نامه:info@anke-pcb.com
Whatapp/WeChat: 008618589033832
اسکایپ: sannyduanbsp
جوهر GND در مدارها
در طولطرح بندی PCBفرآیند ، مهندسان با درمان های مختلف GND روبرو خواهند شد.
چرا این اتفاق می افتد؟ در مرحله طراحی شماتیک مدار ، به منظور کاهش تداخل متقابل بین مدارها ، مهندسان به طور کلی سیم های مختلف GND را به عنوان نقاط مرجع 0V برای مدارهای مختلف عملکردی معرفی می کنند و حلقه های مختلف جریان را تشکیل می دهند.
طبقه بندی سیمهای زمینی GND:
1. سیم زمین آنالوگ Agnd
سیم زمین آنالوگ Agnd عمدتاً در قسمت مدار آنالوگ استفاده می شود ، مانند مدار خرید ADC سنسورهای آنالوگ ، مدار نسبت تقویت کننده عملیاتی و غیره.
در این مدارهای آنالوگ ، از آنجا که سیگنال یک سیگنال آنالوگ و یک سیگنال ضعیف است ، به راحتی توسط جریان های بزرگ مدارهای دیگر تحت تأثیر قرار می گیرد. در صورت عدم تشخیص ، جریانهای بزرگ افت ولتاژ زیادی را در مدار آنالوگ تولید می کنند و باعث می شوند سیگنال آنالوگ تحریف شود و به طور بالقوه باعث شود عملکرد مدار آنالوگ از بین برود.
2. سیم زمین دیجیتال DGND
سیم زمین دیجیتال DGND ، بدیهی است که نسبت به سیم زمین آنالوگ Agnd ، عمدتاً در قسمت مدار دیجیتال مانند مدارهای تشخیص کلید ، مدارهای ارتباطی USB ، استفاده می شودمدارهای میکروکنترلر، و غیره
دلیل تنظیم سیم زمین دیجیتال DGND این است که مدارهای دیجیتال دارای یک ویژگی مشترک هستند که سیگنال سوئیچ گسسته فقط بین "0" و "1" متمایز است ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
در طی فرآیند ولتاژ از "0" به "1" یا از "1" به "0" ، ولتاژ تغییر ایجاد می کند. طبق نظریه الکترومغناطیسی ماکسول ، جریان در حال تغییر یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند و تابش EMC را در مدارهای دیگر تشکیل می دهد.
برای کاهش تأثیر تابش EMC بر مدارها ، باید از سیم زمین دیجیتال جداگانه DGND استفاده شود تا جداسازی مؤثر برای مدارهای دیگر فراهم شود.
3. سیم زمین PGND
این که آیا این سیم زمین آنالوگ Agnd یا Digital Ground DGND است ، هر دو مدار کم مصرف هستند. در مدارهای پر قدرت ، مانند مدارهای درایو موتور ، مدارهای درایو دریچه الکترومغناطیسی ، همچنین یک سیم مرجع جداگانه به نام سیم زمین PGND وجود دارد.
مدارهای پرقدرت، همانطور که از نام آن پیداست ، مدارهایی با جریانهای نسبتاً بزرگ هستند. بدیهی است ، جریانهای بزرگ به راحتی می توانند باعث جبران زمین بین عملکردهای مختلف شوندمدارها.
هنگامی که جبران زمین در مدار وجود داشته باشد ، ولتاژ اصلی 5 ولت ممکن است 5 ولت نباشد ، اما به 4 ولت تبدیل می شود. از آنجا که ولتاژ 5 ولت نسبت به سیم زمین GND مرجع 0V است. اگر جبران زمین باعث افزایش GND از 0 ولت به 1 ولت شود ، در حال حاضر ولتاژ 5 ولت قبلی (5V-0V = 5V) اکنون 4V (5V-1V = 4V) می شود.
4. سیم منبع تغذیه GND
سیم زمین آنالوگ Agnd ، سیم زمین دیجیتال DGND ، و سیم زمین PGND همه به عنوان DC Ground Wire GND طبقه بندی می شوند. این انواع مختلف سیم های زمینی همه باید به عنوان سیم مرجع 0 ولت برای کل مدار ، به نام منبع تغذیه سیم زمین GND جمع آوری شوند.
منبع تغذیه منبع انرژی برای همه مدارها است. تمام ولتاژ و جریان مورد نیاز برای کار مدار از منبع تغذیه است. بنابراین ، GND سیم زمین از منبع تغذیه نقطه مرجع ولتاژ 0 ولت برای همه مدارها است.
به همین دلیل است که انواع دیگر سیمهای زمینی ، خواه آنها سیم زمین آنالوگ Agnd ، سیم زمین دیجیتال DGND یا POWER GROUND WIRE PGND باشند ، همه باید همراه با سیم منبع تغذیه GND جمع شوند.
5. سیم زمین AC CGND
سیم زمین AC CGND به طور کلی در مدارهای دارای منابع AC مانند مدارهای منبع تغذیه AC-DC یافت می شود.
مدارهای منبع تغذیه AC-DC به دو بخش تقسیم می شوند. مرحله جلوی مدار مدار AC است و مرحله عقب مدار DC است که مجبور به تشکیل دو سیم زمینی است ، یکی سیم زمین AC و دیگری سیم زمین DC است.
سیم زمین AC به عنوان نقطه مرجع 0V برای قسمت مدار AC عمل می کند ، و سیم زمین DC به عنوان نقطه مرجع 0V برای قسمت مدار DC عمل می کند. معمولاً به منظور متحد کردن یک سیم زمینی GND در مدار ، مهندس سیم زمین AC را از طریق خازن جفت یا سلف به سیم زمین DC وصل می کند.
