아날로그 디지털 변환기

샘플링은 연속적인 아날로그 신호를 일정한 시간 간격으로 측정하여 이산적인 데이터 포인트의 집합으로 변환하는 과정이다. 이 과정은 나이퀴스트-섀넌 샘플링 정리에 기반을 두며, 신호의 최고 주파수 성분의 두 배 이상의 주파수로 샘플을 추출해야 원본 신호의 정보를 완전히 복원할 수 있다[2].

샘플링 주파수가 너무 낮으면 에일리어싱 현상이 발생하여 원본 신호에 존재하지 않는 낮은 주파수의 성분이 생성된다. 이를 방지하기 위해 샘플링 이전에 안티에일리어싱 필터를 사용하여 샘플링 주파수의 절반을 초과하는 고주파 성분을 제거한다. 샘플링의 방식에는 신호를 균일한 시간 간격으로 추출하는 균일 샘플링이 가장 일반적으로 사용된다.

샘플링 과정 후의 신호는 시간축에서는 이산적이지만, 진폭값은 여전히 연속적인 펄스 진폭 변조 신호의 형태를 가진다. 이 신호는 이후 양자화 단계를 거쳐 진폭값도 이산적인 디지털 값으로 변환된다.

양자화는 샘플링된 아날로그 신호의 각 샘플 값을 유한한 개수의 디지털 수준 중 하나로 근사화하는 과정이다. 이 과정은 연속적인 진폭 값을 이산적인 양자화 계단 값으로 변환하여, 최종적으로 이진 코드로 표현할 수 있도록 한다.

양자화의 핵심은 양자화 레벨의 수와 양자화 간격이다. 레벨의 수는 ADC의 분해능에 의해 결정되며, 일반적으로 n-비트 ADC는 2^n개의 서로 다른 양자화 레벨을 가진다. 예를 들어, 8비트 ADC는 256개의 양자화 레벨을 사용한다. 양자화 간격, 즉 한 레벨과 다음 레벨 사이의 진폭 차이는 최소 유효 비트 값에 해당한다.

양자화 과정에서는 원래의 아날로그 값과 양자화된 값 사이에 차이가 발생하는데, 이를 양자화 오차 또는 양자화 잡음이라고 한다. 이 오차는 일반적으로 신호에 추가되는 잡음으로 모델링된다. 양자화 오차의 크기는 양자화 간격에 비례하며, 더 많은 비트 수(더 높은 분해능)를 사용하여 양자화 간격을 줄이면 오차를 감소시킬 수 있다.

부호화는 양자화된 이산적인 진폭 값을 이진수 비트 열로 변환하는 과정이다. 이 단계를 거쳐야만 아날로그 신호가 디지털 시스템에서 처리, 저장, 전송될 수 있는 진정한 디지털 신호가 된다.

가장 일반적인 부호화 방식은 펄스 부호 변조이다. 각 양자화 계단에 고유한 이진 코드를 할당하는 방식으로, 예를 들어 3비트 분해능의 ADC는 0V부터 7V까지의 양자화된 전압을 000, 001, 010, ..., 111과 같은 8개의 코드로 표현한다. 부호화의 정밀도는 사용된 비트 수에 직접적으로 의존하며, 이를 분해능이라고 부른다.

부호화 방식은 응용 분야에 따라 달라질 수 있다. 오디오 처리에서는 선형 부호화가 일반적이지만, 통신 시스템에서는 압신 부호 변조와 같은 비선형 부호화를 사용하여 동적 범위를 효율적으로 표현하기도 한다. 부호화 과정이 끝나면, 생성된 디지털 데이터는 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리 장치, 또는 저장 매체로 전송되어 후속 처리를 수행한다.

분해능은 아날로그 디지털 변환기가 아날로그 입력 신호를 디지털 값으로 표현할 수 있는 세밀한 정도를 나타내는 지표이다. 일반적으로 출력 디지털 코드의 비트 수로 정의되며, 이 비트 수가 높을수록 변환기가 구별할 수 있는 전압 레벨의 수가 많아져 변환 정밀도가 향상된다.

