설계 검증부터 소형화까지 단번에, ADI 정밀 시그널 체인 통합 솔루션

센서가 감지한 온도, 압력, 진동, 전류 등의 아날로그 신호는 증폭과 필터링, 변환 과정을 거쳐 시스템이 처리할 수 있는 디지털 데이터가 됩니다. 이러한 일련의 신호 경로를 ‘시그널 체인(Signal Chain)’이라고 합니다.
시그널 체인은 의료 장비, RF 통신, 산업 자동화, 자동 검사 장비 등 정밀한 데이터 수집과 제어가 필요한 시스템의 성능을 좌우하는 핵심 요소입니다. 신호 처리 과정에서 발생하는 작은 노이즈나 왜곡도 측정 정확도와 시스템 신뢰성에 영향을 줄 수 있기 때문에, 원래 신호의 특성을 유지하면서 안정적으로 변환하는 설계가 중요합니다.
Analog Devices(ADI)는 정밀 시그널 체인 설계에 필요한 제품과 설계 도구를 함께 제공하고 있습니다. 대표적으로 설계 단계의 검증을 지원하는 ‘Signal Chain Designer’와 여러 신호 처리 기능을 하나의 패키지에 통합한 ‘정밀 시그널 체인 μModule®’ 솔루션이 있습니다.

정밀 시그널 체인 설계에서 마주하는 어려움

정밀 시그널 체인을 구성하려면 시스템 요구사항에 적합한 연산증폭기와 ADC, 기준전압, 필터 및 패시브 소자 등을 선정해야 합니다. 각 부품의 특성을 검토하는 것뿐만 아니라 주변 회로값 계산, 회로 시뮬레이션, PCB 레이아웃, 보드 제작과 디버깅까지 여러 단계의 작업도 필요합니다.
특히 다양한 부품을 개별적으로 구성하면 PCB 면적이 증가하고, 부품 사이의 연결에서 발생하는 기생 저항·인덕턴스·커패시턴스가 신호 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 설계가 복잡해질수록 부품 선정과 계산 과정에서 오류가 발생할 가능성도 커지며, 반복적인 보드 제작과 검증으로 개발 기간이 길어질 수 있습니다.
ADI는 이러한 설계 부담을 줄이기 위해 소프트웨어 기반의 설계 지원 도구와 고집적 시그널 체인 솔루션을 제공합니다.

보드 제작 전 회로를 검토하는 Signal Chain Designer

ADI Signal Chain Designer는 정밀 시그널 체인 회로의 구성과 시뮬레이션을 지원하는 설계 도구입니다. 엔지니어는 시스템 요구사항에 따라 회로 구조와 부품을 검토하고, 실제 보드를 제작하기 전에 주요 성능을 확인할 수 있습니다.
Signal Chain Designer에서는 SAR 및 시그마-델타 ADC, 연산증폭기, 차동증폭기, 계측증폭기, 기준전압 등 다양한 부품을 활용할 수 있습니다. 구성한 회로의 AC 응답을 비롯해 노이즈, DC 오차, 소비전력, 입력 범위 등을 검토할 수 있으며, 보다 상세한 분석이 필요할 때는 설계 결과를 LTspice®로 내보내 추가 시뮬레이션을 진행할 수 있습니다.
이를 통해 반복적인 수작업 계산의 부담과 오류 가능성을 줄이고, 여러 부품과 회로 구조를 비교하면서 시스템 요구사항에 적합한 설계를 탐색할 수 있습니다. 보드 제작 전 검증뿐만 아니라 개발 이후 디버깅 과정에서 문제의 원인을 확인하고 개선 방향을 검토하는 데에도 활용할 수 있습니다.

복잡한 시그널 체인을 하나의 패키지로 통합하는 μModule

회로 설계를 지원하는 Signal Chain Designer와 함께 살펴볼 수 있는 솔루션이 ADAQ 시리즈를 포함한 ADI의 정밀 시그널 체인 μModule입니다.
정밀 시그널 체인 μModule은 SiP(System-in-Package) 기술을 기반으로 신호 조정과 변환에 필요한 여러 기능을 하나의 소형 패키지에 통합한 솔루션입니다. 제품에 따라 증폭, 필터링, 기준전압 및 아날로그-디지털 변환과 관련된 기능이 하나의 모듈에 구성됩니다.
ADI는 고성능 신호 조정 IC와 iPassives® 기술, 2.5D·3D 조립 기술 등을 활용해 개별 부품으로 구성하던 시그널 체인을 소형 폼팩터로 구현합니다. 여러 부품과 연결부를 줄임으로써 PCB 공간을 절감하고, 복잡한 아날로그 레이아웃 설계에 대한 부담도 낮출 수 있습니다.
μModule 내부의 주요 회로는 사전에 설계와 특성 평가, 테스트 과정을 거칩니다. 따라서 엔지니어는 개별 부품의 선정과 최적화에 드는 시간을 줄이고, 시스템 수준의 기능 구현과 검증에 보다 집중할 수 있습니다. 평가보드와 관련 개발 자료도 제공되어 초기 프로토타입 제작과 성능 검토에 활용할 수 있습니다.

의료·RF 통신·산업 자동화 분야에 적용

정밀 시그널 체인은 작은 신호를 정확하게 측정하고 처리해야 하는 다양한 분야에서 활용됩니다.
의료 장비에서는 센서가 수집한 신호를 정밀하게 증폭하고 변환하는 과정이 필요합니다. RF 및 위성 통신 장비에서는 아날로그, 디지털, RF 회로가 함께 동작하기 때문에 신호 무결성과 회로 간 간섭을 고려한 설계가 중요합니다.
산업 자동화와 자동 검사 장비에서는 여러 센서가 수집한 데이터를 바탕으로 설비 상태를 측정하고 제어합니다. 특히 상태기반 모니터링과 정밀 계측 시스템에서는 진동, 전압, 전류 등의 신호를 안정적으로 수집하는 것이 시스템 신뢰성과 직결됩니다.
이러한 분야의 개발자는 Signal Chain Designer를 통해 보드 제작 전에 회로와 부품 구성을 검토하고, 정밀 시그널 체인 μModule을 활용해 보드 크기와 설계 복잡도를 줄이는 방안을 검토할 수 있습니다.

설계 검증부터 소형화까지

ADI의 시그널 체인 솔루션은 설계 도구와 통합형 하드웨어를 함께 활용할 수 있다는 점에 의미가 있습니다.
Signal Chain Designer는 부품 선정과 회로 구성, 시뮬레이션을 지원해 보드 제작 전 검증 과정을 돕습니다. 정밀 시그널 체인 μModule은 기존에 여러 개의 부품으로 구성하던 기능을 하나의 패키지에 통합해 PCB 면적과 회로 설계 부담을 줄이는 데 도움을 줍니다.
보드 크기를 줄여야 하거나, 제품 개발 전에 회로 성능을 확인해야 하는 경우, 또는 개발 이후 디버깅 과정에서 문제를 분석하고 개선해야 하는 상황이라면 두 솔루션을 함께 검토할 수 있습니다.
정밀한 신호 처리가 필요한 의료, RF 통신, 산업 자동화 및 자동 검사 장비 개발에서 ADI Signal Chain Designer와 정밀 시그널 체인 μModule은 설계 검증부터 프로토타입 제작, 제품 소형화까지 개발 전반의 효율을 높이는 선택지가 될 수 있습니다.

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