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A essência do GND em circuitos
Durante oLayouting de PCBProcesso, os engenheiros enfrentarão diferentes tratamentos do GND.
Por que isso acontece? Na fase de projeto esquemático do circuito, a fim de reduzir a interferência mútua entre os circuitos, os engenheiros geralmente introduzem diferentes fios de aterramento GND como pontos de referência de 0V para diferentes circuitos funcionais, formando diferentes loops de corrente.
Classificação de fios de terra GND:
1. AGND AGND ANALÓGICO
O FIXO ANÁLISO AGND AGND é usado principalmente na parte do circuito analógico, como o circuito de aquisição do ADC de sensores analógicos, circuito de proporção de amplificador operacional, etc.
Nesses circuitos analógicos, como o sinal é um sinal analógico e um sinal fraco, ele é facilmente afetado pelas grandes correntes de outros circuitos. Se não forem distinguidos, as grandes correntes produzirão grandes quedas de tensão no circuito analógico, fazendo com que o sinal analógico seja distorcido e potencialmente faça com que a função do circuito analógico falhe.
2. FIE DIGITAL DO ARME
Os fios de terra digital DGND, obviamente em relação ao AGND analógico do fio terrestre, são usados principalmente na parte do circuito digital, como circuitos de detecção de chaves, circuitos de comunicação USB,circuitos de microcontrolador, etc.
A razão para a configuração do fio digital de fio terra DGND é que os circuitos digitais têm um recurso comum, que é o sinal de comutador discreto apenas distinguido entre "0" e "1", como mostrado na figura abaixo.
Durante o processo de mudança de tensão de "0" para "1" ou de "1" para "0", a tensão produz uma mudança. De acordo com a teoria eletromagnética de Maxwell, a corrente de mudança produzirá um campo magnético ao seu redor, formando a radiação EMC em outros circuitos.
Para reduzir o impacto da radiação EMC nos circuitos, um fio de terra digital separado DGND deve ser usado para fornecer isolamento eficaz para outros circuitos.
3. Fio de terra PGND
Seja o fio de terra analógico AGND ou o fio de terra digital DGND, ambos são circuitos de baixa potência. Em circuitos de alta potência, como circuitos de acionamento do motor, circuitos de acionamento de válvula eletromagnética, também há um fio de referência separado chamado fio de energia do solo PGND.
Circuitos de alta potência, como o nome sugere, são circuitos com correntes relativamente grandes. Obviamente, grandes correntes podem facilmente causar o deslocamento do solo entre diferentes funcionaiscircuitos.
Uma vez que há deslocamento no solo no circuito, a tensão original de 5V pode não ser mais 5V, mas se tornará 4V. Porque a tensão de 5V é relativa ao fio do solo GND de referência 0V. Se o deslocamento do solo fizer com que o GND suba de 0V para 1V, a tensão anterior de 5V (5V-0V = 5V) se tornará 4V (5V-1V = 4V) agora.
4. Fio de solo de alimentação GND
AGND analógico de fio de terra, fios de terra digital DGND e fios de aterramento de energia PGND são todos classificados como fios de terra DC GND. Esses diferentes tipos de fios de aterramento devem ser coletados juntos como um fio de referência de 0V para todo o circuito, chamado fio de fonte de alimentação GND.
A fonte de alimentação é a fonte de energia para todos os circuitos. Toda a tensão e corrente necessárias para o circuito funcionar são da fonte de alimentação. Portanto, o fio do solo GN da fonte de alimentação é o ponto de referência de tensão 0V para todos os circuitos.
É por isso que outros tipos de fios de aterramento, sejam eles com fios de terra analógicos agnd, fios de terra digital DGND ou pgND de fio de solo, devem ser todos coletados juntamente com o fio do solo da fonte de alimentação GND.
5. AC FIO GOID CGND
O fio de terra AC CGND geralmente é encontrado em circuitos com fontes de energia CA, como circuitos de fonte de alimentação AC-DC.
Os circuitos da fonte de alimentação AC-DC são divididos em duas partes. O estágio frontal do circuito é o circuito CA e o back -span é o circuito CC, que é forçado a formar dois fios de aterramento, um é o fio do solo CA e o outro é o fio de terra DC.
