산업 신호 체인에서의 아날로그 집적 회로

I. 아날로그 IC가 데이터 정확도를 결정하는 이유

모든 산업용 또는 스마트 시스템에서 센서 → 아날로그 프론트엔드 → MCU/ADC로 이어지는 신호 경로는 데이터 무결성을 정의한다.
신호가 MCU에 도달하기 전에 왜곡되면, 디지털 처리를 아무리 해도 정확도를 복원할 수 없다.

연산 증폭기와 비교기는 산업용 신뢰성에서 가장 과소평가되었지만, 동시에 가장 핵심적인 IC들이다.

II. 주요 카테고리 및 엔지니어링 고려 사항

엔지니어는 일반적으로 아날로그 IC를 다음 기준에 따라 평가합니다: 잡음 밀도 입력 오프셋 및 드리프트 공급 전압 범위 온도 안정성 장기 공급 가능성

III. 산업용 프론트 엔드의 연산 증폭기

연산 증폭기는 다음 용도로 광범위하게 사용됩니다:

센서 신호 증폭

능동적 필터링

ADC 입력 버퍼링

TI LM358DR: 쌍채널 연산 증폭기, 넓은 전원 전압 범위, 산업 및 소비자 응용 분야를 위한 범용 모델

TI TLV9002IDR: 저전력 소비, 저소음 특성으로 산업용 데이터 수집 모듈에 일반적으로 사용됨.

ADI AD8606ARZ: 고정밀도, 저오프셋 연산 증폭기로, 의료 및 산업 측정 응용 분야에서 일반적으로 사용됨.

ST TSX321ILT: 저전력 단일 연산 증폭기로, 배터리 구동 시스템에 적합함.

이러한 연산 증폭기는 특히 센서 모듈 및 산업용 I/O 보드에서 독일, 이탈리아, 동남아시아 전역에 걸쳐 광범위하게 적용되고 있음.

IV. 비교기 IC: 첫 번째 결정 계층

비교기는 다음 사항을 결정함:

보호 기능이 작동할 시점

경보가 작동할 시점

시스템이 시작을 허용되는지 여부

TI LM393DR: 쌍채널 비교기로, 산업용 및 전력 시스템에서 매우 일반적으로 사용됨

ADI LTC1440CMS8: 초저전력 비교기로, 휴대용 기기 및 배터리 구동 시스템에서 일반적으로 사용됨

ON Semiconductor LMV358: 저전압, 저전력 소비로 소형 설계에 적합

V. 사례 연구: 산업용 온도 측정 모듈

산업용 온도 측정 모듈은 다음 기능을 수행해야 함: 약한 열전대 신호를 증폭하고, 산업 환경의 잡음을 억제하며, 이상 온도 발생 시 보호 동작을 트리거해야 함.

솔루션 아키텍처: 정밀 신호 증폭을 위해 AD8606 사용, 과온도 비교를 위해 LM393 사용, MCU는 "처리된" 안정적인 신호만 수신함.

결과는: 측정 정확도가 크게 향상되었고, 오경보율이 감소하였으며, 시스템이 산업용 EMC 테스트를 통과함.

VI. 아날로그 IC의 조달 현실

아날로그 IC 시장은 명확한 특징을 보이며, 수명 주기가 매우 길고(10–20년), 가격 변동성이 낮으며, 산업용 프로젝트에서는 모델을 자주 변경할 필요가 거의 없음.

독일, 인도, 베트남 등 시장에서는 고객이 배치 일관성, 원장비 제조사(OEM) 채널, 장기 공급 능력에 더 큰 중점을 둠.

VII. 결론: 아날로그 IC는 시스템 기준 성능을 정의함

디지털 IC는 시스템의 복잡성을 정의한다. 아날로그 IC는 안정성, 정확성 및 양산 가능성을 정의한다.