GND란 무엇인가요? 의미, 종류 및 PCB 접지 설명

GND는 거의 모든 회로도, PCB, 전원 공급 장치 및 전자 모듈에서 볼 수 있습니다. 흔히 “0볼트” 또는 “음극 단자”라고 설명하지만, 두 설명 모두 항상 맞는 것은 아닙니다.

전자공학에서 GND는 접지를 의미합니다. GND는 다른 전압을 측정하는 기준 노드이며, 많은 회로에서 전류가 전원으로 되돌아가는 경로의 일부입니다. 회로 접지는 물리적인 대지에 연결될 수도 있지만, 반드시 연결되어야 하는 것은 아닙니다. 이 차이를 이해하는 것은 PCB를 설계하거나 테스트하거나 문제를 해결할 때 매우 중요합니다.

전자공학에서 GND는 무엇을 의미하나요?

GND는 다음을 뜻하는 표준 약어입니다. 접지. 회로에서 GND는 일반적으로 전위가 0V로 지정된 노드를 나타냅니다. 그러면 다른 모든 노드의 전압을 이 기준에 대한 값으로 표현할 수 있습니다.

예를 들어 회로도에서 전원 레일을 +5V로 표시했다면, 이는 보통 해당 레일이 지정된 GND 노드보다 5V 높다는 뜻입니다. 멀티미터는 +5V 레일과 GND 사이의 전위차를 측정해 이 값을 확인합니다.

그렇다고 GND가 어디서나 절대 전압 0V라는 뜻은 아닙니다. 전압은 항상 두 지점 사이의 차이입니다. 설계자는 편의상 한 노드를 로컬 0V 기준으로 정합니다. 이는 다른 기준점을 정할 수 있음에도 해수면을 기준으로 고도를 나타내는 것과 비슷합니다.

간단히 말하면

GND는 회로의 전압 수준을 정의하는 공통 기준 노드입니다. 또한 전류가 전원으로 되돌아가 폐회로를 이룰 수 있도록 귀환 경로 역할을 하는 경우가 많습니다.

GND는 항상 대지에 연결되나요?

아니요. 배터리로 작동하는 센서, 휴대전화, 드론 또는 절연된 제어 보드는 토양이나 건물의 보호 접지 시스템에 도전성으로 연결되지 않아도 작동할 수 있습니다. 이러한 회로의 GND는 로컬 회로 기준이며, 대지와 의도적으로 연결되지 않았을 때는 부유 접지라고 부르기도 합니다.

대지 기준 장비는 이와 다릅니다. 일부 제품에서는 안전, 전자파 적합성 또는 측정상의 이유로 회로 접지를 섀시나 보호 접지에 의도적으로 연결합니다. 연결 방식은 시스템, 적용되는 안전 요건 및 EMC 설계에 따라 달라집니다.

회로에 GND가 필요한 이유는 무엇인가요?

GND는 서로 관련된 여러 가지 역할을 합니다. 각 역할의 중요성은 회로에 따라 달라집니다.

전압 기준점을 제공합니다

기준점이 무엇인지 알기 전에는 3.3 V와 같은 표기만으로는 의미가 완전하지 않습니다. 대부분의 디지털 회로에서 3.3 V는 GND를 기준으로 3.3 V라는 뜻입니다. 논리 임계값, 아날로그 입력, 센서 출력, 전원 레일은 모두 공통 기준점에 의존합니다.

두 장치가 적절한 기준점을 공유하지 않거나 기준점 차이를 견디도록 설계된 절연형/차동 인터페이스를 사용하지 않으면, 신호선이 올바르게 연결되어 있어도 통신에 실패할 수 있습니다.

전류가 흐르는 폐회로를 완성합니다

전류는 폐회로를 따라 흘러야 합니다. 간단한 DC 회로에서는 관습적 전류가 전원의 양극 단자에서 나와 부하를 통과한 뒤, GND로 표시된 도선을 통해 전원으로 돌아갈 수 있습니다.

여기서 중요한 표현은 전원으로 돌아간다입니다. 전류는 접지 기호에 도달했다고 해서 사라지지 않습니다. 회로도에서는 여러 개의 선을 하나의 기호로 나타낼 수 있지만, 실제 도체, 평면, 케이블, 전원 연결부는 여전히 완전한 폐회로를 이룹니다.

