션트는 전압을 만들면서 루프의 여유도 사용합니다
전류 루프의 수신 저항을 기준 접지에 연결한 160 Ω 션트라고 가정하겠습니다. 모든 루프 전류가 그 저항을 통과한다면 Vsh=I×160 Ω이므로 4 mA에서 0.640 V, 20 mA에서 3.200 V입니다. 20 mA의 정상 손실은 I²R=64 mW입니다. 이는 부품의 승인된 정격이 아니라 공칭 계산입니다. 저항 공차·온도 계수·자기 가열·고장 전류와 정격 감쇄를 따로 반영합니다.
송신기: 루프 전원에서 배선·보호·션트 전압을 뺀 여유
증폭기: 션트 전압을 읽는 입력 범위와 부하를 구동하는 출력 범위
ADC: 기준 전압·허용 입력·획득 시간과 전원 OFF 조건
TI TIDU299 §2.4는 송신기에 남는 전압 여유를 컴플라이언스 조건으로 다룹니다. 루프 전원에서 수신 션트만 빼는 것으로 끝나지 않습니다. 최대 전류에서 배선과 직렬 보호 소자의 전압 강하를 포함하고, 송신기가 요구하는 최소 동작 전압이 남는지 봅니다. 그 문서의 특정 송신기 시험 결과를 이 수신 회로의 검증값으로 옮기지 않습니다.
3.3 V 바이어스 가지가 출력 영점을 옮깁니다
저장된 회로 해석에서는 TLV333의 비반전 입력이 션트 전압을 읽고, 반전 입력에는 출력에서 Rf=2.5 kΩ, 3.3 V 바이어스에서 Rb=12.3 kΩ이 연결됩니다. Rf에 병렬인 100 pF는 동적 응답에 관계하지만 정상 DC 계산에서는 열려 있다고 놓습니다. 선형 음귀환, TVS 비도통, 입력 바이어스와 ADC DC 부하 무시를 가정하면 반전 노드의 전류 합으로 다음 식을 얻습니다.
(Vsh−Vout)/Rf + (Vsh−Vb)/Rb = 0Vout=(1+a)×Vsh−a×Vb, a=2.5/12.3
| 전류 | 션트 전압 | 이상적 출력 |
|---|---|---|
| 4 mA | 0.640 V | 0.09935 V |
| 12 mA | 1.920 V | 1.63951 V |
| 20 mA | 3.200 V | 3.17967 V |
이는 측정값이나 0.1–3.2 V 정확도 보증이 아닙니다. 바이어스가 독립적으로 ΔVb만큼 변하면 이 근사에서 출력은 −a×ΔVb만큼 변합니다. 예를 들어 +10 mV 바이어스 변화는 약 −2.03 mV 출력 변화입니다. 같은 전원을 ADC 기준으로 써도 오차가 자동으로 전부 상쇄된다고 놓지 말고 실제 전압 대 코드 관계를 계산합니다. 바이어스 공급의 출력 저항이 Rb와 직렬로 작용하면 저항비 가정도 달라집니다.
레일투레일과 선형 정확도 규격을 구분합니다
TI TLVx333 SBOS751, 2015년 12월판 §7.7의 출력 스윙은 레일에서 30 mV 전형·70 mV 최대이며, 기본 부하는 중간 전원에 연결한 10 kΩ입니다. 같은 표의 개방루프 이득 규격은 출력이 양쪽 레일에서 각각 0.1 V보다 안쪽인 구간에 적용됩니다. 따라서 계산한 하단 0.09935 V에 그 이득 규격을 그대로 적용해 정확도를 보증할 수 없습니다. 그렇다고 0.09935 V에서 반드시 동작하지 않는다는 결론도 아닙니다.
실제 회로의 피드백 저항 전류와 ADC 부하는 데이터시트의 기본 시험 부하와 다릅니다. 입력 공통모드, 출력 전류 방향·크기, 전원·온도·저항 공차를 포함해 두 끝점과 중간점의 오차를 평가합니다. 레일투레일이라는 분류만으로 정확한 0 V부터 전원 전압까지 선형인 부품으로 취급하지 않습니다.
정적 끝점과 ADC 획득·고장 조건을 나누어 봅니다
ADC 획득 시간과 버퍼 정착처럼 느린 전압계 값과 샘플 순간의 부하를 구분합니다. 출력 RC는 실제 ADC의 샘플 커패시터·획득 시간·채널 전환·필요 대역폭과 함께 결정합니다. 원본의 불확실한 R5·C2 판독을 확정 부품값으로 복사하지 않았으며, ADC 종류와 기준 전압도 이 자료만으로 특정하지 않습니다.
확인할 기록은 알려진 여러 전류점의 션트 전압·증폭기 출력·ADC 코드, 루프 전원의 최저·최고 조건, 온도와 전원 인가 순서입니다. 정상 입력뿐 아니라 수신 회로가 꺼진 채 입력이 남을 때의 주입 전류·역급전과 고장 제거 후 회복도 부품 한계 안에서 검증해야 합니다. TVS가 그려져 있다는 사실은 모든 고장의 보호 증거가 아닙니다.
이 글은 보존된 단일 카드의 문자 기록, 관련 기존 글과 제조사 자료를 대조하고 조건부 식을 검산한 것입니다. 카드 원본을 새로 열거나 송신기·수신 회로·ADC의 실제 성능을 시험하지 않았습니다. 양방향 전류의 중간 영점 회로는 별도 글에서 다룹니다.
English summary. A 160-ohm shunt uses loop voltage headroom. The biased non-inverting stage maps nominal 4–20 mA to about 0.09935–3.17967 V only under stated ideal assumptions. Output swing, linear gain specifications and ADC acquisition remain separate checks.