PCB 누화:PCB 누화의 정의 및 대응 방법

현실을 직시하자. PCB 누화는 일반 엔지니어가 고속 PCB에서 직면하는 엄청난 문제입니다.

요즘에는 기판이 더 콤팩트해지면서 PCB를 조립하기 전에 누화를 분석하는 것이 더 중요해졌습니다. 그러나 누화의 개념에 익숙하지 않은 경우 대응하기가 다소 까다로울 수 있습니다.

이 기사에서는 누화란 무엇이며 이를 방지하기 위해 필요한 것은 무엇인지 설명합니다. 또한 다양한 유형의 누화에 대해 더 자세히 알아볼 것입니다.

준비 되었나요? 시작하겠습니다!

PCB의 누화란 무엇입니까?

PCB 누화는 트레이스 간의 원치 않는 에너지 결합입니다. 트레이스의 신호 펄스가 물리적 접촉이 아니더라도 다른 트레이스를 무시하도록 합니다. 일반적으로 병렬 트레이스의 간격을 올바르게 지정하지 않을 때 발생합니다.

PCB 트레이스

설계가 최소 간격 요구 사항을 유지한다고 주장할 수 있지만 전자기 결합을 방지하는 데 충분하지 않을 수 있습니다.

따라서 PCB에 있는 두 개의 병렬 트레이스를 생각해 보십시오. 한 트레이스의 진폭이 더 높으면 진폭이 낮은 트레이스에 영향을 줄 수 있습니다. 결과적으로 더 약한 트레이스의 신호가 복사를 시작하고 더 강한 신호를 전송하는 대신 복사합니다. 이때 혼선이 발생합니다.

실제로, 상호 인덕턴스는 강한 트레이스에서 약한 트레이스로 전류를 전달합니다. 그러면 상호 정전 용량에서 생성된 커패시터가 전류를 유사하게 만들어 회로의 신호 무결성에 영향을 줄 수 있습니다.

많은 설계자들은 혼선이 동일한 레이어의 평행선에서 발생한다고 생각합니다. 그러나 다른 레이어의 인접한 라인에서도 발생할 수 있습니다.

더욱이 누화를 제어하거나 방지하는 것은 주로 감지되지 않은 상태로 있을 때 까다로울 수 있습니다. 그리고 설계 초기 단계에서 이를 처리하지 않으면 PCB의 기능이 저하됩니다.

PCB에서 Crosstalk는 어떻게 발생합니까?

손으로 검사 PCB

일반적으로 회로에서 혼선이 발생할 수 있는 두 가지 방법이 있습니다. 공통 임피던스 커플링 또는 전자기 커플링입니다. 공통 임피던스 커플링은 분석하기 쉽고 다양한 신호가 하나의 리턴 경로를 공유할 때만 발생합니다.

반면에 전자기장 결합은 더 복잡하며 유도성 및 용량성이라는 두 가지 하위 분류가 있습니다.

용량 커플링

병렬 트레이스는 유전체로 분리된 고속 PCB의 커패시터 병렬 플레이트입니다. 그리고 강한 트레이스와 약한 트레이스 사이의 전기장은 우리가 커패시터라고 부르는 것입니다.

이제 커패시터 전압에 변화가 있으면 전기장을 변경하고 변위 전류를 생성합니다. 이 변위 전류는 용량 결합 전류를 일으켜 누화를 일으킵니다. 이 효과를 기생 커패시턴스라고 합니다.

유도 결합

유도 결합은 약한 트레이스 주위를 회전하는 자기장 링의 수에 따라 달라집니다. 더 강한 트레이스의 자기장은 더 취약한 라인을 둘러싸고 전송 전류를 변경합니다.

이 때 패러데이의 유도 법칙에 따라 더 강한 선이 전압을 유도합니다. 유도 전압은 누화의 형태로 전류를 전달하는 것입니다.

브로드사이드 커플링

병렬 트레이스가 인접한 레이어 가까이에서 실행될 때 브로드사이드 커플링이 발생합니다. 또한 소량의 코어 두께가 인접한 신호 레이어를 분리할 때 발생할 가능성이 더 큽니다. 일반적으로 0.1mm(4mils)로 동일하거나 인접한 레이어에 두 개의 트레이스를 간격두기에 거의 충분하지 않습니다.

누화의 유형

신호 전송에 영향을 미치는 누화

다양한 누화 유형을 전파 방향, 측정 영역 및 정량화로 분류할 수 있습니다. 자세히 살펴보겠습니다.

전파 방향 기반

이 분류에 따라 순방향 누화와 역방향 누화를 포함한 두 가지 누화 유형이 있습니다.

순방향 누화의 경우 더 취약한 트레이스가 더 강한 신호 방향으로 복사된 전류를 전송합니다. 반대로, 백워드 크로스토크는 복사 신호가 반대 방향으로 전송되는 것을 의미합니다.

전파 방향에 따른 누화 공식은 다음과 같습니다.

측정 영역 기반

이 분류에는 두 가지 누화 유형도 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

FEXT(Far-end Crosstalk):약한 트레이스의 수신기 측 간섭을 나타냅니다.
Near-end crosstalk(NEXT):약한 트레이스의 드라이버 측 노이즈를 나타냅니다.

또한 이러한 누화 유형은 트레이스의 모든 위치에서 발생할 수 있습니다. 따라서 싱글 엔드 또는 듀얼 컨덕터인지 여부는 중요하지 않습니다.

정량 기반

여기에는 다음과 같은 세 가지 누화 유형이 있습니다.

첫째, Power-sum-FEXT(PS-FEXT):원단 누화의 절대적인 영향을 나타냅니다.
둘째, Power-sum-NEXT(PS-NEXT):근단 누화의 상대적 효과를 나타냅니다.
세 번째, Power-sum-equal-level-crosstalk(PS-ELFEXT):PS-NEXT 및 PS-FEXT의 추가를 나타냅니다.

외계인 누화

이 누화는 다른 변종보다 더 복잡합니다. 제거하기 어렵고 차폐로는 충분한 보호를 제공하지 못합니다. 서로 다른 신호가 약한 신호를 손상시킬 때 발생합니다.

누화의 원인은 무엇입니까?

누화 측정

다음은 PCB 누화를 유발할 수 있는 몇 가지 요인입니다.

교차는 전파 속도 차이의 결과일 수 있습니다. 그러나 전파 지연 및 추적 길이 일치를 통해 이를 완화할 수 있습니다.
데이터 속도가 증가하면 누화도 발생할 수 있습니다. 데이터 속도가 높은 보드는 상승 시간도 높습니다. 그리고 패러데이의 법칙에 따르면 상승 시간이 길수록 누화가 증가합니다.
스터브된 PCB 비아는 누화를 생성할 수 있는 또 다른 요소입니다. 반사와 울림을 만들어 혼선을 일으킵니다.
보드 크기:보드가 클수록 더 긴 트레이스가 필요합니다. 그러나 더 긴 트레이스는 안테나처럼 작동하기 때문에 누화를 유발할 수 있습니다.