공통 모드 노이즈 필터 선정과 활용 : 기초 강좌 8~11

우선 디지털 신호를 손실 없이 통과시키기 위해 차동 모드 삽입 손실이 적은 것을 선정합니다. 그림 8-1과 같이 디지털 신호 파형의 정형에는 최소 3 차 ~ 5 차 이상의 고주파 성분이 필요하기 때문에 디지털 신호의 기본 주파수 fo의 3 × fo 또는 5 × fo 이상의 컷 오프 주파수를 가지는 것을 통상 선정합니다.

한편 최근의 고속 전송에서는, 고주파 성분의 손실을 보완하기 위해, 출력 측에서의 엠퍼시스, 수신단에서의 이퀄라이저 처리를 하고 있는 인터페이스가 많이 보여집니다. 이 경우, 규정의 컴플라이언스 테스트를 패스해 실 사용상 문제없으면, 3×fo 이하의 것에서도 채용되는 경우가 있습니다.

노이즈필터 8-1

차동 모드 특성 임피던스 정합

차동 모드 전송에서 또 다른 중요한 파라미터로 차동(디퍼렌셜) 모드의 특성 임피던스가 있습니다. (이하 특성 임피던스) 통상 인터페이스의 규격으로 정해진 특성 임피던스에 따라 전송선로 설계가 이루어지고 있습니다. 예를 들어 USB라면 특성 임피던스 90Ω, HDMI이면 100Ω이 규정되어 있습니다.

만약 전송 대역에서 공통 모드 노이즈 필터가 크게 이 특성 임피던스를 벗어나면 차동 신호의 반사, 손실이 발생하여 신호가 열화 됩니다.

그림 8-2는 동일한 컷오프 주파수 3GHz를 갖는 공통 모드 노이즈에서 특성 임피던스가 다른 두 개의 필터의 HDMI-1080p-Eye 마스크 테스트를 비교한 결과를 보여줍니다.

특성 임피던스 100Ω을 가진 당사 제품에 비해 특성 임피던스가 80Ω으로 낮은 타사 필터에서는 신호에 열화가 보입니다.

따라서 차동 모드의 특성 임피던스 정합에도 주의를 기울일 필요가 있습니다.

노이즈필터 8-2

이 특성 임피던스 정합을 평가하는 방법에는 시간 축에서 평가하는 TDR 측정과 주파수축에서 평가하는 S-parameter 가 있습니다. 당사가 제공하는 S-parameter로부터의 연산에 의해, 공통 모드 노이즈 필터의 주파수 축의 특성 임피던스 정보를 얻을 수 있습니다.

TDR 측정에서는 스텝 펄스를 커넥터 측에서 넣고 그 응답을 관측함으로써 차동 모드의 특성 임피던스를 측정할 수 있습니다. 만약 피측정 경로 중에 입력한 규정의 특성 임피던스를 가지는 스텝 펄스와 다른 특성 임피던스도 부위가 있는 경우 거기에서 반사, 손실이 발생합니다.

이를 특성 임피던스 값으로 다시 처리하고 경로의 정보로 반환합니다. TDR 특성의 장점은 세트를 조립한 상태에서 위치 정보와 함께 특성 임피던스를 관측할 수 있어 기판상의 부정합 개소를 파악할 수 있다는 특징이 있습니다.