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신호 레이어가 비아를 통해 변경될 때, 리턴 전류의 흐름을 잘 보여주는 그림이 있어서 올려 본다.

먼저 어떤 신호 레이어에서 인접 신호 레이어로 변경될 때이다.

리턴 전류(빨간색)는 신호 전류(검정 점선) 바로 아래 형성이 된다. 위쪽 신호 레이어의 리턴 전류는 레퍼런스 판의 위쪽에 형성이 되고, 아래쪽 신호 레이어의 리턴 전류는 레퍼런스 판의 아랫쪽에 형성 되며, 레퍼런스 판의 위 아래에 형성된 리턴 전류는 판의 클리어런스 홀 기둥을 통해서 연결 된다. 이렇게 리턴 전류가 형성 되어야 루프 인덕턴스가 최소가 되기 때문이다.

다음은 어떤 신호 레이어가 인접 신호 레이어가 아닌 멀리 떨어진 신호 레이러로 변경 될 때이다.

이 경우 두 신호 레이어의 레퍼런스 판이 물리적으로 다른 판이 된다. 위쪽 신호 레이어의 리턴 전류는 위쪽 레퍼런스 판의 위쪽에 형성되고, 아래쪽 신호 레이어의 리턴 전류는 아래쪽 레퍼런스판의 아래쪽에 형성된다. 두 레퍼런스 판은 물리적으로 분리되어 있으므로 두 판에서 흐르는 리턴 전류가 연결 되려면 두 판을 연결 시켜주는 shorting via가 필요하게 된다. 위 그림은 신호 비아 근처에 두 레퍼런스 판을 연결시켜주는 비아 한 개를 놓은 경우이다. 따라서 아래쪽 판의 아래쪽으로 흐르던 리턴 전류는 아래 판의 클리어런스 홀 기둥을 타고 올라와서 그 판의 위쪽으로 해서 shorting via 쪽으로 전류가 흐른 후 그 비아를 타고 올라가 위쪽 레퍼런스 판의 아래쪽에서 신호 비아의 클리어런스 기둥 쪽으로 흐른후 기둥을 타고 올라와 판의 위쪽에서 위쪽 신호 레이어와 마주보며 흐르게 된다.

두번째 경우를 좀 더 생각해 보자, 신호 비아와 레퍼런스 쇼팅 비아 사이의 거리(s)는 루프 면적 에 영향을 주므로 신호 트래이스의 임피던스에 영향을 준다. 같은 이유로 두 판사이의 거리(h)도 멀수록 s의 효과가 더 커지게 된다. s만으로 임피던스 제어가 어려울 경우 via의 수량 자체를 늘려 제어 할 수 있다. 위 그림에서는 한 개의 쇼팅 비아를 사용했지만 경우에 따라 2~4개의 비아를 사용할 수 있을 것이다. 다른 경우로, 아예 쇼팅 비아 없는 경우를 생각할 수 있다. 그 경우에는 두 레퍼런스 판 사이의 기생 커패시턴스를 경로 삼아 전류가 흐르게 되는데 가급적 피하는 것이 좋다.

그림 출처: www.sigcon.com