#1 Single Slope ADC

가장 잘 알려진 SAR ADC, Delta Sigma ADC 외에도 적분형 ADC 구조로 시작해보도록 하겠습니다.

먼저 간단하고 널리 알려진 Single Slope ADC를 설명해보겠습니다.

위 구조를 보면 손쉽게 이해가 될 수 있습니다.

먼저 입력을 Sampling 및 Holding하고, 이를 Reference 쪽에서 들어오는 Ramp 신호와 비교합니다.
Ramp 신호가 들어옴과 동시에 Counter가 작동하며 입력 신호와 Ramp 신호가 같아지는 순간 Counter가 멈춥니다.
정지한 Counter 수를 비교하여 Bit로 변환합니다.

보다 싶이 간단한 구조로 High resolution을 달성할 수 있습니다.
하지만 생각해보면, Ramp가 전압에 도달할 때까지 Counter가 작동한다는 것은 ADC가 느리다는 것을 알 수 있습니다.
예를 들어보면 12Bit ADC는 4096Bit이며 이를 1:1로 대응한다 하더라도 Counter가 4096번 일해야 함을 의미합니다.

또 다른 큰 단점은 정확도가 적분기의 R, C 값에 비례한다는 점입니다.
이는 공정에 따라 생기는 약간의 오차에도 DNL의 엄청난 차이가 발생함을 의미하며 양산하기 힘든 구조입니다.
그렇기에 일반적인 구조에서는 잘 사용하지 않으며, 높은 FoMs를 얻기에는 꽤나 불리한 ADC입니다.

하지만 Ramp 신호를 공급하는 적분기를 공유가 가능할 수 있다는 장점이 존재합니다.
그렇기에 다수의 Array를 처리하는 이미지센서, Lidar 센서 등에서 주로 활용합니다.

공정 오차를 줄이기 위해서 Slope를 Multi로 만드는 방법이 있습니다.
이는 다음 글에서 설명하도록 하겠습니다.