Ki sa ki GND nan kous la?

Nan eksplore sikui elektwonik, konprann konsèp nan GND (tè) ak wòl miltip li yo nan konsepsyon sikwi.GND, kòm yon eleman debaz nan sikwi elektwonik, pa sèlman bay referans pwen potansyèl nan kous la, men tou jwe yon wòl enpòtan nan pèfòmans lan, estabilite, ak sekirite nan kous la.Soti nan pwoteksyon sekirite debaz nan aparèy nan kay la nan aplikasyon pou avanse nan ekipman konplèks elektwonik, wòl la ak aplikasyon nan GND yo prezante nan anpil aspè ak konpleksite yo.Atik sa a gen pou objaktif pou bay yon diskisyon an pwofondè sou diferan kalite GND, ki jan yo travay, ak enpòtans yo nan konsepsyon sikwi bay yon pèspektiv konplè sou konprann eleman sa a sikwi kritik.

Ki sa ki GND (tè)?

GND se abrevyasyon pou tè.GND kanpe pou tè oswa 0 fil.

Ground kapab tou refere a Latè a, ki se pa yon tè vre men yon tè sipoze pou rezon aplikasyon an.Konekte ekipman elektrik nan tè a pou anpeche itilizatè a ekspoze a gwo tension.

Divès 'lakou' nan kous la

Baz se yon karakteristik sekirite debaz nan sistèm elektrik.Objektif prensipal li se asire operasyon an san danje nan ekipman elektrik, espesyalman sa yo ki gen kò metal, tankou frijidè nan kay la, lave machin, oswa fou.Pa konsepsyon, kò a nan aparèy sa yo pa ta dwe viv.Sepandan, nan itilizasyon aktyèl, karleng la ka aksidantèlman chaje akòz defo entèn tankou aje oswa domaj nan materyèl izolasyon.Si ekipman an pa chita, kò a ap viv dirèkteman lakòz risk pou yo chòk elektrik lè manyen ekipman an.Pou anpeche sa a, konekte kò ekipman an nan tè a atravè yon kondiktè dedye tè asire ke nenpòt ki aktyèl misdirected se san danje dirije sou tè a olye ke nan kò imen an manyen ekipman an.Konpozisyon nan baz la nan ekipman elektrik yo montre nan figi ki anba a.

Konpozisyon nan ekipman elektrik baz

Sou yon nivo teknik, baz tipikman depann sou yon koneksyon fizik nan yon fil tè oswa baton tè.Yon fen nan sa yo fil tè ki konekte nan yon pati metal nan ekipman an, epi li se fen nan lòt ki konekte nan sistèm baz bilding lan oswa antere l 'dirèkteman anba tè.Metòd sa a koneksyon efektivman kreye yon chemen ki an sekirite pou ke nan evènman an nan yon fay entèn yo, nenpòt ki aktyèl fwi se efektivman dirije sou tè a, konsa evite risk pou yo chòk elektrik.

Nan kèk anviwònman ki gen gwo risk, anplis de wòl sekirite debaz li yo, yo ka itilize baz tou nan konjonksyon avèk lòt aparèy sekirite, tankou aparèy aktyèl flit (RCDs).Fonksyon an nan aparèy sa yo se kontwole si wi ou non aktyèl la ap koule tankou dlo nan ak soti nan aparèy la balanse.Si se yon move balans detekte (ki endike ke aktyèl la ka ap koule tankou dlo nan lòt chemen nòmal, tankou kò imen an), aparèy la pral imedyatman koupe pouvwa a yo anpeche chòk elektrik.

Nan ekipman elektrik espesyal, baz jwe yon wòl pi varye, tankou nan ekipman medikal oswa ekipman laboratwa-wo presizyon, kote li se itilize pa sèlman pou pwoteksyon nan pèsonèl, men tou asire operasyon an egzat nan ekipman an ak yo anpeche entèferans elektwomayetik..Nan ka sa yo, konsepsyon an ak aplikasyon nan tèr bezwen yo dwe plis presi ak konplèks satisfè espesifik sekirite ak kondisyon fonksyonèl.

GND jwe yon wòl trè enpòtan nan konsepsyon sikwi elektwonik.Wòl li ka analize nan pwofondè nan dimansyon teknik sa yo:

Youn nan se bay yon potansyèl referans.GND anjeneral bay referans komen pwen potansyèl nan yon kous.Tout tension nan yon kous yo mezire relatif nan GND, ki vle di ke se pwen an GND defini kòm pwen an vòltaj zewo.Yon referans komen pwen potansyèl asire nivo vòltaj kòrèk ant konpozan sikwi ak transmisyon siyal egzat.

