고속 설계 과정에서 신호 무결성 채택하기
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TTL 및 최신 논리 패밀리의 스위칭 속도가 Mbps 및 Gbps 데이터 속도로 데이터를 처리할 수 있을 정도로 빨라짐에 따라, 고속 설계 기술은 이제 거의 모든 PCB 설계자에게 필수적이 되었습니다. 디지털 신호의 상승 시간이 빨라짐에 따라, 설계자는 연결선을 더 짧게 하거나 신호 무결성 문제를 방지하기 위한 중요한 설계 전략을 고안해야 합니다. 오늘날의 엔지니어는 고속 PCB 설계 과정에서 신호 무결성 시뮬레이션 및 분석을 위한 완벽한 도구 세트가 필요합니다. 이제 고속 회로 기판을 위한 강력한 라우팅 및 레이아웃 도구와 함께 가장 강력한 신호 무결성 기능에 접근할 수 있습니다. 고속 PCB 설계를 위한 업계 최고의 PCB 설계 애플리케이션인 Altium Designer를 사용해 보세요.
ALTIUM DESIGNER
신호 무결성 도구와 고급 고속 PCB 설계 기능이 통합된 통합 PCB 설계 패키지입니다.
고속 PCB 설계는 전기 엔지니어가 맡을 수 있는 가장 도전적인 작업 중 일부를 포함합니다. 고속 PCB 설계가 시스템 클록 주파수의 기능이라는 것은 일반적인 오해입니다. 오히려, 고속은 신호의 상승 시간에 의해 결정됩니다. 길이와 상승 시간 사이의 관계는 PCB 스택업 설계를 통한 임피던스 제어가 필요한지, 트레이스 폭을 지정해야 하는지를 결정합니다.
또한, 신호 간의 타이밍은 보드 전체에서 데이터가 동기화되도록 보장하는 데 중요합니다. 과거에는 엔지니어들이 스프레드시트에서 모든 것을 추적하면서 타이밍과 길이 조정을 다뤄야 했습니다. 이를 통해 그들은 네트의 각 개별 길이 세그먼트, 비아 깊이, 저항기 길이, 핀 길이를 추적할 수 있었습니다. 각 네트에 대해 모두 더한 다음 필요한 곳에 신호 길이를 추가함으로써, 그룹 내 모든 네트의 길이를 동일하게 만들 수 있었습니다. 이는 길이 매칭과 고속 설계에 있어 구식이며 번거롭고 시간이 많이 소요되는 방법입니다.
Altium Designer는 고속 PCB 설계를 위해 특별히 제작되었으며 고급 제품을 대규모 제조로 성공적으로 이끌 수 있도록 도와줍니다. 복잡한 고속 시스템은 여러 설계 규칙을 준수해야 하며, Altium Designer는 성공적으로 설계 규칙을 생성하고 준수를 보장하는 데 필요한 도구를 제공합니다. Altium Designer가 고속 PCB 설계를 쉽게 만드는 방법과 고속 회로 기판에서 주의해야 할 사항은 다음과 같습니다.
SPICE: Certainty for All Decisions
Design, validate, and verify the most advanced schematics.
소스와 두 수신기 사이의 긴 네트에서의 고속 신호.
고속 PCB 설계에서 흔히 발생하는 신호 무결성 문제
디자이너들은 고속 PCB 설계에서 다양한 신호 무결성 문제에 직면해야 합니다. 고속 PCB 설계에서 가장 흔한 신호 무결성 문제는 다음과 같습니다:
- 크로스토크
- 반사 및 임피던스 제어
- 병렬 네트워크 간의 스큐
- 핀-패키지 지연
이러한 문제들은 방정식과 공식으로 예측하기 어려울 수 있지만, 강력한 신호 무결성 시뮬레이터로 분석할 수 있습니다. 올바른 레이아웃 도구 세트는 고속 신호 경로가 중요한 설계 제약을 위반하지 않도록 보장합니다. 마지막으로, 통합된 필드 솔버를 갖춘 설계 소프트웨어는 고속 신호의 왜곡을 방지하기 위해 트레이스가 일관된 임피던스를 갖도록 보장합니다.
고속 PCB 신호 무결성은 PCB 스택업으로 시작됩니다
레이어 스택을 설계하는 것은 전원, 접지, 신호 레이어의 적절한 배열을 선택하는 것을 요구합니다. 스택업은 신호 레이어의 트레이스에서 유효 유전 상수를 결정하며, 이는 차례로 인쇄 회로에서 트레이스의 임피던스를 결정합니다. 유효 유전 상수는 그 다음 소스와 부하 사이의 상호연결을 따라 전파 지연을 영향을 주며, 주어진 트레이스가 전송선처럼 작동할지 여부를 결정합니다.
