저가형 ADS1115 브레이크아웃 보드 성능 분석: 가격 대비 효율성과 잠재적 이슈

핵심 기술

이 콘텐츠는 저가형 ADS1115 브레이크아웃 보드의 실제 성능을 심층적으로 분석하여, 가격 대비 효율성과 잠재적인 품질 이슈를 검증합니다. TI 데이터시트 사양과의 일치 여부, 특히 16비트 출력, PGA, 샘플링 속도, 측정 정밀도를 중점적으로 다룹니다.

기술적 세부사항

• 기본 기능 검증: 16비트 출력, 프로그래머블 게인 앰프(PGA), 다양한 샘플링 속도 등 ADS1115의 핵심 기능이 TI 데이터시트와 대체로 일치함을 확인했습니다.
• 측정 정밀도: Differential mode에서의 0 측정, 2.5V 입력 시 정확도, 극성 반전 시 출력 반전 등 기본 동작은 양호했습니다. 그러나 정밀 전압(2.50067V) 측정 시 약 12mV(0.5%)의 오차가 발생하여 TI 공식 스펙보다 컸습니다.
• 샘플링 속도 (Data Rate): TI 스펙상 ±10% 이내 편차가 허용되지만, 8 SPS 모드에서 3개 보드는 6.5~7 SPS로 느리게 작동했습니다. 한 보드는 300 SPS에서 잘못된 타이밍으로 인해 테스트에서 제외되었습니다.
• 소프트웨어 보정: 마이크로컨트롤러에서 간단한 선형 보정 알고리즘 적용 시 오차가 10 μV 이내로 크게 개선되어 실사용 가능성을 높였습니다.
• 부품 추정: 저가 보드의 오차는 불량품 또는 사양 미달 부품이 저가 유통망에 흘러 들어온 것으로 추정되며, ADS1015를 ADS1115로 오라벨링(relabeling)했을 가능성도 제기되었습니다.
• 하드웨어 분석: 일부 댓글에서는 광학 현미경을 이용한 칩 다이 구조 분석, 에폭시 패키지 제거를 통한 부품 진위 판별 방법 등 심층적인 하드웨어 분석 방법을 공유했습니다.
• MCU ADC 성능 비교: 실험 환경(MCU, 전원 공급, 노이즈 관리)에 따라 ADC의 ENOB(Effective Number of Bits)가 달라질 수 있으며, 고가/고성능 MCU는 더 높은 정확도를 제공할 수 있다는 의견이 제시되었습니다.
• 대안 기술: GPIO를 활용한 시그마-델타 토폴로지 구성, 고속 ADC(AD9226), 병렬 처리, 1비트 변환 방식 등 다양한 ADC 기술 및 대안이 논의되었습니다.

개발 임팩트

저가형 ADS1115 브레이크아웃 보드는 약간의 소프트웨어적 보정을 통해 상당한 수준의 정밀 측정을 가능하게 하여, 예산이 제한된 프로젝트나 취미 활동에서 매우 높은 가격 대비 성능을 제공할 수 있습니다. 다만, 구매처 선택과 품질 관리가 중요하며, 심층적인 분석이 필요한 경우 하드웨어 수준에서의 검증이 요구될 수 있습니다. ADC 기술의 발전 방향과 다양한 구현 방식에 대한 이해를 넓힐 수 있습니다.

커뮤니티 반응

커뮤니티에서는 저가형 부품의 품질 문제, 클론 칩 식별 방법, MCU ADC의 실제 성능(ENOB), 다양한 ADC 기술 및 산업적 역사에 대한 활발한 논의가 이루어졌습니다. 특히, 실험 환경의 노이즈 관리 중요성과 고가/고성능 MCU의 ADC 성능 우수성에 대한 의견이 공유되었습니다.