Dezyèm lan se fòmasyon nan chemen bouk aktyèl la.Nan nenpòt ki sikwi, aktyèl la dwe gen yon chemen bouk konplè akonpli bon operasyon.GND bay chemen an pou aktyèl koule soti nan ekipman pou pouvwa a nan pòsyon an chaj nan kous la (eg, tranzistò, rezisteur, elatriye) ak Lè sa a, tounen nan ekipman pou pouvwa a nan GND, fòme yon chemen bouk konplè konplè.

Twazyèm lan se entèferans elektwomayetik (EMI) pwoteksyon.Wòl ki pi enpòtan nan GND nan konsepsyon sikwi se diminye entèferans ekstèn, espesyalman EMI.Pa baz pòsyon sansib nan kous la, siyal yo entèfere ka efektivman shunted nan tè a, konsa pwoteje kous la soti nan EMI.

Katriyèm lan se amelyore pèfòmans lan ak estabilite nan kous la.Yon konsepsyon baz bon ka siyifikativman amelyore pèfòmans an jeneral ak estabilite nan kous la.Sèvi ak yon etwal tè oswa milti-pwen estrateji baz ka minimize diferans ki genyen potansyèl ki te koze pa fil tè, kidonk diminye bri ak distòsyon nan chemen an siyal.Pou egzanp, nan gwo vitès sikwi dijital, metòd baz kòrèk ka diminye refleksyon siyal ak crosstalk, kidonk amelyore entegrite siyal.

Senkyèm lan se mekanis pwoteksyon sekirite a.Nan evènman an nan yon kondisyon fay, tankou yon sikwi kout oswa ekipman ki domaje, GND bay yon chemen ki an sekirite pou aktyèl la egzeyat.Sa a ede byen vit shunt depase aktyèl, anpeche dife elektrik oswa domaj ekipman yo.Anplis de sa, baz ede asire sekirite operatè ak anpeche risk pou yo chòk elektrik akòz echèk ekipman yo.

Atravè analiz ki anwo a, nou ka wè ke GND se pa sèlman yon eleman debaz nan konsepsyon sikwi elektwonik, men tou kle a kenbe pèfòmans sikwi, estabilite, ak sekirite.Pandan pwosesis konsepsyon an, diferan kalite sikui gen diferan kondisyon pou GND.Se poutèt sa, enjenyè yo dwe ak anpil atansyon konsidere estrateji a baz asire optimize a ak sekirite nan konsepsyon an sikwi.Kit nan konsepsyon sikwi senp oswa entegrasyon sistèm konplèks, yon estrateji baz rezonab se baz pou reyalize pwodwi elektwonik efikas, serye, epi san danje.

4.1 AGND Ground Analog

Analog tè AGND se sitou itilize nan sikwi analòg, espesyalman nan aplikasyon pou ki enplike siyal analòg fèb, tankou sikwi akizisyon ADC ak sikwi anplifikatè operasyonèl.Nan sikui sa yo, akòz sansiblite a ak feblès nan siyal analòg yo, yo yo trè sansib a gwo entèferans aktyèl soti nan sikui lòt.San yo pa yon AGND dedye, kouran sa yo gwo ka pwodwi siyifikatif gout vòltaj nan sikwi analòg, sa ki lakòz deformation siyal e menm sikwi echèk nan ka grav.Se poutèt sa, prezans nan AGND se enpòtan yo kenbe entegrite a ak presizyon nan siyal analòg.

4.2 Digital Ground DGND

DGND tè dijital se diferan de analòg tè AGND, espesyalman nan aplikasyon pou nan sikwi dijital, tankou sikwi deteksyon kle yo, sikui kominikasyon USB, ak sikwi mikrokontroleur.Yon karakteristik debaz nan sikwi dijital se ke siyal yo yo travay yo se disrè, sa vle di siyal la chanje ant sèlman de eta yo, anjeneral idantifye kòm yon dijital "0" ak yon dijital "1."Jan yo montre anba a.