노이즈와 EMI를 제어하는 데 도움이 됩니다

실제 도체에는 저항과 인덕턴스가 있습니다. 접지 임피던스를 통해 전류가 흐르면 전압 차이가 발생합니다:

V = I Z

전류가 빠르게 변할 때는 기생 인덕턴스로 인해 과도 성분이 더해지며, 이는 일반적으로 다음과 같이 표현됩니다:

V = L\frac{di}{dt}

따라서 PCB의 한 위치에 있는 “접지”는 다른 위치의 “접지”와 순간적으로 정확히 같은 전위가 아닐 수 있습니다. 임피던스가 낮은 접지 구조와 짧은 귀환 경로는 공통 임피던스 결합, 접지 바운스, 방사 방출, 간섭에 대한 민감도를 줄여 줍니다.

전기 안전에 기여할 수 있습니다

보호 접지는 고장 전류가 흐를 수 있도록 의도적으로 임피던스가 낮은 경로를 제공하여 퓨즈, 회로 차단기 또는 기타 보호 장치가 작동하게 합니다. 이 안전 기능은 일반적인 신호 귀환과 다릅니다. 보호 접지 설계는 제품 구조와 적용되는 전기 안전 표준의 규제를 받으므로, 일반적인 PCB 접지 규칙을 임의로 적용해서는 안 됩니다.

간단한 회로에서 GND는 어떻게 작동하나요?

마이크로컨트롤러에 5 V 전원을 공급하는 경우를 살펴보겠습니다:

1. 전원은 5 V 출력 단자와 귀환 단자 사이에 전위차를 만듭니다.
2. 귀환 단자를 GND로 지정합니다.
3. 전원에서 나온 전류는 마이크로컨트롤러와 주변 부품을 통과한 뒤 GND 네트워크를 통해 전원으로 돌아갑니다.
4. 신호 전압은 동일한 GND 기준점을 기준으로 해석됩니다.

센서의 접지보다 센서 출력이 2 V 높고 마이크로컨트롤러의 접지 전위가 센서 접지와 0.5 V 차이가 난다면, 오프셋 방향에 따라 수신기는 1.5 V 또는 2.5 V로 인식할 수 있습니다. 이러한 차이는 측정 오차나 논리 오류까지 일으킬 수 있습니다. 따라서 좋은 접지는 연결 상태뿐만 아니라 귀환 경로의 임피던스와도 관련이 있습니다.

고주파에서 귀환 전류가 추상적인 의미의 “최단” 경로 하나만 따라 흐르는 것은 아닙니다. 전류는 임피던스에 따라 이용 가능한 경로들로 분산되며, 루프 인덕턴스가 낮은 기준 평면에서 신호 트레이스 가까이에 집중되는 경향이 있습니다. 기준 평면에 틈이나 슬롯이 있으면 귀환 전류가 우회해야 하므로 루프 면적, 노이즈, 방사가 증가할 수 있습니다.

일반적인 접지 유형

접지라는 말은 서로 다른 역할을 하는 여러 노드나 도체를 가리킬 수 있습니다. 접지 이름은 각 접지의 관계를 명확히 정의한 경우에만 유용합니다.

접지 유형	주요 목적	일반적인 용도	중요한 주의 사항
회로 접지 / 0 V	전압 기준 및 전류 귀환	대부분의 전자 회로	대지와 절연된 상태일 수 있음
신호 접지	신호의 기준점 및 귀환 경로	센서, 증폭기, 인터페이스	노이즈 전류가 미약한 신호를 손상시킬 수 있음
전원 접지	부하 전류가 큰 경우의 귀환 경로	모터, 컨버터, 전력단	큰 전류로 인해 전압 강하와 접지 바운스가 발생할 수 있음
아날로그 접지(AGND)	민감한 아날로그 회로의 기준점	ADC, DAC, 증폭기	이 표기만으로 별도의 평면이 반드시 필요한 것은 아닙니다
디지털 접지(DGND)	디지털 스위칭 전류의 귀환 경로	MCU, FPGA, 로직	빠른 에지는 광대역 노이즈를 발생시킬 수 있습니다
섀시 접지	전도성 인클로저에 연결	산업용 장비, 차폐 제품	지정된 지점에서 대지, 회로 접지 또는 둘 모두에 연결될 수 있습니다
보호 접지(PE)	감전 및 고장 보호	상용 전원으로 작동하는 장비	일반적인 부하 전류의 귀환 경로로는 보통 사용되지 않습니다
가상 접지	능동 또는 수동 방식으로 생성된 기준 전압	단일 전원 아날로그 회로	전류 용량과 임피던스에 한계가 있습니다
부동 접지	의도적으로 대지에 접속하지 않은 로컬 기준점	배터리 및 절연 시스템	정전 용량이나 계측기를 통해 대지와 결합될 수 있습니다

