ET85502 제로 드리프트 연산 증폭기를 사용한 마이크로볼트 신호용 연산 증폭기 회로 설계

2026/10/23

정밀 센서 프런트엔드에서는 연산 증폭기 회로 종종 최종 측정에 얼마나 많은 오류가 도달하는지 결정합니다. 신호가 몇 마이크로볼트에 불과한 경우 연산 증폭기의 오프셋, 드리프트 및 바이어스 전류가 신호 자체를 쉽게 초과할 수 있습니다.

ETEK의 ET8550X 외부 커패시터 없이 1μV 일반 오프셋과 0.005μV/°C 드리프트를 제공하는 제로 드리프트 연산 증폭기 제품군입니다. 이 기사에서는 다음 내용을 학습합니다.

정밀 회로의 오류를 지배하는 연산 증폭기 매개변수
ET8550X의 검증된 사양
감지 및 계측을 위한 4가지 실용적인 회로 아이디어
마이크로볼트 수준의 정확도를 보호하는 레이아웃 팁

제로 드리프트 연산 증폭기란 무엇입니까?

제로 드리프트 연산 증폭기는 자동 영점 조정 또는 초퍼 안정화와 같은 내부 자동 수정 기능을 사용하여 입력 오프셋 전압과 온도 드리프트를 매우 낮게 유지합니다. 이를 통해 연산 증폭기 회로는 트리밍이나 빈번한 온도 교정 없이 마이크로볼트 신호를 증폭할 수 있습니다.

연산 증폭기 회로의 정확도를 제한하는 것은 무엇입니까?

일반적으로 4가지 매개변수가 오류 예산을 좌우합니다.

입력 오프셋 전압(VOS): 폐쇄 루프 이득을 곱한 출력에 나타납니다.
오프셋 드리프트: 온도에 따라 VOS가 변경되므로 실온 교정으로 이를 제거할 수 없습니다.
입력 바이어스 전류(IB): 소스 및 피드백 저항을 통해 흐르므로 고임피던스 센서에서 추가 전압 오류가 발생합니다.
CMRR 및 PSRR: 출력에 얼마나 많은 공통 모드 잡음과 공급 리플이 누출되는지 설정합니다.

예를 들어 이득이 1,000인 브리지 증폭기에서는 오프셋 10μV마다 출력에서 10mV가 됩니다. 이것이 바로 정밀 설계가 전통적으로 고가의 자동 영점 조정 또는 초퍼 증폭기에 의존해 온 이유입니다.

ET8550X 주요 사양

ET8550X는 단일, 이중 및 쿼드 채널, 레일 투 레일 입력 및 출력 정밀 연산 증폭기 제품군입니다. 아래의 모든 값은 ET8550X 데이터시트(Rev 1.1)의 일반적인 사양입니다.

매개변수	ET8550X 시리즈(일반)
채널	1(ET85501), 2(ET85502), 4(ET85504)
공급 전압	2.7V~5.0V 단일 공급
입력 오프셋 전압	1μV
오프셋 드리프트	0.005μV/°C
입력 바이어스 전류	20pA
개방 루프 이득, CMRR, PSRR	130dB
이득 대역폭 곱	1.5MHz(VS = 5V); 1MHz(VS = 2.7V)
슬루율	0.4V/μs(VS = 5V); 0.5V/μs(VS = 2.7V)
공급 전류	증폭기당 770μA
과부하 회복 시간	50μs
작동 온도	-40°C ~ +125°C
패키지	SOT23-5(ET85501EA), SOP8(ET85502M), MSOP8(ET85502U), SOP14(ET85504M), TSSOP14(ET85504V)

게인 대역폭 곱(GBP)과 슬루율은 공급 전압에 따라 약간 다릅니다. VS = 5V에서 일반적인 GBP는 0.4V/μs 슬루율에서 1.5MHz이고, VS = 2.7V에서 일반적인 GBP는 0.5V/μs 슬루율에서 1MHz입니다.

ET8550X가 정밀 회로에 적합한 이유

-40°C ~ +125°C에서 거의 0에 가까운 드리프트

0.005μV/°C 드리프트로 오프셋은 전체 작동 범위에서 1μV 미만으로 변경됩니다. 많은 설계에서 이로 인해 오프셋 트리밍 및 온도 교정이 필요하지 않습니다.

20pA 입력 바이어스 전류

낮은 바이어스 전류는 높은 값의 저항기나 브리지 센서 및 포토다이오드와 같은 높은 임피던스 소스에서도 오류를 작게 유지합니다.

