ADC의 원리 알고 계셨나요? 안녕하세요!
코스테크의 에디터 Jade👼입니다.
오늘은 계측이론의 기본이라고 할 수 있는, 아주 유용한 이론에 대해 알려드리려고 하는데요! 바로바로 ADC( Analog to Digital Converter )란 무엇인가에 대해 용어부터 원리까지 여러분들에게 설명드리고자 합니다~ 이번 편은 계측 이론의 기본이 되는 만큼, 상세하게 1탄과 2탄으로 나누어 소개드릴 예정입니다.
우선 1탄 먼저 시작해볼까요?
Let's Go!! |
ADC를 알아보기 전에 먼저 아날로그(Analog)는 무엇인지, 디지털(Digital)은 무엇인지에 대해 이해할 필요가 있습니다!
먼저 아날로그는 연속적인 시간에서의 연속적인 물리량이라고 표현할 수 있습니다. 여기서 물리량은 실수로 표현할 수 있는 무한한 자리의 수치를 의미하며
이것을 그래프화 할 경우 눈으로 볼 때는 실선의 형태로 끊임없이 이어지는 연속적인 데이터로 표현할 수 있습니다.
오디오 신호나 온도계, 실제 전압이나 압력 등이 아날로그로 표현되는 물리량이라고 할 수 있습니다.
온도를 예로 들면, 우리가 보는 온도는 36.5℃로 수치화 할 수 있는 것처럼 보이지만 소수점 뒤 36.56780012···℃ 로 실제 값은 표현되는 값과 다른 값이라는 의미이고, 시간에 따라서도 이 값은 미세하게 변화하는 것을 이해 할 수 있습니다. |
디지털은 손으로 센다는 의미로 우리가 가진 수 체계로 표현할 수 있는 형식으로, 측정 가능한 물리량들을 수치화 하는 것을 의미합니다.
여기서 물리량도 물론 실수로 표현되는 수치이지만, 실제로 우리가 표현할 수 있도록 36.5 라고 표현하는 것을 디지털의 개념이라고 할 수 있습니다.
체중계나 온도계에 표시되는 숫자 값들과 같이
10진수(소프트웨어에서는 2진수, 또는 16진수 등으로도 표현이 가능)로 표현되는 모든 값들은 디지털화 되어 있다고 할 수 있습니다. |
빨간 선이 아날로그 신호 파란 선이 디지털 신호의 표현. 아날로그는 무한한 값 표현이 가능하지만 디지털 신호는 11, 10, 01, 00으로 표현되는 수치의 고정값으로만 표현 가능 |
사진을 찍는 것은 실제 사물(아날로그)의 형태를 이미지의 형태(디지털)로 저장하는 대표적인 기술 |
실생활에서 두 가지 신호에 대한 사례로 아날로그 시계와 디지털 시계를 상상할 수 있습니다.
아날로그 시계는 시침과 분침(초침)으로 화면에 표시됩니다. 정확하게 눈으로 시, 분, 초를 정밀하게 확인할 수는 없지만 시간이 몇 시인지 우리가 느낄 수 있습니다. 디지털 시계는 시,분,초가 숫자로 정확하게 표현이 되어 순간적인 시간을 정확하게 확인 할 수 있습니다.
또 다른 예로, 기쁨을 아날로그와 디지털로 설명하고자 합니다. 제가 느끼는 기쁨의 감정은 아날로그, 그 기쁨을 0~100으로 수치화해서 생각한다면 그것은 곧 아날로그를 디지털로 변환한 것이라고 할 수 있겠습니다. |
ADC(Analog to Digital Convert)란 무엇인가요?🗣️ |
그렇다면 아날로그를 디지털화 한다(Analog to Digital Convert)는 것은 어떤 의미일까요? 아래의 그림과 같이 아날로그 신호인 목소리는 마이크를 통해 전기적인 신호로 변환 될 수 있습니다. |
하지만 저장장치나 신호 회로에서는2진수(Binary)로 정형화된 값만을 사용할 수 있습니다. 이렇게 아날로그를 디지털로 수치화 하는 것을 ADC(Analog to Digital Converter)라고 합니다.