National Instruments는 접지 기호가 서로 반드시 동일한 의미를 갖는 것은 아니며 접지 사이에 측정 가능한 전압이 존재할 수 있다고 설명합니다. 따라서 설계자는 모든 접지 기능을 정의되지 않은 하나의 GND 네트에 배치하는 대신 올바른 기호와 네트 이름을 사용해야 합니다.

GND와 대지, 섀시 및 중성선의 차이

이 용어들은 서로 관련되어 있지만 동의어는 아닙니다.

GND와 대지 접지의 차이

회로 GND는 회로 내에서 선택한 전기적 기준점입니다. 대지 접지는 물리적 대지 또는 설비의 보호 접지 시스템에 의도적으로 연결한 것입니다.

회로 GND는 다음과 같이 구성될 수 있습니다.

• 보호 접지에 직접 접속됨
• 커패시터나 임피던스 네트워크를 통해 섀시 또는 대지에 결합됨
• 제어된 단일 지점에서 연결됨 또는
• 정상 작동 조건에서 완전히 절연됨

적절한 구성은 감전 보호, 절연 정격, ESD, 서지, EMI, 인터페이스 및 시스템 수준의 접지 방식에 따라 달라집니다.

GND와 섀시 접지의 차이

섀시 접지는 전도성 인클로저, 프레임, 실드 또는 장착 구조물에 연결됩니다. ESD 및 고주파 간섭을 위한 경로를 제공할 수 있으며 보호 접지에도 연결될 수 있습니다.

회로 접지와 섀시 접지는 직접 연결하거나, 부품 네트워크를 통해 연결하거나, 서로 절연할 수 있습니다. 커넥터 실드는 신호 접지 네트워크를 지나는 긴 배선 대신 섀시에 짧고 인덕턴스가 낮은 경로로 연결해야 하는 경우가 많습니다. 이 연결은 제품의 EMC 및 안전 설계의 일부로 계획해야 합니다.

GND와 중성선의 차이

중성선은 AC 배전 시스템에서 접지된 도체이며 일반적으로 부하 전류를 전달합니다. 보호 접지선은 안전을 위한 도체이며 일반적으로 누설 전류나 고장 전류만 전달합니다. 어느 쪽도 회로 GND의 임의적인 대체물로 취급해서는 안 됩니다.

전기 설비에서는 지정된 지점에서 중성선과 보호 접지선을 접속할 수 있지만, 다른 곳에서 연결하면 위험한 접촉 전류나 병렬 전류 경로가 생기거나 규정을 위반할 수 있습니다. 상용 전원 배선은 관련 규정에 따라 자격을 갖춘 인력만 설계하고 정비해야 합니다.

GND는 양극인가 음극인가?

GND는 본질적으로 양극도 음극도 아닙니다. 기준점입니다.

일반적인 단일 전원 디지털 회로에서는 전원의 음극 단자를 GND로 지정하므로 다른 전원 레일은 이에 대해 양전압이 됩니다. 하지만 이는 설계상의 선택이지 보편적인 규칙은 아닙니다.

다른 예는 다음과 같습니다.

• 양전원에서는 전원 중간점을 GND로 사용하여 +12 V 및 −12 V 레일을 구성할 수 있습니다.
• 일부 레거시 시스템과 특수 시스템은 양전위 접지 구조를 사용합니다.
• 가상 접지는 전원 전압의 절반에 위치할 수 있습니다. 예를 들어 5 V 아날로그 회로에서는 2.5 V가 될 수 있습니다.
• 절연된 2차 회로의 GND는 1차측 접지 및 대지에 대해 부동 상태일 수 있습니다.

GND라고 표시된 단자가 전원 음극, 섀시 또는 대지와 동일하다고 가정하기 전에 항상 회로도와 전원 구조를 확인하세요.

PCB의 접지면이란?

접지면은 접지 네트에 연결된 비교적 넓은 구리 영역입니다. PCB 내부층의 대부분을 차지하거나 외부층의 구리 채움 영역으로 구성될 수 있습니다.

