국제테크노정보연구소 기술자료 출판부

   전자환경 적합규정에 의한 패턴설계 지침서
     PCB 디자인의 EMC 설계

MIPS Computer Systems사     몬트로스  원저
(주)동역메카트로닉스연구소 기술분석팀 편역   B5/240P  55,000원

오늘날의 하이테크 전자기기는 초고속의 디지털 회로 부품을 탑재한 프린트 회로기판(PCB: Printed Circuit Board)으로 구성되어 있으며, 많은 각종 주변회로를 수반하고 있다. 이들은 국내 및 국제적인 EMC(Electromagnetic Compatibility) 적합 규격에 준하여 PCB를 디자인함으로써 지연, 반사, cross-talk 등에 의한 트러블이 없는 안정된 동작을 필요로 한다.
이 설계 지침서는 전자기기를 개발, 패턴 설계를 하는 엔지니어를 대상으로 하여, 북미를 비롯한 국제적 EMC 적합 설계를 목적으로, PCB의 바이패스와 디커플링 수법 및 클록회로, 상호접속, I/O 인터페이스 회로 등의 전자회로 전반에 걸쳐서 PCB 레이아웃 수법과 트레이스 배선에 관한 최신의 설계 기법을 명확하게 제시하고 있다.
본서는 이론에만 치우치지 않고 실무적인 내용을 겸비하고 있다. PCB상에서 EMC 대책 수법의 원리에 대한 설명부터 실제적인 설계 기법을 제시하고 있으며, 초보자부터 숙련자에 이르기까지 두루 커버하고 있다. 그리고, 단지 EMC 대책 기법뿐만 아니라, 고속 디지털 회로 기능을 실현하는데 있어서 고려해야 할 사항(예를 들면, 파형 일그러짐 방지를 위한 종단법 등)도 소개하고 있다.
그리고, 이 지침서는 전자기기 관련 회로설계 엔지니어, PCB 디자이너뿐만 아니라, 전기 기계설계, CAD/CAE, 엔지니어링, 제조시험, 제조 등의 분야에 종사하는 엔지니어에게도 큰 도움이 될 것으로 생각된다.

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주요 내용

■ PCB의 EMC 설계를 위한 기본지식과 세계의 규정 요구 조건

EMC 설계를 위한 기본적인 용어 정의, EMC와 프린트 회로기판
북미의 규정 요구조건, 세계적인 규정 요구조건, 기타 북미에 있어서 규제기관의 요구 조건
EMC에 관한 보충 정보

■ EMC를 고려한 PCB 설계의 기초

PCB의 적층 할당 방법, 2층기판의 레이아웃 기법, 2층기판의 구성법
4층기판의 레이아웃 기법, 6층기판의 레이아웃 기법, 6층기판의 구성법
8층기판의 레이아웃 기법, 8층기판의 구성법, 10층기판의 레이아웃 기법
RF 결합을 최소로 하기 위한 20H 규칙, PCB 패턴상의 그라운드 접속 방법
1점 그라운드 접속, 다점 그라운드 접속
그라운드와 신호의 루프, EMI 방사 저감을 위한 이미지 플레인, 적절한 부품 배치와 기능 분할법
RF 방사가 심한 고속의 논리 패밀리, PCB 내부의 신호 전달속도, 임계주파수(λ/20 파장)의 계산

■ 바이패스와 디커플링 회로의 배선 기법

콘덴서의 LCR에 의한 공진회로: 직렬공진회로의 구성, 병렬공진회로의 구성, 병렬 C-직렬 RL 공진회로의 구성
콘덴서의 물리적 특성, 콘덴서 값의 계산과 선택 방법, 병렬 콘덴서의 공진작용과 최적한 사용법
전원과 그라운드 플레인의 정전용량, 콘덴서의 리드 인덕턴스 영향과 대책
회로기판에 배치 방법: 전원 플레인의 배치, PCB상의 최적한 콘덴서 배치, PCB상의 최적한 벌크 콘덴서의 배치

