인프런 커뮤니티 질문&답변

좀 더 궁금한 점이 있어 추가로 질문드립니다.

1. 설명해주신 대로, 데이터 핀과 GND 사이 전압이 측정 기준이라면,
   Data 핀의 CM 전압은 2.5V로 설정되고, 0~10mV 범위에서 측정된다고 이해했습니다.
   그렇다면 "voltage between data to GND"라는 표현은 2.5V로 표기되는 것이 더 타당하지 않을까요?

2. 또한 Reference Reg(기준전압)은 단일 입력이 GND 기준으로 가질 수 있는 최대 전압 레벨을 의미하는 것으로 이해하고 있습니다.

3. 그런데 "CM voltage가 5V로 표기되어 있고, 주석으로는 "voltage between data to GND"라고 설명되어 있습니다. 이에 대해 "CM voltage라는 표현이 통상적인 아날로그 회로 바이어스 전압이 아닌, 입력 신호의 절대 전압 범위, 즉 ADC에 인가 가능한 단일 입력의 전압 swing 상한값으로 사용된 것"이라고 설명해주셨는데요.

   
   혹시 이런 표현 방식이 일반적으로 ADC 논문이나 데이터시트 등에서도 사용되는 표기인지,
   아니면 이 PPT에서 설명을 위한 예외적이거나 특수한 표현 방식인지 궁금합니다.

일반적으로 입력 신호가 차동이든 단일 입력이든, 동작 중심점은 내부적으로 설정된 기준 전압(예: 2.5V)을 기준으로 하며, 실제 신호는 그 주변에서 소폭(예: 0~10mV) 범위 내에서 변동하게 됩니다. 그렇기 때문에 회로의 동작 중심 전압, 즉 실질적인 Common-Mode Voltage는 2.5V로 보는 것이 맞습니다. 하지만 이 문서에서 “CM voltage = 5V”로 표기한 이유는, 해당 값이 실질적인 동작 전압이라기보다는 설계 상의 전기적 허용 범위, 즉 Data 핀이 GND를 기준으로 물리적으로 감당할 수 있는 최대 전압을 지칭하는 목적으로 사용된 것이긴 합니다. 다시 말해, 이 수치는 회로가 동작하는 중심점이 아니라 손상 없이 입력 가능한 최대 전압 스펙을 전달하려는 의도에서 표기된 것으로, 보호 범위 또는 전기적 허용 한계에 대한 정의라고 볼 수 있습니다. 따라서, 동작 중심 전압은 분명히 2.5V지만, 시스템 사양 요약 표에서는 그보다 상위 개념의 허용 전압 범위를 강조하기 위해 5V가 표기된 것입니다.

두 번째로, Reference Reg(기준 전압)가 단일 입력이 GND 기준으로 가질 수 있는 최대 전압이라는 해석에 대해서는, 일부는 맞고 일부는 보완이 필요합니다. 보통의 경우 Reference Reg는 ADC 내부에서 기준이 되는 전압(Vref)을 뜻하며, 변환 정확도와 최대 입력 범위를 결정하는 기준값입니다. 예를 들어 Vref가 2.5V인 경우, 차동 입력 ADC는 ±2.5V swing을 허용하고, 단일 입력 ADC는 GND 2.5V 범위 내에서 입력이 들어와야 합니다. 다만, 회로 설계자가 외부 입력을 0~5V로 받아들이도록 설계한 경우, 내부적으로는 저항 분할이나 버퍼를 통해 이를 2.5V 기준으로 매핑하거나 클램핑 보호 회로를 적용할 수 있습니다. 그런 맥락에서 Reference Reg는 내부 동작 기준 전압이라기보다는, 외부 신호 설계자가 고려해야 할 입력 제한 조건 또는 인터페이스 사양 수준의 기준으로 사용될 수 있습니다. 따라서 이 문서에서 Reference Reg가 단일 입력 기준의 최대 전압 레벨로 해석된 것은 완전히 틀린 해석은 아니며, 다만 내부 바이어스 전압과는 별도로 시스템 상위 레벨에서 허용되는 조건으로 이해하는 것이 정확합니다.

