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title: "정밀 reference를 여러 회로에 나누어 주면 전압도 달라진다"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-31T04:26:02.586Z"
updated_at: "2026-10-06T03:05:58.022Z"
tags: ["reference load regulation"]
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# 정밀 reference를 여러 회로에 나누어 주면 전압도 달라진다

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/%EC%A0%95%EB%B0%80-reference%EB%A5%BC-%EC%97%AC%EB%9F%AC-%ED%9A%8C%EB%A1%9C%EC%97%90-%EB%82%98%EB%88%84%EC%96%B4-%EC%A3%BC%EB%A9%B4-%EC%A0%84%EC%95%95%EB%8F%84-%EB%8B%AC%EB%9D%BC%EC%A7%84%EB%8B%A4)

2.5V reference에 ADC 하나를 더 연결했더니 기존 ADC의 code도 조금 달라질 수 있다. Reference load regulation은 output current 변화에 따른 reference voltage 변화를 뜻한다. 부하를 나누어 준다는 일에는 연결 수뿐 아니라 DC current와 순간 charge 요구가 함께 들어간다.

## reference output에도 작은 impedance가 있다

reference의 output은 이상적인 0Ω voltage source가 아니다. 허용한 부하 범위 안에서 current 변화에 따른 voltage slope를 output impedance로 근사할 수 있다. 데이터시트에서는 µV/mA, mΩ 또는 ppm/mA로 표현하기도 한다. ADI의 reference 설명도 이 load sensitivity와 외부 wiring drop을 따로 고려하도록 한다. [MT-087, 13–14쪽 Load Sensitivity](https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-087.pdf)

가상 reference가 선택한 DC load 범위에서 output current 증가 1mA마다 100µV 낮아진다고 하자. 이에 해당하는 slope는 0.1Ω다. voltage가 높아질 수도 있는 다른 특성을 보편적으로 가정하는 대신, 이번 예의 하강 방향과 slope를 명시한다.

기존 0.5mA load 상태에서 reference voltage를 2.500000V로 측정하고 calibration했다고 정하자. 새 부하를 연결해 total current가 2.5mA가 되면 변화량은 2mA다. reference 내부에서 추가로 생기는 DC drop은 0.1Ω×2mA=200µV, 기존 2.5V 대비 80ppm이다.

이는 초기 tolerance나 temperature coefficient의 error가 아니라 load 상태가 바뀌면서 생긴 변화다. 0.5mA의 baseline에서 이미 포함된 drop을 다시 더하지 않는다.

## 배선의 작은 저항도 같은 current를 본다

모든 부하가 공유하는 output trace가 0.05Ω, ground return도 0.05Ω라고 추가로 가정하자. current 증가가 이 공통 경로에 만드는 추가 drop은 합계 0.1Ω×2mA=200µV다. 각 분기에서 따로 흐르는 current를 공통 경로에 잘못 대입하지 않도록 연결 구조를 먼저 정한다.

이번 조건의 load node에서 reference와 return을 함께 보았을 때 변화는 총 400µV, 즉 160ppm이다. baseline 2.5V에서 2.4996V로 내려간다. 내부 load regulation만 읽으면 배선이 더한 같은 크기의 error를 놓친다.

설명용 ideal 16-bit unipolar ADC에서 code의 연속값을 2^16×Vin/Vref로 정의하자. Vin=1V를 고정하면 reference 하강으로 code가 약 4.20 LSB만큼 커지는 방향의 변화가 생긴다. 실제 integer code는 quantization과 다른 error를 갖지만, reference 부하 변화가 모든 입력의 scale을 바꿀 수 있다는 계산이다. reference voltage가 낮아졌는데 ADC 숫자도 반드시 낮아진다고 해석하면 부호가 반대다.

## 평균 current와 conversion 순간의 charge는 다르다

ADC의 reference 입력이 한 번의 conversion 과정에서 짧은 20pC charge를 요구하는 가상 상황을 보자. local capacitor 100nF가 그 순간 전부 공급하고 reference amplifier의 즉각적인 보충은 없다고 단순화하면 ΔV=Q/C=200µV다. 2.5V의 80ppm에 해당한다.

그 요구가 1MHz로 반복될 때 average current는 Q×frequency=20µA다. average 숫자는 작아도 순간의 voltage 변화는 앞의 DC slope에 20µA를 곱한 값만으로 계산하지 못한다. amplifier의 frequency-dependent impedance, capacitor의 ESR·ESL과 charge가 필요한 시간이 중요하다.

MT-087도 ADC의 switched-capacitor reference 입력을 dynamic load로 설명하며, 큰 capacitor를 붙인 reference가 오히려 불안정해질 수 있음을 함께 다룬다. [15–17쪽 Voltage Reference Pulse Current Response](https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-087.pdf)

따라서 앞의 Q/C는 첫 순간의 이상화된 charge budget이지 실제 settling waveform의 예측은 아니다. capacitor를 늘리면 항상 정확해진다는 결론 대신, 해당 reference의 허용 capacitive load와 conversion 시간 안의 회복을 확인해야 한다. buffer를 추가할 때도 그 buffer의 offset·noise·안정성이 새 reference path에 들어온다.

reference를 여러 회로에 나눌 때는 total DC load 변화와 공통 배선 drop을 계산한 뒤, 각 conversion의 pulse current를 별도로 본다. input supply 변화에 대한 line regulation, 온도 drift와도 조건을 나누어 읽는다. 이 순서로 load node의 voltage를 검토하면, nominal 2.5V를 공유하면서 서로의 code를 움직이는 원인을 찾을 수 있다.