1. บทนำ

ในกระบวนการออกแบบวงจร การต่อสายดินถือเป็นปัญหาที่พบบ่อย วิธีการต่อสายดินจะต้องขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ และไม่มีวิธีการต่อสายดินแบบสากล ในบทความนี้ เราจะอธิบายสาระสำคัญของปัญหาการต่อสายดินซึ่งควรค่าแก่การพิจารณาอย่างรอบคอบ

2、การจำแนกประเภทของสายดิน

วงจรฮาร์ดแวร์เดียวกันอาจมีวิธีการต่อสายดินที่แตกต่างกันหากจุดประสงค์แตกต่างกัน โดยรวมแล้ว วัตถุประสงค์ของการต่อลงดินจะเป็นตัวกำหนดวิธีการต่อลงดิน ในแง่ของประสิทธิภาพ การต่อสายดินสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลักๆ ดังต่อไปนี้:

1. การต่อสายดินที่ปลอดภัย
2. การต่อสายดินการทำงาน รวมถึงการต่อสายดินแบบดิจิทัล การต่อสายดินแบบอะนาล็อก และการต่อสายดินไฟฟ้า
3. สายดินป้องกันไฟกระชาก;

4. ป้องกันสายดินคงที่;

3、วัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน

วัตถุประสงค์หลักของการต่อลงดินแบ่งออกเป็นสามประเภท: ความต้านทานต่อกราวด์ต่ำ ระนาบกราวด์ที่มั่นคง และกราวด์ที่สมดุล ต่อไป เราจะอธิบายรายละเอียดในสามประเด็นนี้เป็นหลัก:
1. ความต้านทานต่อกราวด์ต่ำ
ความต้านทานต่อกราวด์ต่ำหมายถึงการลดอิมพีแดนซ์ระหว่างระนาบกราวด์ให้เหลือน้อยที่สุด อิมพีแดนซ์นี้จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างสถานการณ์การใช้งานความถี่ต่ำและความถี่สูง หากเราสร้างความต้านทานขนาดใหญ่ระหว่างระนาบสัญญาณและ
ระนาบกราวด์ ดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

การวิเคราะห์:
เมื่อสัญญาณความถี่ต่ำไหลจากระนาบสัญญาณไปยังระนาบกราวด์ ความเหนี่ยวนำขนาดใหญ่จะเทียบเท่ากับสายไฟที่ต่อลงดินโดยตรง และคุณลักษณะที่แสดงในขณะนี้คืออิมพีแดนซ์ต่ำ
เมื่อสัญญาณความถี่สูงไหลจากระนาบสัญญาณไปยังระนาบกราวด์ ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่จะมีอิมพีแดนซ์ขนาดใหญ่ และคุณลักษณะที่แสดงระหว่างการทดสอบคืออิมพีแดนซ์สูง

2. ความมั่นคงระดับพื้นดิน

ความเสถียรของกราวด์หมายความว่าความต้านทานต่อกราวด์เพียงพอ และกระแสไฟจะถูกปล่อยลงกราวด์โดยตรงอย่างง่ายดาย ในขณะที่แทบไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกบนสายไฟ มันจะเป็นเหมือนมหาสมุทรอันกว้างใหญ่ที่ไม่ว่าแม่น้ำจะมาบรรจบกันกี่สายก็ไม่มีเรื่องน่าประหลาดใจ

3. ความสมดุลของพื้นดิน

สำหรับแหล่งจ่ายไฟหรือสัญญาณ สิ่งที่มีค่าสำหรับเราอย่างแท้จริงมักจะเป็นความแตกต่างของแรงดันระหว่างสิ่งเหล่านั้น มีสถานการณ์สมมติที่เมื่อวงจรถูกรบกวนจากภายนอก แรงดันไฟฟ้าบนระนาบทั้งสองจะเพิ่มขึ้นโดยรวม (แรงดันไฟฟ้าของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แรงดันไฟฟ้าของโหมดทั่วไปจะเพิ่มขึ้น) ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ ในความเป็นจริง วงจรมักจะยังคงทำงานได้ตามปกติ และสถานการณ์ประเภทนี้มักพบในการผลิตวัตถุ

