How to Analyze Signal Behavior

전자 회로나 시스템을 설계하거나 진단할 때, 단순히 전압이 잘 나오는지만 확인하는 것으로는 부족하다. 신호가 어떻게 흐르고, 얼마만큼의 속도로 변화하며, 어떤 조건에서 왜곡 없이 전달되는지 등을 종합적으로 파악해야 한다. 이를 위해 우리는 하나의 신호를 바라보는 네 가지 서로 다른 관점을 가지고 분석할 수 있다.

• DC Test - Parameter(Input Voltage, Current)가 변화할 때, 출력이 사양대로 동작하는지 확인
• AC Test - 신호가 이상적인 결과값으로 얼마나 빠르게 도달하는가? (rise time, fall time, ringing, jitter 등을 측정하여 타이밍 무결성 검증)
• S-Parameter (Frequency 에 따라 신호가 얼마나 잘 전달되고 반사되는지를 보는 주파수 해석. S21, S11)
• Z-Parameter (신호가 흐르는 통로(전송선, PCB, 커넥터)의 Impedance가 올바르게 정합되어 있는지( 50Ω )를 평가)

결국 Signal Integrity(SI)란, 하나의 신호가 회로나 시스템 내에서 왜곡 없이, 손실 없이, 정확한 타이밍에 도달하는지를 평가하고 확보하는 기술이기에 위 네 가지 관점이 유기적으로 작동한다:

• DC 레벨이 안정적으로 유지되는 구조(소자의 파라미터와 전원설계), (DC Test를 통해 분석)
• 빠르고 정확한 시간 응답을 가능하게 해주는 재료와 패턴 설계, (AC Test, S-Parameter를 통해 분석)
• 임피던스 매칭을 기반으로 주파수 응답(S21 손실)을 최소화하는 전략이 통합적으로 고려되어야 한다. (S-Parameter, Z-Parameter를 통해 분석)