단일 종단, 홀수 모드 및 차동 임피던스 간의 관계 이해
다른 트레이스가 접지되었을 때 각 트레이스의 임피던스 (결합 없음)
차동으로 구동될 때 각 트레이스의 임피던스 (P+, N-)
P와 N 트레이스 간의 총 임피던스 (모두가 사용하는 사양)
k = 결합 계수 (0에서 1)
Zdiff ≈ 2 × Z₀ k → 0일 때 (느슨한 결합)
| Interface | Zdiff 목표 | 데이터 전송률 | 참고 |
|---|---|---|---|
| USB 2.0 | 90Ω ±15% | 480 Mbps | 종종 90Ω으로 완화됨 |
| USB 3.0/3.1 | 90Ω ±10% | 5/10 Gbps | TX 및 RX 쌍 |
| USB4 / TB3 | 85Ω ±10% | 40 Gbps | 매우 엄격한 스큐 |
| HDMI 1.4/2.0 | 100Ω ±15% | 10.2/18 Gbps | 4개의 TMDS 쌍 |
| DisplayPort | 100Ω ±10% | 32.4 Gbps | HBR3 |
| PCIe Gen3 | 85Ω ±15% | 8 GT/s | 레인당 |
| PCIe Gen4/5 | 85Ω ±10% | 16/32 GT/s | 엄격한 공차 |
| 1G 이더넷 | 100Ω ±10% | 1 Gbps | Cat5e 호환 |
| 10G/25G 이더넷 | 100Ω ±10% | 10/25 Gbps | SFP+ / SFP28 |
| SATA III | 100Ω ±10% | 6 Gbps | TX 및 RX |
| DDR4/DDR5 | 80Ω ±10% | 가변 | DQ, DQS 쌍 |
| LVDS | 100Ω ±10% | 655 Mbps | 디스플레이 패널 |
각 쌍 내에서 P 및 N 트레이스 길이를 일치시킵니다:
전체 길이에 걸쳐 일정한 S(간격)를 유지합니다:
연속적인 접지면이 중요합니다:
최상의 성능을 위해 결합을 최적화합니다:
비아에서 임피던스 불연속성을 최소화합니다:
TDR 검증을 위한 설계:
USB, HDMI, 이더넷, PCIe에 가장 일반적
고밀도 BGA 브레이크아웃, 플렉스 회로에 사용
Z₀는 단일 종단 특성 임피던스입니다. Zodd(홀수 모드 임피던스)는 차동으로 구동될 때 각 트레이스에서 보이는 임피던스입니다. Zdiff(차동 임피던스) = 2 × Zodd. 상호 결합으로 인해 Zodd < Z₀이며, 밀접하게 결합된 쌍의 경우 일반적으로 Zodd ≈ 0.7 × Z₀가 되어 Zdiff ≈ 1.4 × Z₀가 됩니다.
100Ω 차동이 표준이 된 이유는 일반적인 PCB 형상으로 쉽게 달성할 수 있고 차동 드라이버 IC와 잘 작동하기 때문입니다. 대부분의 고속 인터페이스(USB, HDMI, DisplayPort, 이더넷, PCIe)는 100Ω ±10%를 지정합니다. 일부 레거시 인터페이스는 90Ω(LVDS) 또는 85Ω를 사용합니다.
에지 결합 쌍은 동일한 레이어에서 나란히 실행되며 그 사이의 간격을 통해 결합됩니다. 브로드사이드 결합 쌍은 인접 레이어에 수직으로 쌓여 있습니다. 에지 결합이 더 일반적이고 라우팅하기 쉽습니다. 브로드사이드는 수평 공간이 제한적일 때 사용되지만 더 정밀한 레이어 정렬이 필요합니다.
더 좁은 간격(더 작은 S/W 비율)은 결합을 증가시키고 Zdiff를 감소시킵니다. 100Ω 목표의 경우 S ≈ W가 일반적입니다(1:1 비율). 너무 좁으면(S < W) 제조 문제와 과도한 결합을 일으킬 수 있습니다. 너무 넓으면(S > 3W) 차동 이점이 최소화됩니다. 격리를 위한 3W 규칙은 의도적인 차동 쌍에는 적용되지 않습니다.
차동 신호는 P와 N 트레이스의 필드가 부분적으로 상쇄되기 때문에 EMI를 크게 줄입니다. 그러나 이것은 쌍이 대칭(동일한 길이, 간격 및 타이밍)인 경우에만 작동합니다. P와 N 사이의 스큐는 차동 신호를 공통 모드로 변환하여 방사합니다. 스큐를 상승 시간의 5% 미만으로 유지하십시오.
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