집 블로그~~회로에서 GND는 무엇입니까?~~

~~2월20일에서~~ ~~33,993~~

회로에서 GND는 무엇입니까?

전자 회로를 탐색 할 때 GND (지상)의 개념과 회로 설계에서 여러 역할을 이해하십시오.전자 회로의 기본 요소로서 GND는 회로의 기준 전위 지점을 제공 할뿐만 아니라 회로의 성능, 안정성 및 안전에 중요한 역할을합니다.가정용 기기의 기본 안전 보호에서 복잡한 전자 장비의 고급 응용 프로그램에 이르기까지 GND의 역할 및 구현은 여러 측면과 그 복잡성에서 제시됩니다.이 기사는 다양한 유형의 GND, 작동 방식 및 회로 설계의 중요성에 대한 심층적 인 토론을 제공 하여이 중요한 회로 구성 요소를 이해하는 데있어 포괄적 인 관점을 제공하는 것을 목표로합니다.

1. GND의 의미
2 GND의 역할과 전기 안전에서의 주요 위치
3. 회로에서 GND의 기술 심층 분석
4. GND의 분류

4.1 아날로그 그라운드 AGND

4.2 디지털 접지 DGND

4.3 전원 접지 PGND

4.4 전원 접지 Gnd

4.5 Exchange Place CGND

4.6 그라운드 egnd

5. 전자 회로 설계의 GND 작업 원칙 및 그 복잡성
6.이 기사의 요약

1. GND의 의미.

GND (Ground) 란 무엇입니까?

GND는 지상의 약어입니다.GND는지면 또는 0 와이어를 나타냅니다.

지면은 또한 지구를 지칭 할 수 있는데, 이는 진정한 근거가 아니라 응용 목적으로 가정 된 근거입니다.사용자가 고전압에 노출되는 것을 방지하기 위해 전기 장비를지면에 연결합니다.

회로의 다양한 '근거'

2. GND의 역할과 전기 안전에서의 주요 위치

접지는 전기 시스템의 핵심 안전 기능입니다.주요 목적은 전기 장비, 특히 가정용 냉장고, 세탁기 또는 오븐과 같은 금속 몸체가있는 것의 안전한 작동을 보장하는 것입니다.설계에 의해,이 장치의 본문은 살아서는 안됩니다.그러나 실제로 사용하면 동체가 노화 또는 단열재 손상과 같은 내부 결함으로 인해 실수로 하전 될 수 있습니다.장비가 접지되지 않으면 생체는 장비를 만질 때 직접 전기 충격의 위험을 초래합니다.이를 방지하기 위해, 전용 지휘자를 통해 장비 본체를지면에 연결하면 오해 된 전류가 장비에 닿는 인체가 아닌지면으로 안전하게지면으로 향하게됩니다.전기 장비 접지의 구성은 아래 그림에 나와 있습니다.

전기 장비 접지의 구성

기술적 수준에서 접지는 일반적으로 접지선 또는 접지로드와의 물리적 연결에 의존합니다.이 지상 전선의 한쪽 끝은 장비의 금속 부분에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 건물의 접지 시스템에 연결되거나 지하 직접 묻혀 있습니다.이 연결 방법은 효과적으로 안전한 경로를 생성하여 내부 결함이 발생하면 유출 된 전류가 효과적으로지면으로 향하여 전기 충격의 위험을 피할 수 있도록합니다.

일부 고위험 환경에서 기본 안전 역할 외에도 누출 전류 장치 (RCD)와 같은 다른 안전 장치와 함께 접지가 사용될 수 있습니다.이 장치의 기능은 장치로 유입되는 전류가 균형을 이루는 지 모니터링하는 것입니다.불균형이 감지되면 (전류가 인체와 같은 다른 비정상 경로를 통해 흐를 수 있음을 나타냅니다), 장치는 즉시 전기 충격을 방지하기 위해 전력을 차단합니다.

특수 전기 장비에서 접지는 의료 장비 또는 고정밀 실험실 장비와 같이보다 다양한 역할을하며, 여기서 인력 보호뿐만 아니라 장비의 정확한 작동을 보장하고 전자기 간섭을 방지하기 위해 사용됩니다..이러한 경우, 접지의 설계 및 구현은 특정 안전 및 기능 요구 사항을 충족시키기 위해보다 정확하고 복잡해야합니다.

