▒ USB2.0 고속 전송선로와 PCB 패턴 설계(연구개발 전문 기술자료 제공) ▒ 480Mbps High Speed 실현을 위한 차동전송기술에 관한 자료

480Mbps High Speed 실현을 위한 차동전송기술 해설
USB2.0 고속 전송선로와 PCB 패턴 설계

국제테크노정보연구소 기술분석팀

A4/15P

15,000원

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지금까지, PC와 주변기기 간의 데이터 송수신에는 시리얼(EIA-232)나 패럴렐(프린트 포트) 인터페이스가 널리 사용되어 왔으며, 근래에는 이들 대신에 고속 데이터 전송이 가능한 USB(Universal　Serial　Bus) 인터페이스가 주류로 되고 있다.
USB의 최신 규격 USB2.0에서는 최대전송속도가 480Mbps인 하이스피드(High speed) 모드도 규정됨에 따라 초고속 데이터 전송이 가능하게 되었다. 물론 SATA(시리얼 ATA: 1.5Gbps)에 비하면 전송속도는 느리지만, USB에는 SATA와 같은 차동전송기술이 적용되었다.
USB에서는 저렴한 Low/Full Speed와 고속전송을 가능하게 하는 High Speed 기기를 혼재시킬 수 있으며, 버스의 최대 케이블 길이나 최대 접속수의 규정은 있지만, 마치 가전제품을 콘센트에 연결하듯이 다양한 기기를 간단하게 접속할 수 있다. 이와 같은 특징으로, PC 주변기기의 인터페이스는 USB가 당연히 주류로 자리잡고 있다.
USB와 경쟁 관계에 있는 고속 시리얼 인터페이스로서는 IEEE1394a가 있다. 이것은 지금까지 고급 디지털 비디오카메라(DV), 영상전송장비 등, 스피드가 요구되는 주변기기의 인터페이스로서 널리 보급되고 있었다. IEEE1394a 역시, USB와 같이 시리얼의 차동전송 방식을 적용하고 있으며, 전송속도는 400Mbps이다.
이 IEEE1394a에 대항하기 위해서 USB2.0에서는 High Speed 모드가 규정되었다. 단순하게 전송속도를 비교하면, USB2.0의 High Speed 모드가 80Mbps 빠르다는 것을 알 수 있다.
앞으로 차동전송은, 초고속 전송을 필요로 하는 다양한 주변기기에 응용되어 갈 것이므로 원리와 동작에 대해 잘 이해하고 있을 필요가 있다.

그래서 본고에서는 USB2.0에서 새로이 규정된 전송속도가 480Mbps인 High Speed 모드의 차동전송 기술을 해설하고, 이것을 토대로 USB2.0 High Speed 모드에 대응하는 전자기기 실현을 위한 USB2.0의 전송선로와 PCB 패턴 설계, 평가측정 테크닉에 대해 해설한다.

■ 주요내용

1. USB(Universal　Serial　Bus)의 기본지식
   ■ USB의 전송속도
   ■ USB2.0의 등장으로 주변기기 인터페이스는 USB가 주류
      □ USB2.0의 최대 전송속도는 IEEE1394a보다 고속
      □ 다양한 전송 모드의 혼재가 가능한 USB2.0
      □ USB2.0은 USB1.0의 규정을 모두 포함
   ■ 하이 스피드 모드의 기본 주파수는 240MHz
      □ NRZI(Non　Return　to　Zero　Inverted) 변조
2. 차동 전송선로의 특성 임피던스
   ■ USB2.0의 프린트 패턴
   ■ 마이크로스트립 라인의 특성 임피던스
   ■ 근접한 마이크로스트립 라인의 차동 임피던스
      □ 근접한 프린트 패턴의 특성 임피던스
      □ 근접한 프린트 패턴의 전계분포
      □ 차동 임피던스의 계산법
   ■ 차동 전송선로의 전자계 분포
      □ 전계는 차동선로의 프린트 패턴 간에 집중
      □ 페어선의 거리를 멀리해서는 안된다
   ■ 스트립 라인의 차동 임피던스
3. 차동 전송선로의 설계
   ■ USB의 신호선 패턴 설계
      □ USB 신호선의 권장 패턴
   ■ USB 신호선의 차동 임피던스 계산의 실제
      □ 권장 조건의 경우
      □ 시판 PCI 카드의 경우
   ■ USB 차동 전송선로의 설계 포인트
      □ 스타브
      □ 선로 간격을 일정하게 유지
   ■ USB의 케이블과 종단
      □ USB 케이블의 구조
      □ USB의 종단 방법
4. 차동신호의 평가
   ■ 차동신호의 평가에는 차동 프로브가 필요
   ■ 아이 다이어그램(Eye diagram)

기술자료 PDF 파일 목록

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