WhatApp/WeChat: 008618589033832
Skype: sannyduanbsp
Bản chất của GND trong các mạch
Trong thời gianBố cục PCBQuá trình, các kỹ sư sẽ phải đối mặt với các phương pháp điều trị GND khác nhau.
Tại sao điều đó xảy ra? Trong giai đoạn thiết kế sơ đồ mạch, để giảm nhiễu lẫn nhau giữa các mạch, các kỹ sư thường giới thiệu các dây mặt đất GND khác nhau như các điểm tham chiếu 0V cho các mạch chức năng khác nhau, tạo thành các vòng hiện tại khác nhau.
Phân loại dây mặt đất GND:
1. Agnd dây mặt đất tương tự
Agnd dây mặt đất tương tự chủ yếu được sử dụng trong phần mạch tương tự, chẳng hạn như mạch thu thập ADC của các cảm biến tương tự, mạch tỷ lệ khuếch đại hoạt động, v.v.
Trong các mạch tương tự này, vì tín hiệu là tín hiệu tương tự và tín hiệu yếu, nó dễ dàng bị ảnh hưởng bởi các dòng điện lớn của các mạch khác. Nếu không được phân biệt, các dòng điện lớn sẽ tạo ra các giọt điện áp lớn trong mạch tương tự, khiến tín hiệu tương tự bị biến dạng và có khả năng làm cho chức năng mạch tương tự bị hỏng.
2. DGND dây mặt đất kỹ thuật số
DGND dây mặt đất kỹ thuật số, rõ ràng là liên quan đến Agnd dây mặt đất tương tự, chủ yếu được sử dụng trong phần mạch kỹ thuật số, chẳng hạn như mạch phát hiện chính, mạch truyền thông USB,Mạch vi điều khiển, vân vân.
Lý do để thiết lập DGND dây mặt đất kỹ thuật số là các mạch kỹ thuật số có một tính năng chung, đó là tín hiệu chuyển đổi riêng biệt chỉ được phân biệt giữa "0" và "1", như trong hình dưới đây.
Trong quá trình điện áp thay đổi từ "0" thành "1" hoặc từ "1" thành "0", điện áp tạo ra sự thay đổi. Theo lý thuyết điện từ Maxwell, dòng điện thay đổi sẽ tạo ra một từ trường xung quanh nó, tạo thành bức xạ EMC trên các mạch khác.
Để giảm tác động của bức xạ EMC đối với các mạch, một DGND dây kỹ thuật số riêng biệt phải được sử dụng để cung cấp sự cô lập hiệu quả cho các mạch khác.
3. Dây điện PGND PGND
Cho dù đó là AGND dây mặt đất tương tự hoặc DGND dây mặt đất kỹ thuật số, cả hai đều là những mạch năng lượng thấp. Trong các mạch công suất cao, chẳng hạn như mạch truyền động động cơ, mạch truyền động van điện từ, cũng có một dây nối đất tham chiếu riêng biệt gọi là PGN Dây mặt đất.
Mạch công suất cao, như tên cho thấy, là các mạch có dòng điện tương đối lớn. Rõ ràng, các dòng lớn có thể dễ dàng gây ra sự bù đắp mặt đất giữa các chức năng khác nhauMạch.
Khi có độ lệch mặt đất trong mạch, điện áp 5V ban đầu có thể không còn là 5V nữa, nhưng trở thành 4V. Bởi vì điện áp 5V liên quan đến dây mặt đất GND tham chiếu 0V. Nếu phần bù mặt đất khiến GND tăng từ 0V lên 1V, thì điện áp 5V trước đó (5V-0V = 5V) sẽ trở thành 4V (5V-1V = 4V) ngay bây giờ.
4. Cung cấp điện GND dây điện
Agnd dây mặt đất tương tự, DGND dây mặt đất kỹ thuật số và PGND dây điện đều được phân loại là DC Ground Wire GND. Các loại dây mặt đất khác nhau này phải được thu thập cùng nhau dưới dạng dây nối đất 0V tham chiếu cho toàn bộ mạch, được gọi là Dây nguồn điện GND.
Nguồn điện là nguồn năng lượng cho tất cả các mạch. Tất cả điện áp và dòng điện cần thiết cho mạch hoạt động là từ nguồn cung cấp. Do đó, GND dây mặt đất của nguồn điện là điểm tham chiếu điện áp 0V cho tất cả các mạch.
Đây là lý do tại sao các loại dây nối đất khác, cho dù chúng là AGND dây mặt đất tương tự, DGND dây mặt đất kỹ thuật số hoặc dây điện PGND, tất cả phải được thu thập cùng với GND dây nguồn cung cấp điện.
5. AC Ground Wire CGND
CGND dây mặt đất AC thường được tìm thấy trong các mạch với các nguồn năng lượng AC, chẳng hạn như mạch cung cấp điện AC-DC.
Mạch cung cấp năng lượng AC-DC được chia thành hai phần. Giai đoạn trước của mạch là mạch AC và giai đoạn sau là mạch DC, buộc phải tạo thành hai dây nối đất, một là dây mặt đất AC và cái còn lại là dây mặt đất DC.
Dây mặt đất AC đóng vai trò là điểm tham chiếu 0V cho phần mạch AC và dây mặt đất DC đóng vai trò là điểm tham chiếu 0V cho phần mạch DC. Thông thường, để thống nhất GND dây mặt đất trong mạch, kỹ sư sẽ kết nối dây mặt đất AC với dây mặt đất DC thông qua tụ điện hoặc cuộn cảm.
