PCBInside

가장 활용성 높고 직관적인 SI 툴 중 하나는 TDR(Time Domain Reflectometry)과 TDT(Time Domain Transmission)이다. 시간 영역 분석은 전기 신호가 어떻게 인터커넥트를 통해서 전파하는지에 대한 직관을 준다. 신호는 PCB via, 커넥터, 인퍼테이스, 그라운드 판 인터럽션 등 응답에 영향을 주는 지오메트리를 통해서 전파된다. TDR과 TDT는 이런 환경을 식별하고 정량화하는데 사용된다.

복잡한 TDR 응답을 해석할 때는 경험을 대체할 만한 것은 없다. 이것을 먼저 전제하고, 간단한 환경에 대한 기본적인 TDR 응답은 복잡한 TDR 응답을 해석하는데 기초를 제공한다. 가장 간단한 TDR 응답을 살펴보자: open, short, TDR 시스템 임피던스보다 크거나 작은 임피던스.

임피던스가 TDR 시스템 임피던스(일반적으로 50 ohm)와 같으면, TDR 응답은 플랫한 라인이 된다.

다음으로 간단한 몇 가지 환경 - inductive, capacitive -을 추가로 살펴본다.

"TDR Interconnect Modeling Quick Guide" from TDA Systems

이 기본 TDR 응답으로부터, 복잡한 TDR 응답에 대한 해석을 시작할 수 있다.

 TDR(Time Domain Reflectometer) 장비는 step 펄스 신호를 쏘고 돌아오는 반사파를 측정해서 임피던스를 잰다. 정확하게는 돌아오는 반사파의 전압을 측정한다. 그리고 그 값에서 계산을 통해서 임피던스를 알아낸다. 

 TDR 장비는 각 장비의 성능에 따라서 rise time이 다르다. 분석 용도로 사용되는 고성능 장비의 경우 rise time이 1x ps 정도로 짧지만 양산 등에서 Pass/Fail을 가리기 위해 단순 임피던스 측정용으로 사용되는 저성능 장비는 xxx ps 정도로 길다. 신호가 바라보는 임피던스 변화는 rise time에 의존한다는 사실을 생각하면, TDR 장비에 따라서 임피던스가 다르게 측정될 수 있을까? 변화가 심한 부분이라면 정답은 예 이지만, 변화가 없는 안정화된 구간이라면 답은 아니오이다.

 안정화 된 구간에서의 임피던스 측정은 장비의 성능에 관계없이 정확한 임피던스가 측정된다. rise time이 빠르면, 전압값이 빠르게 상승하지만 전류도 같이 빠르게 상승한다. rise time이 느리면, 전압값이 느리게 상승하지만 전류도 같이 느리게 상승한다. 따라서, 안정화 된 구간에서의 임피던스는 rise time의 함수가 아니다. 다만, 임피던스 측정이 끝나는 트래이스 끝에서는 무한대를 향하는 임피던스의 기울기가 rise time의 영향을 받는다. 또한 트래이스에 미세한 임피던스 변화가 발생할 경우 rise time이 느린 TDR은 변화를 감지하지 못할 것이다.