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PCB 기술

PCB 기술 - PCB의 임피던스 및 손실 분석 방법

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PCB 기술 - PCB의 임피던스 및 손실 분석 방법

PCB의 임피던스 및 손실 분석 방법

2021-10-05
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Author:Downs

PCB의 임피던스와 손실은 고속 신호의 전송에 매우 중요하며 PCB 공장의 품질 보증의 열쇠입니다.이렇게 복잡한 전송 채널을 분석하기 위해서, 우리는 전송 채널의 펄스 응답을 통해 그것이 신호에 미치는 영향을 연구할 수 있다.

회로의 펄스 응답은 좁은 펄스를 전송하여 얻을 수 있다.이상적인 좁은 펄스는 무한한 좁은 폭과 매우 높은 진폭을 가진 좁은 펄스여야 한다.이 좁은 펄스가 전송선을 따라 전파되면 펄스가 확장됩니다.확장 펄스의 형태는 회선의 응답과 관련이 있습니다.수학적으로 우리는 채널의 펄스 응답과 입력 신호를 곱슬곱슬하게 하여 신호가 채널을 통해 전송된 후의 파형을 얻을 수 있다.펄스 응답은 채널의 계단식 응답에서도 얻을 수 있습니다.계단식 응답의 미분은 펄스 응답이기 때문에 양자는 동등한 효과이다.

회로 기판

우리는 이 문제를 해결할 방법을 찾은 것 같지만, 실제 상황에서 이상적인 좁은 펄스나 무한히 가파른 계단 신호는 존재하지 않는다.생성이 어려울 뿐만 아니라 정밀도도 제어하기 어렵기 때문에 실제 테스트에서 더 많습니다.지상은 정현파를 이용하여 테스트를 진행하여 주파수 응답을 얻고 상응하는 물리층 테스트 시스템 소프트웨어를 통해 시간 응답을 얻는다.정현파는 다른 신호에 비해 생성이 쉽고 주파수와 진폭 정밀도를 제어하기 쉽다.벡터 네트워크 분석기(VNA)는 최대 수십 GHz의 주파수 범위에서 정현파 스캔을 통해 다양한 주파수에 대한 전송 채널의 반사 및 전송 특성을 정확하게 측정할 수 있다.동적 범위가 100dB 이상이므로 현대 고속은 전송 채널을 분석할 때 주로 벡터 네트워크 분석기를 사용하여 측정합니다.

측정된 시스템은 서로 다른 주파수의 정현파에 대한 반사와 전송 특성을 S 매개변수로 표시할 수 있다.S 매개변수는 다양한 주파수 정현파의 전송 및 반사 특성을 설명합니다.만약 우리가 전송 채널이 서로 다른 주파수의 정현파에 대한 반사와 전송 특성을 얻을 수 있다면, 이론적으로 우리는 실제 디지털 신호가 이 전송 채널을 통과한 후의 영향을 예측할 수 있다. 왜냐하면 실제 디지털 신호는 주파수 영역에서 일어난 것으로 여겨질 수 있기 때문이다.그것은 여러 주파수의 정현파로 이루어져 있다.

단일 케이블의 경우 S11, S22, S21, S12 등 4개의 S 매개 변수를 포함합니다.S11과 S22는 각각 포트 1과 포트 2의 주파수별 정현파의 반사 특성을 반영하고, S21은 포트 1에서 포트 2까지의 주파수별 정현의 전송 특성을 반영하며, S12는 포트 2에서 포트 1까지 반사한다.서로 다른 주파수 정현파의 전송 특성.차등 전송 케이블의 경우 총 4 개의 포트가 있기 때문에 S 매개 변수는 총 16 개의 포트로 더 복잡합니다.일반적으로 4개 이상의 포트가 있는 벡터 네트워크 분석기를 사용하여 차동 전송선을 측정하여 S 매개변수를 얻습니다.

측정된 차선의 16S 매개변수를 얻은 경우 이미 차선의 많은 중요한 특성을 얻었습니다.예를 들어, SDD21 매개변수는 차동 회선의 삽입 손실 특성을 반영하고 SDD11 매개변수는 폴백 손실 특성을 반영합니다.

이러한 S-매개 변수를 역FFT 변환하여 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.예를 들어, SDD11 매개변수를 변환하여 시간 반사 파형(TDR: 시간 반사)을 얻습니다.시역 반사 파형은 측정된 전송선의 임피던스 변화를 반영할 수 있다.또한 전송선의 SDD21 결과를 역FFT로 변환하여 펄스 응답을 얻을 수 있으며, 따라서 서로 다른 데이터 속도의 디지털 신호가 이 차등선을 통과한 후의 파형이나 아이맵을 예측할 수 있다.디지털 설계 엔지니어에게 유용한 정보입니다.

벡터 네트워크 분석기 (VNA) 는 디지털 신호의 전송 채널을 측정하는 데 사용됩니다.한편으로 무선 주파수와 마이크로웨이브의 분석 방법을 참고하여 수십 GHz의 주파수 범위 내에서 매우 정확한 전송 채널 특성을 얻을 수 있다;다른 한편으로, 측정 결과에 대한 간단한 시간 변환을 통해 우리는 채널의 임피던스 변화, 실제 신호 전송에 미치는 영향 등을 분석하여 초기 디지털 엔지니어들이 백보드, 케이블, 커넥터, PCB 회로 기판 등의 품질을 결정할 수 있도록 도울 수 있습니다.최종 신호에 문제가 발생할 때까지 기다린 후 서둘러 처리할 필요가 없습니다.