ADC 비트 수와 해상도 – 정밀도 차이 쉽게 이해하기

전자회로에서 아날로그 신호를 디지털로 바꿔주는 ADC(Analog to Digital Converter)는 **몇 비트로 변환되는지**, 즉 비트 수(bit resolution)에 따라 정밀도와 표현 가능한 값의 수가 달라집니다.

이번 글에서는 ADC 비트 수가 높을수록 어떤 점이 달라지는지, 그리고 **해상도(resolution)**가 무엇을 의미하는지를 실생활 예시와 함께 쉽게 설명드립니다.

1. 비트 수란 무엇인가?

비트 수는 ADC가 아날로그 값을 몇 단계로 나누어 디지털 값으로 표현할 수 있는지를 의미합니다.

표현 가능한 단계 수는 아래 공식으로 계산됩니다:

단계 수 = 2ⁿ (n = 비트 수)

비트 수	표현 가능한 값의 수	범위 (0 기준)
8비트	256	0 ~ 255
10비트	1,024	0 ~ 1023
12비트	4,096	0 ~ 4095
16비트	65,536	0 ~ 65535

즉, **비트 수가 높을수록 미세한 전압 차이도 구분**할 수 있는 능력이 좋아집니다.

2. 해상도(Resolution)란?

해상도(Resolution)는 ADC가 하나의 디지털 단계로 구분할 수 있는 **최소 전압 차이(ΔV)**를 의미합니다.

해상도(ΔV) = 전압 범위 ÷ (2ⁿ - 1)

예: 전압 범위 0~5V일 때,

• 8비트 ADC → 해상도 ≒ 5V / 255 ≒ 0.0196V (약 19.6mV)
• 10비트 ADC → 해상도 ≒ 5V / 1023 ≒ 4.88mV
• 12비트 ADC → 해상도 ≒ 5V / 4095 ≒ 1.22mV

**해상도가 낮으면 미세한 변화는 무시**되고, **해상도가 높으면 작은 변화까지 인식**할 수 있습니다.

3. 실생활 비유로 이해하기

전압 측정을 자(ruler)로 거리를 재는 것에 비유해볼 수 있습니다.

• 8비트 ADC = 1cm 단위 눈금자 → 19.6mV 단위로 측정
• 12비트 ADC = 0.1cm 단위 눈금자 → 1.2mV 단위로 더 정밀 측정

센서가 미세한 전압 차이를 출력할 경우, 비트 수가 낮으면 정보 손실이 발생할 수 있습니다.

4. 어떤 상황에서 높은 해상도가 필요할까?

다음과 같은 경우에는 12비트 이상 ADC가 권장됩니다:

• 정밀한 온도 측정 (ex. 의료용 센서)
• 저전압 신호 측정 (ex. 가스 센서, 스트레인 게이지)
• 아날로그 오디오 파형 분석
• 멀티센서 시스템에서 고분해능이 필요한 경우

5. 비트 수가 높을수록 무조건 좋은 걸까?

반드시 그렇지는 않습니다. 다음 사항도 고려해야 합니다:

• 속도: 비트 수가 높으면 변환 속도는 느려질 수 있음
• 전력 소비: 고해상도 ADC는 소비 전력이 큼
• 노이즈 민감도: 고정밀 측정 시 외부 노이즈의 영향도 커짐

따라서 용도에 따라 적절한 비트 수를 선택하는 것이 가장 중요합니다.

6. MCU 내장 ADC 비트 수 예시

• Arduino UNO → 10비트
• ESP32 → 12비트 (기본), 13비트 보정 지원
• STM32F4 시리즈 → 12비트 (설정 가능)
• 외장형 ADS1115 → 16비트 (I2C 방식, 고정밀 측정용)

초정밀 센서가 필요하지 않은 일반 프로젝트에는 10~12비트 정도면 충분한 경우가 많습니다.

결론

ADC의 비트 수는 정밀도를 결정하는 핵심 요소입니다. 해상도가 높을수록 작은 전압 차이도 감지할 수 있고, 센서 측정의 정확도가 향상됩니다.

하지만 프로젝트의 특성에 맞게 **속도, 전력, 노이즈 등도 함께 고려**해야 가장 효율적인 ADC 설계를 할 수 있습니다.

지금까지 Circuit DesCY 였습니다.