In PCB 배선 작업을 하다 보면 배선 공간이 협소한 곳을 더 가는 선으로 통과시킨 후 원래의 폭으로 복원하는 일이 종종 발생합니다. 라인 폭의 변화는 임피던스의 변화를 일으켜 반사를 일으켜 신호에 영향을 미칩니다. 그렇다면 언제 이 효과를 무시할 수 있으며 언제 그 효과를 고려해야 합니까?

세 가지 요인이 이 효과와 관련되어 있습니다. 임피던스 변화의 크기, 신호 상승 시간, 좁은 라인의 신호 지연입니다.

먼저 임피던스 변화의 크기에 대해 설명합니다. 많은 회로의 설계에서는 반사 계수 공식에 따라 반사 잡음이 전압 스윙(신호의 잡음 예산과 관련됨)의 5% 미만이어야 합니다.

임피던스의 대략적인 변화율은 △Z/Z1 ≤ 10%로 계산할 수 있습니다. 아시다시피 보드의 일반적인 임피던스 표시기는 +/-10%이며 이것이 근본 원인입니다.

선폭이 8mil에서 6mil로 변경되고 6mil을 유지하는 경우와 같이 임피던스 변경이 한 번만 발생하는 경우 급격한 변화에서 신호 반사 노이즈가 수행하는 노이즈 예산 요구 사항에 도달하려면 임피던스 변경이 10% 미만이어야 합니다. 전압 스윙의 5%를 초과하지 않아야 합니다. 이것은 때때로 어렵습니다. FR4 플레이트의 마이크로스트립 라인의 경우를 예로 들어 보겠습니다. 계산해 봅시다. 선폭이 8mil이면 선과 기준면 사이의 두께는 4mil이고 특성 임피던스는 46.5ohm입니다. 선폭이 6mil로 변경되면 특성 임피던스는 54.2ohm이 되고 임피던스 변화율은 20%에 이릅니다. 반사 신호의 진폭은 표준을 초과해야 합니다. 신호에 미치는 영향뿐 아니라 신호 상승 시간과 드라이버에서 반사 지점 신호까지의 시간 지연도 있습니다. 그러나 적어도 잠재적인 문제 지점입니다. 다행히 임피던스 매칭 단자로 문제를 해결할 수 있습니다.

예를 들어 임피던스 변화가 두 번 발생하면 선폭이 8mil에서 6mil로 바뀌고 8cm 빼면 다시 2mil로 바뀐다. 그런 다음 반사의 두 끝에서 2cm 길이 6mil 너비의 선에서 하나는 임피던스가 커지고 양의 반사가 되고 임피던스는 작아지는 음의 반사입니다. 반사 사이의 시간이 충분히 짧으면 두 반사가 서로 상쇄되어 효과가 감소할 수 있습니다. 전송 신호가 1V라고 가정하면 첫 번째 정반사에서 0.2V가 반사되고 1.2V가 정방향으로 전송되며 -0.2*1.2 = 0.24V가 두 번째 반사에서 다시 반사됩니다. 6mil 라인의 길이가 매우 짧고 두 개의 반사가 거의 동시에 발생한다고 가정하면 총 반사 전압은 0.04%의 잡음 예산 요구 사항보다 적은 5V에 불과합니다. 따라서 이러한 반사가 신호에 영향을 미치는지 여부와 정도는 임피던스 변화 및 신호 상승 시간에서의 시간 지연에 따라 달라집니다. 연구와 실험에 따르면 임피던스 변화의 지연이 신호 상승 시간의 20% 미만인 한 반사된 신호는 문제를 일으키지 않습니다. 신호 상승 시간이 1ns이면 임피던스 변화 시 지연은 0.2인치에 해당하는 1.2ns 미만으로 반사는 문제가 되지 않는다. 즉, 이 경우 6mil 너비의 와이어 길이가 3cm 미만이면 문제가 되지 않습니다.

PCB 배선 폭이 변경되면 실제 상황에 따라 주의 깊게 분석하여 영향이 있는지 확인해야 합니다. 임피던스가 얼마나 변하는지, 신호 상승 시간이 얼마나 긴지, 선폭의 목과 같은 부분이 얼마나 오래 변하는지 등 세 가지 매개변수를 고려해야 합니다. 위의 방법에 따라 대략적인 추정을 하고 적당한 여백을 남겨두십시오. 가능하면 목 길이를 줄이십시오.

실제 PCB 처리에서는 매개변수가 이론상만큼 정확할 수 없다는 점을 지적해야 합니다. 이론은 우리의 설계에 지침을 제공할 수 있지만 모방하거나 독단적일 수는 없습니다. 결국 이것은 실용적인 과학입니다. 실제 상황에 따라 추정값을 수정하여 설계에 적용해야 합니다. 미숙함을 느끼면 보수적으로 제조원가에 적응한다.