N비트 분해능을 가진 ADC는 입력 전압 범위를 2^N개의 서로 다른 디지털 코드로 구분할 수 있다. 예를 들어, 8비트 ADC는 256개의 서로 다른 단계(2^8)로 입력 신호를 표현하는 반면, 16비트 ADC는 65,536개의 단계(2^16)로 표현하여 훨씬 더 미세한 신호 변화를 포착할 수 있다. 이때 한 단계에 해당하는 최소 전압 변화량을 LSB라고 부른다.

분해능은 ADC의 정적 성능을 평가하는 핵심 요소로, 시스템이 요구하는 정밀도를 결정한다. 높은 분해능은 오디오 녹음이나 고정밀 계측과 같이 미세한 신호 차이를 포착해야 하는 응용 분야에서 필수적이다. 그러나 분해능을 높이면 일반적으로 변환 속도가 느려지거나 회로가 복잡해지고 전력 소모가 증가하는 트레이드오프 관계가 발생한다.

샘플링 레이트는 아날로그 디지털 변환기가 1초 동안 아날로그 신호를 측정하는 횟수를 의미하며, 단위는 헤르츠를 사용한다. 이 값은 변환기가 처리할 수 있는 입력 신호의 최대 주파수 대역폭을 결정하는 핵심 요소이다.

샘플링 레이트는 나이퀴스트-섀넌 표본화 정리에 의해 제약을 받는다. 이 정리에 따르면, 원본 신호를 완벽하게 재구성하기 위해서는 샘플링 레이트가 신호에 포함된 최고 주파수 성분의 두 배 이상이어야 한다[3]. 만약 이 조건을 만족하지 못하면, 에일리어싱이라는 현상이 발생하여 원래 존재하지 않는 낮은 주파수의 신호가 디지털 데이터에 포함되어 왜곡을 일으킨다. 따라서 실제 설계에서는 신호의 최대 주파수보다 충분히 높은 샘플링 레이트를 선택하고, 변환기 앞단에 안티에일리어싱 필터를 설치하여 고주파 성분을 제거한다.

응용 분야에 따라 요구되는 샘플링 레이트는 크게 달라진다. 예를 들어, 오디오 신호(최대 20kHz)를 처리할 때는 44.1kHz 또는 48kHz가 일반적으로 사용된다. 반면, 고속 통신이나 레이더 시스템에서는 수백 메가헤르츠에서 기가헤르츠에 이르는 매우 높은 샘플링 레이트가 필요하다. 샘플링 레이트가 높아질수록 생성되는 데이터의 양이 증가하고, 변환기의 처리 속도와 전력 소모에 대한 요구 사항도 함께 높아지는 트레이드오프 관계가 존재한다.

신호 대 잡음비는 아날로그-디지털 변환기의 출력에서 유용한 신호의 전력과 불필요한 잡음의 전력 비율을 나타내는 지표이다. 이 값은 데시벨 단위로 표현되며, 높을수록 변환된 디지털 신호의 품질이 우수함을 의미한다. ADC에서 발생하는 잡음의 주요 원인은 양자화 과정에서 필연적으로 생기는 양자화 오차이다. 이 외에도 회로 내부의 열잡음, 클록 지터, 기준 전압원의 불안정성 등이 SNR을 저하시키는 요인으로 작용한다.

이론적으로, N비트 분해능을 가진 이상적인 ADC의 최대 SNR은 6.02N + 1.76 dB로 계산된다[4]. 예를 들어, 16비트 ADC의 이론적 최대 SNR은 약 98dB이다. 실제 제품의 데이터시트에는 일반적으로 이 이론값보다 낮은 SNR 값이 명시되며, 이는 실제 구현에서 발생하는 다양한 비이상적 요인을 반영한다.