O fio do solo CA serve como o ponto de referência de 0V para a parte do circuito CA, e o fio do solo CC serve como ponto de referência 0V para a parte do circuito CC. Geralmente, a fim de unificar um fio de terra no circuito, o engenheiro conecta o fio de aterramento CA ao fio de terra CC através de um capacitor ou indutor de acoplamento.
6. Fio terrestre de terra EGND
A tensão de segurança para o corpo humano é abaixo de 36V. Se a tensão exceder 36V aplicada ao corpo humano, causará danos ao corpo humano. Este é um senso comum de segurança para os engenheiros ao desenvolver projetos de projetos de circuito.
Para aprimorar o fator de segurança do circuito, os engenheiros geralmente usam o fio terrestre de terra em projetos de alta tensão e alta corrente, como eletrodomésticos, como ventiladores elétricos, geladeiras e televisões. O soquete com a função de proteção EGND é mostrado na figura abaixo.
A razão pela qual os soquetes de aparelhos domésticos têm três terminais é porque, embora a energia CA de 220V exija apenas um fio vivo e um fio neutro, o terceiro terminal é para o solo de terra protetora (EGND).
Os dois terminais são usados para os fios vivos e neutros da potência de 220V, enquanto o terceiro terminal serve como terra de terra protetora (EGND).
É importante observar que o terreno da terra (EGND) está conectado exclusivamente à Terra e fornece proteção contra alta tensão. Ele não participa da funcionalidade do circuito e não está relacionado à função do circuito.
Portanto, o terreno da terra (EGND) tem um significado elétrico distinto de outros tipos de conexões de terra (GND).
Explorando o princípio do GND:
Os engenheiros podem se perguntar por que existem tantas distinções para conexões de terra (GND) e por que eles precisam introduzir várias funções para o GND.
Geralmente, os engenheiros simplificam a nomeação de conexões GND para apenas "GND" sem diferenciação em projetos esquemáticos, dificultando a identificação de diferentes terrenos funcionais do circuito durante o layout da PCB. Consequentemente, todas as conexões GND estão simplesmente interconectadas.
Embora esta operação simplificada seja conveniente, leva a uma série de problemas:
1. Interferência de sinal:
Se as diferentes conexões do solo funcional (GND) estiverem diretamente interconectadas, os circuitos de alta potência que viajam pelo solo (GND) podem interferir no ponto de referência de 0V (GND) de circuitos de baixa potência, resultando em diafonia de sinal entre diferentes circuitos.
2. Precisão do sinal:
Para circuitos analógicos, a precisão do sinal é uma métrica de avaliação crucial. A perda de precisão compromete o significado funcional original dos circuitos analógicos.
O solo (CGND) de uma fonte de alimentação CA flutua em uma forma de onda sinusoidal periódica, fazendo com que sua tensão também flutue. Ao contrário do solo CC (GND), que permanece constante em 0V.
Quando as diferentes conexões do solo do circuito (GND) são interconectadas, a flutuação cíclica do solo CA (CGND) pode afetar as alterações no solo analógico (AGND), afetando assim a precisão da tensão dos sinais analógicos.
3. EmcExperimentar:
Quanto mais fraco o sinal, mais fraco a radiação eletromagnética externa (EMC). Quanto mais forte o sinal, mais forte o EMC externo.
Se as diferentes conexões do solo do circuito (GND) estiverem interconectadas, o solo (GND) de um forte circuito de sinal interfere diretamente no solo (GND) de um circuito de sinal fraco. Consequentemente, o sinal da radiação eletromagnética originalmente fraca (EMC) se torna uma forte fonte de radiação eletromagnética para o exterior, tornando mais desafiador lidar com experimentos de EMC.
4. Confiabilidade do circuito:
Quanto menos conexões entre os sistemas de circuito, maior a capacidade operacional independente de cada circuito. Por outro lado, quanto mais conexões, mais fraca a capacidade operacional independente.
Considere dois sistemas de circuito, A e B, sem interseções. O desempenho do sistema de circuito A não deve afetar a operação normal do sistema de circuito B e vice -versa.
Isso é semelhante a um par de estranhos, onde as mudanças emocionais de uma pessoa não afetariam o humor do outro porque elas não têm conexão.
Se as diferentes conexões de aterramento do circuito (GND) estiverem interconectadas dentro de um sistema de circuito, adiciona um link de conexão que aumenta a interferência entre os circuitos, reduzindo assim a confiabilidade da operação do circuito.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
Hora de postagem: dez-05-2023
