Mail:info@anke-pcb.com
WhatApp/WeChat: 008618589033832
Skype: sannyduanbsp
L'essenza di GND nei circuiti
Durante ilLayout PCBProcesso, gli ingegneri dovranno affrontare diversi trattamenti GND.
Perché accade? Nella fase di progettazione schematica del circuito, al fine di ridurre l'interferenza reciproca tra i circuiti, gli ingegneri introducono generalmente fili di terra GND diversi come punti di riferimento 0 V per diversi circuiti funzionali, formando diversi loop di corrente.
Classificazione dei fili di terra GND:
1. Filo di terra analogico AGND
Il filo di terra analogico AGND è utilizzato principalmente nella parte del circuito analogico, come il circuito di acquisizione ADC dei sensori analogici, il circuito del rapporto di amplificatore operativo, ecc.
In questi circuiti analogici, poiché il segnale è un segnale analogico e un segnale debole, è facilmente influenzato dalle grandi correnti di altri circuiti. Se non distinti, le grandi correnti produrranno gocce di grande tensione nel circuito analogico, causando distorto il segnale analogico e potenzialmente causare il guasto della funzione del circuito analogico.
2. DGND del filo di terra digitale
Il filo di terra digitale DGND, ovviamente rispetto al filo di terra analogico AGND, è utilizzato principalmente nella parte del circuito digitale, come circuiti di rilevamento dei tasti, circuiti di comunicazione USB,Circuiti di microcontrollore, ecc.
Il motivo per impostare il DGND del filo di terra digitale è che i circuiti digitali hanno una caratteristica comune, che è un segnale di interruttore discreto distinto solo tra "0" e "1", come mostrato nella figura seguente.
Durante il processo di tensione che cambia da "0" a "1" o da "1" a "0", la tensione produce un cambiamento. Secondo la teoria elettromagnetica di Maxwell, la corrente mutevole produrrà un campo magnetico attorno ad esso, formando radiazioni EMC su altri circuiti.
Per ridurre l'impatto delle radiazioni EMC sui circuiti, è necessario utilizzare un DGND di filo di terra digitale separato per fornire un isolamento efficace per altri circuiti.
3. Power Ground Wire PGND
Che si tratti di AGND a terra analogica o filo di terra digitale DGND, sono entrambi circuiti a bassa potenza. Nei circuiti ad alta potenza, come circuiti di trasmissione del motore, circuiti di azionamento della valvola elettromagnetica, è presente anche un filo di terra di riferimento separato chiamato filo di terra di alimentazione PGND.
Circuiti ad alta potenza, come suggerisce il nome, sono circuiti con correnti relativamente grandi. Ovviamente, le grandi correnti possono facilmente causare offset di terra tra diversi funzionalicircuiti.
Una volta che c'è un offset di terra nel circuito, la tensione 5v originale potrebbe non essere più 5 V, ma diventare 4V. Perché la tensione 5V è relativa al filo di terra GND di riferimento 0V. Se l'offset di terra fa sì che il GND aumenti da 0V a 1V, la precedente tensione 5V (5V-0V = 5V) diventa 4V (5V-1V = 4V) ora.
4. GND di filo di terra dell'alimentazione
AGND di filo di terra analogico, filo di terra digitale DGND e filo di terra di alimentazione PGND sono tutti classificati come filo di terra cc GND. Questi diversi tipi di fili di terra devono essere tutti raccolti insieme come filo di terra di riferimento 0 V per l'intero circuito, chiamato filo di terra di alimentazione GND.
L'alimentazione è la fonte di energia per tutti i circuiti. Tutta la tensione e la corrente necessarie per il circuito provengono dall'alimentazione. Pertanto, il GND del filo di terra dell'alimentazione è il punto di riferimento della tensione 0 V per tutti i circuiti.
Questo è il motivo per cui altri tipi di fili di terra, siano essi anali di filo di terra analogico, filo di terra digitale DGND o filo di terra PGND, devono essere tutti raccolti insieme al filo di terra dell'alimentazione GND.
5. AC Wire Ground CGND
Il filo di terra AC CGND si trova generalmente nei circuiti con fonti di alimentazione CA, come i circuiti di alimentazione AC-DC.
I circuiti di alimentazione AC-DC sono divisi in due parti. Lo stadio anteriore del circuito è il circuito CA e lo stadio posteriore è il circuito CC, che è costretto a formare due fili di terra, uno è il filo di terra AC e l'altro è il filo di terra CC.