SNR은 특히 고정밀 측정이나 고품질 오디오 처리와 같은 응용 분야에서 매우 중요한 성능 지표이다. 입력 신호의 레벨이 낮을수록 잡음의 영향이 상대적으로 커지므로, 낮은 레벨의 신호를 정확하게 변환하기 위해서는 높은 SNR이 요구된다. 설계자는 목표하는 SNR을 달성하기 위해 적절한 ADC 아키텍처를 선택하고, 외부 회로의 잡음을 최소화하는 설계를 수행해야 한다.

플래시 ADC는 가장 간단하고 빠른 아날로그 디지털 변환기 구조 중 하나이다. 이 방식은 병렬 비교 방식을 사용하여, 입력 아날로그 신호를 단 한 번의 클록 주기 내에 디지털 신호로 변환한다. 변환 속도가 매우 빠르기 때문에 고속 응용 분야에서 널리 사용된다.

플래시 ADC의 핵심 구성 요소는 저항 분배기 네트워크, 비교기 어레이, 그리고 우선순위 인코더이다. 기준 전압(Vref)은 일련의 저항을 통해 분배되어, 각 비교기의 비반전 입력단에 서로 다른 기준 전압을 제공한다. 모든 비교기의 반전 입력단에는 변환할 아날로그 입력 전압(Vin)이 공급된다. Vin이 특정 비교기의 기준 전압보다 높으면 그 비교기는 논리 '1'을 출력하고, 그렇지 않으면 논리 '0'을 출력한다. 이렇게 생성된 비교기 출력 열은 '온도계 코드'라고 불리며, 이를 우선순위 인코더가 이진 코드로 변환하여 최종 디지털 출력을 생성한다.

N-비트 분해능을 가진 플래시 ADC를 구현하려면 (2^N - 1)개의 비교기가 필요하다. 이는 주요 장단점을 결정짓는다.

따라서 플래시 ADC는 8비트 이하의 분해능을 요구하는 초고속 데이터 수집 시스템, 레이더, 광통신, 오실로스코프 등에서 주로 사용된다. 더 높은 분해능이 필요할 경우, 하이브리드 방식인 파이프라인 ADC나 두 단계 플래시 ADC 등이 대안으로 고려된다.

파이프라인 ADC는 고속과 중간 정도의 분해능을 요구하는 응용 분야에 적합한 변환기 구조이다. 이 방식은 변환 과정을 여러 개의 독립적인 단계로 나누어 순차적으로 처리하는 파이프라인 방식을 채택한다. 각 단계는 저분해능의 플래시 ADC와 디지털-아날로그 변환기, 잔류 신호 증폭기로 구성되어 있다.

동작 원리는 다음과 같다. 입력된 아날로그 신호는 첫 번째 단계에서 샘플링되고, 해당 단계의 플래시 ADC에 의해 일부 비트(예: 1.5비트 또는 2비트)로 변환된다. 이렇게 얻어진 디지털 값은 다시 DAC를 통해 아날로그로 재변환되어 원래 입력 신호에서 차감된다. 차감 후 남은 잔류 신호는 증폭되어 다음 파이프라인 단계로 전달된다. 이 과정이 연속적인 단계를 거치며 반복되어 최종적으로 모든 단계의 디지털 출력을 시간 지연을 맞춰 결합하면 고분해능의 디지털 코드가 완성된다.

파이프라인 ADC의 주요 장점은 속도와 정밀도의 균형 잡힌 성능이다. 각 단계가 병렬로 동시에 서로 다른 샘플을 처리하기 때문에 순차적 근사 방식보다 변환 속도가 빠르다. 또한 전체 분해능을 여러 단계에 분배하여 구현하기 때문에 초고분해능 플래시 ADC에 비해 칩 면적과 전력 소모를 크게 줄일 수 있다. 대표적인 성능 범위는 분해능 8비트에서 16비트, 샘플링 레이트 수십 MS/s에서 수 GS/s에 이른다.

