http://www.maglab.pe.kr/analog.htm에서 퍼왔습니다.
Input bias, 입력 Offset의 개념을 설명하고 있습니다.
이곳은 아날로그 계측에 관한 회로 설계 및 측정 방법을 을 기초부터
상세하게 소개합니다.
OP amp.의 data sheet에 나오는 용어해설
OP amp.를 이용한 적분기의 구성
각종 계측기등의 사양서(Specifcation)에 자주 등장하는 용어 정리
아날로그 회로설계와 PCB
Instrumentation amp. 를 이용한 ECG 측정
OP amp.의 data sheet에 나오는 용어해설
최대 정격 : OP amp.가 손상될 염려없이 안전하게 동작 할 수 있는 최대치.
1. 공급전압 (Supply Voltage : ± Vs)
OP amp.에 전원으로 사용될 수 있는 최대의 전압.
2. 내부 소비전력 (Internal Power Dissipation : PD)
OP amp.의 주어진 규정된 주위온도에서 소비할 수 있는 최대 전력.
(ex. 600 mW ≤ 75 ℃)
3. 차동 입력 전압(Differential Input Voltage : Vid)
OP amp.의 입력 단자인 inverting(-), non-inverting(+) 단자 양단에
인가 할 수 있는 최대전압.
4. 입력 전압 (Input Voltage : Vicm)
입력과 접지 사이에 동시에 인가할 수 있는 최대입력 전압이고, 이를
동상전압(Common Mode Voltage)라고 함. 일반적으로 이 최대 전압
은 공급 전압과 같다.
5. 동작온도 (Operating Temperature : Ta)
OP amp.가 이상없이 동작하는데 데 대한 주변 환경 중에서 최대
온도 환경.
6. 출력 단락 회로 지속시간 (Output Short-Circuit Duration)
OP amp.의 출력 단자가 접지나 전원의 한 단자와 단락 되어도 OP
amp. 가 손상되지 않고 견딜 수 있는 시간.
그 외의 파라메타 ---------
7. 입력 오프셋 전압 (Input Offset Voltage : Voi)
OP amp.의 출력 전압을 "0"으로 만들기 위하여 입력 단자중의 하나
에 가해지는 전압. (이상적인 OP amp. 의 경우 offset은 "0"이다.)
8. 입력 바이어스 전류 (Input Bias Current : Ib)
OP amp.의 두 입력 단자에 흐르는 전류의 평균치이다. 이상적인 경우
두 입력 단자의 바이어스 전류는 같다.
9. 입력 오프셋 전류 (Input Offset Current : Ios)
출력 전압이 "0"인 경우에 두 입력 단자의 바이어스 전류의 차이.
10. 입력 전압범위 : (Input Voltage Range : Vcm)
두 입력 단자와 접지간의 전압 범위.
11. 입력 저항 (Input Resistance : Zi)
어느 한 입력 단자를 접지 시켰을 때 나머지 입력 단자와 접지간
을 입력 측에서 본 저항.
12. 출력 저항 (Output Resistance : Zo)
OP amp.의 출력 측에서 본 저항.
13. 출력전압진동 (Output Voltage Swing : ± Vo max)
부하저항에 따라서 OP amp.가 포화나 클리핑 없이 공급할 수
있는 최대 전압.
14. 개방루프 전압이득 (Open Loop Voltage Gain : AOL)
외부 괘환(feedback)을 없이 한 후 OP amp.의 입력 전압에 대한 출력
전압의 비.
OP amp.를 이용한 적분기의 구성
OP amp.는 아날로그 연산회로를 구성하는 핵심 소자이다. OP amp.를 이용하여
적분기를 구성하면 출력신호는 입력신호가 적분된 형태로 된다. 즉 임의의 아날로그
신호가 적분되어 출력되는 것이다.
이러한 적분기는 자기학(Magnetism)을 하는 사람들에게는 자주 등장하는 회로이다.
(magnetic flux density가 측정된 magnetic flux를 적분해야 얻을 수 있기 때문)
아래 그림은 적분기의 기본 회로이다. 이 회로의 경우 저주파 이득이 제한되지 않아
기본적인 적분기 회로
매우 적지만 직류 오프셋(dc offset)이 적분주기 동안에 적분 될 것 이고 결국 적분기
는 포화될 것이다. 이러한 포화를 막기위하여 다음과 같은 회로를 구성한다.
포화(Satruation)방지가 되는 적분기
위의 회로는 다음과 같은 원리로 해서 포화를 막게 된다. 입력 바이어스 전류에 기인되는
직류출력 offset 전압이 저항



저항


분류저항이 회로의 주파수 이득을 제한하기 때문에 적분은


또한

다음과 같다.

실제로




같도록 구성한다.
참고문헌 : ED lab. "PK-D008-0392"
Thomas C.Hayes , Paul Horowitz "The art of electronics" 1989
Instrumentation amp. 를 이용하여 ECG 측정.


VERMED 사의 전극 3 개를 사용하여 하나는 오른쪽 말목, 다른 두 개는
손목에 부착을 하고, 각각의 선은 디자인한 instrumentation amp. 의 B, A, C
에 연결을 하였습니다. 이때 사용한 OP amp. 는 OP 07입니다. 회로도는
다음과 같습니다.

Instrumentation amp. 는 impedance 면에서는 버퍼 앰프 ( buffer amp.) 와 같고, 차동 앰프 ( differential amp.)
의 특징인 common mode noise를 제거 효과가 있으며, 또한 이득 (gain)을 조절하기가 용이합니다.
위의 회로를 잘 살펴보시면 이러한 장점들이 나오게 되는 원인을 알 수 있을 것입니다.
아래 실험 결과는 제가 집적 실험 대상이 되어 저의 ECG를 측정한 결과입니다.

(주의 , 실제 ECG 측정기의 경우 전원의 isolatoion 등 상당히 많은 안전에 대한 대책이 강구된 회로 및
케이스를 사용합니다. 심장으로 수 mA 이상의 전류가 직접 흐르게 되면 쇼크사를 하게 되지요. 따라서 학생,
혹은 초보자 께서는 함부로 실험을 하지 마십시요. 잘못된 실험으로 인한 쇼크의 위험이 있습니다.)
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