PCB 디자인 추적 폭이 가져올 변경 사항
May 27, 2020
PCB 라우팅시, 피미량이 영역을 통과할 때, 영역의 제한된 배선 공간으로 인해 더 얇은 선을 사용해야 하는 경우가 많습니다. 이 영역을 지나면 선이 원래 너비로 돌아갑니다. 추적 폭의 변경으로 임피던스 변경이 발생하므로 반사가 발생하여 신호에 영향을 줄 수 있습니다. 그렇다면 어떤 상황에서도 이러한 영향을 무시할 수 있으며, 어떤 상황에서 그 영향을 고려해야 할까요?
임피던스 변화의 크기, 신호 상승 시간 및 좁은 선에서 신호의 지연이라는 세 가지 요인이 있습니다.
먼저 임피던스 변화의 크기에 대해 논의할 수 있습니다. 많은 회로의 설계는 반사 된 노이즈가 전압 스윙의 5 % 미만이도록 요구합니다 (이것은 신호의 소음 예산과 관련이 있습니다). 반사 계수 수식에 따르면, 임피던스의 대략적인 변화율은 △Z/Z1≤10%로 계산될 수 있다. 이것이 회로 기판저항의 일반적인 지수가 +/- 10%인 기본적인 이유입니다.
임피던스 변화가 한 번만 발생하는 경우, 예를 들어, 선 폭이 8mil에서 6mil으로 변경된 후, 6mil 폭이 유지된다. 갑작스러운 변화의 신호 반사 노이즈가 전압 스윙의 5%를 초과하지 않는다는 노이즈 예산 요구 사항을 충족하기 위해 임피던스 변경은 10% 미만이어야 합니다. 때로는 하기가 어렵습니다. 예를 들어 FR4 시트에 마이크로 스트립 라인의 경우를 예로 들어 봅시다. 선 폭이 8마일인 경우, 선과 기준 평면 사이의 두께는 4mil이고, 특징적인 임피던스는 46.5Ω입니다. 선 폭이 6mil으로 변경되면 특징적인 임피던스가 54.2Ω이 되고 임피던스 변경률은 20%에 도달합니다. 반사된 신호의 진폭은 표준을 초과해야 합니다. 신호에 미치는 영향은, 또한 신호 상승 시간 및 주행 끝에서 반사 지점까지 신호의 지연과 관련이 있다. 그러나 적어도 이것은 잠재적 인 문제입니다. 다행히도 임피던스 매칭 종료로 문제를 해결할 수 있습니다.
예를 들어, 선 폭이 8mil에서 6mil으로 변경된 후 임피던스 변화가 두 번 발생하면 2cm를 뽑아낸 후 8mil으로 되돌아갑니다. 이어서 2cm 길이와 6mil 와이드 라인의 양쪽 끝에서 반사가 발생하며, 하나는 임피던스가 커지고 긍정적 인 반사가 발생하고, 다른 하나는 임피던스가 작아지고 부정적인 반사가 발생합니다. 두 반사 사이의 간격이 충분히 짧은 경우 두 반사가 서로 취소되어 영향을 줄일 수 있습니다. 전송된 신호가 1V이고, 첫 번째 정규 반사가 0.2V반사, 1.2V가 계속 전진하고, 두 번째 반사가 -0.2 * 1.2 = 0.24v가 다시 반사되었다고 가정합니다. 6mil 라인의 길이가 매우 짧고 두 반사가 거의 동시에 발생한다고 가정하면 총 반사 전압은 0.04V에 불과하므로 소음 예산 요구 량이 5 %보다 적습니다. 따라서, 이 반사가 신호에 영향을 미치는지 여부와 그것이 얼마나 영향을 미치는지는 임피던스 변화와 신호 상승 시간의 지연과 관련이 있다. 연구와 실험에 따르면 임피던스 변화의 지연이 신호 상승 시간의 20% 미만인 한 반사된 신호는 문제를 일으키지 않습니다.
신호 상승 시간이 1n인 경우 임피던스 변경시 지연이 1.2인치에 해당하는 0.2ns 미만이며 반사로 인해 문제가 발생하지 않습니다. 즉, 이 예의 경우 6mil 와이드 트레이스의 길이가 3cm 미만인 한, 아무런 문제가 없을 것이다.
PCB 설계 추적선 폭이 변경되면 실제 상황에 따라 영향을 유발하는지 여부를 신중하게 분석해야 합니다. 주의해야 할 세 가지 매개 변수가 있습니다: 임피던스의 변화는 얼마나 큰지, 신호 상승 시간은 무엇이며, 라인 너비의 목 모양 부분이 얼마나 오래 변경되는지. 상기 방법에 따라 대략 추정하고, 특정 마진을 적절히 남겨 둡니다. 가능하면 목 부분의 길이를 최소화하십시오.
실제 PCB 처리에서 매개 변수가 이론만큼 정확할 수 없다는 점을 지적해야 합니다. 이론은 우리의 디자인에 대한 지침을 제공 할 수 있지만 복사하거나 독단적 일 수 없습니다. 결국, 이것은 실용적인 과학입니다. 예상 값은 실제 상황에 따라 적절하게 수정한 다음 설계에 적용해야 합니다. 경험이 부족한 경우 보수적이어야 하며 제조 비용에 따라 적절하게 조정하십시오.