예전에 이런 테스트를 했었습니다.
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=info_info&no=403
OPAMP별로 CMOY에서 출력 DC가 얼마나 나오는지 테스트한 것인데, 단 여섯 종류 밖에 테스트해보지 못했다는 게 아쉬운 점이었죠.
그래서 PSpice로 시뮬레이션해봤습니다.
시뮬레이션한 회로는 위와 같고, 기존의 출력 DC 테스트와 다른 것은 증폭률이 11이라는 점입니다. (이전에는 3.13)
증폭률을 올린 건, 별 이유는 없고 일종의 경각심(...)을 심어드리기 위해서인데, 이런 상황에서는 어떤 OPAMP의 경우 약 1V까지 출력 DC가 검출됩니다. 그런 상황에서 헤드폰 물려보면 신나는 불꽃놀이를 볼 수 있겠군요-_-
사실 11의 증폭률은 CMOY 원 회로에서 제시하고 있는 증폭률이기도 합니다. 그래서 11로 정한 것이기도 하고요.
또한 위의 회로는 완벽히 '이상적인' 양전원이 공급되고 있는 상황이므로, 아래 보여드릴 결과는 전원부 회로의 영향과는 전혀 무관합니다.
또한 이상적인 0V 입력이 이뤄지고 있고, 입력단에 1uF짜리 콘덴서도 위치하고 있으므로 입력되는 DC 탓도 아닙니다.
전적으로 앰프 회로에서 발생하는, 특히 OPAMP에서 기인하는 출력 DC인 것이죠.
사전 설명은 이 정도로 하고 테스트 결과를 보여드리겠습니다.
[Result]
Bipolar Input OPAMP
NE5532 : 498.187nA, -542.802mV
NJM5532 : 200.033nA, -205.764mV
RC4558 : -139.570nA, 151.991mV
RC4559 : -39.864nA, 43.413mV
NJM4556A : -50.130nA, 45.852mV
NJM4580 : -99.661nA, 65.918mV
LM6171A : 1.0069uA, -1.0804V
LME49860 : 10.000nA, -11.942mV
LM833 : -300.010nA, 326.929mV
MC33078 : -300.010nA, 326.929mV
AD8397 : 1.3000uA, -1.4557V
OP27GP : 79.991nA, -127.714mV
FET Input OPAMP
TL072 : 39.503pA, 78.106uV
TLE2072 : 23.065pA, -25.209uV
OPA132 : 9.523pA, 45.311uV
OPA134 : 9.523pA, 45.311uV
OPA604 : 34.402pA, 28.552uV
OPA627 : 9.842pA, -6.8343uV
LF353(TI) : 34.030pA, -16.107uV
LF353(NS) : 58.005pA, 54.958mV
LF356(NS) : 38.003pA, 32.960mV
LF412 : 58.446pA, 10.964mV
AD823an : -6.3600pA, 2.2064mV
AD8620 : 35.500pA, 1.5886mV
각 OPAMP의 결과는 시뮬레이션에서 측정된 Input Bias Current, 출력 DC 순으로 적혀 있습니다. 중간중간에 다른 단위로 적힌 값이 나오니 단위에 주의하시고요.
또한 시뮬레이션에서 측정된 Input Bias Current는 데이터시트에 적힌 값과는 좀 차이가 있습니다.
아마 왜 Input Bias Current를 적었는지 궁금하실 분들이 계실텐데, 이는 출력되는 DC가 바로 Input Bias Current에 의해서 유발되기 때문입니다.
위의 결과를 보시면 아시겠지만 Bipolar 타입에서 Input Bias Current는 대체로 높은 편이고, FET 타입에서는 반대로 낮은 편이지요. 출력 DC 역시 같은 경향성을 보입니다.
다음 그래프는 Input Bias Current와 출력 DC의 상관관계를 보여줍니다.
가로 축은 Input Bias Current로 되어 있고, 세로 축은 출력 DC입니다. 각각 단위는 nA(nano-ampere), mV(milli-volt)로 되어 있습니다.
참고로 세로 축은 로그 스케일로 나타냈습니다. 그 편이 보기 편한듯 해서요.
대체적으로 Input Bias Current가 높아질 수록 출력 DC도 높아집니다.
다만 중간중간 좀 '튀는' 부분들이 있는데 특히 FET Input OPAMP에서 심하죠. (가로 축에서 0.058 왼쪽 부분입니다.)
이는 Input Offset Voltage가 반영되어서 그렇습니다. Input Offset Voltage는 OPAMP가 자체적으로 가지고 있는 Offset으로 출력 DC를 유발하는 또하나의 요인입니다.
FET 타입에서는 Input Bias Current가 매우 작아 그로 인한 출력 DC가 매우 작습니다. 높아봐야 수십 uV대로 0.5mV도 채 안 되는 값입니다. 따라서 Input Offset Voltage의 영향이 커지게 되는 거죠.
