아래는 가장 단순히 두 IC간의 고속 Signal이 통과할때, RE(Radiated Emission) 전자파 방출에 관한 그림이다. 아 그림과 같이 전류는 두 Trace "Signal"과 "Ground"를 돌며 폐루프를 형성하는데, 그때 그 폐루프의 면적이 전자파방출을 하는데 중요한 요인이 된다. 아래 수식의 A값이 Area로 폐루프 면적을 나타내는데, 다른계수는 거의 고정되어있고, A값이 클수록 방사가 많아지게 된다. EMI를 고려한 설계시 이 면적을 중요하게 다뤄야 한다.
A : 폐루프 면적 (중요값)
다음 아래 Case1, Case2, case3 가 있다.
오직 Top layer만 있다고 가정하에 신호선과 GND 폐루프
Case 1case 2case 3
전자파 방출 순위로 보면, Case 1 > Case 2 > Case 3 으로 볼 수 있다. 이처럼 신호와 GND의 거리가 전자파 방출에 중요한 원인이 된다고 볼 수 있다.
그러면 어떻게 폐루프를 가장 짧게 만들 수 있는가?
그것이 바로 Shape Plate를 까는 이유가 될 수 있다. 전류는 저항이 적은 최단거리만을 골라서 돌아 오게 되는데, 그 경로가 넓고 자유로운 공간일 수록 유리하다.
예를 들면 어떤 시스템에 6V를 넣고 6V가 다시 나왔다면 Γ=1 이다. 즉 Reflection coefficient(반사계수) 값이 1이 된다.
이를 Return Loss로 바꾸기 위해서는, 아래 식으로 계산 하면 된다.
Γ=1 일 때, RL = 0이 된다. log 1 = 0 이므로. RL = 0 이라는 값은, Return Loss값이 0이라는 뜻이고 이 의미는 전반사가 되었다는 뜻이다. 즉 회로에 Load가 제대로 걸리지 않고 모두 되돌아온다는 뜻이다. RL = 0은 전부다 돌아온 값이므로 최대값이라고 볼 수 있다.
만약 6V를 넣고 3V가 나왔다면? Γ=-0.5 이다. 이를 RL값으로 계산 하면, RL = -0.6020 이다. 이를 통해 알 수 있는 것은, RL값이 작으면 작아질수록( -로 갈수록) Loss가 줄어드는 것으로 회로가 양호 하다는 것이다.
우선 이 기능을 사용하기 위해서는 OrCAD PCB Professional 라이센스가 있어야 한다.
그러나 이중에 Dynamic 이라는 옵션을 사용하기 위해서는 Allegro PCB Designer이상의 라이센스가 필요하다.
Dynamic옵션은, Teardrop또는 Tapered Trace를 사용한 후, 수정이 필요해 Slide를 통해 Trace의 방향을 바꿨을 때 자동으로 적용시켜주는 옵션인데, 이 옵션이 없으면 수정하고 다시 Teardrop또는 Tapered Trace를 적용시켜주어야 한다.
(옵션 장난질이 H모 자동차 같다......)
이 옵션 차이는 포스팅의 맨 아래쪽에 있다.
1. Parameter 설정하기
Route - Teardrop/Tapered Trace - Parameter
제일 위에 있는 설정은 Teardrop을 활성화 시킬 Pad모양
기본적으로 아래와 값이 default로 설정되어있다.
옵션에서는 Teardrop(=fillet)과 Tapered Trace 두개로 나눠져 있다.
왼쪽 teardrop, 오른쪽 Taper Trace
두개의 차이점은,
Teardrop은 Trace가 via나 pin에 연결될 때 그 경사각을 완만하게 만들어 주는 것이다.
Tapered Trace옵션은 Trace의 폭이 갑자기 줄어들 때, 그 각을 완만하게 만들어 주는 것이다.
FindFilter값 cline으로 설정 (net설정시 design파일 모든 net에 적용됨)
cline을 Find로 선택했기 때문에, 하나의 Trace를 클릭했을 때, 양쪽 pin과 via에 아래와 같이 Teardrop이 생긴다.
만약 Find를 Net로 선택하면 Design파일 모든 net에 위와 같은 Teardrop이 다 적용된다.
2-2. Fillet각 조절하기 (완만하게 Trace와 연결)
해당값을 바꾸면, 기존 90도의 각보다 더 길어지면서 Pad, Via와 Trace가 더 완만한 경사를 갖게 된다.
default값은 90으로 되어있지만, 40도로 변경했을 때,
3. Tapered Trace 사용하기
3-1. 반드시 Tapered traces 체크박스를 활성화 시켜주어야 한다.
3-2. Cline또는 Net를 선택하고 Trace 두께가 바뀌는 부분에 옵션사용
(동일한 Net에 Trace가 급격이 변화되는 것을 완만하게 바꿔줌)
3-3. 경사도 변경 테스트 (더 완만하게)
위와 같이 10도로 변경 되었지만, 두께 차이가 너무 크다.
3-4. 작은 경사도에 맞게 수정하기
현재 저 두꺼운 Trace는 1mm 이다.
이를 부드럽게 수정하기 위해서는 아래 Parameter값을 변경해야 한다.
떨어지는 경사각을 완만하게 하기 위해서는 Desired angle을 최대한 아래로 낮추고,
최대한 떨어지는 길이를 멀리 늘려놓아야 완만하게 할 수 있다.
즉, 각을 완만하게 길게 빼고 싶다면,
Desired angle을 낮추고,
Max offset은 늘리고,
4. Dynamic 옵션사용
위에서 언급했지만, 이 옵션을 사용하기 위해서는 Allegro PCB Designer옵션이 필요하다.
Dynamic옵션은, Teardrop또는 Tapered Trace를 사용한 후, 수정이 필요해 Slide를 통해 Trace의 방향을 바꿨을 때 자동으로 적용시켜주는 옵션인데, 이 옵션이 없으면 수정하고 다시Teardrop또는 Tapered Trace를 적용시켜주어야 한다.
OrCAD PCB Professional 에서는 이 옵션이 비활성화 되어있다.
OrCAD PCB Professional에서는 만약 아래와 같이 Routing을 수정하면, Teardrop이 사라진다.
Allegro PCB Designer 옵션에서 Dynamic을 활성화 하고 변경하면, 아래와 같이 어떤 위치로 변경해도 Teardrop이 따라다니게 된다.
<TIP> 만약 길이 상관없이 taper trace를 각도에 맞춰 사용하고 싶다면
Max offset값을 크게 잡아둔다. 그리고 desired angle만 바꿔주면 된다.
teardrop 이 중요한 이유
1. impedance 감소
2. fabrication 과정에서 drill hole 마진 감소 (아래 영상 뒷부분 참고)
