오피앰프 출력이 0V 근처에서만 이상하게 찌그러진다면, 범인은 십중팔구 부품 선정입니다. 로드셀 신호를 증폭하는 회로에서 이 현상 때문에 반나절을 날린 적이 있는데, 그 경험을 오늘 풀어보겠습니다. LM358 반전 증폭기, 크로스오버 왜곡의 함정 LM358은 30V까지 견디는 범용 듀얼 오피앰프로, 단일 전원(Single Supply)으로도 동작하는 게 최대 장점입니다. 여기서 단일 전원이란 +와 -가 아니라 +전원 한 라인만으로 오피앰프를 구동하는 방식을 말하며, 배터리 기반 회로처럼 음전원을 따로 만들기 번거로운 환경에서 특히 유리합니다. 문제는 출력단 구조입니다. LM358은 클래스B 출력단(Class B Output Stage)을 쓰는데, 클래스B란 출력 트랜지스터가 신호의 양(+)과 음(-) 구간을 각각 절반씩 나눠 맡는 구조를 뜻합니다. 이 구조는 출력 전압이 0V, 즉 그라운드 근처를 지날 때 두 트랜지스터가 잠깐 동시에 꺼지는 순간이 생겨서 파형이 살짝 뭉개지는 크로스오버 왜곡(Crossover Distortion)이 나타납니다. 제가 자동화 설비의 로드셀 신호를 반전 증폭기로 받을 때 이 현상을 직접 겪었습니다. 로드셀 출력이 미세하게 0V를 오르내리는 구간에서 유독 신호가 계단처럼 끊기는 게 보였고, 처음엔 로드셀 자체 불량인 줄 알고 센서를 통째로 교체했습니다. 하지만 증상이 똑같이 재현되자 오피앰프 데이터시트를 다시 펼쳤고, 그제서야 LM358의 출력단의 동작 특성 때문에 특정 AC 신호와 부하 조건에서 0V 부근에 크로스오버 왜곡이 나타날 수 있는 문제라는 걸 알게 됐습니다. 결국 기준 전압(Reference Voltage)을 살짝 띄워서 출력이 항상 0V 이상에서만 움직이도록 오프셋을 걸어주는 방식으로 해결했는데, 이 경험 이후로 저는 미세 신호를 다루는 회로에는 LM358을 1순위로 두지 않습니다. 요약 — LM358은 단일 전원 구동이 강점이지만, 0V 근처를 지나는 미세...

회로 기판 위에서 손가락 데인 적, 한 번쯤은 있으실 겁니다. 저는 입사 초년생 시절 LM317 방열판을 안 달고 3A짜리 부하를 물렸다가 손끝에 물집이 잡힌 적이 있습니다. 그날 이후로 정전압 레귤레이터를 고를 때 저는 스펙시트보다 먼저 손으로 발열부터 만져봅니다. LM317 리니어 레귤레이터, 발열로 배운 교훈 LM317은 조정형(Adjustable) 3핀 리니어 레귤레이터로, 저항 두 개만으로 1.25V~37V 사이 원하는 전압을 뽑아낼 수 있어 시제품 단계에서 정말 많이 씁니다. 저도 입사 초기 현장직으로 있을 때 전원 보드 수리하면서 이 부품을 처음 만졌습니다. 문제는 드롭아웃 전압(Dropout Voltage)입니다. 여기서 드롭아웃 전압이란 입력 전압과 출력 전압의 차이가 일정 수준 이하로 떨어지면 레귤레이터가 정전압을 유지하지 못하는 최소 전압차를 뜻합니다. 리니어 방식은 이 전압차만큼을 전부 열로 태워버리기 때문에, 12V를 5V로 낮추는 회로에 3A를 흘리면 계산상 (12-5)×3=21W가 그대로 열이 됩니다. 제가 신입 때 겪은 실수가 바로 이겁니다. 방열판 없이 TO-220 패키지를 기판에 그냥 세워 박았다가, 30분 만에 열 폭주로 출력 전압이 흔들리는 걸 오실로스코프로 확인하고서야 방열 설계의 중요성을 뼈저리게 느꼈습니다. 그 뒤로는 전류가 500mA를 넘어가는 순간부터 반드시 열저항(θJA) 계산을 먼저 하고 방열판 크기를 정하는 습관이 생겼습니다. 요약 — LM317은 저전력·소전류 정밀 레귤레이션에 강하지만, 전압차와 전류가 클수록 발열 부담이 커지므로 방열판 설계를 반드시 병행해야 합니다. LM1117 저드롭아웃 레귤레이터 현장 적용기 LM1117은 LDO(Low Drop-Out) 계열입니다. LDO란 입력과 출력 전압 차이가 작아도 정전압을 유지할 수 있는 저손실 레귤레이터를 말하며, 보통 1V 안팎의 작은 드롭아웃만으로 동작합니다. 3.3V...