단점으로는 첫 번째 샘플이 최종 출력으로 나오기까지 여러 클록 사이클의 지연(레이트ency)이 발생한다는 점과, 각 단계의 증폭기 오차가 누적되어 전체 정밀도에 영향을 줄 수 있다는 점이 있다. 따라서 내부 구성 요소의 정밀도와 안정성이 매우 중요하다.

델타-시그마 ADC는 과잉 샘플링과 잡음 성형 기술을 기반으로 고해상도 변환을 달성하는 아날로그-디지털 변환기 구조이다. 이 방식은 입력 신호를 매우 높은 샘플링 주파수(일반적으로 목표 나이퀴스트 주파수의 수십 배에서 수백 배)로 샘플링하는 것으로 시작한다. 높은 샘플링 주파수로 인해 양자화 잡음의 에너지가 광대역에 걸쳐 분포하게 되며, 이후 디지털 필터를 통해 유용한 신호 대역 외의 잡음을 제거하고 데이터율을 낮추는 다운샘플링 과정을 거친다.

이 변환기의 핵심은 1비트 비교기와 적분기를 포함하는 델타-시그마 변조기 회로이다. 변조기는 입력 아날로그 신호와 1비트 디지털-아날로그 변환기의 출력 간의 오차(델타)를 적분(시그마)하여 다음 비교를 위한 신호를 생성하는 피드백 루프로 동작한다. 이 과정에서 저주파 영역(목표 신호 대역)의 양자화 잡음이 고주파 영역으로 밀려나는 잡음 성형 효과가 발생한다. 결과적으로 신호 대역 내의 잡음은 크게 감소하고, 신호 대역 외의 잡음은 이후 디지털 필터에 의해 쉽게 제거될 수 있다.

델타-시그마 ADC의 주요 장점과 단점은 다음과 같이 정리할 수 있다.

이러한 특성으로 인해 델타-시그마 ADC는 고정밀도가 요구되지만 고속 변환이 필요하지 않은 응용 분야에 널리 사용된다. 대표적으로 오디오 처리, 고정밀 계측기, 저속 데이터 수집 시스템, 센서 신호 처리(예: 온도, 압력, 스트레인 게이지 측정) 등이 있다.

SAR ADC는 이진 탐색 알고리즘을 사용하여 아날로그 입력 전압을 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기의 한 종류이다. 이 방식은 변환 과정에서 입력 신호를 한 번만 샘플링하고, 내부의 DAC와 비교기를 통해 순차적으로 근사치를 찾아나간다. 변환은 가장 높은 비트(MSB)부터 시작하여 한 비트씩 결정해 나가며, 각 단계에서 DAC의 출력과 입력 신호를 비교하여 해당 비트의 값을 '1' 또는 '0'으로 설정한다. 이 과정은 최하위 비트(LSB)까지 결정될 때까지 반복된다.

SAR ADC의 내부 구조는 비교기, SAR 논리 회로, 내부 DAC, 그리고 샘플/홀드 회로로 구성된다. 작동 과정은 다음과 같다. 먼저, 샘플/홀드 회로가 아날로그 입력 전압을 캡처한다. 그 후, SAR 논리는 내부 DAC에 MSB에 해당하는 전압(일반적으로 기준 전압의 절반)을 출력하도록 명령한다. 비교기는 이 DAC 출력과 샘플된 입력 전압을 비교한다. 입력이 더 높으면 해당 비트는 '1'로 유지되고, 그렇지 않으면 '0'으로 클리어된다. 이 결정을 바탕으로 SAR 논리는 다음 비트를 테스트하기 위해 DAC에 새로운 전압 값을 설정하고, 이 과정을 모든 비트에 대해 순차적으로 반복한다.

SAR ADC의 주요 장점과 단점은 다음과 같이 정리할 수 있다.

