จดหมาย:info@anke-pcb.com
whatapp/wechat: 008618589033832
Skype: Sannyduanbsp
สาระสำคัญของ GND ในวงจร
ในระหว่างการจัดวาง PCBกระบวนการวิศวกรจะต้องเผชิญกับการรักษา GND ที่แตกต่างกัน
ทำไมถึงเกิดขึ้น? ในเฟสการออกแบบวงจรวงจรเพื่อลดการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างวงจรวิศวกรมักจะแนะนำสายกราวด์ GND ที่แตกต่างกันเป็นจุดอ้างอิง 0V สำหรับวงจรการทำงานที่แตกต่างกัน
การจำแนกประเภทของสายกราวด์ GND:
1. ลวดกราวด์กราวด์ Agnd
Agnd ลวดภาคพื้นดินแบบอะนาล็อกส่วนใหญ่จะใช้ในส่วนวงจรอะนาล็อกเช่นวงจรการได้มาของ ADC ของเซ็นเซอร์อะนาล็อก, วงจรอัตราส่วนแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ ฯลฯ
ในวงจรอะนาล็อกเหล่านี้เนื่องจากสัญญาณเป็นสัญญาณอะนาล็อกและสัญญาณที่อ่อนแอจึงได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากกระแสขนาดใหญ่ของวงจรอื่น ๆ หากไม่โดดเด่นกระแสน้ำขนาดใหญ่จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าหยดขนาดใหญ่ในวงจรอะนาล็อกทำให้สัญญาณอะนาล็อกบิดเบี้ยวและอาจทำให้ฟังก์ชั่นวงจรอะนาล็อกล้มเหลว
2. สายดิจิตอลบด DGND
DGND บดดิจิตอล DGND เห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับสาย AGND แบบอะนาล็อก AGND ส่วนใหญ่ใช้ในส่วนวงจรดิจิตอลเช่นวงจรการตรวจจับที่สำคัญวงจรการสื่อสาร USBวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ฯลฯ
เหตุผลในการตั้งค่า DGND ลวดพื้นดิจิตอลคือวงจรดิจิตอลมีคุณสมบัติทั่วไปซึ่งเป็นสัญญาณสวิตช์ที่ไม่ต่อเนื่องที่แตกต่างกันระหว่าง "0" และ "1" ดังที่แสดงในรูปด้านล่าง
ในระหว่างกระบวนการของแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนจาก "0" เป็น "1" หรือจาก "1" เป็น "0" แรงดันไฟฟ้าจะสร้างการเปลี่ยนแปลง ตามทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า Maxwell กระแสที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามแม่เหล็กรอบ ๆ มันสร้างรังสี EMC ในวงจรอื่น ๆ
เพื่อลดผลกระทบของการแผ่รังสี EMC ต่อวงจรต้องใช้ DGND ลวดดิจิตอลดิจิตอลแยกต่างหากเพื่อให้การแยกที่มีประสิทธิภาพสำหรับวงจรอื่น ๆ
3. สายไฟพื้นดิน PGND
ไม่ว่าจะเป็นสายกราวด์กราวด์ AGND หรือ DGND บดดิจิตอล DGND พวกเขาเป็นทั้งวงจรพลังงานต่ำ ในวงจรพลังงานสูงเช่นวงจรขับเคลื่อนมอเตอร์วงจรไดรฟ์วาล์วแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีสายกราวด์อ้างอิงแยกต่างหากที่เรียกว่าสายไฟพื้นดิน PGND
วงจรพลังงานสูงตามชื่อที่แนะนำเป็นวงจรที่มีกระแสค่อนข้างใหญ่ เห็นได้ชัดว่ากระแสน้ำขนาดใหญ่สามารถทำให้เกิดการชดเชยระหว่างการทำงานที่แตกต่างกันได้ง่ายวงจร.
