먼저 알아둘 용어
DUT(Device Under Test)·오프셋(offset)·바이어스(bias) 전류 — DUT는 시험 대상 소자입니다. 입력 오프셋은 이상적인 균형 상태에서도 나타나는 입력 환산 전압 오차이고, 입력 바이어스 전류는 실제 입력 단자로 흐르는 작은 전류입니다.
보조 적분기·서보(servo) — 적분기는 입력 오차를 시간에 따라 누적하는 회로입니다. 서보는 출력 오차를 되먹임해 목표 상태를 유지하는 보정 루프(loop)로, 이 경우 DUT가 DC(Direct Current) 포화되지 않도록 천천히 보정합니다.
입력 환산·감쇠비·열기전력 — 입력 환산은 측정점 값을 실제 입력에 해당하는 값으로 바꾸는 계산입니다. 감쇠비 1,000:1은 측정점 전압의 1/1,000이 입력으로 전달됨을 뜻합니다. 열기전력은 금속 접점의 온도 차이로 생기는 작은 전압입니다.
작동 원리
DUT의 출력과 목표 DC 전압의 차이를 보조 적분기에 넣고, 그 출력 일부를 저항망으로 감쇠하여 DUT 입력에 되돌립니다. 보정 방향은 DUT 출력 오차를 줄이는 음의 되먹임이어야 합니다. 적분기는 오차가 남아 있는 동안 천천히 보정량을 바꾸므로 DUT 출력이 전원 전압 부근에서 포화되는 것을 피하면서, 오차를 상쇄하는 데 필요한 입력 보정 전압을 측정할 수 있습니다.
DUT 출력 오차 → 느린 보조 적분기 → 보정 전압 측정점
↑ │
└── DUT 입력에 보정 ← 감쇠 저항망 ──┘그림은 신호가 전달되는 관계를 설명한 개념도입니다. 실제 시험 지그(jig)에서는 DUT의 입력 공통모드(common mode)·출력 범위, 보조 증폭기의 출력 여유, 보정 극성과 루프 정착을 먼저 맞춥니다. 감쇠비가 정확히 1,000:1이라면 측정점 20 mV는 입력 환산 20 µV입니다. mV는 1/1,000 V, µV는 1/1,000,000 V이며 감쇠 저항의 오차도 결과에 포함됩니다.
적용 순서
- DUT의 입력 공통모드·출력 범위에 맞춰 전원을 구성합니다. 회로의 0 V가 단전원 부품의 음전원이라는 가정을 하지 않습니다.
- 입력 직렬 시험 저항을 우회한 기본 상태로 두고, 서보가 안정된 뒤 보정 측정점과 DUT 출력을 함께 기록합니다.
- 바이어스 전류를 볼 때는 한쪽 입력의 시험 저항만 넣고 보정 전압 변화량을 잽니다. 저항을 원상 복귀시킨 다음 반대 입력도 같은 순서로 측정합니다.
- 시험 저항 삽입 전후 보정점 변화량을 감쇠비로 나누어 입력 환산 변화량을 구하고, 다시 시험 저항값으로 나누어 바이어스 전류를 계산합니다. 전류 방향의 부호는 어느 입력에 저항을 넣었는지와 보정 극성에 따라 정합니다.
예를 들어 감쇠비가 1,000:1이고 보정점 변화의 크기가 10 mV, 시험 저항이 1 MΩ이면 입력 변화는 10 µV, 전류 변화의 크기는 10 pA입니다. MΩ은 1,000,000 Ω, pA는 10⁻¹² A입니다. 이는 단위와 환산을 설명하는 계산 예이며 실제 계측값은 아닙니다. 두 상태 사이에는 같은 정착 시간을 두고 손의 열과 주변 잡음 조건을 유지합니다.
적용 조건과 한계
보조 적분기의 저항·커패시터(capacitor)를 다른 DUT에 그대로 옮기면 안정성과 정착 시간이 달라질 수 있습니다. 사용 전원과 보정 범위 안에서 DC 오차가 줄어들고 보조 출력도 포화되지 않도록 루프를 구성하고 확인합니다.
미세 전류에서는 시험 저항·스위치(switch)·기판의 누설, 표면 오염과 열기전력이 측정 대상보다 커질 수 있습니다. 먼저 저항을 우회한 기준 상태와 삽입 후 상태를 반복하고 온도·세정·차폐·접촉 상태를 일정하게 유지합니다. 이 DC 측정이 DUT의 고주파 안정성까지 검증해 주는 것은 아닙니다.
확인과 기록
먼저 DUT 출력이 목표 근처에서 안정되는지와 보조 출력이 포화되지 않는지 확인합니다. 시험 저항을 넣었다 뺀 뒤 기준값으로 돌아오지 않으면 측정 오차·누설·온도 변화·루프 안정성을 조사합니다. 보정점 전압만 기록하지 말고 감쇠비, 시험 저항, 정착 조건과 DUT 출력을 함께 남깁니다.