8. Return path (리턴 전류 경로)

클록 라인, 고속 신호 라인에서는 리턴 전류에 의해 루프가 발생합니다. 루프는 방사 잡음을 증가시킵니다. 클록 라인 및 고속 신호 라인의 전류는 그라운드 경로를 통해 발신원으로 돌아갑니다. 이 전류가 리턴 전류입니다. 아래 그림은 리턴전류의 예시입니다.

1) 리턴패스의 중요성

리턴패스는 신호의 전류가 돌아오는 경로를 말합니다. 일반적으로 리턴패스는 접지(ground)를 의미합니다. 리턴패스는 신호의 전류가 원활하게 흐르기 위해 중요합니다. 리턴패스가 적절하지 않으면 루프(loop)가 형성되어 방사 노이즈(radiated noise)가 증가할 수 있습니다.

리턴패스는 다음과 같은 이유로 중요합니다.

• 신호의 전류를 원활하게 흐르게 합니다. 신호의 전류는 전압의 차이에 의해 발생합니다. 전압의 차이가 있으면 전류는 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 됩니다. 리턴패스는 전류가 흐르는 경로를 제공합니다.
• 루프의 형성을 방지합니다. 루프는 전류가 흐르는 경로가 닫힌 형태를 말합니다. 루프가 형성되면 전류의 자기장이 루프를 따라 흐르게 됩니다. 이 자기장은 주변의 회로에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 고속 신호의 경우 루프에 의해 방사 노이즈가 발생할 수 있습니다.

방사 노이즈의 영향

방사 노이즈는 전자회로의 성능을 저하시키는 요인입니다. 방사 노이즈로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

• 신호의 품질이 저하됩니다.
• 다른 회로의 동작에 영향을 미칩니다.
• 전자파 간섭(EMI)을 발생시킵니다.

2) 리턴패스의 설계방법

리턴패스는 신호의 전류가 돌아오는 경로를 말합니다. 일반적으로 리턴패스는 접지(ground)를 의미합니다. 리턴패스는 신호의 전류가 원활하게 흐르기 위해 중요합니다. 리턴패스가 적절하지 않으면 루프(loop)가 형성되어 방사 노이즈(radiated noise)가 증가할 수 있습니다.

2-1) 리턴패스의 설계 고려 사항

리턴패스를 설계할 때는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다.

• 리턴패스의 위치

리턴패스는 신호 경로와 동일한 층 또는 인접 층에 있어야 합니다. 리턴패스가 신호 경로와 다른 층에 있으면 루프가 형성될 가능성이 높아집니다.

• 리턴패스의 간격

리턴패스는 신호 경로와 허용 간격 이하의 거리를 유지해야 합니다. 허용 간격은 리턴패스와 신호 경로 사이의 최소 거리를 말합니다. 허용 간격을 유지하면 루프의 면적이 작아져 방사 노이즈가 감소합니다.

• 리턴패스의 면적

리턴패스의 면적은 가능한 한 작게 유지해야 합니다. 리턴패스의 면적이 크면 루프의 면적이 커져 방사 노이즈가 증가합니다.

• 리턴패스의 균일성

리턴패스는 가능한 한 균일하게 배치해야 합니다. 리턴패스가 균일하지 않으면 루프의 면적이 불균일해집니다. 이는 방사 노이즈의 크기를 증가시키는 원인이 됩니다.

• 리턴패스의 단락 방지

리턴패스는 단락이 발생하지 않도록 해야 합니다. 단락이 발생하면 전류가 흐르는 경로가 닫히게 됩니다. 이는 루프가 형성되어 방사 노이즈가 발생할 수 있습니다.

2-2) 리턴패스의 설계 시 주의사항

리턴패스를 설계할 때는 다음과 같은 사항에 주의해야 합니다.

• 리턴패스를 너무 좁게 배치하지 않도록 주의해야 합니다. 리턴패스가 너무 좁으면 전류가 흐르는 데 어려움이 발생할 수 있습니다.
• 리턴패스를 너무 넓게 배치하지 않도록 주의해야 합니다. 리턴패스가 너무 넓으면 루프의 면적이 커져 방사 노이즈가 증가할 수 있습니다.
• 리턴패스를 배치할 때는 신호의 흐름 방향을 고려해야 합니다. 신호의 흐름 방향에 따라 리턴패스를 배치하면 방사 노이즈를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

리턴패스의 설계는 전자회로의 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 중요한 요소입니다. 리턴패스를 적절하게 설계하여 방사 노이즈를 방지하고, 신호의 품질을 향상시킬 수 있습니다.