왜 고속 PCB에 제어 임피던스가 필수적인가

고속 회로에서 안정적인 신호를 유지하려면 PCB에서 임피던스를 제어해야 합니다. 적절한 임피던스 PCB 관리가 없으면 신호가 반사되어 회로를 방해하는 타이밍 오류가 발생할 수 있습니다. 50옴 표준, 많은 규정 및 데이터시트에서 발견되며 전력, 전압 및 신호 손실 간의 균형을 잘 이루기 때문에 널리 사용됩니다. 오늘날 50옴 임피던스 PCB 시스템은 무선 장치 및 스마트 기술에서 흔히 사용됩니다. 올바른 임피던스 PCB 설계를 선택하는 것은 현대 전자 제품에서 발생하는 일반적인 문제 중 많은 부분을 방지하는 데 필수적입니다.

주요 내용

# 임피던스를 제어하면 신호가 깨끗하고 강력하게 유지됩니다. 이렇게 하면 고속 PCB에서 오류와 신호 손실을 방지할 수 있습니다. - 트레이스 크기, 재료 선택 및 PCB 레이어 설정은 임피던스 및 신호 품질을 변경합니다. - 설계 도구를 사용하고 제조업체와 협력하여 보드를 만들기 전에 임피던스를 확인합니다. - Time Domain Reflectometry(TDR) 및 테스트 쿠폰과 같은 도구를 사용하여 PCB가 임피던스 규칙을 충족하는지 확인합니다. - 우수한 임피던스 제어는 장치를 더 빠르게 만들고 간섭을 줄이며 안정성을 높입니다.

임피던스 PCB 기본 사항

제어 임피던스란 무엇입니까?

제어 임피던스는 각 신호 트레이스가 설정된 안정적인 임피던스 값을 갖도록 PCB를 만드는 것을 의미합니다. 트레이스 너비, 구리 두께, 유전체 두께 및 재료 유형 을 매우 신중하게 선택합니다. 전체 트레이스에서 임피던스를 동일하게 유지하면 신호가 시작부터 끝까지 원활하게 이동하는 데 도움이 됩니다. 이는 고속 신호에 매우 중요합니다. 임피던스가 약간만 변경되어도 문제가 발생할 수 있습니다.

 항상 제조업체에게 테스트 보고서를 요청하십시오. 우수한 보고서는 실제 측정된 임피던스를 보여주고 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다. 임피던스를 제어하려면 다음 사항을 확인하십시오.

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.트레이스 너비: 트레이스가 넓을수록 임피던스가 낮아집니다.

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.구리 두께: 구리가 두꺼울수록 임피던스도 낮아집니다.

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.유전체 두께: 유전체가 두꺼울수록 임피던스가 높아집니다.

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.유전 상수: 유전 상수가 낮은 재료는 제어 임피던스에 더 적합합니다.

대부분의 고속 및 RF 회로는 트레이스에 50옴과 같은 표준 임피던스 값을 사용합니다. 이 값은 신호를 강력하고 깨끗하게 유지합니다. 200MHz 이상의 주파수를 사용하거나 트레이스가 신호 상승 시간보다 긴 경우 매우 유용합니다.

다음은 주요 매개변수와 일반적인 값에 대한 간략한 설명입니다제어되지 않은 임피던스의 결과

대상 임피던스 값

고속 회로가 제대로 작동하려면 제어 임피던스가 필요합니다. 임피던스를 제어하지 않으면 신호가 트레이스에서 앞뒤로 튕길 수 있습니다. 이로 인해 반사, 신호 왜곡 및 데이터 오류가 발생합니다. 트레이스의 임피던스를 소스 및 부하에 맞추면 신호가 강도를 잃거나 혼합되지 않고 끝에 도달합니다.

다음은 임피던스 PCB 설계에 제어 임피던스가 매우 중요한 몇 가지 주요 이유입니다.

아날로그 회로 시뮬레이션신호 왜곡, 반사 및 손실을 방지하여 신호가 깨끗하고 강력하게 유지됩니다.2. 

온라인 계산기3. 

계측 측정4. 

테스트 쿠폰5. 