찍고, 녹음을 하고, 전압을 측정하여 저장하고,
온도나 압력, 소음이나 진동을 수치화 하여, 계측하는 모든 기술에는ADC가 포함되어 있다고 생각할 수 있습니다.
추가로 다시2진수로 표현된 정보를 다시 아날로그 신호로 변환하는 장치는DAC(Digital to Analog Converter)라고 할 수 있겠네요. |
LP판과 음원 스트리밍 서비스의 음악처럼 서로 다르지만 사람들의 감성을 자극하는 낭만적인 소리를 표현하는 것은 같죠??
아날로그와 디지털도 표현은 달라도 결국 효율화하고 소형화 하기 위한 인간과 기계의 업그레이드 된 기술이라고 이해 할 수 있습니다. |
계측 분야에서 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 목적은 분명합니다. 현재 측정되는 물리량을 저장하기 위함이죠.
ADC의 과정은 크게 표본화(Sampling), 양자화(Quantization), 부호화(Coding)로 나눌 수 있습니다. 표본화는 원래의 아날로그 신호를 일정한 간격으로 샘플링(Sampling)하는 과정입니다.
아래의 이미지는 아날로그 신호를 1초 간격으로 (물론 1초는 계측에서는 느린 시간입니다) 샘플링하는 과정을 나타낸 것입니다. |
양자화는 지난편 아날로그를 디지털로 변환하는 과정에서처럼, 아날로그 데이터를 수치화 할 수 있는 값으로 근사하여 점으로 표현하는 것입니다. 즉, 아래의 이미지처럼 그래프를 Y축의 값으로 근사하여 점으로 표현하는 방식을 의미합니다. |
부호화란 아날로그 신호의 근사치를 이진수의 형태로 회로가 읽고 저장할 수 있도록 변환하는 것을 의미합니다.
하기 이미지는 2-bit로 근사치를 나누어 0(‘0b00’)~3(0b11)의 형태로 표현하는 방식입니다. |
여기까지 읽어 주신 분들은 눈치 채셨겠지만, ADC를 기능적으로 풀어놓은 것이 표본화, 양자화, 부호화입니다!! |
오늘은 아날로그, 디지털의 의미와
ADC의 원리에 대해 알아보았는데요~! 더욱 궁금한 점이 생기셨다면? 다음 편을 기대해주세요💙
더욱 자세하고 전문적인 상담을 원하신다면, 하단의 문의하기 또는 전화상담을 클릭해주세요😆 오늘의 코스레터는 여기까지입니다! 다음엔 더욱 유용한 콘텐츠로 찾아올게요! :-) |
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editor Jade👼 |
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코스테크의 에디터 Jade👼입니다.
오늘은 계측이론의 기본이라고 할 수 있는,
아주 유용한 이론에 대해 알려드리려고 하는데요!
바로바로 ADC( Analog to Digital Converter )란 무엇인가에 대해
용어부터 원리까지 여러분들에게 설명드리고자 합니다~
이번 편은 계측 이론의 기본이 되는 만큼,
상세하게 1탄과 2탄으로 나누어 소개드릴 예정입니다.
우선 1탄 먼저 시작해볼까요?
ADC를 알아보기 전에 먼저
아날로그(Analog)는 무엇인지, 디지털(Digital)은 무엇인지에 대해
이해할 필요가 있습니다!
먼저 아날로그는 연속적인 시간에서의 연속적인 물리량이라고 표현할 수 있습니다. 여기서 물리량은 실수로 표현할 수 있는 무한한 자리의 수치를 의미하며
이것을 그래프화 할 경우 눈으로 볼 때는 실선의 형태로
끊임없이 이어지는 연속적인 데이터로 표현할 수 있습니다.
오디오 신호나 온도계, 실제 전압이나 압력 등이
아날로그로 표현되는 물리량이라고 할 수 있습니다.
온도를 예로 들면,
우리가 보는 온도는 36.5℃로 수치화 할 수 있는 것처럼 보이지만
소수점 뒤 36.56780012···℃ 로 실제 값은 표현되는 값과
다른 값이라는 의미이고, 시간에 따라서도 이 값은 미세하게
변화하는 것을 이해 할 수 있습니다.
