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La esencia de GND en los circuitos
Durante elDiseño de PCBProceso, los ingenieros enfrentarán diferentes tratamientos GND.
¿Por qué sucede eso? En la fase de diseño esquemático del circuito, para reducir la interferencia mutua entre los circuitos, los ingenieros generalmente introducen diferentes cables de tierra GND como puntos de referencia 0V para diferentes circuitos funcionales, formando diferentes bucles de corriente.
Clasificación de los cables de tierra GND:
1. Cable de tierra analógico Agnd
AGND de cable de tierra analógico se usa principalmente en la parte del circuito analógico, como el circuito de adquisición de ADC de sensores analógicos, circuito de relación de amplificador operacional, etc.
En estos circuitos analógicos, dado que la señal es una señal analógica y una señal débil, se ve fácilmente afectada por las grandes corrientes de otros circuitos. Si no se distingue, las corrientes grandes producirán grandes gotas de voltaje en el circuito analógico, lo que hace que la señal analógica se distorsione y potencialmente cause que la función del circuito analógico falle.
2. Cable de tierra digital dgnd
El cable de tierra digital DGND, obviamente relativo al cable de tierra analógico AGND, se usa principalmente en la parte del circuito digital, como circuitos de detección de claves, circuitos de comunicación USB,circuitos de microcontrolador, etc.
La razón para configurar el cable de tierra digital DGND es que los circuitos digitales tienen una característica común, que es una señal de interruptor discreta solo distinguida entre "0" y "1", como se muestra en la figura a continuación.
Durante el proceso de cambio de voltaje de "0" a "1" o de "1" a "0", el voltaje produce un cambio. Según la teoría electromagnética de Maxwell, la corriente cambiante producirá un campo magnético a su alrededor, formando la radiación EMC en otros circuitos.
Para reducir el impacto de la radiación EMC en los circuitos, se debe utilizar un cable de tierra digital separado DGND para proporcionar un aislamiento efectivo para otros circuitos.
3. PGND de cable de tierra de potencia
Ya sea que se trate de AGND de cable de tierra analógico o cable de tierra digital, ambos son circuitos de baja potencia. En los circuitos de alta potencia, como los circuitos de accionamiento del motor, los circuitos de accionamiento de la válvula electromagnética, también hay un cable de tierra de referencia separado llamado alambre de tierra de potencia PGND.
Circuitos de alta potencia, como su nombre indica, son circuitos con corrientes relativamente grandes. Obviamente, las corrientes grandes pueden causar fácilmente la compensación de tierra entre diferentes funcionalescircuitos.
Una vez que hay compensación de tierra en el circuito, el voltaje original de 5 V puede no ser de 5V, pero convertirse en 4V. Porque el voltaje de 5 V es relativo al cable de tierra GND de referencia de 0V. Si el desplazamiento del suelo hace que el GND aumente de 0V a 1V, entonces el voltaje anterior de 5 V (5V-0V = 5V) se convierte en 4V (5V-1V = 4V) ahora.
4. Fuente de alimentación GND de cable de tierra
AGND de cable de tierra analógico, cable de tierra digital dgnd y cable de tierra de potencia PGND se clasifican como GND de cable de tierra de CC. Estos diferentes tipos de cables de tierra deben recolectarse juntos como cable de tierra de referencia de 0V para todo el circuito, llamado cable de tierra de suministro de alimentación GND.
La fuente de alimentación es la fuente de energía para todos los circuitos. Todo el voltaje y la corriente necesarios para que el circuito funcione provienen de la fuente de alimentación. Por lo tanto, el cable de tierra GND de la fuente de alimentación es el punto de referencia de voltaje de 0 V para todos los circuitos.
Esta es la razón por la cual otros tipos de cables de tierra, ya sea que sean un cable de tierra analógico Agnd, alambre de tierra digital dgnd o alambre de alambre de tierra de potencia, se debe recolectar junto con el cable de tierra de la fuente de alimentación GND.
5. CA CANTER CHGND
El CGND de cable de tierra de CA generalmente se encuentra en circuitos con fuentes de alimentación de CA, como los circuitos de fuente de alimentación AC-DC.
Los circuitos de fuente de alimentación AC-DC se dividen en dos partes. La etapa delantera del circuito es el circuito de CA, y la etapa posterior es el circuito de CC, que se ve obligado a formar dos cables de tierra, uno es el cable de tierra de CA y el otro es el cable de tierra DC.
