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数MHz以上のアナログ信号をディジタル信号に変換するために

高速A-D変換のしくみとIC活用術(後篇)

高分解能化の手法

微小信号から大信号まで一定の分解能を得る

アンプとA-Dコンバータの組み合わせによりダイナミックレンジを広げる ■可変ゲイン・アンプで微小信号を増幅
ダイナミック・レンジの広い信号を扱うシステムに使うA-Dコンバータの分解能を選択する際、レベルの低い信号に必要な分解能で決まることが多いと思います。
例えば、フルスケールの1/4のレベルの信号に対して、8ビット精度がほしいといったときは、分解能が10ビット以上のA-Dコンバータを選択するでしょう。
ただそのようなシステムで、もしフルスケールに近いレベルの高い信号に対しても同程度の分解能でよいときには、
図7
のように、可変ゲイン・アンプを追加して、フルスケールのレベル(レンジ)を切り替える手法が考えられます。
一般に増幅度を連続的に変えられる可変ゲイン・アンプや固定ゲインの切り替えが可能なプログラマブル・ゲイン・アンプ、
ステップ状に減衰度を変えられるアッテネータを通じて、入力信号をA-Dコンバータに与える手法が使われます。
ディジタル・オシロスコープなどの計測器を思い浮かべると、例えば1mV/div. から10V/div. というように、かなり広範囲なレベルの信号を同じ分解能で測定できるようになっていることに気付かれると思います。

大きなオフセットをもつ微小信号や広帯域信号を高分解能変換する

図8のように、オフセット電圧の高い信号に重畳している微小な電圧変化を測定したいときには、差動増幅器などを使ったオフセット加算回路で微小な変化だけを取り出す手法が使われます。
広帯域なノイズや特定周波数に現れるスプリアスの影響を取り除いてA-D変換したいときには、フィルタ回路が役に立つでしょう。
差動アンプによるオフセットレベルシフト