LF353이나 LF356 같은 경우는 Input Offset Voltage가 3mV~5mV 정도로 큰 편이라 FET 타입임에도 출력 DC가 30mV~50mV 가량으로 크게 측정되었습니다.
그럼 역으로 uV대로 출력 DC가 측정된 OPAMP는 '매우 Input Offset Voltage가 작은 게 아닌가?'하실지도 모르겠는데 그건 아닙니다. 이들 OPAMP는 시뮬레이션 모델에 Input Offset Voltage가 제대로 반영되지 않았거든요. 따라서 결과에 Input Offset Voltage로 인한 출력 DC가 반영되지 않습니다.
모델에 정상적으로 Input Offset Voltage가 반영되었다면 어떤 OPAMP는 수mV 정도의 출력 DC는 검출되어야 맞습니다. AD8620처럼요.
(전부 TI나 BB의 OPAMP에서만 uV대로 출력 DC가 측정되는데 다시 말하면 TI에서 PSpice 모델을 좀 대충 만들었다는 소리입니다-_- 그렇다고 TI의 모델들이 잘못되었다는 이야기는 아니고, Input Offset Voltage가 별로 중요하지 않다고 본 거겠지요. 쩝...)
또한 로그 스케일로 그려져서 차이가 뚜렷하게 안 나타나서 그렇지 Input Bias Current가 약 1uA(=1000nA) 정도 되는 지점에선 약 1V(=1000mV!!) 정도의 출력 DC를 가리키고 있습니다. 범인은 바로 LM6171과 AD8397인데, 다시 말하면 LM6171과 AD8397을 CMOY 원 회로에 끼웠다간 헤드폰으로 신나는 불꽃놀이-_-를 볼 수 있단 이야기입니다. 성능은 좋습니다만 매우 주의해서 써야 할 OPAMP들입니다.
"그럼 이렇게 Input Bias Current가 높은 OPAMP는 사용할 수 없는 건가?"하실텐데 방법이야 당연히 있습니다. 그렇지 않으면 Jan Meier가 LM6171을 Corda 앰프에 사용하지 않았겠죠.
자세한 내용은 저의 다음 글에 소개되어 있습니다.
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=info_info&no=401
다만 글이 좀 읽기 어렵게 쓰여 있어서 좀 죄송스럽습니다. ㅠㅠ 언제 한번 손을 대서 좀 읽기 편하게 고치도록 해야죠.
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=info_info&no=403
OPAMP별로 CMOY에서 출력 DC가 얼마나 나오는지 테스트한 것인데, 단 여섯 종류 밖에 테스트해보지 못했다는 게 아쉬운 점이었죠.
그래서 PSpice로 시뮬레이션해봤습니다.
시뮬레이션한 회로는 위와 같고, 기존의 출력 DC 테스트와 다른 것은 증폭률이 11이라는 점입니다. (이전에는 3.13)
증폭률을 올린 건, 별 이유는 없고 일종의 경각심(...)을 심어드리기 위해서인데, 이런 상황에서는 어떤 OPAMP의 경우 약 1V까지 출력 DC가 검출됩니다. 그런 상황에서 헤드폰 물려보면 신나는 불꽃놀이를 볼 수 있겠군요-_-
사실 11의 증폭률은 CMOY 원 회로에서 제시하고 있는 증폭률이기도 합니다. 그래서 11로 정한 것이기도 하고요.
또한 위의 회로는 완벽히 '이상적인' 양전원이 공급되고 있는 상황이므로, 아래 보여드릴 결과는 전원부 회로의 영향과는 전혀 무관합니다.
또한 이상적인 0V 입력이 이뤄지고 있고, 입력단에 1uF짜리 콘덴서도 위치하고 있으므로 입력되는 DC 탓도 아닙니다.
전적으로 앰프 회로에서 발생하는, 특히 OPAMP에서 기인하는 출력 DC인 것이죠.
사전 설명은 이 정도로 하고 테스트 결과를 보여드리겠습니다.
[Result]
Bipolar Input OPAMP
NE5532 : 498.187nA, -542.802mV
NJM5532 : 200.033nA, -205.764mV
RC4558 : -139.570nA, 151.991mV
RC4559 : -39.864nA, 43.413mV
NJM4556A : -50.130nA, 45.852mV
NJM4580 : -99.661nA, 65.918mV
LM6171A : 1.0069uA, -1.0804V
LME49860 : 10.000nA, -11.942mV
LM833 : -300.010nA, 326.929mV
MC33078 : -300.010nA, 326.929mV
AD8397 : 1.3000uA, -1.4557V
OP27GP : 79.991nA, -127.714mV
FET Input OPAMP
TL072 : 39.503pA, 78.106uV
TLE2072 : 23.065pA, -25.209uV
OPA132 : 9.523pA, 45.311uV
OPA134 : 9.523pA, 45.311uV
OPA604 : 34.402pA, 28.552uV
OPA627 : 9.842pA, -6.8343uV
LF353(TI) : 34.030pA, -16.107uV
LF353(NS) : 58.005pA, 54.958mV
LF356(NS) : 38.003pA, 32.960mV
LF412 : 58.446pA, 10.964mV
AD823an : -6.3600pA, 2.2064mV
AD8620 : 35.500pA, 1.5886mV
각 OPAMP의 결과는 시뮬레이션에서 측정된 Input Bias Current, 출력 DC 순으로 적혀 있습니다. 중간중간에 다른 단위로 적힌 값이 나오니 단위에 주의하시고요.