잘 설계된 접지면은 길고 좁은 접지 배선보다 저항과 인덕턴스가 낮습니다. 또한 고주파 신호 및 디커플링 전류에 짧은 귀환 경로를 제공합니다. Texas Instruments와 Analog Devices는 귀환 전류, EMI 제어 및 고속 전송 구조를 위해 임피던스가 낮은 접지면이 중요하다고 강조합니다.

연속적인 접지면의 장점

• 귀환 경로 임피던스 감소
• 더 작은 신호 전류 루프 면적
• 더 나은 신호 무결성
• 공통 임피던스 결합 감소
• 방사 방출 감소 및 간섭 내성 향상
• 더 예측 가능한 제어 임피던스
• 일부 레이아웃에서 열 확산 개선

넓은 구리 면적이 있다고 해서 접지면이 자동으로 효과적인 것은 아닙니다. 좁은 연결부, 접지면 분할, 고립된 구리 영역, 드문 비아 연결, 잘못 배치된 안티패드는 리턴 경로를 끊거나 좁힐 수 있습니다.

PCB 접지 설계 모범 사례

모든 기판에 적합한 단 하나의 접지 레이아웃은 없습니다. 저주파 센서, RF 모듈, 모터 제어기, 상용 전원 제품은 요구 사항이 서로 다릅니다. 다음 원칙은 유용한 출발점이 됩니다.

1. 네트 이름이 아니라 전류 경로부터 살펴보기

각 전류가 어디서 시작되고 어떻게 전원으로 돌아가는지 파악하세요. 스위칭 레귤레이터, 클록 라인, 게이트 드라이버, 모터, 릴레이, 고전류 LED, ADC 입력, 통신 커넥터에 특히 주의를 기울이세요.

노이즈가 많거나 전류가 큰 루프가 작게 유지되고 민감한 리턴 경로를 공유하지 않도록 회로를 배치하고 배선하세요. 두 네트의 이름이 모두 GND이더라도 임피던스를 공유하면 서로 간섭할 수 있습니다.

2. 가능하면 연속적인 기준면 사용하기

대부분의 다층 디지털 및 혼합 신호 기판에서는 신호층에 인접한 단단한 접지면이 안정적인 기준과 짧은 리턴 경로를 제공합니다. 고속 트레이스가 전체 경로에서 동일한 연속 기준면 위를 지나도록 하세요.

기준면의 분할부, 슬롯 또는 빈 영역을 가로질러 고속 트레이스를 배선하지 마세요. 리턴 전류가 불연속 구간을 돌아가야 하면 루프가 커져 누화와 EMI가 증가할 수 있습니다. TI는 분할면을 가로지르는 신호가 리턴 전류를 큰 루프로 흐르게 한다고 특히 경고합니다.

3. 기능별로 부품 배치하기

여러 접지 네트 이름을 지정하는 것보다 물리적인 배치가 더 중요할 때가 많습니다. 아날로그, 디지털, 스위칭 전원, 고전류 영역을 그룹화하여 각 영역의 전류가 제어된 범위 안에서 순환하도록 하세요.

민감한 아날로그 입력은 클록, 스위칭 노드, 고속 디지털 버스에서 떨어뜨려 배치하세요. 두 영역이 하나의 접지면을 공유한다는 이유만으로 디지털 신호를 아날로그 영역에 배선하지 마세요.

4. 데이터시트에 따라 AGND와 DGND 다루기

AGND 및 DGND 핀은 혼합 신호 IC 내부의 서로 다른 기능을 나타내는 경우가 많으며, PCB 설계자에게 두 개의 절연된 접지면을 만들라는 뜻은 아닙니다. 많은 컨버터는 두 핀 모두 장치 가까이에서 동일한 저임피던스 기준면에 연결해야 합니다.

리턴 경로를 검토하지 않고 접지를 분할하면 성능이 저하될 수 있습니다. IC 제조업체의 기준 레이아웃을 따르고, 내부 디지털 전류를 평가하며, 애플리케이션이 민감한 경우 측정으로 설계를 검증하세요.

5. 디커플링 루프를 짧게 유지하기

각 고주파 디커플링 커패시터를 해당 전원 및 접지 핀 가까이에 배치하세요. 연결부는 짧고 넓게 하고, 전원 및 접지 비아를 커패시터 패드 가까이에 배치하세요.