El cable de tierra de CA sirve como punto de referencia de 0V para la porción del circuito de CA, y el cable de tierra de CC sirve como punto de referencia de 0 V para la porción del circuito de CC. Por lo general, para unificar un cable de tierra GND en el circuito, el ingeniero conectará el cable de tierra de CA al cable de tierra DC a través de un condensador de acoplamiento o inductor.
6. Earth Whire Egnd
El voltaje de seguridad para el cuerpo humano está por debajo de 36V. Si el voltaje excede los 36 V aplicados al cuerpo humano, causará daño al cuerpo humano. Este es un sentido común de seguridad para los ingenieros al desarrollar diseños de proyectos de circuito.
Para mejorar el factor de seguridad del circuito, los ingenieros generalmente usan el cable de tierra de la Tierra Egnd en proyectos de alto voltaje y altos en corriente, como electrodomésticos como ventiladores eléctricos, refrigeradores y televisores. El enchufe con la función de protección EGND se muestra en la figura a continuación.
La razón por la cual los enchufes de los electrodomésticos tienen tres terminales es porque, aunque la potencia de CA de 220V solo requiere un cable vivo y un cable neutral, el tercer terminal es para el terreno de tierra protectora (EGND).
Los dos terminales se usan para los cables vivos y neutros de la potencia de 220 V, mientras que el tercer terminal sirve como tierra protectora (EGND).
Es importante tener en cuenta que el terreno de la Tierra (EGND) está conectado únicamente a la Tierra y proporciona protección contra alto voltaje. No participa en la funcionalidad del circuito y no está relacionado con la función del circuito.
Por lo tanto, el terreno de la Tierra (EGND) tiene una importancia eléctrica distinta de otros tipos de conexiones de tierra (GND).
Explorando el principio de GND:
Los ingenieros pueden preguntarse por qué hay tantas distinciones para conexiones de tierra (GND) y por qué necesitan introducir múltiples funciones para GND.
Por lo general, los ingenieros simplifican el nombramiento de las conexiones GND solo "GND" sin diferenciación en los diseños esquemáticos, lo que dificulta identificar diferentes terrenos funcionales de circuitos durante el diseño de PCB. En consecuencia, todas las conexiones GND simplemente están interconectadas.
Aunque esta operación simplificada es conveniente, conduce a una serie de problemas:
1. Interferencia de señal:
Si se interconectan directamente las conexiones de tierra funcional (GND) diferentes, los circuitos de alta potencia que viajan por el suelo (GND) pueden interferir con el punto de referencia de 0V (GND) de los circuitos de baja potencia, lo que resulta en una diafonía de señal entre diferentes circuitos.
2. Precisión de la señal:
Para los circuitos analógicos, la precisión de la señal es una métrica de evaluación crucial. La pérdida de precisión compromete la importancia funcional original de los circuitos analógicos.
El suelo (CGND) de una fuente de alimentación de CA fluctúa en una forma de onda sinusoidal periódica, lo que hace que su voltaje también fluctúe. A diferencia del terreno DC (GND), que permanece constante a 0V.
Cuando se interconectan diferentes conexiones de tierra de circuito (GND), la fluctuación cíclica de la tierra de CA (CGND) puede afectar los cambios en la tierra analógica (AGND), lo que afecta la precisión de voltaje de las señales analógicas.
3. EMCExperimento:
Cuanto más débil es la señal, más débil es la radiación electromagnética externa (EMC). Cuanto más fuerte sea la señal, más fuerte es el EMC externo.
Si se interconectan diferentes conexiones de tierra de circuito (GND), la tierra (GND) de un circuito de señal fuerte interfiere directamente con la tierra (GND) de un circuito de señal débil. En consecuencia, la señal de radiación electromagnética originalmente débil (EMC) se convierte en una fuente fuerte de radiación electromagnética en el exterior, lo que hace que sea más difícil manejar los experimentos de EMC.
4. Confiabilidad del circuito:
Cuantas menos conexiones entre los sistemas de circuito, mayor es la capacidad de funcionamiento independiente de cada circuito. Por el contrario, cuantas más conexiones, más débil la capacidad operativa independiente.
Considere dos sistemas de circuito, A y B, sin intersecciones. El rendimiento del sistema de circuito A no debe afectar el funcionamiento normal del sistema de circuito B, y viceversa.
Esto es similar a un par de extraños, donde los cambios emocionales de una persona no afectarían el estado de ánimo de la otra porque no tienen conexión.
Si se interconectan diferentes conexiones de tierra de circuito (GND) dentro de un sistema de circuito, agrega un enlace de conexión que aumenta la interferencia entre los circuitos, reduciendo así la confiabilidad de la operación del circuito.
Shenzhen Anke PCB Co., Ltd
Tiempo de publicación: Dic-05-2023
