신호 무결성 및 PCB

신호 무결성

고속 PCB 레이아웃 지침의 주요 문제는 신호 무결성입니다. PCB 장치의 신호 무결성 손실은 오랫동안 지속적인 문제였으므로 인쇄 회로 기판을 제조, 판매 또는 구매할 때 신호 무결성 PCB 레이아웃 고려 사항을 염두에 두는 것이 중요합니다.

신호 무결성 문제 및 인쇄 회로 기판

빈도

낮은 주파수에서는 신호 무결성에 큰 문제가 발생하지 않아야 합니다. 그러나 신호 속도가 증가하면 주파수가 높아져 시스템의 아날로그 및 디지털 속성에 모두 영향을 미칠 수 있습니다. 더 높은 주파수에서 반사, 접지 ​​바운스, 누화 및 링잉이 발생할 수 있으며 이는 신호 무결성을 심각하게 손상시킬 수 있습니다.

더 높은 주파수가 예상되는 경우 보드 설계에서 I/O 신호에 대한 전송 라인 효과를 고려해야 합니다.

속도

당연히 속도와 주파수 사이의 관계를 염두에 두어야 합니다. 더 낮은 속도는 더 낮은 주파수와 더 적은 신호 전송 문제를 의미하는 반면 더 빠른 속도는 더 높은 주파수와 그에 수반되는 문제를 의미합니다.

길이

전송 및 신호 무결성과 관련하여 고려해야 할 또 다른 문제는 전송 매체의 길이입니다. 전송 매체가 길수록 일종의 신호 손실이 발생할 가능성이 커집니다.

다행스럽게도 이러한 문제와 대부분의 다른 신호 무결성 문제는 인쇄 회로 기판을 설계할 때 몇 가지 기본 레이아웃 지침을 염두에 두고 품질 설계를 함으로써 대처할 수 있습니다.

주 신호 무결성 PCB 레이아웃 고려 사항

고속 신호가 최대 효율로 이동할 수 있도록 전송 라인을 설계하는 최선의 방법에 대한 광범위한 연구가 수행되었습니다. 신호 무결성 및 기타 전송 문제와 관련된 잠재적인 문제를 줄이려면 PCB 공급업체가 강력한 디자인의 보드를 제공하는지 확인하는 것이 중요합니다.

다음은 클록 신호 및 라우팅과 같은 고속 신호를 처리하고 설계자에게 중요한 일관성에 대한 검토를 제공하는 Texas Instruments와 같은 다양한 출처에서 게시한 지침 중 일부입니다. 많은 것들이 전송 라인에 영향을 줄 수 있기 때문에 EMI 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 줄이기 위해서는 좋은 PCB 설계가 중요하며, 몇 가지 간단한 설계 규칙으로 PCB 설계자는 이러한 문제를 최소화할 수 있습니다.

PCB에 접근할 때 설계자는 다음을 포함한 몇 가지 기본 질문부터 시작해야 합니다.

• 민감한 신호가 있으며 이러한 민감한 신호에는 스트립라인이 필요합니까? 아니면 마이크로스트립으로 충분합니까?
• 주파수는 얼마나 높고 시스템은 얼마나 빨리 얻을 수 있습니까?
• 싱크와 소스 입력 및 출력의 전기적 사양은 어떻게 됩니까?
• 공급 전압이 얼마나 다르며 각각 자체 전원이 필요합니까?
• 추적의 최소 너비, 간격 및 높이는 얼마이며 레이어 간 최소 거리는 얼마입니까?
• 최소 2개의 독립적인 기능 그룹 간에 상호 연결이 있습니까?
• 비아 요구 사항은 무엇입니까? 블라인드 및/또는 매립 비아가 가능합니까?

인쇄 회로 기판 구성 고려 사항

고속 회로 기판의 경우 매립된 접지 및 전원 공급 장치 평면이 있는 다중 레이어가 있는지 확인해야 합니다. 전송 길이와 오류 가능성을 줄이기 위해 장치 접지 및 전원 연결을 짧게 유지하려면 솔리드 구리 평면이 매우 유용할 수 있으며 접지 평면은 고속 신호에 대한 낮은 인덕턴스 리턴 경로를 제공합니다.

인쇄 회로 기판 공급 분야의 선도적인 전문가인 Millennium Circuits Limited는 신호 무결성 손실을 줄이면서 고속 전송이 가능하도록 설계된 PCB를 제공하고 비즈니스 요구 사항에 가장 적합한 구성 요소 패키지를 결정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.

PCB 신호 무결성 팁

다음은 효율적인 인쇄 회로 기판 설계와 관련하여 염두에 두어야 할 몇 가지 다른 팁입니다.

• 직각: 트레이스에서 직각을 피하면 해당 영역의 커패시턴스가 증가하여 임피던스 변경 및 반사가 발생합니다. 45도 각도가 더 좋고 둥근 굴곡이 이상적입니다.
• 경유: 비아는 라우팅에 매우 중요할 수 있지만 인덕턴스와 커패시턴스를 추가하고 반사를 유발합니다. 또한 트레이스 길이를 늘리므로 아껴서 사용하고 차동 트레이스에서 비아를 피하십시오.
• 신호 분리: 고속 및 저속 신호를 서로 분리하십시오. 디지털 신호와 아날로그 신호도 분리하십시오. 신호를 서로 90도 라우팅하여 누화를 최소화합니다.

PCB 라미네이트 선택

또 다른 중요한 고려 사항은 라미네이트입니다. FR4 PCB 라미네이트는 비용 효율성 때문에 일반적인 선택이지만 더 높은 속도에서 디지털 신호의 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다.

더 높은 주파수의 경우 Rogers RO4350과 같은 고속 라미네이트를 고려할 수 있습니다. 이러한 라미네이트는 더 높은 주파수에 대해 더 나은 특성을 가지며 설계 목표에 더 쉽게 도달할 수 있습니다. 단점은 이러한 유형의 라미네이트 비용이 상당히 높다는 것입니다.

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