■ 클록 회로의 트레이스 기법

클록 회로의 배치 방법, 클록회로의 국소화된 그라운드 플레인
트레이스의 임피던스 계산과 제어방법, 전달지연의 계산과 사례
용량성 부하의 영향과 대책, 클록회로의 디커플링 기법, 클록회로의 트레이스 길이
임피던스 정합과 반사 문제의 대책,
트레이스 길이의 계산 : 마이크로스트립의 트레이스 종단, 부하가 있는 스트립라인 트레이스의 종단
클록회로의 배선층: 클록 트레이서의 배선층, 외층의 마이크로스트립, 내층의 스트립라인, 층의 점프와 Via의 사용
보호 트레이스와 분류 트레이스, 크로스토크(cross-talk)의 발생과 방지 기법
트레이스의 종단 방법: 직렬 종단저항, 병렬 종단저항, 데브난 네트워크, RC 네트워크, 다이오드 네트워크
클록(발진)회로 부품의 트레이스 기법, 트레이스 분리와 3W 규칙

■ I/O 인터페이스 회로의 PCB 설계

I/O 회로의 분할 기법: 기능적 서브시스템, 조용한 영역(quiet area), 내부적인 방사 노이즈 결합
해자(垓字;moat)에 의한 절연과 분할 방법(해자에 의한 절연, 해자의 브리지-분할)
필터와 그라운드의 접속법, I/O 회로의 필터 사용법: I/O 커넥터에 있어서 바이패스 콘덴서, 데이터선 필터 입력에서의 바이패스 콘덴서, I/O 커넥터의 그라운드 접속법
로컬 에리어 네트워크 I/O의 레이아웃, 비디오 회로의 레이아웃 기법, 오디오 회로의 레이아웃 기법
안전규격에 의한 에너지 위험의 보호(퓨즈), 안전규격에 의한 연면거리와 공간거리

■ PCB의 정전기 방전에 대한 보호

PCB에서 정전기 방전(ESD)의 기초지식, PCB상에서 ESD 보호를 위한 설계 수법
일반적인 설계 수법, 불꽃 갭을 사용한 대책, 고전압 콘덴서에 의한 대책, 트랜조프TM를 사용한 대책, LC 필터에 의한 대책
ESD 보호를 위한 PCB 레이아웃 수법: 루프 면적을 최소로 한다, 보호 대역의 실시

■ 백 플레인과 도터 카드에서의 PCB 레이아웃 기법

back plane과 daughter card 설계의 기본, 트레이스와 분할 기법
60Ω과 100Ω 트레이스 임피던스의 예(4층기판의 사례, 임피던스의 선택 )
백 플레인의 구조, 도터 카드 설계항목의 기초지식: 전원 플레인의 순도, 평행 오버레이 트레이스의 신호품질, 임피던스 제어와 용량성의 부하, RF 전류의 기판간 결합
도터 카드의 카드 케이지에 대한 필드 이전 결합, 백 플레인의 층수 구성, 커넥터 슬롯의 수 
백 플레인과 도터카드에 있어서 상호접속, 기구 및 케이블 접속과 트레이스 배선, 신호 트레이스의 배선 기법
트레이스 길이와 신호 종단, 트레이스의 크로스토크 방지, ground loop의 제어, 백 플레인의 그라운드 슬롯

■ 기타 EMC를 위한 PCB 설계 기법

코너의 트레이스 배선 기법, 페라이트 소자의 선택 방법, 히트싱크(heat sink)의 그라운드 접속
리튬 전지회로의 레이아웃, BNC 커넥터의 레이아웃, 필름을 위한 다층기판의 적층 구조와 검토

■ PCB 설계 수법의 요약과 국제적인 EMI 규격 한도값

분류 레벨의 정의, FCC/DOC의 에미션 한도값, 국제적인 에미션 한도값의 요약(샘플 리스트)

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