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PCB 임피던스 설계 — 고속 신호 PCB 설계 기준

doillabs 2026. 3. 5. 17:58
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PCB 임피던스 설계 — 고속 신호 PCB 설계 기준

안녕하세요, PCB 설계와 SMT 실무 데이터를 공유하는 도일랩스(Doil Labs)입니다. 고속 신호 PCB를 설계하다 보면 이런 고민 한 번쯤 있으셨죠? “왜 같은 길이의 패턴인데 신호가 깨질까?” 그 원인의 상당수는 바로 PCB 임피던스(Controlled Impedance) 때문입니다. 오늘은 현장에서 실제로 사용하는 임피던스 설계 기준과 계산 원리를 정리해보겠습니다.

1. PCB 임피던스란 무엇인가

PCB 임피던스는 PCB 패턴을 통해 신호가 이동할 때 발생하는 전기적 저항 성분을 의미합니다. 단순한 저항(resistance)이 아니라 다음 요소가 함께 포함됩니다.

• 저항(Resistance) • 인덕턴스(Inductance) • 정전용량(Capacitance)

고속 디지털 신호에서는 패턴이 단순한 전선이 아니라 Transmission Line으로 동작하게 됩니다.

대표적인 임피던스 기준은 다음과 같습니다.

• USB : 90Ω Differential • Ethernet : 100Ω Differential • PCIe : 85Ω Differential

2. Microstrip vs Stripline 구조 비교

구조 특징 사용 위치
Microstrip 외층 패턴 구조 고속 신호 라인
Stripline 내층 패턴 구조 EMI 감소 설계

3. 임피던스를 결정하는 주요 요소

PCB 임피던스는 다음 4가지 요소에 의해 결정됩니다.

  • PCB 패턴 폭 (Trace Width)
  • PCB 두께
  • 유전율 (Dielectric Constant)
  • GND Plane과의 거리

4. 고속 PCB에서 임피던스가 중요한 이유

임피던스가 맞지 않으면 다음 문제가 발생합니다.

• Signal Reflection • 데이터 오류 • EMI 증가 • Eye Diagram 열화

특히 1Gbps 이상의 신호에서는 임피던스 매칭이 필수 설계 요소가 됩니다.

5. 임피던스 설계 실무 기준

인터페이스 임피던스 기준 비고
USB 90Ω Differential USB2.0 / USB3.0
Ethernet 100Ω Differential LAN PHY
PCIe 85Ω Differential 고속 인터페이스

6. 설계 시 자주 발생하는 실수

  1. Stackup 정의 없이 패턴 설계
  2. GND Plane이 끊어진 구조
  3. Differential pair 길이 불일치
  4. Via 과다 사용
  5. 임피던스 계산 없이 설계 진행

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 임피던스 계산은 어떻게 하나요?
PCB Stackup 정보와 Trace Width를 기반으로 계산합니다.

Q2. Differential pair는 왜 중요한가요?
고속 인터페이스에서 신호 안정성을 확보하기 때문입니다.

Q3. 임피던스 오차는 얼마나 허용되나요?
일반적으로 ±10% 이내입니다.

Q4. PCB 제조 시 임피던스 테스트를 하나요?
Controlled impedance PCB는 TDR 테스트를 진행합니다.

Q5. Stackup 설계는 누가 하나요?
PCB 설계자와 제조사가 협력하여 결정합니다.

Q6. 도일랩스에서도 임피던스 PCB 제작이 가능한가요?
도일랩스는 고속 PCB 설계에 필요한 Stackup 설계와 제조 데이터를 함께 제공합니다.

도일랩스 기술 지원
PCB 설계부터 SMT 제조까지 실무 데이터를 기반으로 지원합니다.
https://www.doillabs.com

마무리

PCB 임피던스 설계는 고속 디지털 회로에서 신호 품질을 좌우하는 핵심 요소입니다. 특히 USB, PCIe, Ethernet과 같은 인터페이스에서는 정확한 임피던스 설계가 필수입니다.

도일랩스 블로그에서는 앞으로도 PCB 설계와 SMT 제조에서 바로 활용할 수 있는 실무 데이터를 계속 공유하겠습니다.

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