목표는 IC, 커패시터, 전원 연결부, 접지면 사이의 루프를 작고 인덕턴스가 낮게 만드는 것입니다. Analog Devices는 연결 인덕턴스가 디커플링 효과를 떨어뜨리므로 짧은 트레이스나 비아를 사용해 저임피던스 면에 직접 연결할 것을 권장합니다.

6. 전환 구간에서 리턴 경로의 연속성 확보하기

고속 신호가 층을 바꿀 때는 리턴 경로도 기준면 사이에서 이동해야 할 수 있습니다. 두 기준층이 모두 접지면이라면 신호 비아 근처에 접지 스티칭 비아를 배치하세요. 신호가 기준이 서로 다른 면 사이를 이동한다면 스택업과 주파수 성분에 맞는 리턴 경로 설계를 적용하세요.

EMC 설계상 필요한 경우 기판 가장자리, 차폐 경계 또는 노이즈 영역 주변의 접지 구리를 스티칭하세요. 부유하는 구리 영역은 피하고, 적절히 연결하거나 제거하세요.

7. 전압 강하와 발열을 고려해 고전류 리턴 경로 크기 정하기

모터, 히터, LED, 배터리, 전력 변환기의 리턴 경로에는 넓은 구리 면적, 두꺼운 구리, 여러 개의 비아 또는 전용 면이 필요할 수 있습니다. 어떤 접지 폴리곤이든 충분하다고 가정하지 말고 예상 전압 강하와 온도 상승을 계산하세요.

이러한 전류가 정밀 센서 및 기준 경로를 흐르지 않도록 하세요. 밀리볼트 수준의 정확도가 중요한 경우 켈빈 연결이나 별도의 센스 리턴이 필요할 수 있습니다.

8. 섀시 및 보호 접지 연결을 신중하게 계획하기

케이블 실드, 섀시, 회로 접지, 보호 접지를 어디에서 연결할지 정하세요. 고장 전류, ESD, 서지, 공통 모드 노이즈, 절연, 규정상 이격 거리를 고려하세요. 안전 접지 도체와 PCB 보호 접지 경로는 요구되는 보호 기능에 맞는 크기와 구조로 설계해야 합니다.

흔한 GND 설계 실수

모든 접지 기호가 같은 물리적 노드를 나타낸다고 가정하기

회로도 기호는 복잡함을 줄여 주지만 중요한 차이를 감출 수도 있습니다. 아날로그 접지, 디지털 접지, 섀시, 절연 접지, 보호 접지 사이의 네트 이름과 연결을 확인하세요.

리턴 경로 계획 없이 접지면 분할하기

분할하면 노이즈를 차단하는 것처럼 보일 수 있지만, 신호 리턴 전류가 긴 경로를 돌아가게 만들 수 있습니다. 그러면 루프 면적이 증가하고, 분할로 해결하려던 바로 그 EMI 문제가 생길 수 있습니다.

민감한 접지 경로에 고전류 흘리기

모터나 스위칭 레귤레이터가 ADC 또는 센서와 좁은 리턴 경로를 공유하면, 그로 인한 전압 강하가 측정 신호의 일부가 됩니다. 전류가 흐르는 위치를 제어하도록 부품 배치와 구리 패턴을 설계하세요.

관련 없는 접지 리턴을 데이지 체인으로 연결하기

여러 부하를 하나의 가는 접지 트레이스를 따라 직렬로 연결하면 한 부하의 전류가 다른 부하의 기준 전위를 변동시킬 수 있습니다. 주파수와 전류에 따라 접지면, 스타 연결 또는 세심하게 분할된 리턴 네트워크가 더 적합할 수 있습니다.

접지 구리를 이상적인 도체로 취급하기

모든 면, 트레이스, 비아, 커넥터, 케이블에는 임피던스가 있습니다. 에지 속도가 빠르면 몇 나노헨리도 영향을 줄 수 있습니다. 직류 연속성만 확인하지 말고 좁은 접지면 연결부, 비아 배치, 커넥터 핀 할당, 리턴 경로 전환도 검토하세요.

시험 장비의 접지를 무시하기

많은 벤치 오실로스코프의 접지 클립은 보호 접지에 연결되어 있습니다. 이를 전압이 걸려 있고 접지 기준이 아닌 노드에 연결하면 해당 노드가 접지에 단락되어 장비가 손상되거나 감전 위험이 생길 수 있습니다. 필요한 경우 정격에 맞는 차동 프로브나 절연 측정 방식을 사용하세요.

