Ταχυδρομείο:info@anke-pcb.com
Whatapp/WeChat: 008618589033832
Skype: Sannyduanbsp
Η ουσία του GND σε κυκλώματα
Κατά τη διάρκεια τουΔιάταξη PCBΔιαδικασία, οι μηχανικοί θα αντιμετωπίσουν διαφορετικές θεραπείες GND.

Γιατί συμβαίνει αυτό; Στη φάση του σχηματικού σχεδιασμού του κυκλώματος, προκειμένου να μειωθεί η αμοιβαία παρεμβολή μεταξύ κυκλωμάτων, οι μηχανικοί εισάγουν γενικά διαφορετικά καλώδια γείωσης GND ως σημεία αναφοράς 0V για διαφορετικά λειτουργικά κυκλώματα, σχηματίζοντας διαφορετικούς βρόχους ρεύματος.
Ταξινόμηση καλωδίων GND:
1. Αναλογικό σύρμα γείωσης Agnd
Το Analog Ground Wire AgND χρησιμοποιείται κυρίως στο τμήμα αναλογικού κυκλώματος, όπως το κύκλωμα απόκτησης ADC αναλογικών αισθητήρων, το κύκλωμα αναλογίας λειτουργικού ενισχυτή κ.λπ.
Σε αυτά τα αναλογικά κυκλώματα, δεδομένου ότι το σήμα είναι ένα αναλογικό σήμα και ένα αδύναμο σήμα, επηρεάζεται εύκολα από τα μεγάλα ρεύματα άλλων κυκλωμάτων. Εάν δεν διακρίνεται, τα μεγάλα ρεύματα θα παράγουν μεγάλες σταγόνες τάσης στο αναλογικό κύκλωμα, προκαλώντας την αποτυχία του αναλογικού σήματος και ενδεχομένως να προκαλέσει την αποτυχία της λειτουργίας του αναλογικού κυκλώματος.
2. Ψηφιακό σύρμα γείωσης DGND
Το ψηφιακό σύρμα γείωσης DGND, προφανώς σε σχέση με το αναλογικό σύρμα γείωσης AgND, χρησιμοποιείται κυρίως στο τμήμα ψηφιακού κυκλώματος, όπως τα κυκλώματα ανίχνευσης κλειδιών, τα κυκλώματα επικοινωνίας USB,κυκλώματα μικροελεγκτών, κ.λπ.
Ο λόγος για τη ρύθμιση του ψηφιακού καλωδίου DGND είναι ότι τα ψηφιακά κυκλώματα έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό, το οποίο είναι διακριτό σήμα διακόπτη που διακρίνεται μόνο μεταξύ "0" και "1", όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τάσης που αλλάζει από "0" σε "1" ή από "1" σε "0", η τάση παράγει μια αλλαγή. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία Maxwell, το μεταβαλλόμενο ρεύμα θα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτό, σχηματίζοντας ακτινοβολία EMC σε άλλα κυκλώματα.
Για να μειωθεί η επίδραση της ακτινοβολίας EMC στα κυκλώματα, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα ξεχωριστό ψηφιακό σύρμα γείωσης για να παρέχει αποτελεσματική απομόνωση για άλλα κυκλώματα.
3.
Είτε πρόκειται για αναλογικό σύρμα γείωσης AGND είτε για ψηφιακό σύρμα γείωσης DGND, είναι και τα δύο κυκλώματα χαμηλής ισχύος. Σε κυκλώματα υψηλής ισχύος, όπως κυκλώματα κίνησης κινητήρα, κυκλώματα ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, υπάρχει επίσης ένα ξεχωριστό σύρμα αναφοράς που ονομάζεται σύρμα PGND.
Κυκλώματα υψηλής ισχύος, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι κυκλώματα με σχετικά μεγάλα ρεύματα. Προφανώς, τα μεγάλα ρεύματα μπορούν εύκολα να προκαλέσουν μετατόπιση εδάφους μεταξύ διαφορετικών λειτουργικώνκυκλώματα.
Μόλις υπάρξει μετατόπιση εδάφους στο κύκλωμα, η αρχική τάση 5V μπορεί να μην είναι 5V πια, αλλά να γίνει 4V. Επειδή η τάση 5V είναι σε σχέση με το καλώδιο γείωσης GND αναφοράς 0V. Εάν η μετατόπιση του εδάφους αναγκάσει το GND να αυξηθεί από 0V σε 1V, τότε η προηγούμενη τάση 5V (5V-0V = 5V) γίνεται τώρα 4V (5V-1V = 4V).
4.
