PCB 에서 노이즈란 전압과 전류 혹은 전자파 등의 전기 신호가
다른 기기에 침입해 동작을 방해하는 현상을 의미한다 우리는 이
노이즈의 성질을 충분히 이해해야 적절한 PCB설계를 할 수 있다
▶ 노이즈(Nosiy) 예시
제어시스템(Control System) : 전자파에 의하여 신호가 왜곡된다
컴퓨터(Computer) : 전자파 간섭, 고조파에 의하여 신호가 왜곡된다
레이더(Rader) : 기상이변, 전리층에 의하여 전파가 산란된다
텔레비젼(Television) : 다른 채널 신호와 겹치는 현상이 발생된다
▶ 전자파(Electromagnetic Wave)
전기장과 자기장이 시간의 변화에 따라 발생하는 파동을 의미하고
전자기파라고 불리기도 한다, 일종의 전자기에너지이다.
전자파는 인간의 오감으로 느낄 수 없다 전기가 인가되었을 때와 전자가 움직일 때
발생하여 인체의 분자조직을 변형시키기 때문에 느낄 수 없다
전자파는 PCB설계에 매우 큰 영향을 미친다. 전자파 시험인증인 EMI을 무사히
통과하기 위해 PCB설계단계인 부품의 배치, 배선설계를 충분히 고려해야 한다
▷ 분류
전파, 적외선, X선, 가시광선, 감마선, 자외선 등이 있다
▶ 전자파(Electromagnetic Wave) 의 성질과 PCB 연관성
전자파의 파장(A)은 주파수(f) 와 반비례한다
파장이 짧을 수록, 주파수가 클수록 에너지는 매우 크다
A = C / f
▷ 고속으로 동작하는 PCB의 경우
높은 주파수로 인하여 직진성, 산란, 투과성이 매우 강하다
신호라인 간의 간섭으로 신호 왜곡현상이 발생하기 쉽다
신호가 외부로 방사되거나 외부로부터 유입되기도 쉽다
▶ 노이즈의 생성원(발생원)
시간이 흐름에 따라 전압, 전류가 변화하는 부분에서 노이즈가 발생한다
dv/dt 와 di/dt 가 클수록 큰 노이즈 성분아 생성된다
전기가 인가되면 회로에 특성에 따라 차이는 있지만
PCB에 노이즈는 필연적으로 발생 한다
노이즈는 완전히 제거할 수 없으나 노이즈의 성분을 줄이거나
회로에 덜 영향을 받도록 설계가 가능하다
▶ 노이즈의 침입 경로 파악
전도 노이즈 : 케이블을 통해 PCB 내부로 들어가는 과정에서 전원, 신호 라인에 의한 노이즈
방사 노이즈 : 외부로 방출되거나 혹은 외부로부터 유입되는 노이즈
복사 노이즈 : PCB 내에 전원라인과 그라운드에 의한 노이즈
▷PCB 상에 발생하는 EMI 문제
전도 노이즈나 방사 노이즈 등의 침입경로를
파악하여 EMI의 근본 문제를 해결해야 한다
전도 노이즈(Conducted Emission) : 케이블이나 PCB의 트레이스를 타고 전해지는 에너지
방사 노이즈(Radiated Emission) : 전자파 형태로 공간을 통해 전해지는 에너지
▷ 노이즈의 발생경로 밝혀내기
외부의 노이즈가 PCB로 침입하는 것을 억제하기 위한 대책으로
노이즈 발생원에서 방지를 하는 것이 비용적인 측면에서 훨씬 유리하다
[ a ] : 도체를 통해 전도된다
[ b ] : 공간을 통해 전도된다
[ c ] : 처음에는 도체로 전도되다가, 중간에서 공간을 통해 전도된다
[ d ] : 처음에는 공간을 통해 전도되다가, 중간에서 도체로 전도된다
▶ PCB 관점에서의 전자파(Electromagnetic Wave) 환경
PCB 에서의 EMI 문제 발생의 3가지 모델 요소로
에너지의 발생원(EMI Source 발생원), 발생원과 수용체 간의 전파경로
수용체(피해기기) 의 요소가 있다
EMI Source 발생원 : 클럭 발생회로, 부품 방사, 배선설계미숙, 긴배선, 임피던스 부정합으로 발생
전파 경로 : 자유공간, RF Coupling, 상호접속 Cable
피해 기기 : 노이즈에 민감한 부품이고, 입출력 케이블로 간섭을 받거나 다른 회로로 전달하는 부품이다
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