디지털 신호 (Digital Signal) 및 잡음 여유 (Noise Margin)

 

> 디지털 신호: '0'과 '1'의 두 전압 레벨만으로 구현하기 때문에, 원래 신호를 복원하기 쉽고, 연속적인 값을 가지는 아날로그 신호에 비해 잡음의 영향을 적게 받음

- bit 수의 의미: Resolution (해상도)

 

- 장점

1. 잡음에 강하고, 신호의 전송과 복원이 쉬움

2. 에러복구가 쉽고, 암호화가 가능

 

- 단점

1. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 양자화 오차 성분이 포함됨

-> Resolution이 높은 ADC를 통해 아날로그 신호를 더욱 세밀하게 디지털 신호로 변환할 수 있게 되면서, 양자화 오차 성분을 줄일 수 있음

 

* ADC란?: 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 장치

ADC Procedure

 

2. 주파수 대역폭을 많이 차지함

-> 압추 기술을 통해 디지털 신호가 차지하는 주파수 대역폭을 줄임

 

 

> 디지털 시스템의 입력과 출력의 전압범위

- 디지털 IC가 실제 '0', '1'의 입력으로 받아들이는 전압의 범위는 IC의 종류마다 다르다

1) Logic '0'이 입력되는 것으로 인식하는 최대 입력 전압: V_IL (~ 0 [V])

2) Logic '1'이 입력되는 것으로 인식하는 최소 입력 전압: V_IH (~ V_CC)

 

- Undefined voltage range (정의되지 않은 전압 구간): V_IL < V <V_IH

=> IC가 논리 입력을 정확하게 판단하지 못함

 

 

> 잡음 여유 (Noise margin)

- 일반적으로 디지털 IC의 입력 전압의 범위와 출력 전압의 범위는 동일하지 않음

=> IC간의 데이터 전송이 잘 이루어지기 위해선 데이터를 출력하는 앞 단의 IC의 출력전압 범위가 데이터를 입력받는 입력전압 범위내에 포함되어야 함 (정의되지 않은 전압 구간의 전압이 IC에 입력되는 것을 방지하기 위함)

 

-> Logic '0'을 전송시 V_OL< V_IL이여야 하며, Logic '1'을 전송하기 위해선 V_OH > V_IH이여야 함

-> V_IL - V_OL: : Low level noise margin

-> V_OH - V_IL: High level noise margin

=> 잡음 여유가 있으면 잡음여유가 작은 크기의 잡음 전압이 섞여있어도 뒷 단 IC의 정의되지 않은 입력 구간으로 진입하지 않는다는 것을 의미한다

<=> 잡음여유 > 0: 데이터 존송이 가능 (값이 클수록 잡음의 영향을 적게 받으며 안정적인 데이터 전송이 이루어짐) 

 

* 심화

Explain why noise margin is maximized when slope of voltage transfer characteristic curve is -1. (Assume that the voltage transfer characteristic curve is ideally symmetric)