Electronic #3 - Slew Rate

Slew Rate

1. Slew Rate 란?

출력전압이 단위 시간당 변화 가능한 비율을 나타낸다. 예를들면 1[V/us]는 1us동안 1V의 변화가 생길 수 있다는 것을 말한다.

위 그림과 같이 이상적인 신호의 경우 구형파처럼 신호변화가 발생하지만 실제로는 주황색 신호처럼 기울기가 생기게 된다. 이 기울기를 시간에 따른 전압 변화로 보았을 때 Slew Rate라고 한다.

2. Slew Rate는 머가 좋은가?

Slew Rate는 신호의 출력에서만 사용하게 되는데 Fast, Slow와 같은 용어를 주로 사용한다. 그럼 신호에서 Fast로 설정하는게 좋은것인가? Slow로 설정하는게 좋은 것인가? 라는 궁금증에 대답한다면 'IC의 rising time, falling time을 만족하는 스펙 내에서 Slew Rate가 Slow 인것이 좋다. ’ 라고 얘기할 수 있다.
rising time, falling time은 setup time, hold time으로 얘기할 수 있는데 setup time과 hold time은 이번 포스팅 범위를 넘어가니 다음에 자세히 설명하도록 하겠다.

3. Slew Rate Fast, Slow 특성

앞에서 얘기 했듯이 rising time과 falling time을 만족하는 스펙내에서 Slew Rate가 Slow인것이 좋다고 했는데 Slew rate가 fast 이면(고주파 신호이면) 신호의 overshoot와 undershoot가 심해지고 여러개의 선을 사용하는 병렬 전송에서 인접 신호에 영향을 주는 crosstalk, ringing, 반사 등과 같은 영향을 주어 신호선 간의 skew와 전송선의 impedance를 바꾸어 신호에 noise가 많이 발생하게 된다.
데이터 전송 속도가 빨라지면 당연히 만족해야하는 rising time, falling time이 엄격해지는데 이를 만족시키면서 slew rate를 slow로 가져가는 것이 좋은 방법이라고 할 수 있다.
Slew rate를 줄이더라도 PVT(Process, Voltage and Temperature) 변화에 rising time, falling time을 만족하도록 해야한다.

4. 결론

정리하면 Slew Rate는 Slow 인것이 좋고 Slow 일때 신호의 rising time과 falling time을 만족해야하며 이는 곧 신호의 setup time과 hold time을 얘기하고 setup time과 hold time은 PVT(Process, Voltage and Temperature) 변화에도 만족해야 한다. 신호의 데이터 전송 속도가 빨라지면 Slew Rate가 빨라지는 것은 어쩔 수 없다. 고속 신호에서 신호 무결성 문제가 의심된다면 Slew Rate를 조절하거나 PCB 설계의 외부 노이즈 영향에 대해 고민이 필요할 것이다.

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