantizing)와 입력신호의 진폭에 따라서 양자화 스텝을 변화시키는 비직선 양자화(non-linear quantizing)가 있다. 음성처럼 소진폭 신호로 표현될 확률이 높은 정보에서는 소진폭 부분의 양자화 스텝을 세밀하게 하여 양자화 노이즈를 귀로 느낄 수 없도록 비선형 양자화를 사용하는 경우도 있다. 그러나 전자 디바이스가 발달한 현재는 양자화 노이즈를 경감하기 위해서는 양자화 비트수를 많게 해서 직선 양자화를 하는 것이 바람직하고, 비직선 양자화를 이용하는 경우는 드물다.
그외에 양자화에 의한 왜곡으로는 과부하 노이즈(saturation noise)가 있다. 입력레벨이 양자화 범위를 넘는 경우, 양자화로 얻어진 데이터는 양자화 범위를 넘는 부분에 대해서는 전부 1 또는 0이 된다. 특히 음성신호에서는 2의 보수로 표현하는 경우가 많고, 이 경우 과대입력이 되면 정(正)의 부호(011…)가 부(負)의 부호(100…)로 바뀌고 펄스성 노이즈가 되어 청각에 장해를 준다. 과부하 노이즈도 양자화에 따라 발생하는 노이즈로서 광의의 양자화 노이즈라고 할 수 있다.
(7)A/D 변환기
샘플링과 샘플홀드(S&H) 및 양자화 회로를 총칭해서 A/D 변환기(Analog to Digital converter)라고 하는데 협의로는 양자화 회로를 가르키는 경우도 있다. 텔레비전 영상신호의 디지털화에는 고속처리가 요구되기 때문에 A/D변환기는 그림2.5의 병렬비교(flash)형이 주로 사용된다. 전압비교기(voltage comparator) 중 하나의 입력은 기준전압이고 각 비교기는 항상 입력 아날로그 신호와 전압비교를 한다. 지금 입력전압(Va)이 V5＜Va≤V6라면 기준전압 V5 이하의 비교기에는 모든 출력이 나타나고, D플립플롭의 클럭단자(K)에 입력되는 샘플링 펄스의 타이밍으로 비교기 출력은 메모리 된다. 배타적 논리합(exclusive OR)부터 출력까지는 2진수로 변환하는 부호화기(encoder)이다.
[그림2.5] 병렬 비교형 A/D변환기 (3비트 양자화)
병렬형 A/D변환기는 1회의 타이밍으로 모든 처리를 완료하기 때문에 고속처리가 가능하다. 또 아날로그 신호에 의한 샘플링 및 샘플홀드를 필요로 하지 않는다. 그러나 양자화 비트수가 많아지면 비교기의 수도 증가하게 된다. 예를들면 8비트 양자화를 하기 위해서는 255개의 비교기가 필요하게 되는데 전자 디바이스가 발달한 현재는 가능하다.

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