PCBInside

Reflection (반사)

 임피던스가 균일하면 전류에 대한 전압의 비가 일정하다. 즉 신호는 모두 원래 진행하던 방향으로 진행을 한다. 그런데, 임피던스가 바뀌게 되면 그 경계면에서 신호의 일부가 반사되어 원래의 진행 방향과 반대 방향으로 되돌아가고 나머지 신호 성분이 원래 진행하던 방향으로 진행을 한다. 여기서, 반사되는 정도를 나타내는 것이 반사계수이다.

ρ = V_reflected/V_incident = (Z₂ - Z₁)/(Z₂ + Z₁)

 Z₂와 Z₁이 같다면(matching 된다면) ρ = 0 이 된다. 즉, 반사는 전혀 일어나지 않고 모두 전송된다. 따라서 V_transmitted = V_incident 이다.

 Z₂ = 0 Ω 인 경우(short)에는 ρ = -1 이 된다. 1은 모두 반사되는 것을 의미하고 negative sign은 amplitude가 반대 방향이라는 의미 이다. 따라서, V_reflected = -V_incident 이고, 경계 면에서는 V_incident 와 V_reflected(= -V_incident)가 더해져서 0 이 된다.

 Z₂ < Z₁ 인 경우에, 반사 계수는 항상 negative sign을 갖는다. 즉 경계 면에서 V는 입사된 V보다 작아진다.

 Z₂ > Z₁ 인 경우에, 반사 계수는 항상 positive가 되어. 즉 경계 면에서 V는 입사된 V보다 커지게 된다.

 Z₂ = ∞ Ω 인 경우에는 ρ = 1 이 된다. 즉 전반사가 된다. V_reflected = V_incident 이므로, 경계 면에 V = 2 x V_incident 가 된다.

 여기서, 경계면 양 쪽의 구간은 신호의 주파수에 비해서 충분히 길다고 가정 한다.

Termination (터미네이션)

전류는 루프를 따라서 흐르게 되어 있다. 이 루프를 이루는 요소 중 하나인 전송선은 임피던스가 균일하다. 따라서 전류에 대한 일정한 전압의 비를 유지할 수 있다. 그런데 루프 중에서 전송선이 아닌 부분에서는 임피던스가 어떻게 될까? 먼저 전송선의 먼 쪽 끝 단을 생각해 보자. 여기에는 일반적으로 리시버가 달려 있다. 이것은 capacitor로 모델링 될 수 있으며 결국 open되어 있는 것이다(Z_in = ∞). 이 경우 에는 반사계수가 1일 되고 전반사가 일어난다.

전송선의 가까운 쪽 끝 단은 드라이버가 연결되는 부위이다. 드라이버는 나름대로의 출력 임피던스를 가지고 있다. 이 출력 임피던스는가 전송선의 임피던스와 같지 않다면 반대방향으로 오는 신호 즉 드라이버 쪽으로 들어오는 신호는 어떤 반사계수를 가지고 일부 신호 성분이 튕겨져 나갈 것이다.

신호는 임피던스가 균일하면 진행하는 방향으로 계속 진행을 한다. 전송선의 끝 단에서 전송선과 같은 임피던스를 갖는 저항을 파워나 그라운드로 연결시켜주면 신호는 반사 없이 그 파워나 그라운드로 진행하여 소멸하게 된다. 이렇게 전송선의 신호를 반사 없이 소멸할 수 있도록 저항을 추가하는 것을 ‘터미네이션’ 이라고 한다.

터미네이션은 전송선의 드라이버 단이나 리시버 단 중에서 하나 이상 반드시 해주어야 한다. 드라이버버 단에서는 주로 시리즈 터미네이션이 사용되고, 리시버 단에서는 주로 패러럴 터미네이션이 사용된다. 패러럴 터미네이션을 할 경우 신호의 스윙 폭이 작아진다. 따라서, 터미네이션은 신호의 인터페이스 규격에 따라서 사용 해야 하며, 터미네이션의 저항 위치는 최대한 드라이버나 리시버에 가까이 위치해야 한다(길이에 의한 stub이 전송선으로 보이지 안을 정도의 위치).