우측다리구동회로 (Driven Right Leg Circuit)
한 줄 정의: 공통모드 전압을 검출해 반전 증폭한 뒤 기준 전극으로 되먹여 잡음을 줄이는 생체신호 증폭 회로입니다.
쉽게 풀면
몸은 주변 전선에서 나오는 60 Hz 같은 전원 잡음을 안테나처럼 받아, 모든 전극에 비슷한 크기의 잡음 전압(공통모드 전압)이 실립니다. 우측다리구동회로는 이 공통 잡음을 측정해 반대 방향으로 증폭한 신호를 오른쪽 다리(또는 기준 전극)를 통해 몸에 되돌려 줍니다. 그러면 몸의 공통모드 전압 자체가 작아져서, 증폭기가 원하는 심전도 신호를 더 깨끗하게 얻을 수 있습니다.
왜 중요한가
심전도·뇌파처럼 마이크로볼트~밀리볼트 수준의 작은 신호를 재는 장비에서 전원 잡음은 가장 흔한 골칫거리이므로, 생체신호 아날로그 프런트엔드 설계에서 거의 표준으로 들어갑니다. 웨어러블 기기 논문에서도 잡음 성능을 설명할 때 자주 언급됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
""우측다리구동회로를 적용한 결과 60 Hz 전원 잡음이 크게 감소하여 별도의 노치 필터 없이도 판독 가능한 심전도를 얻었다.""
디지털 필터로 사후 제거하기 전에 회로 단계에서 잡음을 줄였다는 설계 성과를 보여 줍니다.
조금 더 깊게 보면
일반적으로 계측증폭기 입력단의 두 이득 저항 중간점에서 공통모드 전압을 뽑아 반전 증폭기로 키운 뒤, 전류 제한 저항을 거쳐 몸에 연결합니다. 피드백 루프이므로 이득이 너무 크면 발진할 수 있어 적분기형 보상이 흔히 쓰입니다. 안전을 위해 고장 시에도 몸으로 흐르는 전류가 제한되도록 직렬 저항을 둡니다.
주의할 점
생체전위 증폭기 자체의 차동 증폭으로도 공통 잡음은 줄어들지만, 그 성능 지표인 동상신호제거비(CMRR)는 증폭기 내부 특성이고, 우측다리구동회로는 몸의 공통모드 전압을 능동적으로 낮추는 별도의 피드백 회로라는 점이 다릅니다. 이름과 달리 반드시 오른쪽 다리에 붙일 필요는 없으며, 뇌파에서는 머리의 다른 전극을 씁니다.