▲이성진 로옴 연구원

로옴, 높은 EMI 내성 OP Amp로 노이즈 평가 이점
OP Amp, 응력에 의한 입력 오프셋 전압 변동 주의

이상적인 OP Amp란 △입력 임피던스가 무한대 △출력 임피던스가 제로 △오픈 루프 게인이 무한대 △어떠한 오차도 없을 것 △내압이 무한대로 상상해볼 수 있지만 현실에서 OP Amp는 다양한 제약이 존재한다.

이성진 로옴 연구원은 지난 14일 e4ds EEWebinar에서 진행한 30분만에 끝내는, OP Amp 입문 웨비나에서 “현실의 OP Amp를 완벽히 사용하기 위해서는 실제 다양한 OP Amp가 어떻게 다른지 이해하고 최적의 OP Amp와 주변 회로정수를 선정하는 것이 중요하다”고 말했다.

임피던스는 교류회로에서의 저항량을 뜻하며, 이상적인 OP Amp의 입력 임피던스는 무한이므로 입력단자에서 OP Amp로 전류가 흐르지도 않고 반대로 전류가 출력되지도 않는다. 다만 바이폴라 OP Amp의 경우 수백 메가~수 기가 옴(Ω), CMOS OP Amp는 수십 기가~수 테라 옴의 입력 임피던스가 존재한다.

이 연구원은 주의해야 할 점으로 업계에서 입력 임피던스의 수치는 데이터시트에 기재하지 않으며, 대신 바이어스 전류 형태로 기재하고 있다는 점을 강조했다.

OP Amp 선정 포인트로 실제 OP Amp 입력 임피던스 특성은 무한대가 아니므로, 데이터시트의 바이어스 전류 특성에 주목해야 하며, OP Amp 입력 단자에 출력 임피던스가 높은 센서 소자를 접속하는 경우에는 CMOS OP Amp를 사용하는 것이 좋다고 제언했다.

또한 현실의 OP Amp는 수십 밀리 옴에서 수백 밀리 옴이 존재하며, 중요한 것은 출력전압 값에 따라 출력 임피던스는 크게 변화함으로 데이터시트에는 출력 임피던스 항목을 기재하지 않게 된다. 이에 출력 임피던스를 바탕으로 세트 사용에 문제 여부를 판단하기 어렵다.

이 연구원은 “판단을 위해서는 △데이터시트의 출력 소스 전류 대 출력전압 △출력 싱크 전류 대 출력 전압의 전기적 특성 그래프를 확인해야 한다”고 덧붙였다.

더불어 입력 오프셋 전압은 디퍼런셜 페어를 구성하는 트렌지스터의 제조편차로 인해 동일한 전류를 흘려보내기 위한 임계치전압이 완벽하게 일치하지 않아 발생하게 된다. 이러한 미세한 임계치 전압 차이는 입력 오프셋 전압의 원인이 되며 또한 패키지 및 기판으로부터의 응력에도 영향을 받는다. 

이 연구원은 입력 오프셋 전압의 편차 요인에서 주의해야 될 부분은 응력으로 인한 입력 오프셋 전압의 변동을 손꼽았다.

이 연구원은 “시장에 노이즈 내성에 대한 요구는 해마다 엄격해지고 있지만 몇몇 IC메이커에서는 미세 프로세스로 통합하는 방침을 전개해 노이즈 내성을 악화시키고 있다”고 지적했다.

로옴은 이엠아머(EMARMOUR) 제품을 시장에 출시해 높은 EMI 내성 OP Amp를 선보였으며, △전파방사시험 △BCI시험 △근접 이뮤니티 시험 △DPI 시험에서 노이즈 내성을 실현한다고 전했다. 이를 통해 노이즈 설계 부하를 경감하고 RC 부품 수를 삭감하는 이점을 제공한다고 강조했다.

이 연구원은 “로옴의 OP Amp는 노이즈 특성을 차별화해, ‘노이즈를 발생시키지 않고 노이즈의 영향을 받지 않는’ OP Amp를 추구하고 있다”고 밝혔다.

로옴의 30분만에 끝내는, OP Amp 입문 웨비나는 이외에도 △OP Amp 원리 △데이터시트의 구성과 파라미터 △입력 오프셋 전압 △노이즈 특성 등과 함께 로옴 EMARMOUR OP Amp를 e4ds EEWebinar에서 다시 볼 수 있다.