PCB기술 - 분할선을 넘는 PCB 신호를 처리하는 방법

PCB 설계 과정에서 파워 플레인 또는 그라운드 플레인의 분할은 불완전한 플레인으로 이어질 것입니다. 신호가 라우팅되면 해당 참조 평면이 한 전원 공급 장치 평면에서 다른 전원 공급 평면으로 교차합니다. 이 현상을 신호 교차 분할이라고 합니다.

교차 분할 현상의 개략도

고속 디지털 신호 시스템에서 고속 신호는 참조 평면을 리턴 경로로 사용하며, 이는 리턴 경로입니다. 참조 평면이 불완전하면 다음과 같은 부작용이 발생합니다.

배선의 임피던스 불연속성을 유발합니다.

신호 사이에 누화를 일으키기 쉽습니다.

신호 사이에 반사가 발생합니다.

전류의 루프 영역과 인덕턴스를 늘리면 출력 파형이 쉽게 발진할 수 있습니다.

동시에 공간 자기장의 영향을 받기 쉽습니다.

보드의 다른 회로와 자기장 결합 가능성을 높입니다.

루프 인덕턴스의 고주파 전압 강하는 공통 모드 방사 소스를 형성하고 외부 케이블을 통해 공통 모드 방사를 생성합니다.

따라서 PCB 배선은 가능한 한 평면에 가깝게 해야 하며 교차 분할을 피해야 합니다. 이러한 조건은 저속 신호 라인이 디비전을 통과해야 하거나 전원 공급 장치의 접지면에 가까울 수 없는 경우에만 허용됩니다.

설계에서 스팬 분할 처리

PCB 설계에서 피할 수 없는 교차 분할을 처리하는 방법은 무엇입니까? 이 경우 신호에 대한 짧은 반환 경로를 제공하기 위해 분할을 재봉해야 합니다. 일반적인 처리 방법은 재봉 커패시터를 추가하고 라인을 가로질러 브리징하는 것입니다.

, 스티칭 콘덴서

일반적으로 0402 또는 0603 패키지 세라믹 커패시터가 신호 단면에 배치됩니다. 커패시터의 커패시턴스 값은 0.01uF 또는 0.1uF입니다. 공간이 허용하는 경우 이러한 커패시터를 몇 개 더 추가할 수 있습니다.

동시에 신호 라인이 재봉 커패시터의 200mil 범위 내에 있는지 확인하고 거리가 작을수록 좋습니다. 커패시터의 양단에 있는 네트워크는 신호가 통과하는 기준 평면의 네트워크에 해당합니다. 아래 그림에서 커패시터의 양쪽 끝에 연결된 네트워크, 밝은 색상의 두 가지 다른 네트워크를 참조하십시오.

크로스 라인 브리징

신호 계층의 분할에 걸쳐 신호를 "패킷 접지"하는 것이 일반적이거나 다른 네트워크의 신호 라인이 포함될 수 있습니다. 이 "패킷 접지" 라인은 가능한 한 두꺼워야 합니다. 이 처리 방법은 다음 그림을 참조하십시오.

고속 신호 배선 기술

다층 배선

고속 신호 배선 회로는 일반적으로 고집적이며 배선 밀도가 높습니다. 다층 기판의 사용은 배선뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단입니다.

레이어 수를 합리적으로 선택하면 인쇄 기판의 크기를 크게 줄일 수 있고 중간 레이어를 최대한 활용하여 차폐를 설정하고 가까운 접지를 더 잘 실현하고 기생 인덕턴스를 효과적으로 줄이고 신호의 전송 길이를 효과적으로 단축할 수 있습니다. 신호 간의 교차 간섭을 크게 줄입니다.

리드선의 휘어짐이 적을수록 양호

고속 회로의 핀 사이의 리드 벤드가 적을수록 좋습니다.

고속 신호 배선 회로의 리드선은 회전이 필요한 전체 직선을 채택하고 45 ° 파선 또는 호로 돌릴 수 있습니다. 이 요구 사항은 저주파 회로에서 강박의 고정 강도를 향상시키는 데만 사용됩니다.

고속 회로에서 이 요구 사항을 충족하면 고속 신호의 외부 방출 및 결합을 줄이고 신호의 복사 및 반사를 줄일 수 있습니다.

리드는 짧을수록 좋습니다

고속 신호 배선 회로의 소자 핀 간 리드는 짧을수록 좋습니다.

리드가 길수록 분산 인덕턴스와 커패시턴스가 커지며 시스템의 고주파 신호 전달에 많은 영향을 미치고 회로의 특성 임피던스도 변경되어 시스템의 반사 및 발진이 발생합니다.

층간 교대가 적을수록 더 좋습니다.

고속 회로의 핀 사이의 리드 레이어의 교대는 적을수록 좋습니다.

소위 "리드의 층간 교대가 적을수록 좋다"는 것은 부품 연결 과정에서 사용되는 비아가 적을수록 좋다는 것을 의미합니다.

비아는 약 0.5pf의 분산 커패시턴스를 가져올 수 있어 회로 지연이 크게 증가하는 것으로 측정되었습니다. 비아 수를 줄이면 속도가 크게 향상될 수 있습니다.

병렬 교차 간섭에 주의

고속 신호 배선에서는 신호 라인의 긴밀한 병렬 라우팅으로 인해 발생하는 "교차 간섭"에 주의해야 합니다. 병렬 분배를 피할 수 없는 경우 간섭을 크게 줄이기 위해 병렬 신호 라인의 반대쪽에 넓은 "접지" 영역을 배치할 수 있습니다.

가지와 그루터기를 피하십시오

고속 신호 배선은 분기 또는 스텁을 피해야 합니다.

스텀프는 임피던스에 큰 영향을 미치므로 신호 반사 및 오버슈트를 유발할 수 있으므로 스텀프 및 분기를 설계에서 피해야 합니다.

국화 사슬 배선을 사용하면 신호에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

신호선은 가능한 한 안쪽 레이어에 있어야 합니다.

고주파 신호선은 표면에 닿을 때 큰 전자파를 발생시키기 쉽고 외부의 전자파나 요인에 의해 간섭받기 쉽습니다.

전원 공급 장치와 접지선 사이에 고주파 신호선을 놓으면 전원 공급 장치와 바닥층에서 전자파를 흡수하여 발생하는 방사선을 크게 줄일 수 있습니다.