High-Speed PCB Design
Simple solutions to high-speed design challenges
다층 보드에서 접지 평면의 신중한 배치는 여러 가지 이점을 제공할 수 있습니다:
- 신호 층에 인접한 접지면은 낮은 루프 인덕턴스를 가지므로 해당 트레이스의 크로스토크 및 전자기 간섭(EMI)에 대한 감수성을 억제하는 데 도움이 됩니다.
- 전원면과 접지면을 가까이 배치하면 큰 디커플링 용량을 제공함으로써 PDN 리플을 억제합니다. 이는 저수준 고속 PCB에서 매우 중요합니다.
저수준 디지털 또는 아날로그 신호도 전자기 간섭에 대한 더 큰 차폐를 제공하기 위해 두 평면 사이에 배치할 수 있습니다. 고속 PCB 신호의 반환 경로를 계획하여 접지면의 전류에 대해 큰 루프 인덕턴스를 생성하지 않도록 하는 것이 라우팅 과제입니다.
- 회로 기판의 신호 반환 경로는 고속 설계에서 크로스토크 및 EMI에 대한 감수성에 영향을 미칩니다.
- 레이어 스택도 크로스토크 및 EMI에 대한 내성에 영향을 미칩니다. 성공적인 고속 PCB 설계는 새로운 보드에 적합한 PCB 스택업을 만드는 데 의존합니다.
- 고속 PCB 설계를 다루는 것은 회로 기판의 왜곡 원인을 이해하는 것을 요구합니다.
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The world’s most trusted PCB design system.
고속 PCB 설계에서 신호 무결성을 유지하려면 임피던스 제어를 위한 올바른 스택업을 설계해야 합니다.
고속 PCB 설계에서의 라우팅 및 신호 무결성
PCB 스택업이 설계되면, 인쇄 회로 기판을 라우팅할 때 트레이스 임피던스와 전파 지연을 고려해야 합니다. 이 두 가지 양은 실제 인쇄 회로 기판의 트레이스 및 기타 전도성 요소에 대한 기생 용량과 인덕턴스에 의해 결정됩니다.
고속 PCB 설계 및 레이아웃을 라우팅할 때, 신호 표준이 보드 전체에서 임피던스 제어를 유지하도록 요구할 수 있습니다. 스택업을 올바르게 설계하고 트레이스 크기를 적절하게 조정하면, 회로 기판 트레이스의 임피던스가 PCB 레이아웃 전체에서 일관되게 유지되도록 할 수 있습니다. 최고의 설계 소프트웨어는 통합 필드 솔버를 사용하여 고속 PCB에서 실시간 임피던스 계산을 적용함으로써 라우팅 표준을 준수하도록 보장합니다. 그러나 임피던스만이 전부는 아니며, 임피던스 계산기는 신호의 전파 지연을 계산하여 스큐를 방지해야 합니다.
Altium Designer에서의 임피던스 제어 라우팅
핀-패키지 지연 고려하기
대략 500 MHz 이상의 모든 고속 설계에서, 집적 회로 다이에 대한 본드 와이어는 신호에 지연을 도입하는 일부 인덕턴스를 생성합니다. 이 장치 내 지연은 핀-패키지 지연으로 언급됩니다. 핀 패키지 길이는 회로도에서 구성 요소 핀 속성으로 정의될 수 있습니다. 이는 신호가 볼 수 있는 추가적인 지연을 도입하는데, 회로 기판을 라우팅할 때 이를 고려해야 합니다.
보통, 시뮬레이션을 실행하기 위해서는 시뮬레이션 모델이 필요합니다. 신호 무결성 시뮬레이션의 경우, 우리가 시뮬레이션하고자 하는 신호에 연결된 모든 IC에 대해 IBIS 모델이 필요합니다. Altium Designer는 저항기, 커패시터, 인덕터, 커넥터, 트랜지스터, 다이오드 등과 같은 기본 구성 요소에 대한 IBIS 모델을 관리하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 여러분이 신경 써야 할 유일한 것은 IC의 시뮬레이션 모델을 찾는 것이며, 이는 일반적으로 제조업체의 웹사이트에서 다운로드할 수 있습니다.
- 핀-패키지 지연은 고속 PCB에 원치 않는 인덕턴스를 도입하지만, 정확한 라우팅을 위해 신호 무결성 시뮬레이션에 결과적인 지연을 포함시킬 수 있습니다.