Il filo di terra AC funge da punto di riferimento 0 V per la porzione del circuito CA e il filo di terra CC funge da punto di riferimento 0 V per la porzione del circuito CC. Di solito, al fine di unificare una GND del filo di terra nel circuito, l'ingegnere collegherà il filo di terra CA al filo di terra CC attraverso un condensatore di accoppiamento o un induttore.
6. Earth Ground Wire EGND
La tensione di sicurezza per il corpo umano è inferiore a 36 V. Se la tensione supera 36 V applicata al corpo umano, causerà danni al corpo umano. Questo è un buon senso della sicurezza per gli ingegneri quando si sviluppano progetti di progetti di circuito.
Per migliorare il fattore di sicurezza del circuito, gli ingegneri utilizzano generalmente l'EGND di filo di terra in terra in progetti ad alta tensione e ad alta corrente, come elettrodomestici come ventilatori elettrici, frigoriferi e televisori. La presa con la funzione di protezione EGND è mostrata nella figura seguente.
Il motivo per cui le prese per gli elettrodomestici hanno tre terminali è perché, sebbene la potenza CA 220 V richiede solo un filo vivo e un filo neutro, il terzo terminale è per la terra protettiva (EGND).
I due terminali vengono utilizzati per i fili vivi e neutri della potenza 220 V, mentre il terzo terminale funge da terreno di terra protettivo (EGND).
È importante notare che la terra (EGND) è collegata esclusivamente alla terra e fornisce protezione contro l'alta tensione. Non partecipa alla funzionalità del circuito ed non è correlato alla funzione del circuito.
Pertanto, il terreno terrestre (EGND) ha un significato elettrico distinto da altri tipi di connessioni (GND).
Esplorare il principio di GND:
Gli ingegneri possono chiedersi perché ci siano così tante distinzioni per le connessioni a terra (GND) e perché devono introdurre più funzioni per GND.
Di solito, gli ingegneri semplificano la denominazione delle connessioni GND a "GND" senza differenziazione nei progetti schematici, rendendo difficile identificare diversi motivi funzionali del circuito durante il layout PCB. Di conseguenza, tutte le connessioni GND sono semplicemente interconnesse.
Sebbene questa operazione semplificata sia conveniente, porta a una serie di problemi:
1. Interferenza del segnale:
Se le diverse connessioni di terra funzionale (GND) sono direttamente interconnesse, circuiti ad alta potenza che viaggiano attraverso il terreno (GND) possono interferire con il punto di riferimento 0V (GND) dei circuiti a bassa potenza, con conseguente crosstalk del segnale tra diversi circuiti.
2. Accuratezza del segnale:
Per i circuiti analogici, l'accuratezza del segnale è una metrica di valutazione cruciale. La perdita di precisione compromette il significato funzionale originale dei circuiti analogici.
Il terreno (CGND) di un alimentatore CA fluttua in una forma d'onda sinusoidale periodica, causando anche la sua tensione. A differenza del DC Ground (GND), che rimane costante a 0 V.
Quando sono interconnesse diverse connessioni a terra (GND), la fluttuazione ciclica del terreno CA (CGND) può influire sulle variazioni della terra analogica (AGND), influenzando così l'accuratezza della tensione dei segnali analogici.
3. EMCSperimentare:
Più debole è il segnale, più debole è la radiazione elettromagnetica esterna (EMC). Più forte è il segnale, più forte è l'EMC esterno.
Se sono interconnessi diversi collegamenti a terra (GND), il terreno (GND) di un forte circuito di segnale interferisce direttamente con il terreno (GND) di un circuito di segnale debole. Di conseguenza, il segnale di radiazione elettromagnetica originariamente debole (EMC) diventa una forte fonte di radiazioni elettromagnetiche all'esterno, rendendo più impegnativo gestire gli esperimenti EMC.
4. Affidabilità del circuito:
Più connessioni tra i sistemi di circuito, maggiore è la capacità operativa indipendente di ciascun circuito. Al contrario, più connessioni, più debole è la capacità operativa indipendente.
Prendi in considerazione due sistemi di circuiti, A e B, senza incroci. Le prestazioni del sistema di circuito A non dovrebbero influire sul normale funzionamento del sistema di circuito B e viceversa.
Questo è simile a una coppia di estranei, in cui i cambiamenti emotivi di una persona non influenzerebbero l'umore dell'altra perché non hanno alcun legame.
Se le diverse connessioni a terra (GND) sono interconnesse all'interno di un sistema di circuiti, aggiunge un collegamento di collegamento che aumenta l'interferenza tra i circuiti, riducendo così l'affidabilità del funzionamento del circuito.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
Tempo post: DEC-05-2023