Pwosesis sikwi dijital

Eta sa yo koresponn ak diferan nivo vòltaj, anjeneral "0" reprezante yon nivo ki ba, ak "1" reprezante yon wo nivo.Chanjman rapid nan vòltaj rive lè yon sikwi dijital chanje soti nan yon "0" eta a yon "1" eta oswa vis vèrsa.Chanjman sa yo enplike pa sèlman vòltaj nan tèt li, men tou chanjman ki mache avèk li yo nan aktyèl la.Dapre teyori elektwomayetik Maxwell a, chanjman ki fèt nan aktyèl sa a jenere yon jaden mayetik chanje bò kote l ', ki an vire kreye entèferans elektwomayetik (EMI), ki ka lakòz entèferans nan lòt konpozan nan kous la oswa nan sikwi adjasan.Pou diminye enpak sa a entèferans elektwomayetik sou pèfòmans an jeneral nan kous la, konsèpteur anjeneral itilize yon endepandan dijital tè DGND.Konpare ak tè analòg (AGND), DGND se ki fèt espesyalman pou sikwi dijital bay yon pwen referans ki estab ak efektivman izole entèferans elektwomayetik ki te pwodwi pa siyal dijital.Sa a ede diminye nivo a bri an jeneral nan kous la, kidonk amelyore entegrite siyal ak fyab sikwi.

Nan sistèm sikwi konplèks, sitou sa ki gen tou de pati analòg ak dijital, li enpòtan pou fè distenksyon ant DGND ak AGND.Depi siyal analòg yo pi sansib pou bri, separe DGND ak AGND ka asire ke pati analòg la pa afekte pa entèferans elektwomayetik ki te koze pa oblije chanje siyal dijital.Pandan tablo a sikwi (PCB) konsepsyon ak pwosesis Layout, plasman an nan DGNDs bezwen yo dwe ak anpil atansyon konsidere pou fè pou evite fòme pasan, ki ka lakòz entèferans bouk aktyèl.Byen mete DGNDs ede optimize entegrite siyal ak diminye emi ak fè entèferans.

4.3 Power Ground PGND

Nan lavi nou, sikui yo pral divize an sikwi ba-pouvwa ak sikui-wo pouvwa.AGND nan tè analòg oswa dijital tè DGND mansyone pi wo a yo se sikwi ba-pouvwa.Pou sikwi sa yo ki gen anpil pouvwa tankou sikwi kondwi motè, sikwi kondwi valv solenoid, elatriye, gen tou yon tè referans espesyal yo rele pouvwa a PN PN.Nan sikui-wo pouvwa, grandè a ak varyasyon nan aktyèl la gen yon efè plis pwononse sou sistèm nan baz pase nan sikwi ba-pouvwa.Se poutèt sa, konpare ak ba-pouvwa analòg tè AGND a oswa DGND a tè dijital, pouvwa a tè PGND ka di yo dwe ki fèt espesyalman pou okipe sa yo kouran segondè, epi asire estabilite sikwi.

Nan sikwi sa yo wo-pouvwa, ogmantasyon nan siyifikatif nan aktyèl ka fasilman rezilta nan tè konpanse ant diferan sikwi fonksyonèl.Chanjman sa a rive lè pwen referans tè a (GND) fè eksperyans yon gout vòltaj akòz gwo pasaj aktyèl la.Pou egzanp, sipoze yon sikwi ki fèt ki egzije pou yon vòltaj estabilize nan 5V, men akòz yon konpanse nan tè a.Nan ka sa a, pwen referans GND la ka monte soti nan 0V a 1V, ki pral lakòz vòltaj aktyèl la lage nan 4V (5V-1V = 4V), konsa ki afekte pèfòmans an jeneral ak disponiblite nan kous la.Se poutèt sa, lè konsepsyon sikwi-wo pouvwa, atansyon espesyal bezwen yo dwe peye nan Layout la ak aplikasyon nan PGND.Bon konsepsyon PGND ka minimize efè yo nan tè konpanse epi asire estabilite nan ekipman pou pouvwa a.Eseye lè l sèvi avèk pi epè fil, dedye baz kouch, oswa konsepsyon pwen baz miltip pwopaje soti aktyèl la, konsa diminye gout nan vòltaj nan yon pwen sèl.

Anplis de sa, PGND tou ede diminye entèferans elektwomayetik (EMI) ki te koze pa kouran segondè.Pa bay yon referans tè ki estab, PGND ede diminye bri ak entèferans nan sikui, espesyalman nan aplikasyon pou kote konpatibilite elektwomayetik (EMC) se yon konsiderasyon espesyal.

