ADC/DAC 동작 원리 쉽게 이해하기 – 변환 회로 핵심 개념

전자회로에서 아날로그 회로와 디지털 회로는 각각 다른 방식으로 신호를 처리합니다. 이 두 회로가 함께 작동하기 위해서는 **신호 변환 장치**가 필요하며, 바로 그것이 ADC와 DAC입니다.

이번 글에서는 ADC(Analog to Digital Converter)와 DAC(Digital to Analog Converter)의 동작 원리를 실생활 예시와 함께 알기 쉽게 설명드립니다.

1. 왜 ADC/DAC가 필요한가?

• 센서 신호: 온도, 빛, 소리 등은 대부분 아날로그 형태
• 디지털 처리: 마이크로컨트롤러, 컴퓨터는 0과 1만 인식

이처럼 입력은 아날로그, 처리/저장은 디지털인 시스템에서 두 세계를 연결하는 **변환 회로**가 필수입니다.

2. ADC란? (Analog to Digital Converter)

ADC는 연속적인 아날로그 신호를 **이산적인 디지털 값(0과 1)**으로 바꾸는 회로입니다.

작동 원리

1. 입력 전압(예: 0~5V)을 감지
2. 정해진 해상도(비트 수)로 범위를 나눔
3. 가장 가까운 디지털 값으로 샘플링

예: 10비트 ADC는 0~1023의 디지털 값으로 전압을 표현 (2¹⁰ = 1024 단계)

대표 예시

• 온도 센서 → ADC → MCU가 디지털 온도값 읽음
• 조도 센서 → ADC → LED 밝기 조정

3. DAC란? (Digital to Analog Converter)

DAC는 디지털 데이터를 받아 다시 연속적인 아날로그 전압/전류로 출력하는 회로입니다.

작동 원리

1. 디지털 입력(예: 8비트 데이터)을 수신
2. 전압 기준에 따라 비례하는 아날로그 값 출력
3. 출력은 필터를 통해 부드러운 파형으로 변환

예: 8비트 DAC에서 128의 디지털 값은 5V 기준일 때 약 2.5V 출력

대표 예시

• MP3 플레이어 → 디지털 음원 → DAC → 스피커 출력
• MCU 제어값 → DAC → 서보 모터 제어

4. ADC vs DAC 비교표

구분	ADC	DAC
전체 명칭	Analog to Digital Converter	Digital to Analog Converter
신호 방향	아날로그 → 디지털	디지털 → 아날로그
주요 역할	센서 신호 디지털화	디지털 제어값 출력
응용 예시	온도 측정, 조도 감지	오디오 출력, 전압 제어
대표 부품	ADS1115, MCP3008	MCP4725, DAC0808

5. 비트 수와 해상도

비트 수(Bit Resolution)는 ADC/DAC의 정밀도를 결정합니다.

• 8비트: 2⁸ = 256단계 (0~255)
• 10비트: 2¹⁰ = 1024단계 (0~1023)
• 16비트: 65,536단계 (고정밀 계측용)

비트 수가 높을수록 아날로그 신호를 더 세밀하게 표현할 수 있습니다.

6. 아날로그-디지털 변환 과정 요약

1. 센서 출력 → ADC → MCU 처리
2. MCU 계산 결과 → DAC → 실제 동작 (LED 밝기, 모터 회전 등)

이 흐름을 통해 현실과 디지털 세계가 연결됩니다.

7. 결론

ADC와 DAC는 전자 시스템의 입력과 출력 사이의 가교 역할을 수행합니다.

센서 기반의 IoT, 오디오 장치, 스마트 기기 등 대부분의 회로는 이 변환 회로를 통해 아날로그 신호를 디지털화하거나, 디지털 명령을 현실로 출력합니다.

“변환을 이해하면 회로의 흐름이 보이고, 현실과 디지털이 어떻게 연결되는지 이해할 수 있습니다.”

지금까지 Circuit DesCY 였습니다.