바이패스 콘덴서( 혹은 디커플링 콘덴서라고도 부름)의 역할은 무엇일까요?

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우리가 PCB를 설계할때, 칩 전원단에 콘덴서 0.01uF ~ 0.1uF 정도를 배치하라고 선배들로부터 듣고 그렇게 해왔는데, 왜 이렇게 바이패스 콘덴서를 배치해야만 하는걸까요?

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그 이유는 노이즈 때문입니다.

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칩은 전선에 신호를 보내는데, 전선에는 인덕턴스가 있기 때문에 이때 전원이 크게 저하됩니다. 결국 칩의 동작상황에 따라서 전원이 오르락 내리락을 반복해서 이것이 노이즈의 형태가 되고 맙니다.

바이패스 (디커플링) 콘덴서를 달아주면, 칩이 동작할때 콘덴서에 축적되어 있던 전하를 일시적으로 칩에 공급해주는 역할을 수행하기 때문에, 결과적으로 전원이 안정되게 되는 것입니다.

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이 상황을 댐에 비교해 볼 수 있는데요.

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댐이 있다면, 홍수가 발생했을때, 댐에 물을 저장해둘수 있죠. 반대로 가뭄이 발생했을때에는 댐에 있는 물을 끌어 쓸수 있습니다. 이처럼 바이패스(디커플링)콘덴서가 댐처럼 전하를 일시적으로 보관하고 있다가 필요한 상황에 즉각적으로 공급해주어서, 전원이 흔들리는 것을 막아주는 것입니다.

그럼 바이패스 (디커플링) 콘덴서는 어디에 다는게 최적의 위치일까요? 아래 그림 한장으로 모두 설명이 됩니다.

f) 그림처럼 칩의 전원단자와 가장 가까운곳에 가장 짧은 경로(굵은 배선)으로 연결해야 합니다. 그렇지 않으면 효과가 없습니다.

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디커플링 콘덴서에 대해서 언급하고있는 ST사의 데이터시트.

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저는 고객이 설계한 PCB를 검토해달라고 부탁하면 제일 먼저 바이패스 콘덴서를 제대로 달았는지, 그리고 패턴이나, 배선경로가 제대로인지를 가장 먼저봅니다. 이것만 보면, PCB설계하는 사람이 기본적인 부분을 잘 지키고 있는지를 알 수 있기 때문입니다.