4.4 Power Ground GND

AGND Ground Analog, Digital Ground DGND, ak Power Ground PGND tout fè pati nan kategori a nan DC Ground GND.Sa yo diferan kalite rezon evantyèlman vini ansanm yo fòme tè a referans 0V pou kous la tout antye, ki se tè a GND pouvwa.Vòltaj la ak aktyèl la nan tout sikwi orijine soti nan ekipman pou pouvwa a.Se poutèt sa, GND a nan ekipman pou pouvwa a vin fondasyon an ak pwen depa nan tout sikwi.Sa eksplike poukisa diferan kalite rezon finalman bezwen yo dwe pote ansanm nan tè a GND pouvwa asire konsistans la an jeneral ak estabilite nan kous la.

4.5 Echanj Place CGND

AC Ground CGND anjeneral parèt nan pwojè sikwi ki gen AC sous pouvwa, tankou AC-DC nan figi ki anba a.Nan sikui sa yo, depi pati devan nan kous la se pati a AC ak pati a tounen konvèti nan DC, de pwen tè ​​diferan yo inevitableman fòme: youn pou pati a AC ak lòt la pou pati a DC.Pou asire konsistans nan kous la, enjenyè anjeneral konekte de pwen yo tè nan yon condensateur kouti oswa endikatè inifye tè a AC ak tè DC.

DC ak AC

4.6 tè egnd

Vòltaj sekirite imen se jeneralman konsidere kòm yon vòltaj pi ba pase 36V.Lè vòltaj depase papòt sa a, li ka koze domaj si yo aplike nan yon kò moun.Se poutèt sa, lè konsepsyon wo-vòltaj ak wo-aktyèl sikwi, enjenyè souvan aplike Egnd amelyore sekirite.Sa a se komen nan sikui nan aparèy nan kay la tankou fanatik, frijidè, ak televizyon.Yon priz ak pwoteksyon tè Egnd yo montre nan figi ki anba a.

Sokèt ak pwoteksyon tè egnd

220V AC sèlman mande pou fil viv ak net.Poukisa sipò aparèy nan kay la gen 3 tèminal?

Nòmalman, yon ekipman pou pouvwa 220V AC mande pou sèlman de fil: yon fil cho (fil cho) ak yon fil net (fil net).Sockets pou aparèy nan kay la anjeneral gen ladan yon tèminal twazyèm, tè tè a tè Egnd.Adisyon nan tèminal sa a twazyèm, byenke li pa patisipe nan fonksyon prensipal la nan kous la, bay pwoteksyon sekirite kritik.Lè yon fay rive andedan aparèy elektrik la, tankou domaj izolasyon sa ki lakòz kò a vin elèktrik, li bay yon chemen chape san danje pou aktyèl.Fason sa a, se nenpòt ki aktyèl misdirected ki dirije sou tè a olye ke nan kò imen an manyen aparèy la, anpil diminye risk pou yo chòk elektrik.Se poutèt sa, gen yon diferans ki klè nan siyifikasyon sikwi ant Egnd ak lòt kalite fil tè GND.Egnd pa patisipe dirèkteman nan fonksyon prensipal kous la.Espesyalman ki fèt amelyore sekirite, li konekte sou latè a bay yon pwen referans tè ki estab ak fè elektrisite pandan kondisyon nòmal pwoteje ekipman ak itilizatè yo soti nan tension segondè.

Aplikasyon an nan Egnd nan konsepsyon sikwi pa limite a aparèy nan kay la.Egnd se yon mezi sekirite ki nesesè nan nenpòt ki konsepsyon sikwi ki enplike segondè vòltaj oswa aktyèl.Li ede asire ke se sekirite operasyonèl kenbe menm nan evènman an nan echèk ekipman oswa lòt sikonstans dwòl.

Nan konsepsyon sikwi elektwonik, konsèp nan fil tè GND sanble senp, men li gen yon varyete de fonksyon diferan ak klasifikasyon, ki fè yon pwoblèm sikwi w pèdi senp byen konplike.Se konsa, poukisa gen anpil divizyon nan fonksyon baz GND?Anjeneral pale, lè enjenyè konsepsyon sikwi yo, yo souvan non tout fil tè GND tou senpleman kòm GND epi yo pa fè distenksyon ant yo nan konsepsyon an schematic.Malgre ke apwòch sa a se senp nan operasyon, li pral lakòz yon seri de pwoblèm, espesyalman nan etap nan fil elektrik PCB, kote li difisil a efektivman idantifye ak okipe fil yo GND tè nan fonksyon sikwi diferan.