เมื่อมีการชดเชยพื้นดินในวงจรแรงดัน 5V ดั้งเดิมอาจไม่ 5V อีกต่อไป แต่กลายเป็น 4V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า 5V สัมพันธ์กับสายการอ้างอิง 0V GND GND หากพื้นดินชดเชยทำให้ GND เพิ่มขึ้นจาก 0V เป็น 1V แรงดัน 5V ก่อนหน้า (5V-0V = 5V) จะกลายเป็น 4V (5V-1V = 4V) ตอนนี้
4. แหล่งจ่ายไฟลวดกราวด์ GND
ANALOG GROUND WIRE AGND, DIGAL FURENT WIRE DGND และ PORT GROUNT PGND ล้วนถูกจัดประเภทเป็น DC Ground Wire GND สายกราวด์ประเภทต่าง ๆ เหล่านี้ทั้งหมดจะต้องถูกรวบรวมเข้าด้วยกันเป็นลวดพื้นอ้างอิง 0V สำหรับวงจรทั้งหมดเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟลวดพื้นดิน GND
แหล่งจ่ายไฟเป็นแหล่งพลังงานสำหรับทุกวงจร แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับวงจรในการทำงานนั้นมาจากแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้น GND ลวดภาคพื้นดินของแหล่งจ่ายไฟจึงเป็นจุดอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า 0V สำหรับวงจรทั้งหมด
นี่คือเหตุผลที่สายไฟพื้นดินประเภทอื่นไม่ว่าจะเป็นสายกราวด์แบบอะนาล็อก Agnd, DGND พื้นดินดิจิตอล DGND หรือสายไฟพื้นดิน PGND ต้องถูกรวบรวมพร้อมกับสายไฟภาคพื้นดิน GND
5. สาย AC พื้นดิน CGND
CGND ลวดพื้น AC โดยทั่วไปจะพบในวงจรที่มีแหล่งพลังงาน AC เช่นวงจรจ่ายไฟ AC-DC
วงจรแหล่งจ่ายไฟ AC-DC แบ่งออกเป็นสองส่วน ระยะด้านหน้าของวงจรคือวงจร AC และเวทีด้านหลังคือวงจร DC ซึ่งถูกบังคับให้สร้างสายไฟสองสายหนึ่งคือสาย AC พื้นดินและอีกสายหนึ่งคือสายดิน DC
ลวดภาคพื้นดิน AC ทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิง 0V สำหรับส่วนวงจร AC และลวดภาคพื้นดิน DC ทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิง 0V สำหรับส่วนวงจร DC โดยปกติแล้วเพื่อที่จะรวม GND ลวดภาคพื้นดินไว้ในวงจรวิศวกรจะเชื่อมต่อสายกราวด์ AC เข้ากับสายดิน DC ผ่านตัวเก็บประจุคัปปลิ้งหรือตัวเหนี่ยวนำ
6. ลวดพื้นดิน EGND
แรงดันความปลอดภัยสำหรับร่างกายมนุษย์ต่ำกว่า 36V หากแรงดันไฟฟ้าเกิน 36V ที่ใช้กับร่างกายมนุษย์มันจะทำให้เกิดอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ นี่เป็นสามัญสำนึกที่ปลอดภัยสำหรับวิศวกรเมื่อพัฒนาการออกแบบโครงการวงจร
เพื่อเพิ่มปัจจัยด้านความปลอดภัยของวงจรวิศวกรมักใช้สายดิน EGND ในโครงการแรงดันไฟฟ้าสูงและปัจจุบันเช่นเครื่องใช้ในครัวเรือนเช่นพัดลมไฟฟ้าตู้เย็นและโทรทัศน์ ซ็อกเก็ตที่มีฟังก์ชั่นการป้องกัน EGND แสดงในรูปด้านล่าง
เหตุผลที่ซ็อกเก็ตเครื่องใช้ในครัวเรือนมีสามขั้วเป็นเพราะแม้ว่าพลังงาน AC 220V จะต้องใช้ลวดสดและลวดที่เป็นกลางเทอร์มินัลที่สามสำหรับพื้นดินป้องกัน (EGND)
เทอร์มินัลทั้งสองใช้สำหรับสายไฟที่มีชีวิตและเป็นกลางของพลังงาน 220V ในขณะที่เทอร์มินัลที่สามทำหน้าที่เป็นพื้นดินป้องกัน (EGND)
เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าพื้นดินของโลก (EGND) เชื่อมต่อกับโลกเพียงอย่างเดียวและให้การป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูง มันไม่ได้มีส่วนร่วมในฟังก์ชั่นวงจรและไม่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชั่นของวงจร
