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고주파 PCB 성능 최적화: 4가지 주요 간섭 요인 및 해결 방법

2024-07-24보고자: SprintPCB

고주파 PCB 설계에서는 주파수가 높아지고 회로가 더 작고 비용 효율적이 됨에 따라 간섭 문제가 점점 더 복잡해집니다. 주요 간섭 요인으로는 전원 노이즈, 전송선 간섭, 커플링, 그리고 전자파 간섭(EMI)이 있습니다. 자세한 설명과 해결책은 다음과 같습니다.

1. 전원 노이즈

고주파 PCB 설계 에서는 전원 노이즈가 고주파 신호에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 저잡음 전원과 깨끗한 접지 및 전원 라인이 필수적입니다. 전원은 고유 임피던스를 가지며, 노이즈는 전원 공급 장치에 중첩될 수 있습니다. 전원 임피던스를 최소화하기 위해 전용 전원 및 접지 레이어가 선호됩니다. 전원 레이어는 일반적으로 버스 설계보다 신호 루프를 최소화하고 노이즈를 줄여주므로 더 효과적입니다.

전원 노이즈 제거 방법 :

  1. 관리 : 신호 루프를 방해하는 전력 계층의 큰 개구부를 피하십시오. 큰 개구부는 신호가 우회되도록 하여 루프 면적과 잡음을 증가시킬 수 있습니다.
  2. 충분한 접지선 : 각 신호에는 병렬 신호 및 복귀 경로를 갖춘 전용 복귀 경로가 필요하므로 루프 영역이 최소화됩니다.
  3. 아날로그 및 디지털 전원 분리 : 고주파 장치는 디지털 노이즈에 민감하므로 전원 입력 지점에서 분리하여 병합하고 교차 신호를 위한 루프를 배치합니다.
  4. 전원 레이어 중복 방지 : 기생 커패시턴스를 통한 노이즈 결합을 방지합니다.
  5. 민감한 구성 요소를 분리합니다 . 예를 들어, PLL입니다.
  6. 전력선 배치 : 전력선을 신호선과 인접하게 배치하여 소음을 줄이세요.

2. 송전선

고주파 PCB 설계에서 전송선은 반사 문제에 직면하여 신호 품질을 저하시키고 시스템 잡음을 증가시킵니다. 주요 해결책은 임피던스 정합으로, 전송선 임피던스의 불연속성을 방지하는 것입니다.

송전선 간섭을 제거하는 방법 :

  1. 임피던스 불연속성을 방지하세요 : 직각 대신 45° 각도나 곡선을 사용하고, 각 비아는 임피던스 불연속점이므로 비아 사용을 최소화하세요.
  2. 스텁 라인은 피하세요 . 짧은 스텁 라인은 종료할 수 있지만, 긴 스텁 라인은 상당한 반사를 일으키므로 피해야 합니다.
고주파 PCB

3. 커플링

고주파 PCB 설계에서 공통 결합 채널에는 공통 임피던스 결합, 공통 모드 결합, 차동 모드 결합 및 크로스토크가 포함됩니다.

크로스토크를 제거하는 방법 :

  1. 적절한 종료 : 간섭을 줄이려면 민감한 신호선을 종료하세요.
  2. 신호선 간 거리 늘리기 : 접지층 관리를 사용하고 리드 인덕턴스를 줄입니다.
  3. 접지선 삽입 : 인접한 신호선 사이에 접지선을 1/4파장마다 접지면에 연결합니다.
  4. 루프 영역 최소화 : 가능한 경우 루프 크기를 줄이세요.
  5. 공유 신호 루프를 피하세요 . 각 신호에 고유한 반환 경로가 있는지 확인하세요.
  6. 신호 무결성에 중점을 둡니다 . 납땜 시 종단 기술을 사용하고 마이크로스트립 길이에 대해 구리 호일 차폐를 사용합니다.

4. 전자파 간섭(EMI)

고주파 PCB 설계에서 속도가 증가함에 따라 EMI 문제가 더욱 심각해지고, 특히 고속 장치의 경우 더욱 그렇습니다.

전자파 간섭을 제거하는 방법 :

  1. 루프 줄이기 : 루프의 수와 크기를 최소화하고, 인위적인 루프를 피하고, 파워 플레인을 사용하세요.
  2. 필터링 : 전력선과 신호선에 디커플링 커패시터, EMI 필터, 자기 부품을 사용합니다.
  3. 차폐 : 차폐 캔이나 층과 같은 차폐 조치를 시행합니다.
  4. 낮은 고주파 장치 속도 : EMI를 줄이려면 속도가 낮은 장치를 선택하세요.
  5. PCB 유전율 및 두께 증가 : 고주파 부품의 방사선을 줄이고 전자파 누출을 방지합니다.
고주파 PCB 설계를 위한 요약 원칙 :
  1. 통합적이고 안정적인 전력 및 접지 : 낮은 임피던스, 깨끗한 전력 및 접지선을 확보하세요.
  2. 신중한 라우팅 및 종료 : 반사를 제거하고 크로스토크를 줄입니다.
  3. 소음 억제 : 필터링, 차폐 및 최적화된 설계를 사용하여 EMC 요구 사항을 충족합니다.

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