- 복잡한 보드는 복잡한 기생 효과를 가지며, 임피던스와 전파 지연이 정확한지 확인하기 위해 전자기장 해석기가 필요합니다.
- 임피던스 제어 설계는 종단 네트워크에 대한 의존도를 줄여주어 보드 상의 트레이스 및 기타 구성 요소에 대한 공간을 확보할 수 있도록 도와줍니다.
임피던스 매칭을 위한 직렬 저항기와 함께하는 파라메트릭 시뮬레이션 결과
Altium Designer에서의 완벽한 고속 설계 도구 세트
Altium Designer의 PCB 레이아웃 기능과 라우팅 유틸리티는 강력한 시뮬레이션 패키지와 통합되어, 라우팅을 마치기 전후로 고속 보드의 복잡성을 성공적으로 탐색할 수 있게 해줍니다. Altium Designer의 통합 필드 해석기는 고속 신호가 과도한 스큐 없이 목적지에 도달하면서 임피던스 제어를 유지하도록 보장합니다. Altium Designer만이 이러한 기능들을 단일 프로그램에서 통합합니다.
Altium Designer에서의 규칙 기반 고속 PCB 설계
Altium Designer는 신호 무결성 분석 및 전력 무결성 분석 도구를 단일 프로그램에 포함하고 있으며, 이러한 도구들은 표준 CAD 및 레이아웃 기능과 직접 통합됩니다. 이 모든 도구들은 동일한 데이터 형식을 사용하며 회로 기판 레이아웃 데이터와 함께 접근할 수 있습니다. Altium Designer의 모든 설계 및 분석 기능은 동일한 규칙 기반 설계 엔진 위에 구축되어 있어, 인쇄 회로 기판을 생성하면서 표준 및 특정 설계 규칙에 대해 설계를 검사할 수 있습니다.
- Altium Designer의 통합 설계 환경은 단일 규칙 기반 설계 엔진 위에 중요한 설계 기능을 통합합니다. 임피던스 허용 오차를 정의하고, 크로스토크 및 전이를 분석하는 등 많은 작업을 단일 프로그램에서 수행할 수 있습니다.
- Altium Designer는 고속 PCB 설계를 위한 최고의 기능을 포함하고 있으며, 시뮬레이션 및 설계 규칙 검증 도구를 단일 설계 프로그램에서 제공합니다.
- Altium Designer의 인터랙티브 라우팅 기능은 신호 타이밍 및 라우팅 경로에 대한 제어를 제공합니다. 보드 내에서 임피던스 제어를 위한 도구를 갖추고 있으며, 트레이스 길이 매칭 도구로 신호를 동기화할 수 있습니다.
고속 설계나 신호 무결성 도구에 익숙하지 않다면, Altium은 PCB 설계 업계의 리더가 되기 위해 필요한 자원에 접근할 수 있게 해줍니다. AltiumLive 포럼, 방대한 지식 기반, 업계 전문가의 팟캐스트 및 웨비나, 상세한 기능 튜토리얼에 접근할 수 있습니다. 다른 PCB 설계 소프트웨어 회사는 이렇게 많은 성공 자원을 제공하지 않습니다.
Altium Designer는 고속 PCB 설계를 위한 신호 무결성 분석 도구를 넘어 다양한 기능을 포함하고 있습니다. 레이아웃 도구는 신호 무결성 기능과 동일한 규칙 기반 설계 엔진 및 데이터 모델을 기반으로 구축되어, 이러한 도구가 설계 제약 조건 내에서 작동할 수 있게 합니다. 또한, 보드를 제작 준비하고, 조립을 위한 자재 목록 및 기타 인도 자료를 생성하며, 구성 요소 소스를 관리할 수도 있습니다. 이 모든 도구는 하나의 프로그램에 있어, 다음 아이디어를 개념에서 완성된 제품으로 가져갈 수 있게 해줍니다.
Altium 365 에서의 Altium Designer는 지금까지 소프트웨어 개발의 세계에 국한되었던 전례 없는 통합을 전자 산업에 제공하여, 디자이너가 집에서 일하며 전례 없는 효율성 수준에 도달할 수 있게 해줍니다.
우리는 Altium Designer를 Altium 365에서 사용할 수 있는 가능성의 표면만 긁어봤습니다. 더 심층적인 기능 설명이나 온디맨드 웨비나 중 하나를 제품 페이지에서 확인할 수 있습니다.
관련 자료
관련 기술 문서
목차
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