ดังนั้นพื้นดินโลก (EGND) มีความสำคัญทางไฟฟ้าที่แตกต่างจากการเชื่อมต่อพื้นดิน (GND) ประเภทอื่น
สำรวจหลักการของ GND:
วิศวกรอาจสงสัยว่าทำไมจึงมีความแตกต่างมากมายสำหรับการเชื่อมต่อภาคพื้นดิน (GND) และทำไมพวกเขาจึงจำเป็นต้องแนะนำฟังก์ชั่นหลายอย่างสำหรับ GND
โดยปกติแล้ววิศวกรจะทำให้การตั้งชื่อการเชื่อมต่อ GND ง่ายขึ้นเพียงแค่ "GND" โดยไม่ต้องแยกความแตกต่างในการออกแบบแผนผังทำให้ยากที่จะระบุพื้นที่การทำงานของวงจรที่แตกต่างกันในระหว่างการจัดวาง PCB ดังนั้นการเชื่อมต่อ GND ทั้งหมดจึงเชื่อมต่อกัน
แม้ว่าการดำเนินการที่เรียบง่ายนี้จะสะดวก แต่ก็นำไปสู่ปัญหาชุด:
1. สัญญาณรบกวน:
หากการเชื่อมต่อการทำงานที่แตกต่างกัน (GND) เชื่อมต่อโดยตรงวงจรพลังงานสูงที่เดินทางผ่านพื้นดิน (GND) สามารถรบกวนจุดอ้างอิง 0V (GND) ของวงจรพลังงานต่ำส่งผลให้สัญญาณ crosstalk ระหว่างวงจรที่แตกต่างกัน
2. ความแม่นยำของสัญญาณ:
สำหรับวงจรอะนาล็อกความแม่นยำของสัญญาณเป็นตัวชี้วัดการประเมินที่สำคัญ การสูญเสียความแม่นยำทำให้เกิดความสำคัญในการทำงานดั้งเดิมของวงจรอะนาล็อก
พื้นดิน (CGND) ของแหล่งจ่ายไฟ AC ผันผวนในรูปคลื่นไซน์เป็นระยะทำให้แรงดันไฟฟ้าผันผวนเช่นกัน ซึ่งแตกต่างจาก DC Ground (GND) ซึ่งยังคงอยู่ที่ 0V
เมื่อการเชื่อมต่อของวงจรวงจรที่แตกต่างกัน (GND) เชื่อมต่อระหว่างกันความผันผวนของวัฏจักรของพื้นดิน AC (CGND) สามารถส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงในพื้นดินแบบอะนาล็อก (AGND) ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอะนาล็อก
3. EMCการทดลอง:
สัญญาณที่อ่อนแอกว่าการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกที่อ่อนแอลง (EMC) ยิ่งมีสัญญาณมากเท่าไหร่ EMC ภายนอกก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น
หากการเชื่อมต่อของวงจรวงจรที่แตกต่างกัน (GND) เชื่อมต่อระหว่างกันพื้นดิน (GND) ของวงจรสัญญาณที่แข็งแกร่งจะรบกวนพื้นดิน (GND) ของวงจรสัญญาณอ่อนแอโดยตรง ดังนั้นสัญญาณรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนแอ (EMC) ที่อ่อนแอ แต่เดิมกลายเป็นแหล่งที่แข็งแกร่งของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไปด้านนอกทำให้มีความท้าทายมากขึ้นในการจัดการการทดลอง EMC
4. ความน่าเชื่อถือของวงจร:
การเชื่อมต่อที่น้อยลงระหว่างระบบวงจรยิ่งมีความสามารถในการทำงานอิสระของแต่ละวงจรมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกันยิ่งมีการเชื่อมต่อมากเท่าใดความสามารถในการดำเนินงานที่เป็นอิสระก็จะอ่อนแอลงเท่านั้น
พิจารณาระบบวงจรสองระบบ A และ B โดยไม่มีทางแยกใด ๆ ประสิทธิภาพของระบบวงจร A ไม่ควรส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของระบบวงจร B และในทางกลับกัน
สิ่งนี้คล้ายกับคู่ของคนแปลกหน้าซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางอารมณ์ของคนคนหนึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่ออารมณ์ของคนอื่นเพราะพวกเขาไม่มีการเชื่อมต่อ
หากการเชื่อมต่อของวงจรวงจรที่แตกต่างกัน (GND) เชื่อมต่อกันภายในระบบวงจรมันจะเพิ่มลิงค์เชื่อมต่อที่เพิ่มการรบกวนระหว่างวงจรซึ่งจะช่วยลดความน่าเชื่อถือของการทำงานของวงจร
Shenzhen Anke PCB Co. , Ltd
เวลาโพสต์: Dec-05-2023
