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Power Plane Overlap(파워 판 겹침의 임피던스에 대한 영향)

 

가끔씩 아래 그림과 같이 여러 개의 power 판이 1개의 ground 판을 reference하는 경우를 보게 된다. 이 경우에 각 판 사이에는 어떤 impedance 관계가 형성이 될까?

 

아래 그래프가 그 답을 알려 주고 있다.

파란 선(original)은 power2가 없을 때의 power1과 ground 사이의 impedance이다. 빨간 선(float-blocking)은 power2가 power1과 ground 사이의 삽이 되었을 때의 power1과 ground 사이의 impedance이다. 원래의 경우와 거의 비슷하다. Power1과 power2 사이의 impedance는 녹색선(coupling to other plane)이다. Power1의 AC(노이즈) 성분은 ground보다 power2로 더 잘 coupling 된다.

Power1과 ground 사이에 100nF(ESL = 1 nF, ESR = 0.01) 짜리 capacitor를 삽입했을 경우에 어떤 변화가 있는지 살펴보자. 분홍 선은 power1과 ground 사이의 impedance 곡선이 capacitor에 의해서 변한 것을 보여준다. 그런데 capacitor를 삽입하지 않은 power2와 ground 사이의 impedance도 변한 것을 볼 수 있다(연한 풀색 선). 

Power plane들이 overlap이 되어 있을 경우에 각 power들은 서로 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 따라서, 한 쪽의 decoupling이 좀 빈약하더라도 다른 쪽의 영향을 받아서 극복이 될 수도 있다. 그러나, 더 나쁜 상황도 생각할 수 있는데, 예들 들어 두 power가 12V와 1.2V 처럼, power 간의 크기 차이가 크다면 큰 쪽에서 발생한 노이즈가 작은 쪽으로 쉽게 전이되어 에러를 유발할 수도 있다. 혹은 하나의 power가 digital이고 다른 power는 analog일 경우에도 문제를 일으킬 수 있다. 다만, 크기가 비슷한 digital power끼리라면 문제되지는 않을 것이다.