ADC 비트 수 vs 샘플링 속도 – 어떤 것을 우선 고려해야 할까?

ADC(Analog to Digital Converter)를 선택하거나 설계할 때 가장 먼저 마주하는 질문은 바로 이것입니다:

“비트 수(해상도)를 높일까? 아니면 샘플링 속도(변환 횟수)를 높일까?”

둘 다 중요하지만, 모든 상황에서 둘 다 높일 수는 없습니다. 따라서 용도에 따라 우선순위를 정확히 파악하는 것이 중요합니다.

이번 글에서는 **비트 수와 샘플링 속도 차이점**을 비교하고, **실제 어떤 경우에 무엇을 우선 고려해야 하는지**를 쉽게 정리해드립니다.

1. 비트 수 vs 샘플링 속도 간단 비교

항목	비트 수 (해상도)	샘플링 속도
의미	신호를 얼마나 정밀하게 나누는가	초당 몇 번 신호를 측정하는가
단위	비트(bit)	Sps, kSps, MSps
측정 정확도	세밀한 전압 구분 가능	신호 변화 추적 능력
우선 고려 대상	정밀 측정, 정적 신호	빠른 변화, 동적 신호

2. 언제 비트 수를 우선 고려할까?

다음과 같은 상황에서는 **비트 수(해상도)**가 더 중요합니다:

• 천천히 변하는 신호를 측정할 때 (온도, 습도, 전압 등)
• 작은 전압 차이도 감지해야 할 때 (정밀 계측, 의료용 센서 등)
• 변화는 적지만 정확한 값을 원할 때 (캘리브레이션, 산업계 센서 등)

📌 예: 16비트 ADC는 65,536 단계로 나뉘므로, 0~5V를 약 0.076mV 단위로 측정할 수 있습니다.

🔧 추천 ADC: ADS1115 (16비트, 저속), MCP3421

3. 언제 샘플링 속도를 우선 고려할까?

다음의 경우에는 **샘플링 속도**가 더 중요합니다:

• 신호 변화가 매우 빠른 경우 (오디오, 진동, 모션 등)
• 시간 흐름에 따른 패턴을 감지할 때 (파형 분석, FFT 등)
• 실시간 반응성이 중요한 경우 (로봇 제어, 고속 피드백)

📌 예: 오디오 신호(20kHz)를 측정하려면 최소 40kSps 이상의 속도가 필요합니다 (나이퀴스트 이론 기준).

🔧 추천 ADC: ADS8320 (100kSps, 16비트), STM32 내장 ADC (최대 수백 kSps)

4. 속도와 해상도는 반비례?

대부분의 ADC는 **비트 수가 높아질수록 속도가 느려지는 경향**이 있습니다.

이유는 간단합니다. 더 많은 비트를 생성하려면:

• 더 많은 전압 단계를 세분화해야 하고
• 변환 과정이 더 오래 걸리며
• 회로 내부 연산이 복잡해집니다

따라서, **고속 & 고정밀을 동시에 만족하는 ADC**는 보통 가격이 비싸고 전력 소비도 큽니다.

5. 용도별 추천 기준

응용 분야	비트 수	샘플링 속도
온도/조도 측정	12~16비트	1~100 Sps
오디오 파형 분석	12~16비트	44.1kHz 이상
진동/모션 센서	10~12비트	1kHz 이상
배터리 전압 감지	10~12비트	수십 Sps

6. 최적화 팁

• 너무 높은 비트 수는 **노이즈에 민감**하고, 전력 소모 증가
• 너무 빠른 샘플링은 **불필요한 데이터 과부하** 유발
• 실제 필요 이상의 해상도나 속도는 낭비
• MCU와 ADC 간의 **데이터 처리 속도 호환성**도 확인 필요

결론

정확도가 더 중요하다면 비트 수(해상도), 속도와 반응성이 우선이라면 샘플링 속도를 우선 고려해야 합니다.

모든 회로가 정밀 측정과 빠른 반응을 동시에 요구하는 것은 아닙니다. 자신이 설계하는 시스템의 목적을 먼저 명확히 하고, 균형 잡힌 ADC 사양을 선택하는 것이 최적의 해답입니다.

“비트 수는 눈의 해상도, 샘플링 속도는 반응 속도. 두 눈이 조화를 이룰 때 회로는 완벽하게 동작합니다.”

지금까지 Circuit DesCY 였습니다.