part 1 : pcb noise를 잡으려면?
전자회로/시스템이 점점 더 고속으로 발전할수록, 필연적으로 pcb의 noise 문제 역시 더욱 해결이 어려워지고 있습니다.
이렇게 갈수록 복잡해지는 pcb noise 문제를 해결하기 위해서는, 우선 pcb에 noise가 유입되는 경로와 그것의 이론적인 원리를 이해하는 것이 중요합니다.
part 1 에서는, pcb에서 noise가 커지는 경우에 대해 공진과 임피던스의 개념에 기반하여 이해함으로써, 역으로 noise를 억제하기 위해서는 어떤 행동을 취해야 하는가? 에 대한 방향을 제시하고자 합니다.
step 1 : pcb noise  
noise란 말 그대로 잡음을 말합니다.고속의 시스템이나 pcb에 유입되는 잡음은 여러 가지가 있는데, 대표적으로 열잡음과 신호잡음, 전원에 의한 switching noise 등이 있습니다.
지나친 잡음은 신호의 품질을 떨어뜨려 시스템을 오동작 시키거나 데이터를 깨뜨리게 되는데, 이러한 잡음을 최소화하기 위해 많은 엔지니어들이 날밤을 새게 됩니다.
기본적으로는 잡음의 원천(source)를 찾아서 최소화하는 것이 필요하지만, 복잡한 전자회로 pcb에서 잡음원 그 자체를 제거한다는 것은 현실적으로 어려운 일입니다.
실제로 전자시스템/pcb 엔지니어가 할 수 있는 일은, 발생이 예측되는 잡음을 최대한 억제하고 제어함으로써, 잡음의 확산과 전달을 최소화하는 패턴의 pcb를 구성하는 일입니다.
  
그 첫 번째로는 우선 전력을 전달하는 pdn (power delivery network), 즉 vdd로부터 각 능동회로의 전원부까지 연결되는 전력 전송로가 깨끗해야하고, 두 번째로는 그에 따라 주요한 데이터 선로간의 간섭을 최소화하고 불필요한 잡음의 유입을 최소화해야 합니다.이렇게 clean한 pcb를 만들기 위해선 과연 어떻게 해야 할까요? 그러한 방법을 배우기 전에 제일 먼저 pcb에 noise가 유입되는 과정을 차근차근 이론적으로 이해해보는 것이 중요합니다.
step 2 : 공진이란? (resonance)  
학창시절에 농구공을 바닥에 튕겨본 분이라면 아시겠지만, 어느 순간 농구공이 다다다 하면서 갑자기 혼자서 세게 튀는 경우가 있습니다.
이는 농구공이 왕복 운동하는 주기의 길이와, 바닥과 손 사이의 공간적 거리(길이)가 일치하면서 순간적으로 에너지가 집중되었기 때문입니다.
  

공진이라는 단어는 공학용어로써 뿐만 아니라, 우리 일상의 삶에서도 자주 발생하는 현상이기도 합니다. 두 남녀가 급 호감에 빠지며 서로를 느낄 때, 우리는 서로 “통했다” 라고 표현합니다만, 다른 말로는 서로 공명했다, 또는 공진했다고 말하기도 하지요

이렇듯 서로 다른 에너지의 파장(주파수)가 동시에 일치할 때, 그 주파수에서 에너지가 집중되는 현상을 공진이라고 합니다.

전자회로의 입장에서 본다면, 서로 반대되는 성질을 가진 인덕턴스(l)성분과 캐패시턴스(c) 성분이 존재할 때 하필이면 이 두 성분이 교묘하게 같은 복소값을 가지면서 두 성분의 합이 0이 될 때, 공진이 발생합니다. 즉, 분명히 자기장(l)과 전기장(c)에 각각 특정 주파수의 에너지성분이 축적되어 있는데, 임피던스로 보면 두 개의 합이 0이 되어 마치 없는 듯 보이는 것을 말하지요

보이진 않지만, 에너지는 보존되고 있습니다.   
step 3 : 공진은 물리적 구조와 크기에 의존한다.
주기적 신호의 파장과 전기적/물리적 구조물의 파장이 일치하는 경우에 발생하는 것이 “공진”이라면, 여기서 우리는 두 가지 중요한 사실에 주목해야 합니다.
첫째, 특정 주파수에 에너지가 집중되는 현상이 과연 좋은 현상일까요? 의도된 공진은 목적에 맞게 잘 활용되겠지만, 만약 의도치 않은 주파수에서의 에너지 집중 현상은 대부분 태클이 될 것입니다.
마치 방송국에서 뉴스를 생방송 중인데, 아나운서가 아닌 카메라맨이 쓸데없이 말을 많이 하는 것과 마찬가지입니다.
그야말로 이런 쓸데없는 에너지방출은 소위 말하는 “지방방송”이고, 또 이것은 “잡음”이라는 개념과 일맥 상통합니다.
둘째, 공진이 물리적 구조의 파장에 의존한다는 의미는, 결국 어떤 구조물의 입체적 형상과 크기에 의존한다는 의미입니다.
바로 이 점 때문에 공진의 분석이 어렵다고 말하는 것입니다.   (이하 생략)