이러한 특성으로 인해 SAR ADC는 데이터 수집 시스템, 계측기, 센서 인터페이스, 배터리로 구동되는 휴대용 기기 등에서 널리 사용된다. 특히 속도, 정밀도, 전력 소모 사이의 균형이 요구되는 응용 분야에서 선호되는 구조이다.

아날로그-디지털 변환기는 현대 오디오 기술의 핵심 구성 요소이다. 모든 디지털 오디오 시스템은 마이크로폰이나 악기에서 나오는 아날로그 신호를 ADC를 통해 디지털 샘플로 변환하는 과정에서 시작된다. 이 변환의 품질은 최종 음질을 직접적으로 결정한다.

오디오용 ADC의 설계는 높은 신호 대 잡음비와 낮은 왜곡을 요구한다. CD 음질의 표준은 44.1kHz의 샘플링 레이트와 16비트의 분해능을 사용하지만, 고해상도 오디오에서는 96kHz 또는 192kHz의 샘플링 레이트와 24비트 이상의 분해능이 적용된다[5]. 델타-시그마 ADC는 높은 정밀도와 우수한 선형성을 제공하여 프로페셔널 오디오 인터페이스와 고급 오디오 기기에 널리 채용된다.

응용 분야는 매우 다양하다. 스마트폰의 음성 인식, 디지털 음성 녹음기, 스트리밍 서비스를 위한 음원 제작, 라이브 공연의 디지털 믹싱 콘솔 등 모든 곳에서 ADC가 사용된다. 또한, 노이즈 셰이핑과 같은 고급 양자화 기술은 낮은 비트 수로도 높은 주관적 음질을 구현하는 데 기여한다.

영상 처리에서 아날로그 디지털 변환기는 카메라의 이미지 센서가 포착한 빛의 신호를 디지털 픽셀 값으로 변환하는 핵심 역할을 담당한다. CCD나 CMOS 센서의 각 화소는 빛의 세기에 비례하는 아날로그 전압을 생성하는데, 이 신호는 ADC를 통해 디지털 숫자(예: 0~255의 밝기 값)로 변환된다. 이 과정을 통해 연속적인 빛의 정보가 컴퓨터가 저장, 처리, 전송할 수 있는 디지털 이미지나 디지털 비디오로 바뀐다.

ADC의 성능은 최종 영상의 품질을 직접적으로 결정한다. 높은 분해능(예: 12비트, 14비트)을 가진 ADC는 더 넓은 동적 범위를 제공하여 어두운 그림자 부분과 밝은 하이라이트 부분의 세부 정보를 모두 잘 보존한다. 또한, 빠른 샘플링 레이트는 고속으로 촬영되는 비디오나 고해상도 정지 영상에서 각 프레임의 데이터를 신속하게 처리하여 모션 블러나 왜곡을 방지하는 데 필수적이다.

다양한 응용 분야에 따라 ADC의 요구사항은 크게 달라진다. 의료 영상(MRI, 엑스레이)이나 과학 관측에서는 매우 높은 정밀도와 선형성이 요구된다. 반면, 스마트폰 카메라나 보안 감시 카메라와 같은 소비자 제품에서는 전력 소모, 처리 속도, 칩 면적, 그리고 비용 간의 균형이 중요하게 고려된다. 최근에는 하나의 이미지 센서 칩 안에 수백만 개의 화소 각각에 ADC를 통합하는 컬럼 패러럴 ADC 구조가 널리 사용되며, 고속 및 고해상도 처리를 가능하게 한다.

통신 시스템에서 아날로그 디지털 변환기는 물리적 세계의 신호를 디지털 시스템이 처리할 수 있는 형태로 변환하는 핵심 역할을 담당한다. 무선 기지국, 스마트폰, 모뎀, 위성 통신 장비 등 모든 현대 통신 장비는 ADC를 필수적으로 포함한다. 송신 측에서는 마이크로폰이나 안테나를 통해 수집된 음성, 영상, 데이터 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환하여 전송 가능하게 만들고, 수신 측에서는 도달한 신호를 복원하기 위해 다시 ADC를 거쳐 처리한다.