비아를 적게 사용하고 차동 쌍의 길이를 동일하게 유지하십시오.6. 

트레이스 너비, 유전체 두께 및 테스트 쿠폰에 대한 명확한 메모를 추가합니다.임피던스를 제어하지 않으면 많은 문제가 발생할 수 있습니다

:제어되지 않은 임피던스의 결과

우수한 임피던스 제어  이내로 유지해야 합니다. 고주파 및 RF 회로의 경우 ±5% ~ ±7%와 같이 더 엄격한 제한이 필요할 수 있습니다. Time Domain Reflectometry(TDR)와 같은 도구를 사용하여 임피던스 PCB가 이러한 규칙을 충족하는지 확인할 수 있습니다.임피던스 PCB를 설계할 때

트레이스 너비의 갑작스러운 변화, 비아 전환 및 트레이스 모양을 동일하게 유지하는 것과 같은 문제에 직면하게 됩니다. 또한 스택업을 관리하고 올바른 재료를 선택해야 합니다. 우수한 계획과 제조업체와의 긴밀한 협력을 통해 이러한 문제를 해결하고 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.신호 무결성

반사 및 손실

고속 PCB를 만들 때 신호 반사를 주시해야 합니다. 이는 트레이스의 임피던스가 연결된 부품과 일치하지 않는 경우 발생합니다. 트레이스 너비를 약간만 변경하거나 비아를 추가해도

임피던스 불일치가 발생할 수 있습니다. 이 경우 신호의 일부가 시작점으로 다시 튕겨 나옵니다. 튕겨진 신호는 주 신호와 혼합됩니다. 이렇게 하면 신호가 지저분하고 노이즈가 발생합니다.팁:

 항상 제조업체에게 테스트 보고서를 요청하십시오. 우수한 보고서는 실제 측정된 임피던스를 보여주고 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.PCB에서 신호 반사 및 손실을 유발할 수 있는 많은 사항이 있습니다.

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다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.l 

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다. .l 

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다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.l 

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.임피던스가 일치하지 않으면 일부 신호 에너지가 다시 튕겨져 끝에 도달하지 못합니다. 이

낭비된 에너지는 열로 변환되어 회로의 전력 효율을 낮춥니다. 장거리에서는 이러한 반사로 인해 신호가 약해집니다. 이렇게 하면 장치가 올바른 데이터를 읽기가 어려워집니다. 고주파수에서는 작은 불일치조차도 큰 문제를 일으킬 수 있습니다. 전압 오버슈트, 링잉 및 약한 신호가 나타날 수 있습니다.반사의 원인

타이밍 및 데이터 오류

임피던스 불일치는 반사를 유발하는 것 이상입니다. 또한 고속 회로에서 타이밍 및 데이터 오류를 발생시킵니다. 신호가 반사되면 다음 신호와 혼합될 수 있습니다. 이로 인해

링잉 및 물결 모양 신호가 발생합니다. 이러한 문제는 신호의 모양을 변경합니다. 신호가 너무 지저분하면 장치가 잘못된 값을 읽을 수 있습니다.다음과 같은 타이밍 및 데이터 오류가 발생할 수 있습니다.

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다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.l 

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.l 

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.l 

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다..제조업체는 모델링 소프트웨어를 사용하여 설계를 확인하고 필요한 경우 변경 사항을 제안합니다. 테스트를 더 쉽게 하기 위해 레이어당 하나의 대상 임피던스만 사용하도록 요청할 수 있습니다.

다양한 온도 및 주파수와 같은 실제 상황에서 보드를 테스트합니다.고주파수에서는 작은 반사조차도 신호 타이밍을 변경할 수 있습니다. 빠른 디지털 신호는 날카로운 가장자리를 가지므로 임피던스 불일치에 매우 민감합니다. PCB가 임피던스를 제대로 제어하지 않으면 데이터 및 타이밍에 오류가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 장치가 실패하거나 이상하게 작동할 수 있습니다.