레일 투 레일 입력 및 출력

공통 모드 범위에는 두 레일이 모두 포함되며 출력은 레일에서 레일로 스윙합니다. 이는 하이 측 및 로우 측 전류 감지를 단순화하고 3.3V 또는 5V 공급 장치에서 동적 범위를 최대화합니다.

외부 커패시터 없음

일부 초퍼 안정화 증폭기와 달리 ET8550X에는 외부 커패시터가 필요하지 않습니다. 이는 보드 공간과 BOM 비용을 절약해줍니다.

ET8550X를 사용한 4가지 연산 증폭기 회로 아이디어

1. 스트레인 게이지 및 압력 센서 증폭기

휘트스톤 브리지는 작은 차동 신호를 출력합니다. ET8550X 데이터시트 목록 스트레인 게이지 증폭기 이중 채널, 130dB CMRR 및 1μV 오프셋이 높은 이득에서 정확도를 유지하는 데 도움이 되는 대상 애플리케이션 중에서. 실제로 설계자는 브리지의 마이크로볼트 레벨 차동이 최소한의 오프셋과 공통 모드 오류로 ADC에 도달하도록 클래식 계측 프런트 엔드에 두 개의 증폭기를 배치하는 경우가 많습니다.

2. 로우사이드 정밀 전류 감지

작은 션트 저항기를 사용하면 감지 전압이 몇 밀리볼트에 불과할 수 있습니다. 레일-투-레일 입력을 통해 접지에서 바로 감지할 수 있으며, 낮은 오프셋은 작은 전류에서 오류를 낮게 유지합니다.

3. 열전대 및 RTD 프런트 엔드

열전대는 1도당 수십 마이크로볼트만 생산합니다. 제로 드리프트 증폭기는 자체 드리프트가 온도 변화로 판독되는 것을 방지합니다.

4. 휴대용 의료기기

배터리로 구동되는 의료기기는 저전압에서 정밀도가 필요합니다. 2.7V의 최소 공급 전압과 채널당 770μA가 이러한 요구 사항에 적합합니다.

정밀 연산 증폭기 회로를 위한 PCB 레이아웃 팁

기생 오류를 줄이려면 외부 구성 요소를 장치에 최대한 가깝게 배치하십시오.
입력 트레이스를 공급 라인 및 디지털 신호에서 멀리 라우팅합니다.
낮은 ESR 세라믹 커패시터를 사용하여 장치에 가까운 공급 핀을 분리합니다.
솔더 조인트에서 기생 열전대 효과를 방지하려면 두 입력 주위의 열 환경을 대칭으로 유지하십시오.

작은 패키지에 단일 채널이 필요합니까? 참조 ET85501 제품 페이지. 저전압 IoT 신호 변환에 대해서는 다음 기사를 읽어보세요. 저전압 연산 증폭기.

자주 묻는 질문

연산 증폭기 회로를 "정밀"하게 만드는 것은 무엇입니까?

정밀 연산 증폭기 회로는 총 오류(주로 오프셋, 드리프트 및 바이어스 전류 오류)를 시스템에 필요한 분해능 이하로 유지합니다. ET8550X의 경우 일반적인 오프셋은 1μV이고 드리프트는 0.005μV/°C이므로 연산 증폭기는 높은 이득에서도 오류가 거의 발생하지 않습니다.

ET8550X는 3.3V 전원으로 작동할 수 있습니까?

예. ET8550X는 단일 2.7V~5.0V 전원으로 작동하므로 3.3V 시스템이 완벽하게 지원됩니다. 더 낮은 공급 전압에서 이득 대역폭 제품은 1.5MHz에서 약 1MHz로 떨어지며 이는 대부분의 센서 및 측정 애플리케이션에 여전히 충분합니다.

ET8550X에는 외부 커패시터가 필요합니까?

아니요. ET8550X는 외부 커패시터 없이 제로 드리프트 성능을 제공합니다. 이는 외부 구성 요소가 필요한 일부 초퍼 안정화 증폭기와 다르기 때문에 설계자는 보드 공간을 절약하고 BOM 비용을 줄이며 소형 센서 모듈의 레이아웃을 단순화합니다.

ET8550X는 고온 환경에 적합합니까?

예. ET8550X는 다음의 작동 온도 범위에서 지정됩니다. -40°C ~ +125°C, 까다로운 산업 및 확장된 온도 감지 환경에 적합합니다.

결론: 마이크로볼트 수준의 정확한 프런트 엔드 구축

모든 마이크로볼트가 중요한 연산 증폭기 회로의 경우 ET8550X는 제로 드리프트 정밀도, 레일 투 레일 유연성 및 외부 커패시터 없이 -40°C ~ +125°C 작동 범위를 결합합니다.

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