Eric Bogatin과 함께 모든 PCB 설계자가 트랙 임피던스에 대해 알아야 할 사항

PCB 설계는 상대적으로 쉬운 일로 시작됩니다. 직사각형 외곽선을 만들고, 일부 구성 요소 공간을 할당하고, 일부 추적을 실행하고, 일부 Gerber 파일을 덤프하여 팹으로 보냅니다. 그런 다음 경험이 쌓이고 더 어려운 회로를 시도하고 스위칭 전원 공급 장치, 고속 디지털 및 저잡음 아날로그를 사용하기 시작하면 상황이 점점 더 어려워집니다. 그리고 우리는 아직 RF나 마이크로파 설계에 대해서는 이야기조차 하지 않았습니다. RF나 마이크로웨이브 설계에 대해서는 아직 초심자 관점에서 보면 상황이 아주 이상해질 수 있습니다. [Robert Feranec]은 이러한 문제에 대해 낯설지 않으며, 신호 무결성 문제 분야의 선도적인 전문가 중 한 명(그리고 이 서기의 개인 전자 영웅 중 한 명)인 [Prof. Eric Bogatin] 제어 임피던스 설계의 방법과 이유에 대해 자세히 설명합니다.

토론에서 흥미로운 부분 중 하나는 50Ω이 왜 그렇게 널리 퍼져 있는가입니다. 대답은 첫째로 역사적입니다. 1930년대에 무선 애플리케이션에 필요한 동축 케이블은 전송 손실을 최소화하도록 설계되었으며 합리적인 크기와 폴리에틸렌 절연체를 사용했으며 임피던스는 50Ω이었습니다. 둘째, 합리적인 비용으로 PCB 트레이스를 설계할 때 전력 소비와 잡음 내성 사이에는 균형이 필요합니다.

경험상, 임피던스를 낮추면 전력 소비가 늘어나 노이즈 내성이 높아지며, 임피던스가 높아지면 그 반대가 됩니다. 이를 허용할 수 있는 트레이스 폭, 분리 및 전체 라우팅 밀도와 균형을 맞춰야 합니다.

또 다른 재미있는 이야기는 인텔이 그래픽 인터페이스용 고속 버스를 설계하고 일반적인 버스 구조의 시뮬레이션을 생성하고 트레이스 라인 폭, 유전체 두께, 비아 크기 등과 같은 실행 가능한 물리적 상수를 매개변수화했을 때였습니다. 저렴한 PCB 팹 하우스를 통해 그런 다음 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 400,000번의 시뮬레이션을 실행하여 최적의 지점을 찾았습니다. 값싼 Fab 설계 규칙과 호환되는 비아 설계로 인해 비아 특성 임피던스가 상당히 낮게 나타나는 경우가 많았으므로 비아 형상을 조정하여 이를 가져오는 대신 트레이스 임피던스를 100Ω에서 85Ω 차동으로 줄이는 것이 좋습니다. 추적과 일치하도록 합니다. 재미있는 것들!

우리는 비디오가 연초부터의 내용이고 매우 길다는 것을 인정합니다. 그러나 고속 디지털 디자인의 중요한 기본 개념에 대해서는 시간을 투자할 가치가 충분히 있다고 생각합니다. 우리는 확실히 몇 가지 유용한 정보를 얻었습니다!

이제 PCB 구조가 완성되었습니다. 왜 다시 돌아가서 케이블을 확인해야 합니까?