Konsènan pwoblèm nan nan Crosstalk siyal, lè GNDs nan fonksyon diferan yo dirèkteman konekte, espesyalman lè GND a nan yon sikwi segondè-pouvwa melanje ak GND a nan yon kous ki ba-pouvwa, li ka gen yon enpak sou pwen an referans 0V nan lasikwi ba-pouvwa.Tankou yon metòd fil elektrik ka fasilman lakòz siyal crosstalk ant sikwi diferan, konsa ki afekte pèfòmans nan kous la.Pou egzanp, nan yon sistèm ki gen gwo vitès sikwi dijital ak presizyon sikwi analòg, si se menm GND a pataje, segondè-frekans operasyon oblije chanje nan sikui yo dijital ka lakòz fluctuations siyifikatif vòltaj sou chemen an pataje GND.Sa yo fluctuations difize nan chemen an GND, ki afekte pèfòmans nan sikwi analòg.Se poutèt sa, li se ideyal yo sèvi ak separe avyon GND oswa tras diminye sa a entèferans mityèl.

Lè konsepsyon sistèm sikwi pi konplèks, jesyon an nan GND vin pi konplèks.Pou egzanp, nan yon pwojè sistèm sikwi ki gen ladan tou de analòg ak subsistèm dijital, lè AGND a nan yon sikwi analòg ki konekte nan CGND a nan yon ekipman pou pouvwa AC, estabilite nan AGND a ka afekte pa chanjman peryodik nan CGND la.Vòltaj la nan CGND nan ekipman pou pouvwa a AC fluktuan detanzantan, pandan y ap DC tè a GND jeneralman rete konstan nan 0V.Sa a fluctuation ka difize nan kous la analòg, sa ki lakòz devyasyon nan vòltaj la referans.Pou evite sa a, yon apwòch komen se sèvi ak teknik izolasyon oswa yo sèvi ak yon avyon separe AGND asire presizyon siyal ak presizyon.

Konpatibilite elektwomayetik (EMC) se yon konsiderasyon enpòtan nan konsepsyon sikwi, ak Layout nan GND a tou te gen yon enpak siyifikatif sou EMC.Lè GNDs yo nan sikui diferan yo ki konekte, kous la ak siyal la pi fò ka dirèkteman entèfere ak kous la ak siyal la pi fèb.Entèferans sa a ka lakòz kous la ak siyal la pi fèb yo vin yon sous radyasyon elektwomayetik ki sòti nan yon sous pi fò ekstèn, fè manyen EMC nan kous la pi difisil.Si ou gen enkyetid sou sa a ki kalite pwoblèm, konsidere teknik tankou filtraj, pwoteksyon, ak dedye aliyman GND pandan konsepsyon pou misyon pou minimize ensidan an nan sitiyasyon entèferans sa yo.

EMC Filter

Finalman, koneksyon yo mwens siyal ant sistèm sikwi, pi gwo a kapasite yo nan opere poukont li.Okontrè, koneksyon yo plis siyal gen, pi fèb la kapasite a nan chak sistèm sikwi yo travay poukont li.Si fil yo tè nan sikwi ak fonksyon diferan yo ki konekte, li ekivalan a ajoute yon lyen entèferans potansyèl ant sikwi yo, ki ka diminye fyab la an jeneral nan kous la.Pou egzanp, si pa gen okenn entèseksyon ant de sistèm sikwi A ak B, fonksyonalite a nan sistèm A pa pral afekte operasyon an nòmal nan sistèm B, ak vis vèrsa.Men, si fil yo tè nan sistèm sa yo yo melanje, ka entèferans nesesè dwe prezante, ki afekte estabilite a ak disponiblite nan kous la.

An jeneral, wòl GND nan konsepsyon sikwi elektwonik ale pi lwen pase yon pwen baz senp.Soti nan asire debaz sekirite elektrik asire operasyon egzat ak ki estab nan sikwi, enpòtans ki genyen nan GND pa ka inyore.Li nan klasifikasyon miltip ak prensip k ap travay konplèks mande pou enjenyè yo adopte estrateji sofistike ak reflechi lè konsepsyon ak mete ann aplikasyon sikui.Kit nan aparèy òdinè elektrik nan lavi chak jou oswa pwodwi teknoloji-wo fen, yon estrateji baz rezonab se baz pou reyalize pwodwi efikas, serye, epi ki an sekirite.Se poutèt sa, pou nenpòt ki pwojè ki enplike sikwi elektwonik, yon konpreyansyon bon jan de karakteristik GND a ak aplikasyon pou se kle nan yon konsepsyon siksè.