6. سیم زمین زمین egnd
ولتاژ ایمنی برای بدن انسان زیر 36 ولت است. اگر ولتاژ بیش از 36 ولت به بدن انسان اعمال شود ، به بدن انسان آسیب می رساند. این یک حس مشترک ایمنی برای مهندسان هنگام تدوین طرح های پروژه مدار است.
برای تقویت فاکتور ایمنی مدار ، مهندسان به طور کلی از سیم زمین زمین EGND در پروژه های با ولتاژ بالا و جریان بالا مانند لوازم خانگی مانند فن های برقی ، یخچال و تلویزیون استفاده می کنند. سوکت با عملکرد محافظت EGND در شکل زیر نشان داده شده است.
دلیل داشتن سوکت های لوازم خانگی خانگی سه ترمینال به این دلیل است که ، اگرچه قدرت 220 ولت AC فقط به یک سیم زنده و یک سیم خنثی نیاز دارد ، ترمینال سوم برای زمین محافظ زمین (EGND) است.
این دو پایانه برای سیمهای زنده و خنثی قدرت 220 ولت استفاده می شود ، در حالی که ترمینال سوم به عنوان زمین محافظ زمین (EGND) عمل می کند.
توجه به این نکته حائز اهمیت است که زمین زمین (EGND) صرفاً به زمین وصل شده و در برابر ولتاژ بالا محافظت می کند. در عملکرد مدار شرکت نمی کند و با عملکرد مدار ارتباط ندارد.
بنابراین ، زمین زمین (EGND) از اهمیت الکتریکی متمایز از انواع دیگر اتصالات زمین (GND) برخوردار است.
کاوش در اصل GND:
مهندسان ممکن است تعجب کنند که چرا تفاوت های زیادی برای اتصالات زمین (GND) وجود دارد و چرا آنها نیاز به معرفی چندین کارکرد برای GND دارند.
معمولاً مهندسان نامگذاری اتصالات GND را فقط به "GND" بدون تمایز در طرح های شماتیک ساده می کنند ، و شناسایی زمینه های عملکردی مدار مختلف در طول طرح PCB را دشوار می کند. در نتیجه ، تمام اتصالات GND به سادگی به هم پیوسته اند.
اگرچه این عمل ساده راحت است ، اما منجر به یک سری مشکلات می شود:
1. تداخل سیگنال:
اگر اتصالات مختلف کاربردی زمین (GND) به طور مستقیم به هم پیوسته باشند ، مدارهای پر قدرت که از طریق زمین (GND) حرکت می کنند می توانند با نقطه مرجع 0V (GND) مدارهای کم مصرف تداخل داشته باشند و در نتیجه متقاطع سیگنال بین مدارهای مختلف ایجاد شود.
2. دقت سیگنال:
برای مدارهای آنالوگ ، دقت سیگنال یک معیار ارزیابی مهم است. از دست دادن دقت ، اهمیت عملکردی اصلی مدارهای آنالوگ را به خطر می اندازد.
زمین (CGND) منبع تغذیه AC در یک شکل موج سینوسی دوره ای نوسان دارد و باعث نوسان ولتاژ آن نیز می شود. بر خلاف زمین DC (GND) ، که در 0 ولت ثابت است.
هنگامی که اتصالات مختلف سطح مدار (GND) به هم پیوسته است ، نوسانات چرخه ای زمین AC (CGND) می تواند بر تغییرات در زمین آنالوگ (AGND) تأثیر بگذارد ، از این طریق بر دقت ولتاژ سیگنال های آنالوگ تأثیر می گذارد.
3. EMCآزمایش:
هرچه سیگنال ضعیف تر باشد ، تابش الکترومغناطیسی خارجی (EMC) ضعیف تر است. هرچه سیگنال قوی تر باشد ، EMC خارجی قوی تر می شود.
اگر اتصالات مختلف زمین مدار (GND) به هم پیوسته باشد ، زمین (GND) یک مدار سیگنال قوی به طور مستقیم با زمین (GND) یک مدار سیگنال ضعیف تداخل می کند. در نتیجه ، سیگنال تابش الکترومغناطیسی در ابتدا ضعیف (EMC) به منبع قوی تابش الکترومغناطیسی به خارج تبدیل می شود و انجام آزمایشات EMC را چالش برانگیزتر می کند.
40. قابلیت اطمینان مدار:
هرچه اتصال کمتری بین سیستم های مدار ، توانایی عملیاتی مستقل هر مدار بیشتر باشد. در مقابل ، هرچه اتصالات بیشتر ، توانایی عملیاتی مستقل ضعیف تر باشد.
دو سیستم مدار ، A و B را بدون هیچ گونه تقاطع در نظر بگیرید. عملکرد سیستم مدار A نباید بر عملکرد عادی سیستم مدار B تأثیر بگذارد و بالعکس.
این شبیه به یک جفت غریبه است ، جایی که تغییرات عاطفی یک شخص بر روحیه شخص دیگر تأثیر نمی گذارد زیرا هیچ ارتباطی ندارند.
اگر اتصالات مختلف سطح مدار (GND) در یک سیستم مدار به هم پیوسته باشد ، یک پیوند اتصال را اضافه می کند که باعث افزایش تداخل بین مدارها می شود ، بنابراین قابلیت اطمینان عملکرد مدار را کاهش می دهد.
شرکت Shenzhen Anke PCB ، با مسئولیت محدود
زمان پست: دسامبر 05-2023
