[전기전자 기초 #32] ADC (Analog to Digital Converter)와 DAC (Digital to Analog Converter) | 아날로그와 디지털 세계를 잇는 다리

안녕하세요 😊
오늘 배울 내용은 디지털 시스템에서 아날로그 신호와 디지털 신호 간의 변환 입니다.

그럼 바로 ADC (Analog to Digital Converter)와 DAC (Digital to Analog Converter)에 대해 알아보겠습니다.

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✅ADC (Analog to Digital Converter)란?

ADC (Analog to Digital Converter)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치입니다.
온도, 소리, 빛과 같은 아날로그 데이터를 0과 1의 디지털 데이터로 변환하여
컴퓨터나 마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있도록 합니다.

💡 비유:
ADC는 마치 손으로 쓴 메모를 컴퓨터에 입력하는 과정과 같습니다.
아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하여 처리할 수 있게 만드는 역할입니다.

 

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🔌 ADC의 주요 특징

 

특징	설명
아날로그 → 디지털 변환	연속적인 값을 이산적인 디지털 값으로 변환
샘플링(Sampling)	신호를 일정 간격으로 측정
양자화(Quantization)	측정된 값을 이진수로 변환
해상도(Resolution)	변환된 디지털 값의 세부 표현 능력 (8비트, 12비트, 16비트 등)
샘플링 속도(Sampling Rate)	1초 동안 신호를 측정하는 횟수 (Hz)

 

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🎨 ADC의 변환 과정

1️⃣ 샘플링 (Sampling):

• 아날로그 신호를 일정 시간 간격으로 측정
• 예를 들어, 1초에 1000번 측정하면 1kHz 샘플링 속도

2️⃣ 양자화 (Quantization):

• 샘플링된 값을 이진수로 표현
• 8비트 ADC: 2^8 = 256 단계
• 10비트 ADC: 2^10 = 1024 단계

3️⃣ 부호화 (Encoding):

• 변환된 값을 디지털 코드로 표현

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✔️ ADC의 해상도에 따른 표현 예시

 

해상도	표현 단게	수설명
8비트	256	0 ~ 255까지 표현 가능
10비트	1024	0 ~ 1023까지 표현 가능
12비트	4096	0 ~ 4095까지 표현 가능
16비트	65536	0 ~ 65535까지 표현 가능

 

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🎨 ADC의 응용 예시

 

응용	설명
온도 센서	아날로그 온도 값을 디지털로 변환
마이크로컨트롤러	센서 데이터 수집 및 처리
스마트폰 마이크	소리 신호를 디지털 오디오로 변환
산업용 측정 장치	압력, 속도, 거리 측정

 

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🔌 DAC (Digital to Analog Converter)란?

DAC (Digital to Analog Converter)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 장치입니다.
컴퓨터가 처리한 디지털 데이터를 소리, 영상, 전압 신호로 변환하여 출력합니다.

💡 비유:
DAC는 컴퓨터에 저장된 음악 파일을 스피커로 출력하는 과정과 같습니다.
디지털 데이터가 실제 물리적 신호로 변환되어 사람이 인식할 수 있는 형태가 됩니다.

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🎨 DAC의 변환 과정

1️⃣ 디지털 입력 (Digital Input):

• 이진수 형태의 데이터를 입력받음

2️⃣ 변환 (Conversion):

• 입력받은 디지털 값을 전압이나 전류 형태의 아날로그 신호로 변환

3️⃣ 출력 (Output):

• 스피커, 모터, 디스플레이 등으로 신호 전달

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✔️ DAC의 주요 특징

 

특징	설명
디지털 → 아날로그 변환	이진수 데이터를 연속적인 아날로그 신호로 변환
해상도 (Resolution)	변환된 신호의 세부 표현 능력
전압 및 전류 출력	변환된 신호는 전압 또는 전류 형태로 출력
응답 시간 (Response Time)	디지털 입력이 변화했을 때 출력이 바뀌는 시간

 

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🎨 DAC의 응용 예시

 

응용	설명
스피커 출력	디지털 오디오 데이터를 아날로그 소리로 변환
모터 제어	디지털 신호로 전압 제어
LED 디밍(Dimming)	디지털 명령으로 밝기 조절
산업용 제어	PLC에서 아날로그 신호 제어

 

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✔️ ADC vs DAC의 차이점

 

항목	ADC	DAC
변환 방향	아날로그 → 디지털	디지털 → 아날로그
예시	온도 센서, 마이크 입력	스피커, 모터 제어
샘플링 과정	필요함	필요하지 않음
출력 형태	이진수(0, 1)	전압, 전류
활용 분야	센서 데이터 처리	오디오 출력, 화면 디스플레이

 

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🔄 실무에서의 활용 예시

 

용도	ADC	DAC
스마트폰 마이크	🎤 소리를 디지털 신호로 변환	🔊 스피커 출력
온도 제어 시스템	🌡 온도 감지 신호 디지털화	🔥 히터 전압 조절
자동차 센서	🚗 거리, 속도 감지	🚦 전자 제어 장치(ECU) 제어
산업용 로봇	🤖 위치 감지	🎯 모터 제어

 

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🧠 오늘의 요약

• ADC (Analog to Digital Converter)는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환합니다.
• DAC (Digital to Analog Converter)는 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환합니다.
• ADC는 센서 신호 처리에, DAC는 스피커, 모터, 디스플레이 출력에 사용됩니다.
• 해상도(Resolution)와 샘플링 속도(Sampling Rate)가 신호의 정확도에 영향을 줍니다.

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📘 한번 더 정리

🔄 ADC (Analog to Digital Converter)

• 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
• 온도 센서, 마이크로컨트롤러, 스마트폰 마이크에 사용
• 샘플링(Sampling), 양자화(Quantization), 부호화(Encoding) 과정을 거침

🔄 DAC (Digital to Analog Converter)

• 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환
• 스피커, 모터 제어, LED 디밍에 사용
• 디지털 데이터를 전압이나 전류 형태로 변환

ADC와 DAC는 스마트폰, 자동차, 오디오 시스템에서
아날로그 세계와 디지털 세계를 연결하는 필수적인 역할을 합니다.

 

📌 다음 글 예고
다음 시간에는 파워 서플라이(Power Supply)와 전원 관리(Power Management)에 대해 알아보겠습니다.

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