Abstract
This paper addresses the analysis and the design optimization of differential interconnects for Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) applications. Thanks to the differential transmission and the low voltage swing, LVDS offers high data rates and improved noise immunity with significantly reduced power consumption in data communications, high-resolution display, and flat panel display. We present an improved model and new equations to reduce impedance mismatch and signal degradation in cascaded interconnects using optimization of interconnect design parameters such as trace width, trace height and trace space in differential flexible printed circuit board (FPCB) transmission lines. We have carried out frequency-domain full-wave electromagnetic simulations, time-domain transient simulations, and S-parameter simulations to evaluate the high-frequency characteristics of the differential FPCB interconnects. The 10% change in trace width produced change of approximately 6% and 5.6% in differential impedance for trace thickness of $17.5{\mu}m$ and $35{\mu}m$, respectively. The change in the trace space showed a little change. We believe that the proposed approach is very helpful to optimize high-speed differential FPCB interconnects for LVDS applications.
본 논문에서는 저전압 차동 신호(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS) 전송방식의 응용을 위한 차동 전송 접속 경로의 분석 및 설계 최적화 방법을 제안한다. 차동 전송 경로 및 저전압 스윙 방법의 발전으로 인해 LVDS 방식은 데이터 통신 분야, 고해상도 디스플레이 분야, 평판 디스플레이 분야에서 매우 적은 소비전력, 개선된 잡음 특성 및 고속 데이터 전송률을 제공한다. 본 논문은 차동 유연성 인쇄회로 보드(flexible printed circuit board, FPCB) 전송선에서 선폭, 선두께 및 선 간격과 같은 전송선 설계 변수들의 최적화 기법을 이용하여 직렬 접속된 전송선에서 발생하는 임피던스 부정합과 신호왜곡을 감소시키기 위해 개선 모델과 새로이 개발된 수식을 제안한다. 이러한 차동 FPCB 전송선의 고주파 특성을 평가하기 위해 주파수 영역에서 전파(full-wave) 전자기 시뮬레이션, 시간영역 시뮬레이션 및 S 파라미터 시뮬레이션을 각각 수행하였다. $17.5{\mu}m$과 $35{\mu}m$의 전송선의 경우, 전극 폭에서의 약 10% 변화가 차동 임피던스에서의 약 6%와 5.6%의 변화를 각각 보였으나, 전송선 간 간격은 차동 및 특성 임피던스에서의 영향을 주지 않음을 확인하였다. 또한 전송선 간격이 증가할수록 상호 인덕턴스 및 커패시턴스가 감소하기 때문에 누화 잡음을 감소시키기 위해 신호 전송선간의 간격을 $180{\mu}m$ 이상 유지 해야함을 확인하였다.
