PCB 기술 - PCB 임피던스 불연속으로 인한 신호 반사

이것은 PCB 디자이너가 파악해야하는 매우 중요한 주제에 대한 심층 기사입니다.우선 임피던스가 연속적이지 않기 때문에 PCB 전송선에서 신호 반사가 발생한다는 것을 기억해야 한다.

전송선은 균일한 특성 임피던스를 가져야 한다.임피던스의 변경이나 불연속성은 신호 반사와 왜곡을 일으킬 수 있습니다.

이런 현상은 PCB 흔적선과 전송선에도 적용된다.고주파 신호의 물리적 파장이 매우 짧기 때문이다.따라서 PCB 흔적선은 같은 특성을 보인다.주파수가 높을수록 파장이 짧아진다.너는 심지어 전송선을 대하는 것처럼 비교적 짧은 흔적선을 대해야 한다.

신호 궤적 불연속성 또는 비균등 불연속성은 신호 완전성 불연속성을 형성한다.소스와 타겟의 신호가 왜곡되지 않도록 PCB 트래픽 임피던스를 소스와 일치시켜야 합니다.그런 다음 소스 및 타겟에 임피던스를 로드해야 합니다.이것은 상당히 큰 도전을 가져왔으며 임피던스 불연속성으로 인한 신호 감쇠의 영향을 줄이기 위해 신중한 PCB 설계가 필요합니다.특성 임피던스의 불연속성이 클수록 신호 반사가 높아집니다.이것은 신호 왜곡도 더 높다는 것을 의미한다.따라서 가능한 한 임피던스 불연속성을 최소화하십시오.진폭과 시간으로 말하자면.읽기: 임피던스를 제어하는 것이 중요한 이유

임피던스 불연속성은 신호 무결성에 영향을 미침

이론적으로 디지털 신호는 짧은 시간 내에 전환되는 방파 펄스이다.자연히 고주파 디지털 회로에 필요한 문자 번호 상승 시간은 빠른 신호 상승 시간과 관련된 매우 높은 주파수를 초래할 것이다.실제로 이러한 주파수는 회로의 클럭 주파수보다 한 단계 더 높습니다.고주파 디지털 회로의 펄스 폭이 비교적 짧다.상승 시간을 단축시켰다.매우 짧은 신호 상승 시간은 디지털 신호가 매우 높은 주파수를 포함하고 있음을 의미합니다.따라서 고주파 디지털 신호는 고주파 신호와 관련된 신호 무결성 규칙을 따라야 한다.

따라서 PCB 흔적선 임피던스의 어떤 변화도 신호 반사를 초래할 것이다.이것들은 벨과 신호를 왜곡시킬 수 있다.그 결과 높은 스위치 주파수에서 임피던스 불연속성이 디지털 신호에 심각한 왜곡을 초래하고 신호 샘플링 오차가 발생할 수 있다.다음과 같은 매개변수를 사용하여 저항, 전도 및 흔적 저항의 PCB 흔적으로 형성된 전송선을 나타낼 수 있습니다.PCB에서 마이크로밴드 선과 밴드 선 사이의 차이를 읽습니다.

일반적인 임피던스 불연속성

선로의 특성 저항은 전감을 용량의 제곱근으로 나눈 것이다.PCB에 대해 말하자면, 이것은 합리적인 가설이다. 왜냐하면 높은 신호 주파수에서의 흔적선 저항과 전도는 전기 감각과 용량에 비해 무시할 수 있기 때문이다.

임피던스 불연속성은 적선의 전감과 그 용량의 비율에 영향을 주는 어떠한 요소이다.다음은 일반적인 예입니다.

선로의 임피던스 변경: 구리 횡단면의 변경이나 경로설정의 변경과 같은 어떤 이유로든 선로의 임피던스가 변경되면 상호 감지가 변경되고 임피던스가 불연속성이 나타납니다.

회선의 분기: 신호를 여러 장치로 라우팅해야 할 수도 있지만 분기 및 회선 단절선을 사용하면 회선 임피던스가 변경되고 불연속성이 발생할 수 있습니다.