Αναλογικό καλώδιο γείωσης Agnd, ψηφιακό καλώδιο DGND και σύρμα με βάση το άξονα PGND ταξινομούνται ως DC Ground Wire GND. Αυτοί οι διαφορετικοί τύποι καλωδίων γείωσης πρέπει να συλλέγονται μαζί ως σύρμα γείωσης αναφοράς 0V για ολόκληρο το κύκλωμα, που ονομάζεται GND καλωδίου τροφοδοσίας.
Η τροφοδοσία είναι η πηγή ενέργειας για όλα τα κυκλώματα. Όλη η τάση και το ρεύμα που απαιτούνται για να λειτουργήσει το κύκλωμα προέρχονται από την τροφοδοσία. Επομένως, το GND του καλωδίου του εδάφους της τροφοδοσίας είναι το σημείο αναφοράς τάσης 0V για όλα τα κυκλώματα.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο άλλοι τύποι καλωδίων εδάφους, είτε πρόκειται για αναλογικό σύρμα γείωσης AgND, ψηφιακό σύρμα γείωσης DGND είτε για το σύρμα PGND του εδάφους, πρέπει να συλλέγονται μαζί με το καλώδιο γείωσης τροφοδοσίας GND.
5.
Το καλώδιο AC CGND βρίσκεται γενικά σε κυκλώματα με πηγές ενέργειας AC, όπως τα κυκλώματα τροφοδοσίας AC-DC.
Τα κυκλώματα τροφοδοσίας AC-DC χωρίζονται σε δύο μέρη. Το μπροστινό στάδιο του κυκλώματος είναι το κύκλωμα AC και το πίσω στάδιο είναι το κύκλωμα DC, το οποίο αναγκάζεται να σχηματίσει δύο καλώδια γείωσης, το ένα είναι το καλώδιο γείωσης AC και το άλλο είναι το σύρμα γείωσης DC.
Το καλώδιο γείωσης AC χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς 0V για το τμήμα κυκλώματος AC και το σύρμα γείωσης DC χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς 0V για το τμήμα κυκλώματος DC. Συνήθως, για να ενοποιηθεί ένα καλώδιο γείωσης GND στο κύκλωμα, ο μηχανικός θα συνδέσει το καλώδιο γείωσης AC στο σύρμα DC μέσω ενός πυκνωτή σύζευξης ή επαγωγέα.

6.
Η τάση ασφαλείας για το ανθρώπινο σώμα είναι κάτω από 36V. Εάν η τάση υπερβεί το 36V που εφαρμόζεται στο ανθρώπινο σώμα, θα προκαλέσει βλάβη στο ανθρώπινο σώμα. Πρόκειται για μια κοινή λογική ασφάλειας για τους μηχανικούς κατά την ανάπτυξη σχεδίων έργου κυκλώματος.
Για να ενισχύσει τον συντελεστή ασφαλείας του κυκλώματος, οι μηχανικοί χρησιμοποιούν γενικά το καλώδιο γείωσης ENGD σε έργα υψηλής τάσης και υψηλού ρεύματος, όπως οικιακές συσκευές, όπως ηλεκτρικοί ανεμιστήρες, ψυγεία και τηλεοράσεις. Η υποδοχή με τη συνάρτηση προστασίας EGND φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ο λόγος για τον οποίο οι υποδοχές οικιακής συσκευής έχουν τρεις ακροδέκτες είναι επειδή, αν και η ισχύς AC 220V απαιτεί μόνο ένα ζωντανό σύρμα και ένα ουδέτερο σύρμα, ο τρίτος τερματικός σταθμός είναι για το προστατευτικό γήινο έδαφος (EGND).
Τα δύο τερματικά χρησιμοποιούνται για τα ζωντανά και ουδέτερα καλώδια της ισχύος 220V, ενώ το τρίτο τερματικό χρησιμεύει ως προστατευτικό γήινο έδαφος (EGND).
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το έδαφος της Γης (EGND) είναι αποκλειστικά συνδεδεμένο με τη γη και παρέχει προστασία από υψηλή τάση. Δεν συμμετέχει στη λειτουργικότητα του κυκλώματος και δεν σχετίζεται με τη λειτουργία του κυκλώματος.
Ως εκ τούτου, το γήινο έδαφος (EGND) έχει ξεχωριστή ηλεκτρική σημασία από άλλους τύπους συνδέσεων εδάφους (GND).
Εξερευνώντας την αρχή του GND:
Οι μηχανικοί μπορεί να αναρωτιούνται γιατί υπάρχουν τόσες πολλές διακρίσεις για συνδέσεις εδάφους (GND) και γιατί πρέπει να εισαγάγουν πολλαπλές λειτουργίες για το GND.
