ADC 분해능·SNR 계산기
ADC의 비트 수에서 LSB 크기와 이상적인 SNR을 구하고, 오버샘플링으로 버는 비트와 클럭 지터가 만드는 한계까지 함께 계산합니다.
0~3.3V로 받는다면 3.3을 넣습니다
이 대역 밖의 잡음은 필터로 버릴 수 있습니다
데이터시트의 값을 넣으면 ENOB가 나옵니다. 0이면 건너뜁니다
0이면 지터를 보지 않습니다
LSB — 한 계단의 크기
805.664 µV
3.3V를 4,096단계로 나눈 값입니다. 이보다 작은 변화는 구별되지 않습니다
비트 수에 따른 LSB와 SNR
| 분해능 | 단계 수 | LSB | 이상적 SNR |
|---|---|---|---|
| 8비트 | 256 | 12.8906 mV | 49.9 dB |
| 10비트 | 1,024 | 3.2227 mV | 62 dB |
| 12비트 | 4,096 | 805.664 µV | 74 dB |
| 14비트 | 16,384 | 201.416 µV | 86 dB |
| 16비트 | 65,536 | 50.354 µV | 98.1 dB |
| 18비트 | 262,144 | 12.589 µV | 110.1 dB |
| 20비트 | 1,048,576 | 3.147 µV | 122.2 dB |
| 24비트 | 16,777,216 | 196.7 nV | 146.3 dB |
1비트 늘릴 때마다 계단이 절반으로 줄고 SNR이 6.02dB 오릅니다.
계산 방법
- 1ADC의 분해능(비트)과 입력 전 범위를 넣습니다.
- 2표본화 주파수와 실제로 쓰는 신호 대역폭을 넣으면 오버샘플링 이득이 나옵니다.
- 3데이터시트의 SINAD나 클럭 지터를 넣으면 실제 성능의 한계도 함께 볼 수 있습니다.
자주 묻는 질문
이상적인 경우 SNR = 6.02 × N + 1.76 dB입니다. N은 비트 수이고, 12비트면 74dB, 16비트면 98dB가 나옵니다. 6.02는 20log2라 1비트 늘릴 때마다 SNR이 6dB 오른다는 뜻이고, 1.76은 10log1.5로 전 범위를 채우는 사인파를 기준으로 잡은 데서 나온 값입니다.
양자화 오차를 균일분포로 보고 실효값을 구한 데서 나옵니다. 계단 하나의 크기를 q라 하면 오차의 실효값이 q/√12이고, 전 범위를 채우는 사인파의 실효값은 2^N·q/(2√2)입니다. 두 값의 비를 dB로 바꾸면 20N·log2 + 20·log(√12/2√2) = 6.0206N + 1.7609가 됩니다. 계단 크기 q가 약분되어 사라집니다.
실제로 측정한 SINAD를 SNR 식에 거꾸로 넣어 구한 "실효 비트 수"입니다. ENOB = (SINAD − 1.76)/6.02로 계산합니다. 실제 ADC는 잡음과 왜곡 때문에 이론값이 나오지 않아서, 16비트 ADC의 ENOB가 13비트대인 것이 보통입니다. 부품을 고를 때는 카탈로그의 비트 수보다 이 값을 봐야 합니다.
표본화를 4배로 올릴 때마다 1비트씩 오릅니다. 양자화 잡음이 0부터 표본화 주파수의 절반까지 고르게 퍼져 있어서, 실제로 쓰는 대역이 좁으면 그 밖의 잡음을 필터로 버릴 수 있기 때문입니다. 이득은 10·log(fs/2BW) dB이고 1비트가 6.02dB이므로 4배가 1비트가 됩니다. 다만 잡음이 완전한 흰색이라는 가정 위의 계산이라 실제로는 그만큼 다 벌지 못합니다.
고속 신호에서는 결정적입니다. 지터가 정하는 SNR 한계는 −20·log(2π·f·tj)로, 1MHz 신호에 1ps 지터면 약 104dB입니다. 이 값은 신호 주파수와 지터에만 달려 있고 ADC의 비트 수와는 무관해서, 클럭이 지저분하면 아무리 좋은 ADC를 써도 성능이 나오지 않습니다. 신호 주파수가 10배가 되면 한계가 20dB 떨어집니다.
한 번만 재면 못 읽지만 여러 번 재면 읽을 수 있습니다. 신호에 잡음이 조금 섞여 있으면 표본마다 위아래 계단을 오가고, 그 값을 평균 내면 계단 사이의 값이 드러납니다. 오버샘플링으로 분해능을 버는 원리가 이것이며, 반대로 잡음이 전혀 없으면 평균을 내도 값이 그대로라 아무것도 벌지 못합니다.
전송되지 않습니다. 모든 계산은 브라우저 안에서만 이루어지고, 넣으신 값은 이 기기를 벗어나지 않습니다.
알아두면 좋은 점
- 이론적인 상한으로 추정됩니다. 기준전압 잡음·입력 버퍼·전원 잡음이 실제 성능을 깎습니다.
- 1.76이라는 상수는 전 범위를 꽉 채우는 사인파 기준입니다. 신호가 작거나 사인파가 아니면 달라집니다.
- 오버샘플링 이득은 양자화 잡음이 흰색이라는 가정 위의 값입니다. ΔΣ 변조기는 잡음을 대역 밖으로 밀어내 이보다 훨씬 크게 법니다.
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마지막 검증: 2026년 8월 31일 · 결과는 참고용 추정치입니다.