마지막으로, “CM voltage = 5V, voltage between data to GND”와 같은 표현이 일반적으로 ADC 논문이나 데이터시트에서 사용되는 표현 방식인지에 대한 질문에 대해 말씀드리겠습니다. 결론부터 말하면, 이와 같은 표현 방식은 표준적이지 않으며 일반적이지도 않습니다. 대부분의 ADC 데이터시트나 회로 설계 문서에서는 CM voltage는 명확하게 (Vp + Vn)/2 또는 입력 신호의 중심 전압으로 정의되며, 절대 입력 전압이나 최대 입력 범위는 별도의 항목으로 분리하여 “Input Voltage Range” 또는 “Absolute Maximum Ratings” 등의 이름으로 표기합니다. 반면, 해당 문서에서는 CM voltage라는 용어를 확장된 의미로 사용하여 입력 단자와 GND 사이의 허용 전압 범위를 기술하고 있으며, 이는 설계자나 독자가 용어 정의에 대해 오해할 수 있는 여지를 내포하고 있습니다. 다만, 이러한 표현이 완전히 근거 없는 임의적 표기는 아니며, 설계 문서나 사내 문서 등에서는 실용적 목적이나 단순화된 설명을 위해 용어의 의미가 넓게 사용되는 경우도 있습니다. 그렇기 때문에 이 문서는 설계 실무자의 입장에서 시스템 운용 조건을 간단히 정리한 것이며, 교육용 또는 내부 문서에서 제한적으로 허용되는 표현 방식으로 이해할 수 있습니다.

요약하면, 해당 문서의 “CM voltage = 5V” 표기는 설계 동작점이 아닌 전기적 허용 범위로서의 CM voltage를 의미한 것으로 보이며, 이는 표준적인 표현은 아니지만 문서의 목적과 대상에 따라 실무적으로는 일정 부분 타당한 해석입니다. 다만 외부에 제공되거나 데이터시트 수준으로 사용될 경우에는 용어의 혼동을 피하기 위해 “maximum input voltage” 또는 “input range” 등의 보다 정확한 표현으로 분리 표기하는 것이 바람직합니다.

죄송합니다. 제가 개념 정리에 혼란이 있어 조금 더 여쭤보게 되었습니다.

Reference Reg(기준 전압)은 제가 이해하기로는 ADC가 아날로그 입력값을 디지털로 변환할 때 기준이 되는 전압으로,

예를 들어 아날로그 입력이 0부터 Vref까지일 때, 디지털 출력은 0부터 최대값(full scale)까지 매핑된다고 알고 있습니다. 책에서도 이와 같이 설명하고 있어 그렇게 이해해왔습니다.

그래서 답변 중에 말씀주신 "시스템 상위 레벨에서 허용되는 조건"이라는 표현은 Reference Reg보다는 Maximum Input Voltage로 정의되는 것이 더 적절하지 않을까 하는 생각이 들었습니다.

설명해 주신 부분을 예로 들어, 외부 입력이 0~5V이고 내부적으로는 저항 분할이나 클램핑 등을 통해 이를 2.5V 기준으로 매핑한다는 경우, ADC 사양상으로는 Reference Voltage는 2.5V, Maximum Input Voltage는 5V로 각각 구분해서 명시해야 하지 않나 싶습니다.

53페이지 표기 방식이 표준적인 표현은 아닐 수 있으나 문서 목적상 타당하다는 말씀은 잘 이해했습니다.

다만, 이 부분을 제가 조금 더 명확히 이해하고 싶은 이유는,
강사님께서도 실제 실무 중에 "CM Voltage = 전기적 허용 범위", "Reference Reg = 시스템 운용 조건"의 의미로
문서나 사양서에서 사용해보신 경험이 있으신지 궁금하고,
나아가 이러한 표현 방식이 향후 타 업체와의 협업이나 기술 미팅에서도 문제없이 사용 가능한지 확인하고 싶기 때문입니다.

감사합니다.