ADC의 성능은 통신 시스템의 전체 용량과 품질을 직접적으로 결정한다. 높은 샘플링 레이트는 넓은 대역폭의 신호를 정확히 포착할 수 있게 하여 데이터 전송률을 높인다. 동시에, 충분한 분해능과 높은 신호 대 잡음비는 약한 신호를 정확히 구별하고, 전송 중 발생한 잡음의 영향을 최소화하여 오류율을 낮춘다. 예를 들어, 5G와 같은 광대역 통신에서는 기가헤르츠(GHz) 범위의 고속 ADC가 필수적이다.

다양한 통신 표준은 각기 다른 ADC 요구사항을 제시한다. 이를 충족하기 위해 시스템 설계자는 플래시 ADC, 파이프라인 ADC, 델타-시그마 ADC 등 다양한 종류의 변환기 중에서 속도, 정밀도, 전력 소모 사이의 최적 균형을 찾아 선택한다.

아날로그 디지털 변환기는 현대 계측 시스템과 센서 인터페이스의 핵심 구성 요소이다. 물리량을 측정하는 대부분의 센서는 온도, 압력, 빛, 가속도와 같은 정보를 연속적인 아날로그 신호 형태로 출력한다. 이 신호를 마이크로프로세서나 디지털 신호 처리 유닛이 해석하고 처리할 수 있도록 하려면 반드시 디지털 형태로 변환해야 한다. 따라서 ADC는 물리 세계와 디지털 제어/모니터링 시스템 사이의 필수적인 다리 역할을 한다.

계측 분야에서 ADC의 성능은 전체 시스템의 정확도를 직접적으로 결정한다. 예를 들어, 고정밀 멀티미터나 오실로스코프는 매우 높은 분해능과 우수한 선형성을 가진 ADC를 사용하여 미세한 전압 변화를 정확하게 포착한다. 산업 현장의 공정 제어 시스템에서는 다양한 프로세스 변수를 모니터링하기 위해 여러 개의 ADC 채널이 사용되며, 이때 전력 소모와 샘플링 레이트, 정밀도 간의 균형이 중요하게 고려된다.

센서 응용에서 ADC의 선택은 센서의 특성과 요구 사항에 따라 달라진다. 열전대나 스트레인 게이지와 같이 출력 변화가 매우 느린 센서의 경우, 고속 변환이 필요하지 않지만 높은 분해능과 낮은 노이즈가 필수적이다. 반면, 진동 센서나 초음파 센서처럼 빠른 현상을 측정하려면 높은 샘플링 레이트를 지원하는 ADC가 필요하다. 최근에는 센서와 ADC, 심지어 마이크로컨트롤러까지 단일 칩에 통합된 시스템 온 칩 솔루션이 보편화되어 소형화와 전력 효율을 극대화하고 있다.

아날로그 디지털 변환기의 전력 소모는 시스템 설계에서 핵심적인 고려사항이다. 특히 휴대용 장치나 배터리로 구동되는 임베디드 시스템에서는 전력 효율이 전체 시스템의 동작 시간을 결정짓는 중요한 요소가 된다. ADC의 전력 소비는 일반적으로 변환 속도, 분해능, 그리고 사용된 아키텍처에 크게 의존한다. 고속 고정밀 변환이 필요한 응용 분야일수록 더 많은 전력을 필요로 하는 경향이 있다.

주요 ADC 아키텍처별 전력 소모 특성은 다음과 같이 요약할 수 있다.