PCB에서 GND를 식별하고 테스트하는 방법

트레이스 색상, 커넥터 위치 또는 접지처럼 보이는 기호만 믿지 마세요. 회로도, PCB 데이터, 부품 데이터시트, 안전한 측정 결과를 함께 확인하세요.

전원을 끈 상태에서

1. 회로도에서 다음 접지 네트를 GND, 0V, AGND, DGND, PGND, CHASSIS, 및 PE 확인하세요.
2. 도통 모드 또는 저항 모드를 사용해 의도한 연결을 확인하세요.
3. 커패시터, 반도체, 필터 또는 절연 부품으로 인해 간단한 도통 검사에서 연결이 확인되지 않을 수 있다는 점을 기억하세요.
4. 장착 구멍, 실드, 테스트 픽스처 또는 커넥터로 인해 분리된 접지 영역이 실수로 단락되지 않았는지 확인하세요.

전원이 켜진 상태에서

1. 테스트 중인 회로 영역에 맞는 기준점을 선택하세요.
2. 계측기의 입력과 접지 연결이 예상 공통 모드 전압에 대해 안전한지 확인하세요.
3. 실제 부하 조건에서 접지 지점 간 DC 전압 강하를 측정하세요.
4. 짧은 접지 스프링, 차동 프로브 또는 적절한 프로빙 방법을 사용해 오실로스코프로 고주파 접지 노이즈를 살펴보세요.
5. 스위칭, 통신, 모터 시동 및 기타 최악의 동작 조건에서 테스트하세요.

도통 검사만으로는 접지 시스템의 임피던스가 중요한 주파수에서 충분히 낮다는 것을 입증할 수 없습니다.

PCB 제작 전 접지 점검 목록

거버 및 드릴 파일을 전달하기 전에 다음 사항을 간단히 검토하세요.

• 모든 접지 영역에 이름이 지정되어 있고 의도에 따라 연결되어 있나요?
• 고속 또는 민감한 신호 아래의 기준면이 끊김 없이 이어져 있나요?
• 분할된 면, 슬롯 또는 넓은 공백을 가로지르는 트레이스가 있나요?
• 고전류 및 스위칭 전류의 귀환 루프가 짧고 компакт한가요?
• 민감한 아날로그 귀환 경로가 노이즈가 큰 전류 경로로부터 보호되어 있나요?
• AGND와 DGND의 연결 방식이 부품 데이터시트의 지침을 따르나요?
• 디커플링 커패시터가 올바른 핀 가까이에 있고, 비아 연결이 짧은가요?
• 필요한 곳에 층간 전환 귀환 경로가 마련되어 있나요?
• 커넥터, 실드 및 구리 면 경계에 접지 비아가 충분한가요?
• 접지 트레이스, 면 및 비아의 크기가 전류와 온도 상승 조건에 적합한가요?
• 섀시, 실드 및 보호 접지 연결이 명확하게 정의되어 있나요?
• 절연 거리와 안전 요구 사항을 검토했나요?
• 주요 접지 영역과 전원 레일을 측정할 테스트 포인트가 마련되어 있나요?

제작을 위해 최종 적층 구조, 구리 중량, 임피던스 제어 요구 사항, 예상 전류 및 관련 안전 또는 절연 주의 사항을 제공하세요. 제조 데이터는 설계한 구리 패턴을 그대로 재현할 수 있지만, 엔지니어링 검토 없이 정의되지 않은 접지 구조를 바로잡을 수는 없습니다.

GND 관련 자주 묻는 질문

GND의 풀네임은 무엇인가요?

GND는 접지를 의미합니다. 전자공학에서 GND는 일반적으로 회로의 기준 노드이자 공통 전류 귀환망을 나타냅니다.

GND는 0V와 같은가요?

회로를 분석하고 측정할 때 GND에는 보통 명목상 0V가 지정됩니다. 그러나 실제 접지 도체에는 임피던스가 있으므로 부하가 걸리거나 빠른 과도 현상이 발생하면 GND 네트워크의 서로 다른 지점 사이에 작은 전압 차이가 생길 수 있습니다.

GND는 음극 단자와 같은가요?

경우에 따라 다르지만 항상 그런 것은 아닙니다. 많은 단일 전원 회로에서는 전원 음극을 GND로 지정합니다. 양전원 회로에서는 중간점을 GND로 사용할 수 있으며, 양극 접지 시스템에서는 GND를 양극 단자에 연결할 수 있습니다.