참고:

우수한 임피던스 제어  는 신호를 깨끗하게 유지하고 데이터가 제 시간에 도착하도록 합니다. 이는 작은 실수조차도 큰 문제를 일으킬 수 있는 고속 디지털 회로에 매우 중요합니다.PCB를 설계할 때는 항상

임피던스가 변경되는 곳을 찾으십시오. 시뮬레이션 도구를 사용하고 제조업체와 협력하여 트레이스가 올바른 임피던스를 갖도록 하십시오. 이렇게 하면 데이터 문제를 방지하고 고속 회로가 제대로 작동하도록 할 수 있습니다.임피던스 요소

트레이스 형상

트레이스 모양과 크기를 변경하여 임피던스를 변경할 수 있습니다. 트레이스를 더 넓게 만들면 임피던스가 낮아집니다. 더 얇게 만들면 임피던스가 높아집니다. 예를 들어,

FR-4에서 0.3mm 너비의 트레이스는 약 50옴을 제공합니다. 0.5mm 너비로 만들면 임피던스가 약 40옴으로 떨어집니다. 이로 인해 신호가 튕겨져 임피던스 PCB에 문제가 발생할 수 있습니다. 대상 임피던스 및 전류를 전달해야 하는 전류에 적합한 트레이스 너비를 선택해야 합니다.트레이스 두께 또는 구리 두께도 중요합니다. 두꺼운 트레이스는 저항이 적고 임피던스를 약간 변경할 수 있습니다.

대부분의 PCB는 35 μm 두께의 구리를 사용합니다. 더 많은 전류가 필요한 경우 70 μm을 사용할 수 있습니다. 트레이스 두께는 너비만큼 임피던스를 많이 변경하지 않지만 임피던스 PCB를 미세 조정하는 데 도움이 됩니다.트레이스가 서로 얼마나 떨어져 있는지에 따라 상호 간섭이 발생합니다. 또한 차동 쌍의 임피던스를 변경할 수도 있습니다. 트레이스 형상을 잘 계획하면 신호가 깨끗하게 유지되고 원치 않는 반사가 방지됩니다.

팁:

 항상 제조업체에게 테스트 보고서를 요청하십시오. 우수한 보고서는 실제 측정된 임피던스를 보여주고 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.재료 및 스택업

사용하는 재료와 레이어를 쌓는 방식도 임피던스에 영향을 미칩니다. 유전체 재료는 트레이스와 접지면 사이에 있습니다. 두께와

유전 상수(Dk)는 모두 임피던스를 변경합니다. 유전체를 더 두껍게 사용하면 임피던스가 증가합니다. 예를 들어, 유전체를 0.2mm에서 0.4mm로 더 두껍게 만들면 임피던스가 50옴에서 약 65옴으로 증가할 수 있습니다. 유전 상수가 높을수록 임피던스가 낮아지고 신호 속도가 느려집니다.스택업은 PCB에서 레이어를 배열하는 방식을 의미합니다

. 레이어 수, 레이어 간 거리 및 재료는 모두 임피던스를 설정합니다. 예를 들어, 4층 보드에서는 신호 레이어를 접지면에 배치할 수 있습니다. 트레이스 너비, 유전체 두께 및 Dk는 모두 함께 작동하여 올바른 임피던스를 제공합니다. 수학 공식 또는 설계 소프트웨어를 사용하여 필요한 값을 얻을 수 있습니다.PCB 스택업 매개변수

임피던스 제어 달성

설계 전략

스마트 설계 단계를 사용하여 제어 임피던스를 얻을 수 있습니다. 먼저,

FR-4 또는 Megtron 6과 같이 알려진 유전 상수를 가진 유전체 재료를 선택합니다. 이러한 재료는 신호 손실 및 임피던스를 제어하는 데 도움이 됩니다. 다음으로 PCB 스택업을 신중하게 계획합니다. 각 레이어의 두께를 설정하고 접지면을 신호 레이어에 가깝게 배치합니다. 이 설정을 통해 대상 임피던스에 도달할 수 있습니다.다음은 설계를 돕는 몇 가지 단계입니다.

1. 

아날로그 회로 시뮬레이션2. 

온라인 계산기3. 

계측 측정4. 

테스트 쿠폰5. 

