ADC/DAC IC의 동작 원리와 응용

ADC(Analog-to-Digital Converter)와 DAC(Digital-to-Analog Converter) IC는 아날로그 신호와 디지털 신호 사이의 다리 역할을 합니다. 현실 세계의 물리적 신호는 연속적인 아날로그 형태지만, 디지털 시스템은 이를 0과 1의 이진수로만 처리할 수 있습니다. 따라서 변환을 담당하는 ADC/DAC IC는 전자 시스템에서 필수적인 요소입니다.

1. ADC IC란?

ADC IC는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 집적회로입니다. 센서가 출력하는 전압이나 전류를 디지털 데이터로 바꿔 마이크로컨트롤러, CPU, DSP 등에서 처리할 수 있도록 합니다.

• ✔ 연속적인 신호 → 이산적 디지털 값
• ✔ 분해능(Resolution)과 샘플링 속도가 성능을 결정
• ✔ 온도·압력·사운드·빛 센서 등 다양한 입력에 사용

2. DAC IC란?

DAC IC는 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 회로입니다. 디지털 음악 파일이나 영상 데이터를 사람의 감각에 맞는 연속적인 아날로그 신호로 바꿔 출력합니다.

• ✔ 디지털 값 → 연속적 아날로그 파형
• ✔ 정확도(Resolution)와 샘플 속도가 음질·화질에 영향
• ✔ 오디오, 디스플레이, 제어 시스템에서 필수

3. 아날로그 ↔ 디지털 변환 과정

1. 센서에서 아날로그 신호 발생 (예: 전압, 전류, 음향)
2. ADC IC가 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지털 데이터 생성
3. 디지털 장치에서 데이터 연산·저장·전송
4. DAC IC가 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환
5. 스피커, 모터, 디스플레이 등 최종 출력 장치로 전달

4. ADC IC의 주요 방식

• 플래시(Flash) ADC: 초고속 변환, 고전력·고비용
• SAR(연속적 근사) ADC: 중속·중해상도, MCU 내장에 흔히 사용
• Σ-Δ(Sigma-Delta) ADC: 고분해능, 오디오 및 계측 장비에서 활용

5. DAC IC의 주요 방식

• R-2R Ladder DAC: 단순한 구조, 널리 사용
• 가중 저항 DAC: 기본적인 설계, 저해상도 응용
• Σ-Δ DAC: 고음질 오디오 장비에 적용

6. 대표적인 ADC/DAC IC

• ADC0804: 8비트 SAR ADC
• ADS1115: 고분해능 16비트 ADC (I²C 인터페이스)
• DAC0808: 8비트 DAC IC
• PCM1794A: 고성능 오디오 DAC

7. 응용 분야

• 오디오 시스템: 마이크 입력(ADC), 스피커 출력(DAC)
• 영상 처리: 디지털 영상 신호를 아날로그 디스플레이에 출력
• 통신: 무선 신호의 디지털 변조·복조
• 산업 제어: 센서 신호를 디지털 처리 후 모터 제어
• 의료 기기: ECG, MRI 등 아날로그 데이터 디지털화

8. 미래적 관점

ADC/DAC IC는 더 높은 해상도와 빠른 속도를 지원하며, 저전력·소형화·고집적화를 통해 차세대 통신, IoT, AI 시스템의 핵심이 될 것입니다. 특히 자율주행과 메타버스 산업에서 아날로그·디지털 변환 기술은 점점 더 중요해질 전망입니다.

결론

ADC/DAC IC는 아날로그와 디지털 세계를 연결하는 핵심 반도체입니다. ADC는 센서 신호를 디지털화하여 연산과 처리를 가능하게 하고, DAC는 디지털 데이터를 다시 현실 세계로 출력합니다. 오디오, 영상, 통신, 제어 등 다양한 분야에서 없어서는 안 될 기술이며, 앞으로도 전자 시스템의 발전을 이끄는 중요한 요소가 될 것입니다. 지금까지 “Circuit DesZ” 였습니다.

다음 글에서는 ‘메모리 IC의 구조와 동작 원리’를 주제로 반도체 메모리 기술을 살펴보겠습니다.