전류가 GND를 통해 흐르나요?

네. 회로 접지에는 일반적으로 귀환 전류가 흐릅니다. 보호 접지는 이와 다릅니다. 정상 작동 조건에서는 일반 부하 전류가 흘러서는 안 되지만, 소량의 누설 전류가 있을 수 있습니다.

접지 없이 회로가 작동할 수 있나요?

네. 배터리 구동 회로와 절연 회로는 접지되지 않은 로컬 GND를 사용해 작동하는 경우가 많습니다. 그래도 전류가 흐르는 폐회로와 정의된 내부 전압 기준은 필요합니다.

IC에 GND 핀이 여러 개 있는 이유는 무엇인가요?

핀을 여러 개 두면 연결 저항과 인덕턴스를 줄이고, 전류를 처리하며, 열 성능을 높이거나 민감한 내부 기능을 분리할 수 있습니다. 필요한 모든 접지 핀은 제조업체의 데이터시트와 권장 레이아웃에 따라 연결해야 합니다.

아날로그 접지와 디지털 접지를 분리해야 하나요?

반드시 그런 것은 아닙니다. 임의로 접지면을 분할하는 것보다 부품 배치를 분리하고 전류 경로를 제어하는 것이 대체로 더 중요합니다. 혼합 신호 IC 중 상당수는 임피던스가 낮은 공통 접지면을 사용할 때 가장 잘 작동하지만, 특정 애플리케이션에서는 접지 분할이나 단일 지점 연결이 필요할 수 있습니다. 데이터시트를 따르고 귀환 전류 경로를 분석하세요.

Arduino 및 기타 개발 보드에서 GND는 무엇인가요?

보드의 공통 0V 기준이자 전원 귀환 연결부로, 보통 보드의 DC 전원 음극에 연결됩니다. 외부 모듈을 연결할 때는 인터페이스가 의도적으로 절연되어 있거나 완전 차동 방식이 아닌 한 모듈의 접지도 보드 접지에 연결해야 하는 경우가 많습니다.

VCC와 GND의 차이는 무엇인가요?

VCC는 전원 레일이고, GND는 기준 노드이자 귀환 노드입니다. 5V 회로에서 VCC는 GND를 기준으로 5V일 수 있습니다. 두 이름은 서로 다른 역할을 나타내며, 전류는 전원 측과 귀환 측을 모두 거쳐야 흐릅니다.

접지 루프는 무엇 때문에 생기나요?

두 지점이 둘 이상의 도전 경로로 연결되면 접지 루프가 형성되어 원치 않는 전류가 순환할 수 있습니다. 이때 발생하는 전압 강하로 인해 험 노이즈, 측정 오차 또는 전자기 간섭(EMI)이 생길 수 있습니다. 해결 방법으로는 접속을 적절히 제어하거나 차동 신호를 사용하고, 절연을 적용하거나 케이블 및 실드 연결을 변경하는 방법이 있습니다.

결론

GND는 회로도 하단의 기호 그 이상입니다. 회로 전압에 의미를 부여하는 기준점이자, 흔히 전류가 전원으로 되돌아가는 경로이기도 합니다. 접지(GND)는 대지, 섀시, 전원 음극 또는 다른 기준점에 연결될 수 있지만, 설계를 확인하지 않은 채 이들 사이의 관계를 단정해서는 안 됩니다.

안정적인 PCB 성능을 위해서는 물리적인 귀환 경로에 주의를 기울이세요. 루프를 짧게 유지하고, 연속적인 기준면을 확보하며, 부품 배치를 통해 노이즈가 큰 전류 경로와 민감한 전류 경로를 분리하고, 디커플링 부품을 낮은 인덕턴스로 연결하며, 혼합 신호 접지에 관한 각 소자의 지침을 따르세요.

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기술 참고 자료

1. 내쇼날인스트루먼트, 섀시, 대지 및 신호 접지: 용어와 기호
2. 텍사스 인스트루먼트, 혼합 신호 시스템의 접지 이해하기, 1부
3. 텍사스 인스트루먼트, 혼합 신호 시스템의 접지 이해하기, 2부
4. 아나로그디바이스, MT-031: 데이터 컨버터 접지 및 AGND와 DGND의 미스터리 해결
5. 아나로그디바이스, MT-101: 디커플링 기법