디지털신호5 [PCB EMI] 디지털 신호의 방사 (98) PCB 설계 시 EMI/EMC 대책의 핵심현대 디지털 회로에서 고속 신호는 시스템 성능을 결정짓는 중요한 요소이지만, 동시에 강력한 전자기 방사의 원인이 됩니다. 특히 신호의 상승 시간(Rise Time)이 짧아질수록 고주파 에너지가 증가하면서 EMI 문제 발생 가능성도 커집니다. 이 글에서는 디지털 신호의 방사 특성과 EMI/EMC 대책을 중심으로 PCB 설계에서 고려해야 할 핵심 사항들을 정리합니다. 디지털 파형의 스펙트럼과 방사 에너지디지털 신호는 구형파 형태로 동작하며, 실제로는 여러 고조파로 구성된 주파수 스펙트럼을 가집니다. 이러한 스펙트럼은 일반적으로 특정 주파수(약 1/πTR, 여기서 TR은 라이즈 타임)까지는 -20dB/decade로 감쇠하고, 이후에는 -40dB/decade로 더 빠르게.. 2025. 6. 28. [PCB EMI] 종단 조건에 따른 반사 분석 II (R S =50Ω,R L =∞) (45) 저항 부하 (RS=50Ω, RL=∞)전송 선로에서의 신호 반사 현상은 소스와 부하의 임피던스 조건에 따라 크게 달라집니다. 이번에는 소스 임피던스 RS가 특성 임피던스 Z0와 같은 50Ω이고, 부하 RL이 개방 상태(무한대)인 경우의 반사 특성을 바운스 다이어그램을 기반으로 분석합니다. 입력은 1V 스텝 함수이며, 시간 지연(TD)은 선로의 전파 속도에 따른 고정값으로 가정합니다. 1. 반사 계수 계산먼저 양단의 반사 계수를 정의합니다. 부하가 개방되었으므로 반사 계수는 다음과 같습니다: 이러한 조건은 부하에서는 전반적인 반사가 100% 발생하고, 소스에서는 반사가 전혀 일어나지 않음을 의미합니다. 2. 최초 입사파 계산소스 임피던스와 특성 임피던스가 동일하므로 전압 분배 법칙에 의해 선로에 전달되는 입.. 2025. 5. 27. [PCB EMI] 상승 시간에 따른 스펙트럼 (13) 디지털 신호에서 상승시간, 왜 중요한가?디지털 신호는 단순히 0과 1의 조합처럼 보이지만, 실제 회로에서는 신호 전환 속도가 회로 품질에 큰 영향을 미칩니다. 특히 상승시간(Rise Time, tr)과 하강시간(Fall Time, tf)은 신호 무결성, 전자파 방사(EMI), 그리고 시스템 신뢰성까지 좌우합니다.상승시간이 짧을수록 신호 전환은 더 날카롭게 보이지만, 동시에 더 많은 고주파 성분이 포함됩니다. 이러한 고주파 성분은 PCB 상에서 방사되거나, 인접 회로에 간섭을 일으켜 의도하지 않은 동작이나 인증 실패로 이어질 수 있습니다. 상승시간과 무릎 주파수(fknee)의 상관관계고속 디지털 신호를 해석할 때는 단순히 클럭 주파수만 볼 것이 아니라, 신호가 포함하고 있는 주파수 성분의 범위를 파악하는 .. 2025. 5. 20. [PCB EMI] 이상적 구형파의 스펙트럼 (11) 디지털 신호가 '이상적'일수록 고주파는 더 많다?디지털 신호를 떠올리면 흔히 이상적인 구형파(Square Wave)를 생각하게 됩니다. 오실로스코프에서 클럭이나 데이터 라인을 관찰하면 마치 정사각형처럼 ‘0과 1’ 사이를 깔끔하게 오가는 파형이 보이기 때문입니다. 겉보기엔 단순한 네모 파형 같지만, 이 내부에는 우리가 쉽게 간과하는 고주파 성분이 숨어 있습니다. 이상적 구형파 속엔 무엇이 숨어 있나?이론적으로 완벽한 구형파는 상승과 하강이 무한히 빠르고, 듀티 사이클이 50%인 파형입니다. 현실 세계에서 이런 파형은 존재하지 않지만, 신호를 주파수 관점에서 분석하기 위해선 이 개념이 매우 중요합니다. 푸리에 변환을 통해 구형파를 해석하면 기본 주파수(1차 성분)를 중심으로 3차, 5차, 7차 같은 홀수차.. 2025. 5. 20. [PCB EMI] 디저털 파형의 스펙트럼 (10) 디지털 신호, 왜 스펙트럼을 봐야 할까? – 오실로스코프만으론 부족한 이유디지털 회로 설계를 하다 보면 신호가 육안으로는 정상처럼 보이는데도 불구하고, 오동작을 하거나 EMI 테스트에서 불합격 판정을 받는 경우가 있습니다. 이럴 때 단순히 시간 영역에서 파형만 보는 것으론 한계가 있습니다. 눈에 보이는 신호 이면에 숨은 주파수 성분, 즉 스펙트럼까지 분석해야 진짜 원인을 알 수 있습니다. 왜 푸리에 변환이 필요한가?우리가 오실로스코프에서 확인하는 신호는 시간 축(Time Domain)에서 전압이나 전류의 변화를 관찰하는 것입니다. 그러나 이러한 파형은 그 신호가 어떤 주파수 성분으로 구성되어 있는지는 알려주지 못합니다.디지털 신호는 겉보기엔 단순한 사각파처럼 보이지만, 실제로는 여러 개의 정현파가 겹쳐진.. 2025. 5. 20. 이전 1 다음