디지털은 손으로 센다는 의미로
우리가 가진 수 체계로 표현할 수 있는 형식으로,
측정 가능한 물리량들을 수치화 하는 것을 의미합니다.
여기서 물리량도 물론 실수로 표현되는 수치이지만,
실제로 우리가 표현할 수 있도록 36.5 라고 표현하는 것을
디지털의 개념이라고 할 수 있습니다.
체중계나 온도계에 표시되는 숫자 값들과 같이
10진수(소프트웨어에서는 2진수, 또는 16진수 등으로도 표현이 가능)로
표현되는 모든 값들은 디지털화 되어 있다고 할 수 있습니다.
실생활에서 두 가지 신호에 대한 사례로
아날로그 시계와 디지털 시계를 상상할 수 있습니다.
아날로그 시계는 시침과 분침(초침)으로 화면에 표시됩니다.
정확하게 눈으로 시, 분, 초를 정밀하게 확인할 수는 없지만
시간이 몇 시인지 우리가 느낄 수 있습니다.
디지털 시계는 시,분,초가 숫자로 정확하게 표현이 되어
순간적인 시간을 정확하게 확인 할 수 있습니다.
또 다른 예로,
기쁨을 아날로그와 디지털로 설명하고자 합니다.
제가 느끼는 기쁨의 감정은 아날로그,
그 기쁨을 0~100으로 수치화해서 생각한다면
그것은 곧 아날로그를 디지털로 변환한 것이라고 할 수 있겠습니다.
하지만 저장장치나 신호 회로에서는2진수(Binary)로
정형화된 값만을 사용할 수 있습니다.
이렇게 아날로그를 디지털로 수치화 하는 것을
ADC(Analog to Digital Converter)라고 합니다.
찍고, 녹음을 하고, 전압을 측정하여 저장하고,
온도나 압력, 소음이나 진동을 수치화 하여,
계측하는 모든 기술에는ADC가 포함되어 있다고 생각할 수 있습니다.
추가로 다시2진수로 표현된 정보를 다시 아날로그 신호로 변환하는 장치는DAC(Digital to Analog Converter)라고 할 수 있겠네요.
LP판과 음원 스트리밍 서비스의 음악처럼 서로 다르지만
사람들의 감성을 자극하는 낭만적인 소리를 표현하는 것은 같죠??
아날로그와 디지털도 표현은 달라도 결국
효율화하고 소형화 하기 위한 인간과 기계의
업그레이드 된 기술이라고 이해 할 수 있습니다.
현재 측정되는 물리량을 저장하기 위함이죠.
ADC의 과정은 크게
표본화(Sampling), 양자화(Quantization), 부호화(Coding)로 나눌 수 있습니다.
표본화는 원래의 아날로그 신호를 일정한 간격으로
샘플링(Sampling)하는 과정입니다.
아래의 이미지는 아날로그 신호를 1초 간격으로
(물론 1초는 계측에서는 느린 시간입니다)
샘플링하는 과정을 나타낸 것입니다.
아날로그 데이터를 수치화 할 수 있는 값으로 근사하여
점으로 표현하는 것입니다.
즉, 아래의 이미지처럼 그래프를 Y축의 값으로 근사하여
점으로 표현하는 방식을 의미합니다.
부호화란 아날로그 신호의 근사치를 이진수의 형태로
회로가 읽고 저장할 수 있도록 변환하는 것을 의미합니다.
하기 이미지는 2-bit로 근사치를 나누어
0(‘0b00’)~3(0b11)의 형태로 표현하는 방식입니다.
여기까지 읽어 주신 분들은 눈치 채셨겠지만,
ADC를 기능적으로 풀어놓은 것이
표본화, 양자화, 부호화입니다!!
ADC의 원리에 대해 알아보았는데요~!
더욱 궁금한 점이 생기셨다면?
다음 편을 기대해주세요💙
더욱 자세하고 전문적인 상담을 원하신다면,
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