아날로그·전자 회로
스위치와 커패시터 C로 전압을 샘플링했을 때 커패시터에 남는 열잡음 전압(실효값)으로 올바른 것은 무엇입니까? (k: 볼츠만 상수, T: 절대 온도)
- A용량 C가 클수록 커진다
- B√(kT/C)이며 스위치의 저항에는 의존하지 않는다
- C스위치의 저항이 클수록 커진다
정답과 해설 보기
정답: B. √(kT/C)이며 스위치의 저항에는 의존하지 않는다
스위치의 저항이 클수록 열잡음 밀도는 커지지만, 동시에 RC 회로의 대역이 좁아져 서로 상쇄되므로 커패시터에 남는 잡음의 실효값은 √(kT/C)가 됩니다(kT/C 잡음). 실온에서 1 pF이면 약 64 µVrms입니다. 잡음을 절반으로 줄이려면 용량을 4배로 해야 하고 면적과 소비 전력이 늘어나므로, 고분해능 ADC나 이미지 센서 설계에서 중요한 제약이 됩니다. 센서에서는 상관 이중 샘플링으로 제거합니다.
- A. 용량이 클수록 잡음 전압은 작아집니다.
- B. 정답입니다. √(kT/C)이며 저항값에는 의존하지 않습니다.
- C. 저항이 크면 잡음 밀도는 늘지만 대역이 좁아지므로 결과는 저항에 의존하지 않습니다.