PCBInside

파형을 결정하는 3대 요소는 드라이버 출력, 인터커넥션(PCB + Connector + ... ), 부하 이다.

위 3가지 요소의 특성이 파형을 결정한다. 많은 사람들이 범하는 실수 중 하나는 드라이버의 출력 특성이 이상적이라고 생각하고 인터커넥션의 특성과 부하의 특성만 살피는 것이다. 그러나 드라이버 출력 임피던스는 이상적이지 않아서 파형에 상당히 큰 영향을 줄 수 있다는 것이다.

가장 직관적인 예를 들어 보자. 드라이버 출력 임피던스가 PCB 임피던스보다 낮으면 overshoot가 발생하고, 드라이버 출력 임피던스가 PCB 임피던스보다 높으면 신호나 초반에 올라기지 못하는 현상이 발생한다.

조금 복잡한 예를 보자. 인터커넥션의 구성이 T 분기 되고 분기된 2개의 종단에 터미네이션 저항이 붙어 있는 경우를 가정해 보자. 드라이버의 임피던스가 정확이 PCB 임피던스와 매칭되면 T분기로 인한 임피던스 불연속에 기인한 노이즈는는 종단에서 나타나지 않는다. 이것은 분기후 임피던스가 얼마나 변했는지와는 무관하다. 분기후 구간의 임피던스가 종단 터미네이션과 매치되기만 하면 된다. 그런데, 드라이버의 임피던스가 PCB 임피던스와 매칭되지 않으면 분기점에서 반사된 파가 시작단에서 반사되면서 그 영향이 종단에 나타나게 된다. 즉, 종단에서의 파형이 드라이버의 출력 임피던스에의해서 영향을 받는다는 것을 의미한다.

드라이버의 임피던스는 디스크릿 저항저럼 고정된 값이 아니라 TR의 VI특성이 반영되는 임피던스이기 때문에 이상상적으로 고정된 임피던스가 아니고 V.T.P. 특성에 따라서 변하는 임피던스이다. 따라서 노이즈가 종단에 나타날 수 있다. 이것은 자연스런 현상으로 시스템 설계시 고려되어야 할 사항이다. 특히 FPGA처럼 출력 특성이 사용자 설정으로 변하는 시스템 설계시에는 전압별, 구동 전류별, 기타 설정별로 어떤 특성을 갖는지 파악하고 있어야 한다.

아래 파형은 위 T 분기 예에서 FPGA 50Ω 드라이버와 ideal 50Ω 드라이버의 파형 차이을 보여준다.