임피던스

PCB ARTWORK에서 임피던스에 관련된 자료.

우기지님의 블로그에 정리가 되어있네요.

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PS. 블로그에서 보기가 힘들어 퍼왔습니다.

   

IMPEDANCE(임피던스) 란?

목차

1.IMPEDANCE란 무엇인가 ??

2.IMPEDANCE CONTROL이 왜 필요한가 ??

3.IMPEDANCE가 UNMATCH돼면 어떤 불상사가 발생하는가 ??

4.IMPEDANCE 관리 FACTOR에는 어떤것이 있는가 ??

5.IMPEDANCE FACTOR와 IMPEDANCE는 어떤 사이일까 ??

6.IMPEDANCE 관리 FACTOR의 영향력은 누가 누가 쎌까 ??

7.IMPEDANCE의 유형

8.IMPEDANCE 측정 방법 

1. IMPEDANCE란 ?

TRANSMISSION LINE(전기적인 ENERGY를 한 지점에서 다른 지점으로 전달하는데 사용되는 도체)을 통해ENERGY가 흐르는 것을 방해하는 저항을 말한다.

IMPEDANCE는 Z로 표시하며, 직류회로 및 교류회로에서 발생하는 저항의 합을 말한다.

-. 직류저항 : 보통 우리가 말하는 저항으로 선로의 단면적, 길이, 재질 및 온도의 함수로 표시할 수 있다.

-. 교류저항 : 교류 저항은 복합적인 함수로 나타나는데, 그 변수는 주파수,INDUCTANCE, CAPACITANCE이다.

* CAPACITOR : ENERGY를 충전하기도 하고 고주파 성분을 통과시키는 필터기능으로 TRANSMISSION LINE을

                        설계 하는데 있어 바라지 않는 요소

* INDUCTOR : SIGNAL이 통과할 때, 통과하는 것을 방해하여 SIGNAL이 통과할 때 전기 자기장을 형성한다.

 

2. IMPEDANCE CONTROL이 왜 필요한가 ?
통신기기나 COMPUTER가 고속화, 다기능화 됨에 따라서 전기적 신호의 고속, 정확한 처리가 필요한데, 이때 신호를 고속처리하게 되면 CROSS-TALK등의 NOISE가 발생함으로써 정확성이 떨어지게 된다.따라서 고속, 정확한 신호처리를 위해서는 NOISE를 줄여야 되며 이를 위해서는 전자부품의 IMPEDANCE값을 MATCHING시켜 주어야 한다.
PCB상의 도선은 전기적인 신호 또는 파워를 한 디바이스로부터 다른쪽으로 전달하는 것이다. 이론적으로 IMPEDANCE가 정합(MATCH)될 때 최대 파워가 전달된다.

3. IMPEDANCE가 UNMATCH 됐을때 어떤 불상사가 발생하는가 ?
- 전기적 잡음(NOISE)가 심해진다.
- DIGITAL SYSTEM에서 무작위 ERROR를 발생한다.
- PC SYSTEM의 성능 저하 및 속도 저하를 초래한다.

4. IMPEDANCE 관리 FACTOR에는 어떤것이 있는가 ?
1) 회로의 PATTERN 폭 (W)
2) 절연층 두께 (H)
3) PATTERN(동박)의 두께 (T)
4) 자재의 유전율 (Er)

5. IMPEDANCE FACTOR와 IMPEDANCE는 어떤 사이일까요 ?
1) 회로의 PATTERN 폭 (W) 와 반비례
2) 절연층 두께 (H)와 비례
3) PATTERN(동박)의 두께 (T)와 반비례
4) 자재의 유전율 (Er)와 반비례

6. IMPEDANCE 관리 FACTOR의 영향력은 누가 누가 쎌까 ?
Impedance에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 회로폭과 절연층 두께며, 실질적으로 PCB 제조에 있어서 CONTROL할 수 있는 부분이기도 한다. 
동박의 두께나 유전율은 원자재 자체의 특성이라고 볼 수 있기 때문에 CONTROL하는것이 쉽지는 않다.

7. IMPEDANCE의 유형

8. IMPEDANCE 측정
IMPEDANCE의 측정은 TDR(TIME DOMAIN REFLECTOMETER)로 측정할 수 있다.
TDR 기기는 매우 빠른 전기적인 스텝파를 조절된 임피던스 케이블을 통하여 지정된 시료(COUPON)에 인가합니다. 
임피던스 값에 변화가 있을 때(부정합) 마다 펄스의 일부가 TDR 기기로 반향되어 되돌아오고, 
TDR 기기는 이 반향된 펄스를 표시합니다. 
송출된 펄스와 반향되어 받은 펄스와의 시간 차이는 기기로부터 부정합까지의 거리가 됩니다. 
반향의 폭은 부정합의 값에 비례합니다. 
이와 같이 TDR 기기는 임피던스(반향의 폭) 대 거리(송출과 반향되어 받은 시간 차)의 그래프를 테스트 구폰의 길이 위에 그려주는 것입니다.  
이것은 일반적으로 PC상에서 소프트웨어로 구현되어집니다.