반환 신호 분열: 고주파 신호는 저항이 가장 낮은 경로를 따라 전파되는데, 이 경로는 신호 흔적선의 바로 아래에 위치하며, 보통 지평면에 있다.반환 회선이나 접지 평면의 물리적 특성으로 인해 반환 신호가 경로를 벗어나게 되면 불연속성이 발생합니다.

오버홀: 오버홀을 사용하여 PCB 계층에서 다른 계층으로 신호를 전송합니다.이것은 PCB 설계의 기본 특징이지만 구멍을 통과하는 모양과 크기는 흔적선의 감지와 용량을 변화시켜 또 다른 불연속성을 생성합니다.자세한 내용은 PCB 레이아웃에서 기생 용량을 줄이는 방법을 참조하십시오.

임피던스 불연속성의 영향을 제한하는 방법

임피던스 불연속성의 부정적인 영향을 제어하는 열쇠는 모든 PCB 신호 흔적선을 전송선으로 보는 것이다.신호 경로에 있는 모든 점의 특성 임피던스가 동일한지 확인해야 합니다.

다음 지침을 따르십시오.

소스 임피던스 및 로드 임피던스 일치: 소스 임피던스 및 로드 임피던스가 트레일 임피던스와 동일한지 확인합니다.직렬 또는 병렬 임피던스를 사용하여 임피던스를 올바르게 수행할 수 있습니다.또한 올바른 값의 저항기를 사용하여 모든 로드맵을 종료해야 합니다.

분기 방지: 신호를 여러 칩에서 공유해야 하는 경우 분기 대신 데이지 체인으로 회선을 연결합니다.또는 일치하는 버퍼 장치를 사용하여 분기로 신호를 보낼 수 있습니다.

신호 반환 경로: 신호 반환이 신호선과 같은 경로를 따르는지 확인합니다.접지 평면을 사용하는 경우 반환 신호 경로의 분할이 중단되지 않았는지 확인합니다.궤적 아래에 균열이나 컷이 없는 전체 길이를 관통하는 솔리드 평면이 있는지 확인합니다.실심 평면이 없으면 비교적 두꺼운 귀환 흔적선을 사용하는데, 이 흔적선은 흔적선의 길이와 전매질 높이의 3배를 덮어야 한다.

오버홀 설계: 가능한 한 한 한 층에 고주파 흔적선을 배열한다.오버홀이 필요한 경우 기존 오버홀이 아닌 미니 오버홀을 사용합니다.통공은 용량과 감지 특성이 뚜렷하게 다르기 때문에 신호 흔적선에서의 사용을 최소화한다.필요한 경우 커패시터와 센싱이 표준 오버홀보다 훨씬 작은 마이크로 오버홀을 사용합니다.작은 구멍도 짧은 말뚝의 길이를 가능한 한 짧게 유지하는 데 도움이 된다.또 다른 방법은 고밀도 상호 연결 또는 HDI PCB 기술을 사용하는 것입니다.

임피던스 불연속성 및 신호 반사

균일 전송 라인의 신호는 라인의 모든 위치에서 고정 임피던스 "Zc (V/I)"를 만나게 되며 필요에 따라 신호가 전송됩니다.그러나 임의의 점에서 임피던스 불연속성이 있으면 전파 매체에서 빛이 불연속성을 만나면 반사되는 것처럼 신호 전파가 영향을 받고 신호 반사가 발생합니다.

다양한 유형의 임피던스 불연속성 및 가능한 원인:

전송선의 임피던스는 도체의 기하학적 형태와 PCB 재료의 특성에 따라 다르기 때문에 이러한 특성의 어떠한 변화도 임피던스의 변화를 초래할 수 있다.다음은 몇 가지 예입니다.

행의 소스 또는 대상 / 끝에 있습니다.소스 임피던스 또는 수신기 임피던스는 일반적으로 회선의 임피던스와 다릅니다.

신호선과 반환 경로 사이의 PCB 재료의 선가중치 또는 높이 (구리 두께) 또는 높이 및/또는 개전 상수의 변화입니다.