PCBInside

Connector Pin Assignment

인터커넥션 구간에서 임피던스 불일치가 발생할 수 있는 곳은 드라이버 출력 단, 리시버 입력 단, 그리고 PCB 트래이스가 변경되는 곳 등이 있다. 드라이버나 리시버 단에서는 ‘터미네이션’ 이라는 기술을 사용하여 임피던스가 일치 되도록 만든다. 그러면 트래이스가 변경되는 곳에서는 어떻게 해야 임피던스가 변경되는 것을 막을 수 있을까?

트래이스가 변경되는 곳은 크게 2 곳 이다. 첫째는 PCB 내의 비아(via)이다. 트래이스가 비아를 통해서 다른 레이어로 변경이 될 때, 임피던스가 변할 가능성이 있다. 이것을 막기 위해서는 레이어 변경 시 인접 레이어로 변경하거나, 비아 근접 부위에 레퍼런스를 연결시켜 주는 비아를 만들어 주어야 한다. 두 번째는 커넥터 혹은 소켓을 통해서 다른 PCB로 신호가 넘어갈 때 트래이스의 변경이 생긴다. 이 경우 커넥터의 핀에 신호를 어떻게 할당하느냐에 따라서 신호 품질에 큰 영향을 준다.

먼저, 아래와 같은 경우를 생각해 보자.

이 경우 9개의 신호가 1개의 리턴 경로를 공유하게 된다. 리턴 경로를 살피게 되면 많은 신호가 ground 핀에 몰려 있는 것을 볼 수 있다. 이 경우, 신호와 노이즈가 G핀 근처에서 심해질 것을 예상할 수 있다. 또한 가장 왼쪽 신호의 입장에서 보면, 리턴 신호가 원래 신호 바로 아래 형성되지 않고, 크게 돌아가는 것을 볼 수 있다. 이것은 동일 PCB 내에서 레퍼런스 슬릿 위로 신호가 지나가는 경우와 동일하다고 보면 된다(아래 그림 참조).

처음 그림을 아래 그림과 같은 핀 배치를 조금 조정해 보자. 레퍼런스 핀을 중간으로 옮겼다. 이 경우 그라운드 핀으로 리턴 신호가 몰리는 것은 위와 동일 하지만 몰리는 신호의 분포가 좌우로 분산되어 크로스토크의 영향도 다소 줄일 수 있고, 무엇보다도 돌아가는 리턴 신호의 경로를 위의 경우보다 반 정도 단축시켜서, 이로 인한 루프 인덕턴스 성분을 감소시킨다는 것이다.

레퍼런스 핀의 위치 이동으로 효과를 보기는 했지만, 신호가 고속화 될수록 이것만으로 부족한 경우가 많이 발생한다. 따라서 리턴 경로의 루프를 취소화하고 신호간 크로스토크를 최소화 화기 위해서는 더 많은 레퍼런스 핀을 할당해야만 한다.

정확한 판단을 위해서는 커넥터 모델을 만든 후에 시뮬레이션을 통한 예측을 해보아야 한다.