3. 회로에서 GND (지상)의 기술 심층 분석

GND는 전자 회로 설계에서 매우 중요한 역할을합니다.그 역할은 다음과 같은 기술적 차원에서 심층적으로 분석 할 수 있습니다.

하나는 참조 잠재력을 제공하는 것입니다.GND는 일반적으로 회로에서 공통 참조 전위 지점을 제공합니다.회로의 모든 전압은 GND에 대해 측정되므로 GND 지점은 0 전압 지점으로 정의됩니다.일반적인 참조 전위 포인트는 회로 구성 요소와 정확한 신호 전송 사이의 올바른 전압 레벨을 보장합니다.

두 번째는 전류 루프 경로의 형성입니다.모든 회로에서, 전류는 올바른 작동을 달성하기 위해 완전한 루프 경로를 가져야합니다.GND는 전원 공급 장치에서 회로의 하중 부분 (예 : 트랜지스터, 저항기 등)으로 흐르는 경로를 제공 한 다음 GND를 통해 전원 공급 장치로 돌아와서 완전한 전류 루프 경로를 형성합니다.

세 번째는 전자기 간섭 (EMI) 차폐입니다.회로 설계에서 GND의 가장 중요한 역할은 외부 간섭, 특히 EMI를 줄이는 것입니다.회로의 민감한 부분을 접지함으로써, 간섭 신호는 효과적으로지면으로 분로되어 EMI로부터 회로를 보호 할 수 있습니다.

네 번째는 회로의 성능과 안정성을 향상시키는 것입니다.우수한 접지 설계는 회로의 전반적인 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.별지면 또는 다중 점 접지 전략을 사용하면 지상 전선으로 인한 잠재적 차이를 최소화하여 신호 경로에서 노이즈 및 왜곡을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 고속 디지털 회로에서 올바른 접지 방법은 신호 반사 및 크로스 토크를 줄여 신호 무결성을 향상시킬 수 있습니다.

다섯 번째는 보안 보호 메커니즘입니다.단락 또는 손상된 장비와 같은 결함 조건의 경우 GND는 전류가 배출 될 수있는 안전한 경로를 제공합니다.이는 과도한 전류를 빠르게 분로하여 전기 화재 또는 장비 손상을 방지합니다.또한 접지는 운영자 안전을 보장하고 장비 고장으로 인한 전기 충격의 위험을 방지합니다.

위의 분석을 통해 GND는 전자 회로 설계의 기본 요소 일뿐 만 아니라 회로 성능, 안정성 및 안전을 유지하는 열쇠임을 알 수 있습니다.설계 프로세스 중에 다른 유형의 회로는 GND에 대한 요구 사항이 다릅니다.따라서 엔지니어는 회로 설계의 최적화와 안전을 보장하기 위해 접지 전략을 신중하게 고려해야합니다.간단한 회로 설계 또는 복잡한 시스템 통합에서 합리적인 접지 전략은 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 전자 제품을 달성하기위한 기초입니다.

4. GND의 분류

4.1 아날로그 그라운드 AGND

아날로그 그라운드 AGND는 주로 아날로그 회로, 특히 ADC 획득 회로 및 작동 증폭기 회로와 같은 약한 아날로그 신호를 포함하는 응용 분야에서 주로 사용됩니다.이러한 회로에서 아날로그 신호의 감도와 약점으로 인해 다른 회로의 전류 간섭에 매우 취약합니다.전용 AGND가 없으면, 이러한 큰 전류는 아날로그 회로에서 상당한 전압 강하를 생성하여 신호 왜곡과 심지어 심지어 회로 고장을 유발할 수 있습니다.따라서 AGND의 존재는 아날로그 신호의 무결성과 정확성을 유지하는 데 중요합니다.

4.2 디지털 접지 DGND

Digital Ground DGND는 아날로그 그라운드 AGND, 특히 주요 감지 회로, USB 통신 회로 및 마이크로 컨트롤러 회로와 같은 디지털 회로의 응용 분야에서 다릅니다.디지털 회로의 핵심 특성은 처리하는 신호가 불연속이라는 것입니다. 즉, 신호는 일반적으로 디지털 "0"및 디지털 "1"으로 식별되는 두 상태간에 만 변경됨을 의미합니다.아래 그림과 같이.

