마이크로 로드셀 설계는 경험과 기술의 결정체입니다. 일반적으로 센서는 물리량을 회로를 통해 직관적으로 표현 가능한 다른 신호로 변환합니다. 예를 들어, 측정된 물리량에만 의존하는 높은 전압 또는 전류 신호로 변환하여 표시할 수 있습니다. 설계 시 다음과 같은 점들을 고려해야 합니다.
작은 신호와 노이즈 문제
- 측정되는 물리량이 매우 작으며, 센서 변환 소자에는 본질적 변환 노이즈가 존재합니다.
- 예: 신호 세기가 0.1~1 μV 정도인데, 배경 잡음 신호가 이를 압도할 수 있음
- 설계자는 유용 신호 최대화 및 노이즈 최소화를 최우선으로 해결해야 합니다.
센서 회로의 단순화
- 복잡한 증폭/필터 회로(예: 3단 증폭 + 2단 능동 필터)는 신호뿐 아니라 노이즈도 증폭
- 노이즈 스펙트럼이 유용 신호와 유사하면 필터링만으로 신호 대 노이즈 비(SNR) 개선 불가
- 가능한 한 저항, 커패시터 등 불필요한 소자 제거
- 많은 엔지니어가 무시하는 문제지만, 회로 복잡화는 결국 노이즈 문제 악화로 이어집니다.
전력 소비(Power Consumption)
- 센서는 후속 회로의 전방단에 위치하며, 리드선 연결이 길어질 수 있음
- 전력 소비가 크면 리드선에서 불필요한 잡음과 전원 잡음 발생
- 소형 센서 설계에서는 전력 최소화가 매우 중요한 문제입니다.
부품 선택 및 전원 회로 설계
- 부품 선택은 지표를 만족하는 범위 내에서 충분히 선택
- 전원 공급 문제는 센서 회로 설계 과정에서 반드시 고려
- 무리한 전원 성능 추구는 금물, 대신 좋은 공통모드 제거비(CMRR)를 가진 OP 앰프 선택
- 일반적인 스위칭 전원 공급장치와 차동 증폭 회로 설계로 대부분 요구사항 충족 가능
- 전원 디커플링은 신뢰성 있게 설계하고 장치 매뉴얼 준수 필요