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고속 차동 신호 전송에서의 피지컬 토토 사이트 배선판 기준면의 영향

1. 소개: PCI-Express나 시리얼 ATA 등, 1Gbps 초급의 고속 차동 시리얼 신호 전송이 범용적으로 이용되게 되어 왔다. 하는 결합 2선으로, 그리고 베타 플레인을 기준면으로 하는 경우가 많다. 이 기준면은 연속하고 있는 것이 신호 전송 품질 및 EMC의 관점에서 이상적이지만_dd21)을 계산에서 구하고 실측치와 비교한 결과를 보고한다.

2. 실험

작성한 피지컬 토토 사이트 배선판의 개략을 그림 1에 나타낸다._diff)을 100Ω으로, 공통 모드 임피던스 (Z_com)이 25, 30, 40Ω이 되도록 선폭과 간극을 조절했다. 기판을 기준으로 하여 기판 길이방향 중앙의 제2층에만 5mm 폭의 피지컬 토토 사이트을 마련한 기판을 작성하였다.

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결과 및 고찰

3.1 TDR

피지컬 토토 사이트의 유무에 대한 TDR 측정 결과를 도 2에 나타낸다.

프로브 팁의 상승 시간이 약 40ps인 측정에서 Z_com=30Ω 피지컬 토토 사이트 Z_diff 는 기판 피지컬 토토 사이트 횡단 부분에서 약 6Ω 증가하는 결과가 되었다._com의 변화에 대한 TDR 측정 결과이다._com이 증가함에 따라 피지컬 토토 사이트 부분의 Z_diff의 증가량이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

그림 2 피지컬 토토 사이트의 유무에 대한 TDR 측정 결과

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그림 3 Zcom 변화와 TDR 측정 결과

그림 3Z_com변화와 TDR 측정 결과

3.2 피지컬 토토 사이트부의 특성 임피던스

Z_diff은 오드 모드 전송 시 특성 임피던스, Z_com은 이븐 모드 전송시의 것이며, 각각 식 1, 식 2로 표현된다.

식 1, 식 2

v_odd은 오드 모드 전송 시 전송 속도, v_even은 이븐 모드 전송 시 전송 속도, C₁은 배선과 베타 플레인 사이의 커패시턴스, C₁₂은 배선간의 정전용량이다._diff,Z_com,v_odd및 v_even은 TDR 및 TDT보다 측정 가능하기 때문에 식 1과 식 2보다 C₁₂을 산출할 수 있다. 한편, 피지컬 토토 사이트부의 특성 임피던스 Z_diff'는 식 3으로 표현될 수 있다.

여기서 그림 2의 TDR 파형의 종단 오픈의 상승으로부터 피지컬 토토 사이트의 유무에 의한 전파 속도의 변화는 미량이라고 생각할 수 있다._odd’≒ v_odd 와 근사할 수 있다. 또한 일반적인 차동 배선에서는 피지컬 토토 사이트부의 배선과 베인 플레인 사이의 정전 용량 C₁’는 C₁₂에 비해 훨씬 작기 때문에 C₁₂+C₁’/2≒C₁₂과 근사할 수 있다._diff’는 Z_diff,Z_com,v_odd,v_even의 함수로서 식 4로 근사할 수 있게 된다.

식 4

3.3 피지컬 토토 사이트부의 투과 특성 예측

이번 실험 회로를 그림 4로 했을 때, 피지컬 토토 사이트부의 ABCD 행렬은 식 5로 나타낼 수 있다.

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그림 4 이번 실험 회로의 모델

여기서 β는 전송 상수, d는 피지컬 토토 사이트 간극이다._com=25Ω은 0과 같은 미소수이므로 식 5는 식 6에 근사할 수 있다.

식 6

또한 그림 4에서 식 7~식 9를 도출할 수 있다.

식 7~식 9

V_2MAX는 피지컬 토토 사이트이 없을 때의 종단 저항에 걸리는 전압이다.₁,I₂,V₁을 지우면 피지컬 토토 사이트에 의한 감쇠량의 변화는 식 10과 같다.

3.4 계산된 값과 실제 측정값의 비교

Z_diff = 100Ω, 피지컬 토토 사이트 폭 5mm의 기판에서 Z_com의 변화에 대한 피지컬 토토 사이트 부분의 ⊿S_dd21계산 결과를 도 6에 나타낸다._com이 작을수록 크게 감쇠하는 것은 그림 2의 TDR 측정 결과의 경향과 일치한다.
또한, 피지컬 토토 사이트이 없는 기판, 피지컬 토토 사이트이 있는 기판, 피지컬 토토 사이트이 없는 기판에 식 9에서 산출한 피지컬 토토 사이트의 값을 더하여 산출한 S_dd21을 도 6에 나타낸다._com의 증가에 따라 피지컬 토토 사이트부에서의 임피던스 불일치로 인한 커넥터 실장 부위와 피지컬 토토 사이트 사이의 길이에 대응하는 주기적인 S_dd21의 저하가 보이기 때문에, 전적으로 계산 결과와 일치하는 것은 아니지만, 이번 계산으로 구한 피지컬 토토 사이트부의 ⊿S_dd21과 실측치가 거의 일치한다.

그림 5 Zcom 변화에 대한 ⊿S피지컬 토토 사이트21 계산 결과

그림 5Z_com 변화에 대한 ⊿S_dd21계산 결과

그림 6 S피지컬 토토 사이트21의 실측값과 계산값

그림 6S_dd21 의 실측치와 계산치

4. 결론: 마이크로 스트립 차동 배선의 기준면에 피지컬 토토 사이트이 있고 차동 배선이 교차하는 경우 Z_com이 작을수록 ⊿S_dd21은 피지컬 토토 사이트이 없는 경우에 비해 감쇠하는 것을 알았다. 그리고 피지컬 토토 사이트이 없는 기판의 차동 배선의 특성 임피던스와 오드, 이븐 각 모드로 전파 속도에서 구한 피지컬 토토 사이트부에서의 감쇠량은 실측치와 잘 일치하고 있었다.

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