6. Dây mặt đất EGND
Điện áp an toàn cho cơ thể con người dưới 36V. Nếu điện áp vượt quá 36V áp dụng cho cơ thể con người, nó sẽ gây hại cho cơ thể con người. Đây là một ý thức chung an toàn cho các kỹ sư khi phát triển các thiết kế dự án mạch.
Để tăng cường yếu tố an toàn của mạch, các kỹ sư thường sử dụng EGN ENGE EGND trong các dự án điện áp cao và dòng điện cao, như các thiết bị gia dụng như quạt điện, tủ lạnh và tivi. Các ổ cắm với chức năng bảo vệ EGND được hiển thị trong hình dưới đây.
Lý do tại sao các ổ cắm thiết bị hộ gia đình có ba thiết bị đầu cuối là vì, mặc dù công suất 220V chỉ yêu cầu dây sống và dây trung tính, thiết bị đầu cuối thứ ba là dành cho mặt đất đất bảo vệ (EGND).
Hai thiết bị đầu cuối được sử dụng cho các dây trực tiếp và trung tính của công suất 220V, trong khi thiết bị đầu cuối thứ ba đóng vai trò là mặt đất đất bảo vệ (EGND).
Điều quan trọng cần lưu ý là mặt đất Trái đất (EGND) chỉ được kết nối với Trái đất và cung cấp sự bảo vệ chống lại điện áp cao. Nó không tham gia vào chức năng mạch và không liên quan đến chức năng của mạch.
Do đó, mặt đất đất (EGND) có ý nghĩa điện khác biệt với các loại kết nối khác về mặt đất (GND).
Khám phá nguyên tắc của GND:
Các kỹ sư có thể tự hỏi tại sao có rất nhiều sự khác biệt cho các kết nối mặt đất (GND) và tại sao họ cần giới thiệu nhiều chức năng cho GND.
Thông thường, các kỹ sư đơn giản hóa việc đặt tên của các kết nối GND chỉ là "GND" mà không cần sự khác biệt trong các thiết kế sơ đồ, gây khó khăn cho việc xác định các cơ sở chức năng mạch khác nhau trong quá trình bố trí PCB. Do đó, tất cả các kết nối GND chỉ đơn giản là kết nối với nhau.
Mặc dù hoạt động đơn giản hóa này là thuận tiện, nhưng nó dẫn đến một loạt các vấn đề:
1. Giao thoa tín hiệu:
Nếu các kết nối mặt đất chức năng khác nhau (GND) được kết nối trực tiếp, các mạch công suất cao di chuyển qua mặt đất (GND) có thể can thiệp vào điểm tham chiếu 0V (GND) của các mạch năng lượng thấp, dẫn đến nhiễu xuyên âm tín hiệu giữa các mạch khác nhau.
2. Độ chính xác tín hiệu:
Đối với các mạch tương tự, độ chính xác tín hiệu là một số liệu đánh giá quan trọng. Mất độ chính xác thỏa hiệp ý nghĩa chức năng ban đầu của các mạch tương tự.
Mặt đất (CGND) của nguồn điện AC dao động trong một dạng sóng hình sin định kỳ, làm cho điện áp của nó cũng dao động. Không giống như mặt đất DC (GND), vẫn không đổi ở 0V.
Khi các kết nối mặt đất mạch khác nhau (GND) được kết nối với nhau, sự dao động theo chu kỳ của mặt đất AC (CGND) có thể ảnh hưởng đến những thay đổi trong mặt đất tương tự (AGND), do đó ảnh hưởng đến độ chính xác điện áp của tín hiệu tương tự.
3. EMCCuộc thí nghiệm:
Tín hiệu càng yếu, bức xạ điện từ bên ngoài càng yếu (EMC). Tín hiệu càng mạnh, EMC bên ngoài càng mạnh.
Nếu các kết nối mặt đất mạch khác nhau (GND) được kết nối với nhau, mặt đất (GND) của mạch tín hiệu mạnh trực tiếp can thiệp vào mặt đất (GND) của mạch tín hiệu yếu. Do đó, tín hiệu bức xạ điện từ yếu (EMC) ban đầu trở thành nguồn bức xạ điện từ mạnh ở bên ngoài, khiến cho việc xử lý các thí nghiệm EMC trở nên khó khăn hơn.
4. Độ tin cậy của mạch:
Càng ít kết nối giữa các hệ thống mạch, khả năng vận hành độc lập của mỗi mạch càng lớn. Ngược lại, càng nhiều kết nối, khả năng vận hành độc lập càng yếu.
Xem xét hai hệ thống mạch, A và B, không có bất kỳ giao điểm nào. Hiệu suất của hệ thống mạch A không nên ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống mạch B và ngược lại.
Điều này tương tự như một cặp người lạ, nơi những thay đổi về cảm xúc của một người sẽ không ảnh hưởng đến tâm trạng của người kia vì họ không có kết nối.
Nếu các kết nối mặt đất mạch khác nhau (GND) được kết nối với nhau trong hệ thống mạch, nó sẽ thêm một liên kết kết nối làm tăng nhiễu giữa các mạch, do đó làm giảm độ tin cậy của hoạt động mạch.
Thâm Quyến Anke PCB Co., Ltd
Thời gian đăng: Dec-05-2023
