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PCB 기술

PCB 기술 - 신호 무결성 연구: 전압 허용량

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PCB 기술 - 신호 무결성 연구: 전압 허용량

신호 무결성 연구: 전압 허용량

2021-08-25
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Author:IPCB

고속 PCB의 설계에서 대부분의 작업은 소음 예산을 수행하고 시스템의 다양한 소음 소스에서 발생하는 소음 수준을 계획하는 것입니다.이것은 매우 기본적이지만 매우 중요한 개념인 전압 허용차와 관련됩니다.


전압 허용 한도는 드라이브의 출력과 수신단의 입력 사이의 최악의 감도 차이를 말합니다.많은 장치가 입력 전압에 민감하다.이 그림은 드라이브 출력과 수신기 입력 전압 간의 논리적 관계를 보여 줍니다.

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드라이브 포트의 경우 출력 고전평은 VOH min, 출력 저전평은 VOL max보다 높지 않다. 수신 포트의 입력은 VIH min보다 높으면 논리 1을 안정적으로 수신할 수 있고, VIL max보다 낮으면 수신 논리 0을 확보할 수 있다.입력 전압이 VIH min과 VIL max 사이의 영역에 있는 경우 수신 회로는 이를 1 또는 0으로 판단할 수 있습니다.따라서 수신 회로의 경우 입력 전압이 이 불확실한 영역에 있을 수 없습니다.고레벨 출력과 입력 사이의 관계에 대해 말하자면, 최소 출력 값과 최소 허용 입력 값 사이에는 차이가 있다.이 값은 고전압 전압 허용차입니다.


즉: 고전압 허용차 = VOH min VIH min. 유사하게 저전압 허용차 = VIH min VILmax.


전압 용량은 회로 시스템에서 원하지 않는 여러 가지 요소를 처리하기 위해 버퍼를 제공하여 시스템이 송신과 수신 과정에서 신호가 왜곡되는 것을 어느 정도 용인할 수 있도록 한다.전압 용량은 시스템 소음 예산 설계에서 중요한 역할을 한다.시스템의 최종 총 소음은 전압 허용량을 초과할 수 없습니다. 그렇지 않으면 신호가 수신단의 불확실한 영역에 들어가면 시스템이 제대로 작동하지 않습니다.


실제 시스템에서는 신호가 퇴화되고 노이즈가 유입되는 불만족스러운 요소가 항상 존재합니다.다음과 같은 경우 소음이 발생합니다.


1. 루프 임피던스의 존재로 인해 루프에서 불가피하게 전압 강하가 발생하여 논리 부품 사이에 접지 전위 차이가 발생한다.그리드 회로에서 보내는 신호는 로컬 접지 전위의 고정 전위이다.송신단과 수신단의 참조 전세 사이에 오프셋이 있으면 수신 전세는 다른 전세가 됩니다.


2. 일부 논리 제품의 임계값 수준은 온도의 함수입니다.낮은 온도의 울타리에서 높은 온도의 울타리로의 신호 전송은 허용 또는 음의 허용 한도를 줄일 수 있습니다.


3. 빠르게 변화하는 반환 신호 전류가 접지 경로 감지를 통과하여 논리 부품 사이의 접지 전압에 변화를 초래한다.이러한 접지 전압 차는 수신 신호 전위에 위의 DC 접지 전위 차와 동일한 영향을 미칩니다.이것은 일종의 감지 교란이다.


4. 인접한 선로의 신호는 그들의 상호 용량이나 상호 감각을 통해 서로 결합될 수 있으며, 이는 특정 선로에 대한 교란을 초래할 수 있다.직렬 교란은 원하는 수신 신호에 중첩되어 좋은 신호를 인접한 전환 임계값으로 옮길 수 있습니다.


5. 벨, 반사, 긴 선은 이진 신호의 모양을 왜곡시킨다.송신단보다 수신단의 변화 신호가 더 작아 보인다 (또는 더 크다).허용 한도는 신호 왜곡에 일정한 허용 한도를 제공한다.


처음 두 가지 시나리오는 작동 속도에 관계없이 모든 전자 시스템에 존재합니다.다음 세 가지는 고속 시스템 특유의 것이다.이 세 가지 고속 효과는 모두 전송 신호의 크기에 따라 변화한다: 신호 반환 전류가 클수록 발생하는 지전위 차는 더욱 높아진다.신호 전압(또는 전류)이 클수록 더 많은 직렬 교란이 발생하고, 전송 신호가 클수록 벨과 반사가 심해진다. 따라서 저속이든 고속 시스템이든 소음이 불가피하게 도입되고, 전압 허용 차이는 시스템이 조정할 수 있는 공간을 준다.