우선 말씀하신 Reference Reg(기준 전압)의 정의에 대한 이해는 정확합니다. ADC에서의 Reference Voltage, 흔히 Vref로 표현되는 이 전압은 아날로그 입력 전압을 디지털 코드로 변환할 때의 정규화 기준이 되는 값입니다. 예를 들어, Vref = 2.5V라면 입력 전압이 0V일 때 디지털 출력은 0, 입력이 2.5V일 때는 full-scale 코드(예: 12비트 ADC일 경우 4095)가 출력됩니다. 이 Vref는 내부 기준이 될 수도 있고, 외부에서 공급되는 전압일 수도 있으며, ADC의 해상도와 변환 정확도, 선형성 등에 직접적인 영향을 미치는 핵심 사양입니다.

따라서, 질문에서 지적하신 대로, Reference Voltage는 입력값과 디지털 출력값 간의 변환 기준점이지, 회로 입장에서 말하는 “최대 허용 입력 전압”이나 “시스템 상위 레벨에서 정의되는 운용 조건”과는 엄밀히 별개의 개념입니다. 시스템적으로 허용 가능한 입력 전압의 경계값은 통상적으로 Maximum Input Voltage 또는 Absolute Input Range라는 용어로 별도 정의됩니다. 즉, 외부 회로에서 0~5V의 입력이 들어오더라도, 실제 ADC 내부는 클램핑 회로나 저항 분할 등을 통해 Vref 범위(예: 0~2.5V) 내로 리미트되며, 이때 외부 회로 설계자는 두 사양을 모두 알고 있어야 합니다: "이 회로는 5V까지 인가해도 파손되지 않는다"는 것과, "디지털 변환은 2.5V 기준으로 이뤄진다"는 것입니다.

이런 맥락에서, 문서 내에서 Reference Reg를 “시스템 운용 조건”의 의미로 언급한 부분은 표현상 과도하게 확장된 해석이라 볼 수 있습니다. 실무적으로 명확한 구분이 필요한 상황이라면, 해당 용어는 반드시 “Reference Voltage” 또는 “ADC 기준 전압”이라는 식으로 사용하고, 시스템적으로 허용 가능한 입력 전압은 별도 항목으로 구분하여 표기하는 것이 바람직합니다. 이는 타 업체와의 기술 협업, 외주 검토, 납품 시점 등 다양한 인터페이스에서 용어의 혼동으로 인한 설계 오류를 방지하기 위함입니다.

실제 실무에서의 문서 작성이나 사양서 작성 경험에 비추어보면, 경우에 따라 일부 문서나 사내 자료에서는 이러한 용어들을 의도적으로 단순화하거나, 설계자의 관점에서 재정의하여 사용하는 경우가 있긴 합니다. 예컨대 “CM voltage”라는 표현을 단순히 “입력 핀의 허용 전압 범위” 수준으로 사용하거나, “Vref” 대신 "기준 전압"이라는 일반화된 표현을 쓰는 경우도 있습니다. 그러나 이러한 방식은 조직 내 공통 이해가 확보된 경우나, 단일 프로젝트 내에서 제한적으로 허용되는 관행일 뿐, 외부 업체와의 기술 사양 협의나 표준 문서 작성 시에는 엄격하게 용어를 구분하고 정의하는 것이 필수적입니다.

결론적으로, 실무 중에도 “CM Voltage = 허용 입력 범위” 또는 “Reference Reg = 시스템 운용 조건”이라는 표현을 내부 문서에서 사용한 예는 존재할 수 있으나, 이는 표준 정의를 약간 단순화한 설명 방식에 가깝고, 대외 기술 협업 시에는 바람직하지 않습니다. 향후 타 업체와의 인터페이스, 외주 검토, 기술 미팅, 인증 문서 작성 등에 대비한다면, 반드시 다음과 같이 용어를 구분하여 사용하는 것이 권장됩니다:

• CM Voltage: 차동 입력 기준 시 (Vp + Vn)/2, 단일 입력 기준 시 입력의 기준 바이어스 전압

• Reference Voltage (Vref): ADC 내부 또는 외부 기준 전압, 디지털 코드 변환 기준

• Maximum Input Voltage / Absolute Maximum Ratings: 전기적 허용 범위, 파손 없이 입력 가능한 최대 전압

이렇게 용어를 정확하게 구분하고, 문서 내에서도 각 값의 역할과 기준점을 분명히 명시해야, 설계 상 오해를 최소화하고 기술적 신뢰도와 협업 품질을 높일 수 있습니다.