디지털 회로 처리

이 상태는 다른 전압 레벨에 해당하며, 일반적으로 "0"은 낮은 레벨을 나타내고 "1"은 높은 레벨을 나타냅니다.디지털 회로가 "0"상태에서 "1"상태로 전환 될 때 전압의 급속한 변화가 발생합니다.이러한 변화에는 전압 자체뿐만 아니라 전류의 변화가 포함됩니다.Maxwell의 전자기 이론에 따르면,이 전류의 변화는 그 주위의 변화하는 자기장을 생성하여 전자기 간섭 (EMI)을 생성하여 회로 또는 인접 회로의 다른 구성 요소에 간섭을 일으킬 수 있습니다.이 전자기 간섭이 회로의 전반적인 성능에 미치는 영향을 줄이기 위해 설계자는 일반적으로 독립적 인 디지털 접지 DGND를 사용합니다.아날로그 그라운드 (AGND)와 비교하여 DGND는 디지털 회로를 위해 특별히 설계되어 안정적인 기준점을 제공하고 디지털 신호에 의해 생성 된 전자기 간섭을 효과적으로 분리합니다.이를 통해 회로의 전체 노이즈 레벨을 줄여 신호 무결성 및 회로 신뢰성이 향상됩니다.

복잡한 회로 시스템, 특히 아날로그 및 디지털 부품을 모두 포함하는 시스템에서는 DGND와 AGND를 구별하는 것이 중요합니다.아날로그 신호는 노이즈에 더 민감하기 때문에 DGND 및 AGND를 분리하면 아날로그 부품이 디지털 신호 전환으로 인한 전자기 간섭의 영향을받지 않도록 할 수 있습니다.회로 보드 (PCB) 설계 및 레이아웃 프로세스 중에, 루프를 형성하지 않도록 DGND의 배치를 신중하게 고려해야하며, 이는 전류 루프 간섭을 유발할 수 있습니다.올바르게 배치 된 DGND는 신호 무결성을 최적화하고 방사 및 수행 된 간섭을 줄이는 데 도움이됩니다.

4.3 전원 접지 PGND

우리의 삶에서 회로는 저전력 회로와 고전력 회로로 나뉩니다.위에서 언급 한 아날로그 그라운드 AGND 또는 디지털 접지 DGND는 저전력 회로입니다.모터 드라이브 회로, 솔레노이드 밸브 구동 회로 등과 같은 이러한 고출력 회로의 경우 Power Ground PGND라는 특수 기준 접지도 있습니다.고전력 회로에서 전류의 크기와 변화는 저전력 회로보다 접지 시스템에 더 현저한 영향을 미칩니다.따라서, 저전소 유사체 접지 AGND 또는 디지털 접지 DGND와 비교하여, 전력 접지 PGND는 이러한 높은 전류를 처리하고 회로 안정성을 보장하도록 특별히 설계되었다고 할 수있다.

이러한 고전력 회로에서, 전류가 크게 증가하면 다른 기능 회로 사이에 접지 오프셋이 쉽게 오프셋 될 수 있습니다.이러한 변화는지면 기준점 (GND)이 고전류 통로로 인해 전압 강하를 경험할 때 발생합니다.예를 들어, 회로가 5V의 안정화 된 전압을 필요로하지만지면의 오프셋으로 인해 설계되었다고 가정합니다.이 경우, GND 기준점은 0V에서 1V로 상승 할 수 있으며, 이로 인해 실제 전압이 4V (5V-1V = 4V)로 떨어질 수 있으므로 회로의 전체 성능 및 신뢰성에 영향을 미칩니다.따라서 고전력 회로를 설계 할 때는 PGND의 레이아웃 및 구현에 특별한주의를 기울여야합니다.적절한 PGND 설계는지면 오프셋의 영향을 최소화하고 전원 공급 장치의 안정성을 보장 할 수 있습니다.더 두꺼운 와이어, 전용 접지 레이어 또는 여러 접지 지점을 설계하여 전류를 확산시켜 전압 강하를 단일 지점에서 줄입니다.

또한 PGND는 또한 고전류로 인한 전자기 간섭 (EMI)을 줄이는 데 도움이됩니다.안정적인 접지 기준을 제공함으로써 PGND는 특히 전자기 호환성 (EMC)이 특별한 고려인 응용 분야에서 회로의 노이즈 및 간섭을 줄이는 데 도움이됩니다.

