PCB 임피던스 테이블 읽는 방법

ECAD 소프트웨어 초기에는 모든 설계자들이 PCB 트레이스 임피던스 계산기에 접근할 수 있는 것은 아니었습니다. 그러나 그들은 고속 PCB나 RF PCB를 설계해야 할 수도 있었고, 이는 트레이스 임피던스 요구사항이 있다는 것을 의미합니다. 차동 쌍의 경우, 이는 차동 쌍 임피던스 요구사항, 또는 다르게 말하면 홀 모드 임피던스 요구사항이 있었다는 것을 의미했습니다. 상황이 어떻든, 임피던스 계산기가 없다면, PCB 내의 트레이스 폭에 대한 정확한 값을 얻기 위해 측정이나 다른 데이터 세트에 의존해야 했습니다.

임피던스를 완전히 무시하고 싶다면, 각 네트에 중요 길이 규칙을 할당하는 것과 같은 구식 기술을 사용하기만 하면 됩니다. 정확성을 원한다면, 여기서 제조업체가 등장합니다. 일부 제조업체는 다양한 설계에 사용할 수 있는 표준 스택업을 제공할 수 있습니다. 특수 재료가 필요하지 않는 한, 표준 스택업은 고속 PCB를 포함한 많은 다른 시스템에 사용될 수 있습니다. 그리고 다른 임피던스 값에 대한 필요한 트레이스 폭을 전달하기 위해, 제조업체는 임피던스 테이블을 제공할 수 있습니다.

트레이스 임피던스 테이블이란 무엇인가?

PCB 임피던스 테이블은 표준 스택업에서 목표 임피던스 값을 갖기 위해 필요한 트레이스 폭을 제공합니다. 차동 쌍의 경우, 간격 값도 제공됩니다. 제조업체는 PCB에서 제어된 임피던스를 구현해야 하는 설계자들에게 트레이스 임피던스 테이블을 가이드로 제공합니다. 이들은 읽기 매우 간단하며, 트레이스 임피던스 테이블의 값은 CAD 시스템에서 설계 규칙을 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 아래에는 8층 PCB에 대한 임피던스 테이블 예가 나와 있습니다.

모든 PCB 임피던스 테이블은 몇 가지 공통적인 특성을 가지고 있습니다:

• 일반적으로 각 레이어마다 단일 종단(그리고 가능하다면 하나의 차동) 임피던스 사양을 나열합니다
• 특정 표준 스택업에 해당하는 자료가 제공되거나, 제작자가 맞춤 스택업에 대한 측정 데이터를 제공할 수 있습니다
• 일부 제작소는 임피던스 표에 각 레이어의 손실 값을 포함시킬 것입니다
• 임피던스 표는 보통 50 옴 단일 종단 또는 100 옴 차동과 같은 표준 임피던스 값만을 가집니다

PCB 임피던스 표가 생성되는 방법

스택업을 설계할 때 제어된 유전체 접근 방식을 사용한다면, 각 레이어에서 임피던스를 계산하기 위해 데이터시트의 Dk 데이터와 함께 시뮬레이터나 계산기를 사용할 것입니다. 다른 옵션은 테스트 쿠폰에서 각 레이어의 임피던스를 측정하는 것입니다. 제조업체도 같은 일을 하지만, 설계자가 이러한 시뮬레이션, 계산 또는 측정을 직접 수행할 필요가 없도록 이 데이터를 제공합니다.

표준 레이어 스택은 제조업체가 잘 알고 있는 일반적으로 사용 가능한 유전체를 사용할 것입니다. 이는 특히 필요한 임피던스가 흔한 값인 경우, 해당 특정 재료 세트에 대한 많은 측정 데이터를 이미 가지고 있을 수 있음을 의미합니다. 측정 데이터를 가지고 있지 않지만 임피던스 표를 제공하는 경우, Simbeor 또는 Ansys와 같은 시뮬레이션 도구에서 이를 결정하고 있을 가능성이 큽니다.

S-파라미터가 측정될 때, 스펙트럼으로 캡처됩니다. 아래에 예시가 나와 있습니다. 임피던스 표에 손실이 제공될 때, 스펙트럼으로 제공되지는 않습니다. 일반적으로 특정 주파수, 보통 5GHz 또는 10GHz에서 제공됩니다.

단일 종단 대 차동 정확도

임피던스 표에서 가끔 보는 것 중 하나는 같은 레이어에서 단일 종단 임피던스와 차동 임피던스의 차이를 잘못 표현하는 것입니다. 예를 들어, 아래와 같이 같은 레이어에서 차동 임피던스와 단일 종단 임피던스가 인용될 수 있습니다.

위 표에서 오류를 찾을 수 있나요?

여기서의 오류는 첫 두 행에 있습니다. 차동 임피던스가 단일 종단 임피던스의 두 배와 같다고 잘못 취급되었는데, 이는 올바르지 않습니다. 단일 종단 임피던스는 특성 임피던스이며, 차동 임피던스는 항상 홀 모드 임피던스의 두 배입니다.

이제까지 다른 기사에서 알 수 있듯이, 홀 모드 임피던스가 단일 종단 임피던스와 매우 다를 수 있으며, 10%나 20%의 편차가 흔합니다. 위의 첫 번째 행에 표시된 항목과 같은 항목을 보게 되면, 그 항목이 부정확할 가능성이 높습니다.

예외는 매우 얇은 층에서 발생합니다. 층 두께(H)가 차동 쌍의 트레이스 사이 간격(S)보다 훨씬 작을 때, 홀 모드 임피던스는 특성 임피던스와 매우 유사할 수 있습니다. 이는 HDI 보드에서 발견되는 얇은 층에서 일반적인 상황입니다.

임피던스 표를 사용해야 할까요?

저는 임피던스 표가 CAD 도구에서 설계한 스택업에 대한 검증으로 유용하다고 생각합니다. 하지만, 고속 설계 전문가가 되고 싶다면, PCB 재료 데이터시트에서 정보를 사용하여 트레이스 임피던스를 계산하는 PCB 설계 소프트웨어를 활용하는 방법을 배워야 합니다. 설계 초기에 적극적인 역할을 하면, 더 고급 디지털 및 RF 시스템을 정복할 준비가 완전히 될 것입니다.

다행히도, 임피던스 목표를 달성하기 위해 필요한 트레이스 폭을 추측할 필요가 없습니다. Altium Designer®에 완전히 통합된 PCB 임피던스 계산기를 사용하기만 하면 됩니다. 현재의 교차 분야 환경에서 협업을 구현하기 위해, 혁신적인 회사들은 Altium 365™ 플랫폼을 사용하여 설계 데이터를 쉽게 공유하고 프로젝트를 제조 단계로 넘기고 있습니다.

Altium Designer와 Altium 365에서 가능한 것의 겉면만 긁어본 것입니다. 오늘 Altium Designer + Altium 365 무료 체험을 시작하세요.