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GND는 0V 기호이면서 전류의 리턴 경로다
Signal GND와 Power GND는 서로 다른 0V를 만들기 위한 이름이 아니다. 센서·ADC처럼 작은 신호가 기준으로 삼는 경로와 모터·MOSFET·DC-DC 컨버터의 큰 전류가 돌아가는 경로를 구분해 관리하려는 표현이다. 회로도에서 모두 GND로 표시돼도 PCB에서는 어느 패턴과 plane을 함께 쓰는지에 따라 노이즈가 달라진다.
실제 GND에는 저항과 인덕턴스가 있다. 부하 전류가 공통 경로를 통과하면 `Vnoise = I × ZGND`만큼 위치별 전위차가 생기며, 빠른 전류 변화에서는 기생 인덕턴스에 `V = L × di/dt` 전압도 발생한다. 이 경로를 ADC 기준점과 공유하면 전원 전류의 변화가 측정 코드에 섞인다.
신호선은 왕복 경로까지 한 쌍으로 본다
고주파 신호의 리턴 전류는 연속된 기준면이 있을 때 신호선 가까이로 흐르며 루프 면적을 줄인다. 신호선 아래의 GND를 자르거나 split plane 위를 가로지르면 리턴이 우회해 방사 노이즈와 간섭이 커질 수 있다. 신호가 층을 바꾸는 곳에서는 가까운 GND stitching via로 리턴이 기준면을 옮길 길도 마련한다.
전원부는 입력 커패시터, 스위치, 다이오드 또는 동기 MOSFET으로 이어지는 고주파 전류 루프를 먼저 줄인다. 굵은 패턴 하나보다 전류가 짧고 로컬하게 순환하도록 부품을 배치하는 일이 우선이다. 이 루프가 센서와 ADC 아래를 지나거나 신호 리턴과 좁은 목을 공유하지 않게 한다.
plane을 자르기보다 부품과 경로를 영역별로 배치한다
아날로그, 디지털, 파워 영역은 부품 배치와 라우팅으로 나누되 연속된 저임피던스 GND plane을 유지하는 구성이 일반적인 출발점이다. 민감한 회로는 스위칭 노드에서 떨어뜨리고, 각 영역의 전류가 자기 영역 안에서 짧게 닫히도록 배치한다. 영역을 나눈다는 이유만으로 GND plane까지 자르면 오히려 리턴 경로가 길어질 수 있다.
AGND, DGND, PGND, SGND 핀이 따로 있는 IC는 이름만 보고 임의로 합치지 않는다. ADC는 디바이스 가까이에서 AGND와 DGND를 연결하도록 요구할 수 있고, 전원 IC는 제어 GND와 전력 GND의 접속점을 따로 지정하기도 한다. 페라이트 비드로 GND를 분리하는 방식도 일괄 적용하지 말고 데이터시트의 권장 레이아웃을 따른다.
모터 전류 센싱은 파워 리턴과 기준점을 분리한다
전류 션트의 Sense+와 Sense−는 전력 패턴에서 켈빈으로 따로 뽑는다. 증폭기와 ADC 기준의 SGND도 모터 전류가 흐르는 PGND 구간을 측정 경로로 공유하지 않게 연결한다. 레이아웃 검토 때 신호마다 왕복 화살표를 그려 보고, 시제품에서는 최악 부하에서 GND 지점 간 전압과 ADC 코드 변화를 측정하면 공통 임피던스가 숨어 있는 위치를 찾기 쉽다.