전력 소모를 최적화하기 위한 설계 기법에는 여러 가지가 있다. 변환 속도를 동적으로 조절하는 전압 조정이나, 필요하지 않은 때에는 ADC 모듈 전체를 차단하는 파워 게이팅 기술이 널리 사용된다. 또한, 낮은 공급 전압에서 동작하도록 설계하거나, 내부 회로의 정전용량을 최소화하는 방법도 효과적이다. 설계자는 응용 분야가 요구하는 성능(대역폭, 정밀도)과 사용 가능한 전력 예산 사이의 균형을 맞추는 것이 중요하다.

분해능이 높은 ADC는 입력 신호를 더 세밀하게 표현할 수 있어 정밀도가 향상된다. 그러나 고분해능을 구현하려면 더 많은 비교기나 더 복잡한 내부 논리 회로가 필요하며, 이는 변환 과정에 더 많은 시간을 요구한다. 예를 들어, SAR ADC는 한 비트씩 순차적으로 결정을 내리기 때문에 분해능이 높아질수록 변환에 필요한 클록 사이클 수가 증가하여 속도가 저하된다.

반대로 고속 변환이 필요한 응용 분야, 예를 들어 고주파 통신 신호나 레이더 신호 처리에서는 변환 속도를 최우선으로 고려한다. 플래시 ADC는 병렬 비교 방식을 사용하여 극히 빠른 변환 속도를 제공하지만, 분해능이 1비트 증가할 때마다 필요한 비교기의 수가 기하급수적으로 증가한다[6]. 이로 인해 칩 면적과 전력 소모가 크게 증가하며, 실제 구현 가능한 분해능에 한계가 생긴다.

이러한 트레이드오프 관계를 극복하기 위해 다양한 하이브리드 구조가 개발되었다. 파이프라인 ADC는 여러 개의 저분해능 고속 스테이지를 직렬로 연결하여 높은 분해능과 비교적 높은 속도를 동시에 달성한다. 델타-시그마 ADC는 과샘플링과 노이즈 셰이핑 기술을 이용해 높은 정밀도를 얻는 대신, 매우 높은 샘플링 레이트를 요구하여 대역폭이 제한되는 특성을 보인다.

따라서 시스템 설계자는 목표 응용 분야의 요구사항을 분석하여 필요한 정밀도(예: 오디오는 16비트 이상, 계측은 24비트)와 최소한의 변환 속도(예: 필요한 대역폭의 두 배 이상의 샘플링 레이트)를 명확히 정의한 후, 이 트레이드오프 곡선 상에서 최적의 ADC 유형과 사양을 선택한다.

ADC와 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 처리 유닛 간의 데이터 전송 방식을 인터페이스 방식이라고 한다. 주로 사용되는 방식으로는 병렬 인터페이스, 직렬 인터페이스, 그리고 SPI나 I²C와 같은 특정 통신 프로토콜을 따르는 방식이 있다.

병렬 인터페이스는 변환된 모든 비트를 동시에 여러 개의 물리적 선을 통해 전송한다. 이 방식은 데이터 전송 속도가 매우 빠르지만, 핀 수가 많아 집적 회로의 크기와 복잡성을 증가시키고, 노이즈에 취약한 단점이 있다. 고속 오실로스코프나 영상 처리 시스템에서 주로 사용된다. 반면, 직렬 인터페이스는 데이터를 한 번에 한 비트씩 순차적으로 전송한다. 핀 수가 적어 공간과 전력을 절약할 수 있지만, 병렬 방식에 비해 상대적으로 속도가 느리다. SPI는 전용 클럭 라인을 사용하는 동기식 통신으로 속도가 빠르고 구현이 간단한 반면, I²C는 두 개의 선만 사용하여 여러 장치를 연결할 수 있어 보드 공간을 효율적으로 사용한다.

인터페이스 방식의 선택은 시스템의 속도 요구사항, 사용 가능한 핀 수, 전력 소모, 그리고 시스템 내 다른 구성 요소와의 호환성에 따라 결정된다. 최근에는 저전력과 소형화 추세에 따라 JESD204와 같은 고속 직렬 인터페이스 표준이 고성능 ADC 분야에서 점차 확산되고 있다[7].