In 고속 PCB 설계에 따라 차동 신호(DIFFerential Signal)의 적용이 점점 더 광범위해지고 있으며 회로에서 가장 중요한 신호가 차동 구조로 설계되는 경우가 많습니다. 왜 그래야만하지? 일반 단일 종단 신호 라우팅과 비교하여 차동 신호는 강력한 간섭 방지 기능, EMI의 효과적인 억제 및 정확한 타이밍 위치 지정의 장점이 있습니다.

차동 신호 PCB 배선 요구 사항

회로 기판에서 차동 트레이스는 동일한 길이, 동일한 너비, 근접 및 동일한 레벨의 두 라인이어야 합니다.

1. 동일한 길이: 동일한 길이는 두 개의 차동 신호가 항상 반대 극성을 유지하도록 두 라인의 길이가 가능한 한 길어야 함을 의미합니다. 공통 모드 구성 요소를 줄입니다.

2. 동일한 너비 및 동일한 거리: 동일한 너비는 두 신호의 트레이스 너비가 동일하게 유지되어야 함을 의미하고 동일한 거리는 두 와이어 사이의 거리가 일정하고 평행하게 유지되어야 함을 의미합니다.

3. 최소 임피던스 변경: 차동 신호가 있는 PCB를 설계할 때 가장 중요한 것 중 하나는 애플리케이션의 목표 임피던스를 찾은 다음 그에 따라 차동 쌍을 계획하는 것입니다. 또한 임피던스 변화를 가능한 한 작게 유지하십시오. 차동 라인의 임피던스는 트레이스 폭, 트레이스 커플링, 구리 두께, PCB 재료 및 스택업과 같은 요인에 따라 달라집니다. 차동 쌍의 임피던스를 변경하는 것을 피하려고 할 때 각각을 고려하십시오.

PCB 차동 신호 설계의 일반적인 오해

오해 1: 차동 신호는 리턴 경로로 접지면이 필요하지 않거나 차동 트레이스가 서로에 대한 리턴 경로를 제공한다고 믿어집니다.

이러한 오해의 이유는 표면적인 현상에 의해 혼동되거나 고속 신호 전송의 메커니즘이 충분히 깊지 않기 때문입니다. 차동 회로는 유사한 접지 바운스와 전원 및 접지면에 존재할 수 있는 기타 노이즈 신호에 둔감합니다. 접지 플레인의 부분 리턴 제거가 차동 회로가 기준 플레인을 신호 리턴 경로로 사용하지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다. 실제로 신호 반환 분석에서 차동 배선과 일반 단일 종단 배선의 메커니즘은 동일합니다. 즉, 고주파 신호는 항상 인덕턴스가 가장 작은 루프를 따라 리플로우됩니다. 가장 큰 차이점은 접지에 대한 결합 외에도 차동 라인에도 상호 결합이 있다는 것입니다. 어떤 종류의 커플링이 강하고 어떤 것이 주요 복귀 경로가 됩니다.

PCB 회로 설계에서 차동 트레이스 간의 커플링은 일반적으로 작고 커플링 정도의 10-20%만 차지하는 경우가 많으며 접지에 대한 커플링이 더 많으므로 차동 트레이스의 주요 복귀 경로는 여전히 그라운드에 존재합니다. 비행기 . 접지 평면에 불연속성이 있는 경우 참조 평면이 없는 영역의 차동 트레이스 간의 결합은 기본 복귀 경로를 제공하지만 참조 평면의 불연속성은 일반 단일 종단의 차동 트레이스에 영향을 미치지 않습니다. trace 심각하지만 여전히 차동 신호의 품질을 저하시키고 EMI를 증가시키므로 가능한 한 피해야 합니다.

또한 일부 설계자는 차동 트레이스 아래의 기준 평면을 제거하여 차동 전송에서 공통 모드 신호의 일부를 억제할 수 있다고 생각합니다. 그러나 이 접근 방식은 이론상 바람직하지 않습니다. 임피던스를 제어하는 ​​방법? 공통 모드 신호에 접지 임피던스 루프를 제공하지 않으면 필연적으로 EMI 방사가 발생합니다. 이 접근 방식은 득보다 실이 더 많습니다.

오해 2: 같은 간격을 유지하는 것이 줄의 길이를 맞추는 것보다 더 중요하다고 믿어집니다.

실제 PCB 레이아웃에서는 차동 설계의 요구 사항을 동시에 충족할 수 없는 경우가 많습니다. 핀 분포, 비아, 배선 공간과 같은 요소가 있기 때문에 적절한 권선을 통해 선로 길이 일치의 목적을 달성해야 하지만 결과적으로 차동 쌍의 일부 영역은 평행할 수 없습니다. PCB 차동 트레이스 설계에서 가장 중요한 규칙은 일치하는 라인 길이입니다. 다른 규칙은 설계 요구 사항 및 실제 응용 프로그램에 따라 유연하게 처리할 수 있습니다.

오해 3: 차동 배선이 매우 가깝다고 생각하십시오.

차동 트레이스를 가깝게 유지하는 것은 커플링을 향상시키는 것뿐 아니라 노이즈에 대한 내성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 자기장의 반대 극성을 최대한 활용하여 외부 세계에 대한 전자기 간섭을 상쇄합니다. 이 접근 방식은 대부분의 경우 매우 유용하지만 절대적인 것은 아닙니다. 외부 간섭으로부터 완전히 차폐되도록 할 수 있다면 간섭 방지를 위해 강력한 결합을 사용할 필요가 없습니다. 그리고 EMI를 억제하는 목적.

차동 트레이스의 우수한 격리 및 차폐를 어떻게 보장할 수 있습니까? 다른 신호 트레이스와의 간격을 늘리는 것은 가장 기본적인 방법 중 하나입니다. 전자기장 에너지는 거리의 제곱에 따라 감소합니다. 일반적으로 선간격이 선폭의 4배를 초과하면 이들 사이의 간섭이 극히 약하다. 무시할 수 있습니다.