먼저 알아둘 용어
피크 홀드(peak hold)·리셋(reset) — 피크 홀드는 입력의 최대값을 커패시터(capacitor)에 저장해 유지하는 회로입니다. 리셋은 저장 전하를 기준 상태로 되돌려 다음 측정을 시작하는 동작입니다.
드루프(droop)·포화 복귀 — 드루프는 누설과 부하 때문에 홀드 전압이 시간에 따라 변하는 현상입니다. 포화 복귀는 증폭기 출력이 전원 끝에 붙은 상태에서 다시 정상 응답으로 돌아오는 과정입니다.
계산 기호와 단위 — ΔV는 홀드 전압 변화, Δt는 유지 시간, I누설은 전체 누설 전류, C는 저장 용량입니다. nA는 10⁻⁹ A, µF는 10⁻⁶ F, mV는 10⁻³ V입니다.
작동 원리
새 입력이 저장된 값보다 높으면 충전 경로가 켜지고, 낮으면 다이오드(diode)가 막아 커패시터가 이전 최대값을 유지합니다. 따라서 값이 내려오지 않는 것은 의도된 동작일 수 있습니다. 연산증폭기(operational amplifier)로 다이오드 전압 강하를 보상해도 누설은 남습니다. 출력이 포화된 뒤 돌아오는 시간과 유한한 대역폭 역시 응답을 제한할 수 있습니다.
적용 순서
- 측정하려는 피크 크기와 폭, 다음 측정까지 유지할 시간을 정합니다. 커패시터를 늘리기 전에 가장 짧은 펄스를 충전할 수 있는지 확인합니다.
- 점점 큰 피크를 넣어 저장값 증가를 확인합니다. 이어 더 작은 피크를 넣어 이전 최대값이 유지되는지 확인합니다. 최대값만 증가시키는 시험으로 두 동작을 모두 확인했다고 판단하지 않습니다.
- 리셋 경로를 동작시켜 저장값이 기준 상태로 내려오는지 봅니다. 리셋 후 다음 피크까지의 대기 시간과 잔류 전하 영향을 측정합니다.
- 입력을 낮게 유지한 채 홀드 전압의 시간 변화를 재어 드루프를 계산합니다. ΔV≈I누설·Δt/C로 허용 유지 시간을 추정합니다.
적용 조건과 한계
누설 10 nA, C=1 µF라는 계산용 가정에서는 1초에 약 10 mV가 변합니다. 실제 누설은 다이오드·커패시터·스위치(switch)·기판과 측정 부하를 합한 값입니다. 입력을 낮게 유지한 채 시간별 홀드 전압을 기록하여 실제 드루프를 구합니다.
피크 사이에서 증폭기 출력이 음의 전원 쪽으로 포화되는 구조라면 다음 짧은 피크에 반응하기까지 복귀 지연이 생길 수 있습니다. 저장 커패시터를 키우면 유지에는 유리해도 짧은 피크의 충전에 필요한 전류와 시간이 늘어납니다.
확인과 기록
새 최대값 획득, 작은 피크 무시, 홀드 유지, 리셋, 리셋 뒤 재획득을 각각 시험합니다. 리셋 스위치의 방전 경로와 전류를 확인하고 기준 전압까지 돌아온 뒤 다음 입력이 들어오는지 봅니다. 허용 피크 오차와 펄스 폭, 유지 시간 및 반복 주기를 함께 기록합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