또한 시뮬레이션에서 측정된 Input Bias Current는 데이터시트에 적힌 값과는 좀 차이가 있습니다.
아마 왜 Input Bias Current를 적었는지 궁금하실 분들이 계실텐데, 이는 출력되는 DC가 바로 Input Bias Current에 의해서 유발되기 때문입니다.
위의 결과를 보시면 아시겠지만 Bipolar 타입에서 Input Bias Current는 대체로 높은 편이고, FET 타입에서는 반대로 낮은 편이지요. 출력 DC 역시 같은 경향성을 보입니다.
다음 그래프는 Input Bias Current와 출력 DC의 상관관계를 보여줍니다.
가로 축은 Input Bias Current로 되어 있고, 세로 축은 출력 DC입니다. 각각 단위는 nA(nano-ampere), mV(milli-volt)로 되어 있습니다.
참고로 세로 축은 로그 스케일로 나타냈습니다. 그 편이 보기 편한듯 해서요.
대체적으로 Input Bias Current가 높아질 수록 출력 DC도 높아집니다.
다만 중간중간 좀 '튀는' 부분들이 있는데 특히 FET Input OPAMP에서 심하죠. (가로 축에서 0.058 왼쪽 부분입니다.)
이는 Input Offset Voltage가 반영되어서 그렇습니다. Input Offset Voltage는 OPAMP가 자체적으로 가지고 있는 Offset으로 출력 DC를 유발하는 또하나의 요인입니다.
FET 타입에서는 Input Bias Current가 매우 작아 그로 인한 출력 DC가 매우 작습니다. 높아봐야 수십 uV대로 0.5mV도 채 안 되는 값입니다. 따라서 Input Offset Voltage의 영향이 커지게 되는 거죠.
LF353이나 LF356 같은 경우는 Input Offset Voltage가 3mV~5mV 정도로 큰 편이라 FET 타입임에도 출력 DC가 30mV~50mV 가량으로 크게 측정되었습니다.
그럼 역으로 uV대로 출력 DC가 측정된 OPAMP는 '매우 Input Offset Voltage가 작은 게 아닌가?'하실지도 모르겠는데 그건 아닙니다. 이들 OPAMP는 시뮬레이션 모델에 Input Offset Voltage가 제대로 반영되지 않았거든요. 따라서 결과에 Input Offset Voltage로 인한 출력 DC가 반영되지 않습니다.
모델에 정상적으로 Input Offset Voltage가 반영되었다면 어떤 OPAMP는 수mV 정도의 출력 DC는 검출되어야 맞습니다. AD8620처럼요.
(전부 TI나 BB의 OPAMP에서만 uV대로 출력 DC가 측정되는데 다시 말하면 TI에서 PSpice 모델을 좀 대충 만들었다는 소리입니다-_- 그렇다고 TI의 모델들이 잘못되었다는 이야기는 아니고, Input Offset Voltage가 별로 중요하지 않다고 본 거겠지요. 쩝...)
또한 로그 스케일로 그려져서 차이가 뚜렷하게 안 나타나서 그렇지 Input Bias Current가 약 1uA(=1000nA) 정도 되는 지점에선 약 1V(=1000mV!!) 정도의 출력 DC를 가리키고 있습니다. 범인은 바로 LM6171과 AD8397인데, 다시 말하면 LM6171과 AD8397을 CMOY 원 회로에 끼웠다간 헤드폰으로 신나는 불꽃놀이-_-를 볼 수 있단 이야기입니다. 성능은 좋습니다만 매우 주의해서 써야 할 OPAMP들입니다.
"그럼 이렇게 Input Bias Current가 높은 OPAMP는 사용할 수 없는 건가?"하실텐데 방법이야 당연히 있습니다. 그렇지 않으면 Jan Meier가 LM6171을 Corda 앰프에 사용하지 않았겠죠.
자세한 내용은 저의 다음 글에 소개되어 있습니다.
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=info_info&no=401
다만 글이 좀 읽기 어렵게 쓰여 있어서 좀 죄송스럽습니다. ㅠㅠ 언제 한번 손을 대서 좀 읽기 편하게 고치도록 해야죠.
피메타 PCB 수정 완료.