비아를 적게 사용하고 차동 쌍의 길이를 동일하게 유지하십시오.6. 

트레이스 너비, 유전체 두께 및 테스트 쿠폰에 대한 명확한 메모를 추가합니다.7. 

보드를 만든 후 Time Domain Reflectometry(TDR)로 임피던스를 확인합니다.8. 

제조업체와 협력하여 공차 및 재료 선택을 관리합니다.9. 

EMI 및 상호 간섭을 줄이기 위해 간격을 더 크게 하고 접지면을 추가합니다.10. 

차동 쌍에 대한 라우팅 규칙을 따릅니다, 즉 가깝게 유지하고 길이를 동일하게 유지합니다.시뮬레이션 도구를 사용하면 보드를 만들기 전에 임피던스를 확인하고 제어할 수 있습니다

 . 이러한 도구를 사용하면 다양한 스택업 및 트레이스 크기를 테스트할 수 있습니다. 조기에 문제를 발견하고 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.팁:

 항상 제조업체에게 테스트 보고서를 요청하십시오. 우수한 보고서는 실제 측정된 임피던스를 보여주고 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.제조업체 협업

올바른 임피던스를 얻으려면 PCB 제조업체와 긴밀히 협력해야 합니다. 프로세스 초기에 대상 임피던스 값, 스택업 세부 정보 및 트레이스 모양을 공유하십시오.

각 레이어의 트레이스 너비 및 임피던스 값을 나열하는 전체 스택업 테이블을 제공합니다. 이 정보를 제작 도면 또는 Gerber 파일과 함께 텍스트 파일로 넣습니다.제조업체는 모델링 소프트웨어를 사용하여 설계를 확인하고 필요한 경우 변경 사항을 제안합니다. 테스트를 더 쉽게 하기 위해 레이어당 하나의 대상 임피던스만 사용하도록 요청할 수 있습니다.

제조업체에게 임피던스 테스트 쿠폰을 만들도록 요청하십시오. 이러한 쿠폰을 사용하면 TDR을 사용하여 실제 임피던스를 측정하고 대상 값과 비교할 수 있습니다.다음은 공유해야 할 사항입니다.

공유할 정보

제조업체는 또한 무료 임피던스 계산 및 빠른 프로토타입 제작을 제공할 수 있습니다 프로젝트를 돕기 위해.임피던스 PCB 테스트

확인 방법

제작 후 임피던스 PCB가 올바른 표준을 충족하는지 확인해야 합니다. 제조업체는 제어 임피던스가 올바른지 확인하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 이러한 단계는 보드가 고속에서 제대로 작동하도록 돕습니다.

1. 

아날로그 회로 시뮬레이션: 보드를 만들기 전에 설계 소프트웨어를 사용하여 임피던스를 테스트할 수 있습니다. 이를 통해 트레이스 설계가 작동하는지 확인할 수 있습니다.2. 

온라인 계산기: 온라인 도구를 사용하여 임피던스 값을 추측할 수 있습니다. 이러한 계산기는 설계를 공장에 보내기 전에 간략한 아이디어를 제공합니다.3. 

계측 측정: 보드를 만든 후 제조업체는 특수 도구를 사용하여 실제 임피던스를 측정합니다. 일반적인 방법 중 하나는 Time Domain Reflectometry(TDR)입니다. TDR은 트레이스 아래로 빠른 펄스를 보내 반사를 찾습니다. 이 테스트는 임피던스가 변경되는 위치를 찾습니다.4. 

테스트 쿠폰: 제조업체는 종종 PCB와 동일한 패널에 작은 테스트 쿠폰을 배치합니다. 이러한 쿠폰은 실제 보드의 스택업 및 트레이스 모양을 복사합니다. 이를 테스트하면 대상 값의 5% 이내인 결과가 일반적으로 나타납니다. 더 정확성을 원하면 보드에 바로 테스트 쿠폰을 배치하도록 요청할 수 있습니다.팁:

 항상 제조업체에게 테스트 보고서를 요청하십시오. 우수한 보고서는 실제 측정된 임피던스를 보여주고 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.측면

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