4.4 전원 접지 Gnd

아날로그 그라운드 AGND, Digital Ground DGND 및 Power Ground PGND는 모두 DC Ground GND 범주에 속합니다.이러한 다양한 유형의 접지는 결국 전체 회로에 대한 0V 참조 접지를 형성하여 전력 접지 GND입니다.모든 회로의 전압 및 전류는 전원 공급 장치에서 유래합니다.따라서 전원 공급 장치의 GND는 모든 회로의 기초이자 시작점이됩니다.이것은 왜 다른 유형의 근거가 궁극적으로 회로의 전반적인 일관성과 안정성을 보장하기 위해 전력 접지 GND에 모아야하는지 설명합니다.

4.5 Exchange Place CGND

AC Ground CGND는 일반적으로 아래 그림의 AC-DC와 같은 AC 전원을 포함하는 회로 프로젝트에 나타납니다.이 회로에서, 회로의 전면 부분은 AC 부분이고 뒷부부는 DC로 변환되기 때문에, 두 개의 다른 접지 지점이 필연적으로 형성됩니다.회로의 일관성을 보장하기 위해 엔지니어는 일반적으로 커플 링 커패시터 또는 인덕터를 통해 두 가지 지점을 연결하여 AC 접지 및 DC 접지를 통합합니다.

DC 및 AC

4.6 그라운드 egnd

인체 안전 전압은 일반적으로 36V보다 낮은 전압으로 간주됩니다.전압 이이 임계 값을 초과하면 인체에 적용되면 피해를 입을 수 있습니다.따라서 고전압 및 고전류 회로를 설계 할 때 엔지니어는 종종 안전을 향상시키기 위해 EGND를 구현합니다.이것은 팬, 냉장고 및 텔레비전과 같은 가정용 기기의 회로에서 일반적입니다.지면 EGND 보호 기능이있는 소켓은 아래 그림에 나와 있습니다.

접지 EGND 보호 기능이있는 소켓

220V AC에는 라이브 및 중립 전선 만 필요합니다.가정용 기기 소켓에 3 개의 터미널이있는 이유는 무엇입니까?

일반적으로 220V AC 전원 공급 장치에는 핫 와이어 (핫 와이어)와 중립선 (중립선)의 두 개의 전선 만 필요합니다.가전 제품 소켓에는 일반적으로 세 번째 터미널 인 Earth Ground Wire Egnd가 포함됩니다.이 세 번째 터미널의 추가는 회로의 주요 기능에 참여하지는 않지만 중요한 안전 보호를 제공합니다.절연 손상과 같은 전기 제품 내부에서 결함이 발생하면 신체가 전기화되게되면 전류에 대한 안전한 탈출 경로를 제공합니다.이런 식으로, 잘못된 전류는 인체가 장치에 닿는 대신지면으로 향하여 전기 충격의 위험을 크게 줄입니다.따라서 EGND와 다른 유형의 지상 와이어 GND 사이의 회로 의미에는 분명한 차이가 있습니다.EGND는 회로의 주요 기능에 직접 관여하지 않습니다.안전을 향상시키기 위해 특별히 설계된이 제품은 지구에 연결하여 안정적인 접지 기준점을 제공하고 비정상적인 조건에서 전기를 전도하여 장비와 사용자를 고전압으로부터 보호합니다.

회로 설계에서 EGND의 적용은 가정 기기에만 국한되지 않습니다.EGND는 고전압 또는 전류와 관련된 모든 회로 설계에서 필요한 안전 측정입니다.장비 고장 또는 기타 비정상적인 상황에서도 운영 안전이 유지되도록 도와줍니다.

5. 전자 회로 설계의 GND 작업 원칙 및 그 복잡성

전자 회로 설계에서, 그라운드 와이어 GND의 개념은 간단 해 보이지만 다양한 기능과 분류가 포함되어있어 간단한 회로 문제가 상당히 복잡해집니다.그렇다면 왜 GND 접지 기능의 많은 세분이 있습니까?일반적으로 엔지니어는 회로를 설계 할 때 종종 모든 GND 지상 와이어를 단순히 GND로 지정하고 회로도 디자인에서 구별하지 않습니다.이 접근법은 작동이 간단하지만, 특히 PCB 배선 단계에서 일련의 문제가 발생하여 다른 회로 기능의 GND 접지 와이어를 효과적으로 식별하고 처리하기가 어렵습니다.

