PCB 설계를 하시는 분이라면 신호선에 직렬로 연결된 저항을 보신 적이 있을 겁니다. 이 작고 눈에 띄지 않는 부품은 정확히 무엇을 할까요? 오늘은 가장 쉬운 용어로 설명해 드릴 테니, 읽고 나면 이해하실 수 있을 겁니다!

흔한 예로 CPU와 DDR 칩을 연결하는 데이터 라인을 생각해 봅시다. 각 라인에는 직렬로 저항이 연결되어 있습니다. 이 저항의 핵심 기능은 신호를 더 "순종적"으로 만들어 이탈하지 않도록 하는 것입니다. 전문 용어로는 이를 "임피던스 매칭"이라고 하며, 신호 반사를 방지합니다.

원리를 설명하는 것은 너무 건조하므로 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 실제 효과를 살펴보겠습니다. 그러면 명확하게 이해될 것입니다!

시뮬레이션 모델 구축

첫 번째 단계는 링크 모델을 구축하는 것입니다. 전송선의 임피던스를 일반적으로 사용되는 50옴으로 설정하고, 송신단(tx)과 수신단(rx)을 1.8V 고속 모델로 교체합니다. 이는 실제 신호 전송 시나리오를 시뮬레이션하는 데 필요합니다.

다른 저항 값은 매우 다른 결과를 낳습니다!

신호 반사에 미치는 영향을 조사하기 위해 0옴, 10옴, 20옴, 30옴, 40옴, 50옴의 여섯 가지 저항 값을 선택하여 테스트했습니다.

시뮬레이션 결과는 즉시 차이를 드러냈습니다:

• 직렬 저항(0옴)이 없으면 신호가 너무 빠르게 상승하여 심각한 오버슈트가 발생했습니다.
• 10옴과 20옴으로 전환하면서 오버슈트가 점차 줄어들어 훨씬 더 나은 파형을 얻었습니다.
• 30옴에서는 파형이 가장 안정적이었으며, 오버슈트나 느린 현상 없이 최고의 신호 품질을 보여주었습니다.
• 하지만 40옴과 50옴에서는 신호 상승이 느려지고 언더슈트가 발생하여 결과가 이상적이지 않았습니다.

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저항 선택 방법

더 크거나 작은 저항이 반드시 더 좋은 것은 아니라는 점을 기억하세요! 핵심은 "송신단의 내부 저항 + 직렬 저항의 저항"이 전송선의 임피던스(예: 앞서 언급한 50옴)와 같거나 가깝도록 하는 것입니다. 이렇게 하면 반사가 제거됩니다.

실제 설계에서는 일반적으로 22-30옴으로 시작하는 것이 좋습니다. 특정 값은 시뮬레이션을 통해 확인하는 것이 가장 좋으며, 신호가 요구 사항을 충족할 때까지 나중에 디버깅하는 동안 다른 저항 값을 시도해 볼 수 있습니다.

재미있는 사실: 최신 DDR 메모리에는 왜 이 저항이 더 이상 없을까요?

최신 DDR 메모리는 ODT(On-Demand Technology)를 사용하며, 이는 칩에 저항을 통합하고 심지어 조정 가능합니다! 그러나 ODT는 데이터 라인에만 적용된다는 점에 유의해야 합니다. 주소 라인, 제어 라인 및 클럭 라인은 제대로 처리되지 않으면 여전히 신호 반사가 발생할 수 있습니다.

또한 직렬 저항은 송신단에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 너무 멀리 배치하면 신호 개선 효과가 상쇄됩니다.