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고속신호설계5

[PCB EMI] 종단 조건에 따른 반사 l (R5=0, RL=oo) (44) 종단 조건에 따른 반사 분석: 개방 부하 (RL = ∞)전송 선로의 끝단이 개방된 경우, 신호가 어떻게 반사되고 시간에 따라 어떤 전압 파형이 형성되는지를 이해하는 것은 고속 회로나 RF 회로 설계에서 매우 중요합니다. 이번 글에서는 바운스 다이어그램을 활용해 개방 종단 조건에서 반사 현상이 어떻게 발생하는지를 분석해 보겠습니다. 기본 조건은 소스 임피던스 RS = 0, 특성 임피던스 Z0 = 50Ω, 그리고 1V의 스텝 입력입니다. 1. 반사 계수 정의 및 계산반사 계수는 다음과 같이 정의됩니다:개방 부하에서는 RL → ∞이므로 반사 계수 ΓL = 1이 됩니다. 소스 임피던스가 0인 경우, ΓS = -1이 됩니다. 2. 최초 입사파 전압 계산소스 임피던스가 0이므로 스텝 전압 1V가 그대로 선로로 입사.. 2025. 5. 27.
[PCB EMI] 반사 계수 (41) 반사 계수와 투과 계수: 전송 선로에서의 신호 분포 해석전송 선로에서 임피던스 불연속이 존재할 경우, 신호의 일부는 반사되고 나머지는 투과합니다. 이 현상을 정량적으로 설명하기 위해 반사 계수(Reflection Coefficient)와 투과 계수(Transmission Coefficient)라는 개념이 사용됩니다. 고속 디지털 회로나 RF 시스템에서 신호 무결성을 확보하려면 이러한 계수에 대한 이해가 필수적입니다. 반사 계수 (Γ): 반사되는 신호의 비율반사 계수는 임피던스 불연속 지점에서 입사하는 전압에 대해 반사되는 전압의 비율을 나타냅니다. 다음과 같은 수식으로 표현됩니다:여기서 ZL은 부하 임피던스, Z0는 전송 선로의 특성 임피던스를 의미합니다.Γ는 실수 혹은 복소수 값을 가지며, -1에서 1.. 2025. 5. 26.
[PCB EMI] 선로의 구조에 따른 특성 임피던스 (37) 고속 신호 전송의 핵심 파라미터고속 디지털 회로나 RF 설계에서 전송 선로는 단순한 도선이 아닌, 정밀하게 제어된 시스템의 일부로 작동합니다. 이때 전송 선로의 전기적 특성을 결정짓는 중요한 요소가 바로 특성 임피던스(Characteristic Impedance, Z0)입니다. 특성 임피던스는 신호의 반사와 감쇠, 그리고 신호 무결성에 직접적인 영향을 미치므로, 그 원리와 계산 방식에 대한 정확한 이해가 필요합니다. 특성 임피던스란 무엇인가?특성 임피던스는 전송 선로를 따라 진행하는 전압파와 전류파의 비율로 정의됩니다. 이상적인 조건에서는 선로의 길이와 관계없이 일정한 값을 가지며, 단위 길이당 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)로부터 계산됩니다.일반적인 형태는 다음과 같습니다:또한, 손실이 거의 없는 이상.. 2025. 5. 25.
[PCB EMI] 표피효과 (36) 고주파 전류의 침투 특성 이해고주파 회로에서 전류는 도체 전체에 균일하게 분포하지 않고, 특정 조건에서 도체의 표면을 따라 흐르려는 특성을 가집니다. 이를 표피 효과(Skin Effect)라고 하며, 신호 감쇠와 도체 저항 증가의 주요 원인이 됩니다. 특히 고속 신호를 다루는 PCB나 케이블 설계에서 반드시 고려되어야 하는 요소입니다. 표피 효과란 무엇인가?표피 효과는 AC 전류의 주파수가 증가할수록 전류가 도체 내부보다 표면 근처에 집중되는 현상을 말합니다. 도체의 중심으로 갈수록 전류 밀도가 지수적으로 감소하며, 이때 전류 밀도가 표면 대비 약 37%로 줄어드는 깊이를 표피 깊이(Skin Depth, δ)라고 정의합니다. 이 깊이는 다음의 요소에 반비례합니다.주파수(f)도체의 도전율(σ)자기 투자율(.. 2025. 5. 25.
[PCB EMI] 전송선로의 전기적 특성 (33) R, L, C 관점에서 이해하기고속 디지털 회로나 RF 회로에서 전송 선로는 단순한 배선 이상의 역할을 수행합니다. 전송 선로를 구성하는 도체와 유전체는 각각 저항(R), 인덕턴스(L), 커패시턴스(C)와 같은 전기적 특성을 갖고 있으며, 이러한 요소들이 신호의 품질과 전파 속도, 감쇠 특성에 결정적인 영향을 미칩니다. 이번 글에서는 전송 선로의 전기적 특성을 R, L, C의 관점에서 깊이 있게 살펴보겠습니다. 저항(Resistance, R): 신호 감쇠의 주요 원인전송 선로의 도체는 물리적으로 저항을 가집니다. 이 저항은 전류의 흐름을 방해하며 전압 강하와 전력 손실을 유발합니다. 일반적으로 저항은 도체의 길이에 비례하고, 단면적에는 반비례하며, 재질의 고유 저항값에 따라 달라집니다.고주파 환경에서는 .. 2025. 5. 24.

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