Signal Crosstalk의 문제와 관련하여, 다른 함수의 GND가 직접 연결될 때, 특히 고전력 회로의 GND가 저전력 회로의 GND와 혼합 될 때, 그것은 0V 기준점에 영향을 줄 수 있습니다.저전력 회로.이러한 배선 방법은 다른 회로 사이에 신호 크로스 토크를 쉽게 유발할 수 있으므로 회로의 성능에 영향을 미칩니다.예를 들어, 고속 디지털 회로 및 정밀 아날로그 회로를 포함하는 시스템에서 동일한 GND가 공유되는 경우 디지털 회로에서 고주파수 스위칭 작업이 공유 GND 경로에서 상당한 전압 변동을 일으킬 수 있습니다.이러한 변동은 GND 경로를 통해 전파되어 아날로그 회로의 성능에 영향을 미칩니다.따라서이 상호 간섭을 줄이기 위해 별도의 GND 평면 또는 흔적을 사용하는 것이 이상적입니다.

보다 복잡한 회로 시스템을 설계 할 때 GND 관리가 더욱 복잡해집니다.예를 들어, 아날로그 및 디지털 서브 시스템을 모두 포함하는 회로 시스템 프로젝트에서 아날로그 회로의 AGND가 AC 전원 공급 장치의 CGND에 연결되면 AGND의 안정성은 CGND의 주기적 변화에 의해 영향을받을 수 있습니다.AC 전원 공급 장치의 CGND에서의 전압은 주기적으로 변동하는 반면, DC 접지 GND는 일반적으로 0V에서 일정하게 유지된다.이 변동은 아날로그 회로로 전파되어 기준 전압에서 편차를 유발할 수 있습니다.이를 피하기 위해 일반적인 접근 방식은 분리 기술을 사용하거나 별도의 AGND 평면을 사용하여 신호 정밀도와 정확도를 보장하는 것입니다.

전자기 호환성 (EMC)은 회로 설계에서 중요한 고려 사항이며 GND의 레이아웃도 EMC에 큰 영향을 미칩니다.다른 회로의 GND가 연결되면 신호가 강한 회로는 신호가 약한 회로를 직접 방해 할 수 있습니다.이 간섭은 신호가 약한 회로가 더 강한 외부 소스로부터 전자기 방사선의 원인이되어 회로의 EMC 처리를 더욱 어렵게 만듭니다.이러한 유형의 문제에 대해 우려하는 경우 설계 중에 필터링, 차폐 및 전용 GND 정렬과 같은 기술을 고려하여 이러한 간섭 상황의 발생을 최소화하십시오.

EMC 필터

마지막으로 회로 시스템 간의 신호 연결이 적을수록 독립적으로 작동하는 능력이 커집니다.반대로 신호 연결이 많을수록 각 회로 시스템이 독립적으로 작동하는 능력이 약합니다.다른 함수가있는 회로의 접지 와이어가 연결된 경우 회로 사이에 잠재적 간섭 링크를 추가하는 것과 같습니다. 이는 회로의 전체 신뢰성을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 두 회로 시스템 A와 B 사이에 교차점이없는 경우 시스템 A의 기능은 시스템 B의 정상 작동에 영향을 미치지 않으며 그 반대도 마찬가지입니다.그러나 이러한 시스템의 접지 와이어가 혼합되면 불필요한 간섭이 도입되어 회로의 안정성과 신뢰성에 영향을 미칩니다.

6.이 기사의 요약

전반적으로 전자 회로 설계에서 GND의 역할은 간단한 접지 지점을 훨씬 뛰어 넘습니다.기본 전기 안전 보장에서 회로의 정확하고 안정적인 작동을 보장하는 것에 이르기까지 GND의 중요성을 무시할 수 없습니다.여러 분류이며 복잡한 작업 원칙은 엔지니어가 회로를 설계하고 구현할 때 정교하고 사려 깊은 전략을 채택해야합니다.일상 생활 또는 고급 기술 제품의 일반 전기 기기에서 합리적인 접지 전략은 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 전자 제품을 달성하기위한 기초입니다.따라서 전자 회로와 관련된 모든 프로젝트의 경우 GND의 특성 및 응용 프로그램에 대한 철저한 이해가 성공적인 설계의 핵심입니다.

우리에 대해

ALLELCO LIMITED

Allelco은 국제적으로 유명한 원 스톱입니다 Hybrid Electronic 구성 요소의 조달 서비스 유통 업체는 글로벌 전자 500 OEM 공장 및 독립 중개인을 포함하여 글로벌 전자 제조 및 유통 산업에 포괄적 인 구성 요소 조달 및 공급망 서비스를 제공하기 위해 노력합니다.
더 많은 것을 읽으십시오