Συνήθως, οι μηχανικοί απλοποιούν την ονομασία των συνδέσεων GND σε απλώς "GND" χωρίς διαφοροποίηση στα σχηματικά σχέδια, καθιστώντας δύσκολη την ταυτοποίηση διαφορετικών λειτουργικών εδάφους του κυκλώματος κατά τη διάρκεια της διάταξης PCB. Κατά συνέπεια, όλες οι συνδέσεις GND είναι απλά διασυνδεδεμένες.

Αν και αυτή η απλοποιημένη λειτουργία είναι βολική, οδηγεί σε μια σειρά προβλημάτων:
1. Παρεμβολή σήματος:
Εάν οι διαφορετικές συνδέσεις λειτουργικού εδάφους (GND) είναι άμεσα διασυνδεδεμένες, τα κυκλώματα υψηλής ισχύος που ταξιδεύουν μέσω του εδάφους (GND) μπορούν να παρεμβαίνουν στο σημείο αναφοράς 0V (GND) των κυκλωμάτων χαμηλής ισχύος, με αποτέλεσμα τη διασταύρωση του σήματος μεταξύ διαφορετικών κυκλωμάτων.
2. Ακρίβεια σήματος:
Για τα αναλογικά κυκλώματα, η ακρίβεια του σήματος είναι μια κρίσιμη μέτρηση αξιολόγησης. Η απώλεια ακρίβειας συμβιβάζει την αρχική λειτουργική σημασία των αναλογικών κυκλωμάτων.
Το έδαφος (CGND) μιας τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος κυμαίνεται σε μια περιοδική ημιτονοειδή κυματομορφή, προκαλώντας επίσης κυματοειδή τάση. Σε αντίθεση με το DC Ground (GND), το οποίο παραμένει σταθερό στο 0V.
Όταν οι συνδέσεις διαφορετικών κυμάτων (GND) είναι διασυνδεδεμένες, η κυκλική διακύμανση του εδάφους AC (CGND) μπορεί να επηρεάσει τις μεταβολές στο αναλογικό έδαφος (AGND), επηρεάζοντας έτσι την ακρίβεια της τάσης των αναλογικών σημάτων.
3. EMCΠείραμα:
Όσο πιο αδύναμο είναι το σήμα, τόσο πιο αδύναμο είναι η εξωτερική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (EMC). Όσο ισχυρότερο είναι το σήμα, τόσο ισχυρότερο είναι το εξωτερικό EMC.
Εάν οι συνδέσεις διαφορετικών κυκλωμάτων (GND) είναι διασυνδεδεμένες, το έδαφος (GND) ενός ισχυρού κυκλώματος σήματος παρεμβαίνει άμεσα στο έδαφος (GND) ενός ασθενούς κυκλώματος σήματος. Κατά συνέπεια, το αρχικά αδύναμο σήμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (EMC) γίνεται μια ισχυρή πηγή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας προς τα έξω, καθιστώντας πιο δύσκολη την αντιμετώπιση των πειραμάτων EMC.
4. Αξιοπιστία κυκλώματος:
Όσο λιγότερες συνδέσεις μεταξύ συστημάτων κυκλώματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανεξάρτητη λειτουργική ικανότητα κάθε κυκλώματος. Αντίθετα, όσο περισσότερες συνδέσεις, τόσο πιο αδύναμη είναι η ανεξάρτητη λειτουργική ικανότητα.
Εξετάστε δύο συστήματα κυκλωμάτων, Α και Β, χωρίς διασταυρώσεις. Η απόδοση του συστήματος κυκλώματος Α δεν πρέπει να επηρεάζει την κανονική λειτουργία του συστήματος κυκλώματος Β και αντίστροφα.
Αυτό είναι παρόμοιο με ένα ζευγάρι ξένων, όπου οι συναισθηματικές αλλαγές ενός ατόμου δεν θα επηρέαζαν τη διάθεση του άλλου επειδή δεν έχουν καμία σχέση.
Εάν οι συνδέσεις διαφορετικών κυκλωμάτων (GND) διασυνδέονται μέσα σε ένα σύστημα κυκλώματος, προσθέτει έναν σύνδεσμο σύνδεσης που αυξάνει την παρεμβολή μεταξύ των κυκλωμάτων, μειώνοντας έτσι την αξιοπιστία της λειτουργίας του κυκλώματος.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
Χρόνος δημοσίευσης: Δεκέμβριος-05-2023