พัลส์ไฟฟ้าสถิตถูกกระทบบนแผงวงจรผ่านอากาศ และสำหรับวงจรในพื้นที่ ระยะทางที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ณ จุดนี้ หากใช้แผ่นโลหะเพื่อแยกแผ่นโลหะ แม้ว่าแผ่นโลหะจะลอยอยู่ สนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
จะสม่ำเสมอสำหรับแผงวงจรที่อยู่ด้านหลังแผ่นโลหะ แม้ว่าการรบกวนที่เกิดขึ้นยังคงมีอยู่ แต่อย่างน้อยวงจรโดยทั่วไปก็มีความสมดุล แน่นอนว่ามันจะดีกว่าถ้าแผ่นโลหะนี้ต่อสายดิน แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไปโดยทั่วไปจะไม่ได้รับการบำรุงรักษาเนื่องจาก
อิมพีแดนซ์ของสายส่งไม่เท่ากัน ซึ่งมักจะนำไปสู่การรบกวนแรงดันไฟฟ้าในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล เป็นการดีที่สุดที่จะไม่ต้องเผชิญกับปัญหาความสมดุลของพื้นดิน แต่เมื่อไม่มีทางใด เช่น อุปกรณ์ลอยน้ำ แผงวงจรที่ต้องได้รับผลกระทบจากไฟฟ้าสถิต จะต้องคำนึงถึงปัญหาความสมดุลของพื้นดินเมื่อทำการ
ปกป้อง

4、การรบกวนการมีเพศสัมพันธ์กราวด์ทั่วไป

การรบกวนการเชื่อมต่อกราวด์ทั่วไปเป็นปัญหาหลักในการจัดการกับการต่อสายดิน

ตัวอย่างเช่น ในโรงละครมีห้องโถง 3 ห้อง ได้แก่ ฮอลล์ a ฮอลล์ b และฮอลล์ c โดยมีทางออกเพียงทางออกเดียว เมื่อห้องโถงสามแห่งมีสามเซสชันในเวลาเดียวกัน พื้นที่ของฮอลล์ C ก็ใหญ่ขึ้นและสามารถรองรับคนได้มากขึ้น ทางออกของผู้ชมภายในฮอลล์ C จะส่งผลต่อทางออกของบุคลากร
ภายในฮอลล์ A และฮอลล์ B (ฮอลล์ a, ฮอลล์ b และฮอลล์ c เทียบเท่ากับทางกลับ 3 ทางสู่พื้น และทางเดินเทียบเท่ากับอิมพีแดนซ์พื้นดินทั่วไป )

ตามตัวอย่าง ในรูปที่ 1 ความต้านทานของส่วน RAB คือส่วนอิมพีแดนซ์กราวด์ร่วม และกระแสกราวด์ Io, Ia และ Id ที่ไหลผ่านส่วนนี้จะส่งผลต่อกันในส่วนนี้ หากกระแสทั้งสามนี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามขนาด 1-2
จะไม่สามารถละเลยผลกระทบที่มีต่อกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กิ่งกระแสกราวด์ที่อ่อนแอสำหรับการวัดเชิงปริมาณ การขยาย หรือวงจรการแปลง AD รูปที่ 2 แยกผลกระทบของ Id บนอีกสองเส้นทาง รูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่ากระแสกราวด์ทั้งสามถูกแยกออกจากกัน

5. วิธีการพื้นฐานทั่วไป

แนวคิดพื้นฐานคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อที่เป็นอิสระของกราวด์ป้องกันความปลอดภัย กราวด์ดิจิทัลที่ใช้งาน กราวด์แอนะล็อกที่ใช้งาน กราวด์กำลังใช้งาน กราวด์ไฟกระชากฟ้าผ่า และกราวด์ป้องกันในการออกแบบ สุดท้ายนี้ ในระหว่างการดีบักระบบ ขึ้นอยู่กับปัญหาที่ต้องแก้ไขระหว่างภูมิภาคต่างๆ นั่นคือ จุดกราวด์เหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยวิธีต่อไปนี้ ตามวัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน ได้แก่:

เลขที่.	วิธีการต่อสายดิน	อธิบาย
1	ต่อสายดินโดยตรง	เหมาะสำหรับความถี่ปานกลางถึงกราวด์ ลวดประเภทนี้มีค่าความเหนี่ยวนำและความต้านทานรันนิ่งอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งอาจส่งผลต่อกระแสกราวด์ที่ผันผวนความถี่สูง ภายใต้อิทธิพลของการเหนี่ยวนำ สายเคเบิลมีบทบาทอิมพีแดนซ์สูง เทียบเท่ากับการต่อลงดินความถี่ต่ำ ที่ความถี่สูง การต่อสายดินอิมพีแดนซ์ขนาดใหญ่ไม่สามารถให้การนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ที่ความถี่สูงได้
2	สายดินที่มีความต้านทานสูง	คุณลักษณะของตัวต้านทานขนาดใหญ่คือ เมื่อความดันระหว่างปลายทั้งสองของตัวต้านทานเกิดความต่างของแรงดัน จะเกิดกระแสการนำไฟฟ้าที่อ่อนแรงขึ้น หลังจากคายประจุบนสายกราวด์แล้ว ความต่างของแรงดันสุดท้ายระหว่างปลายทั้งสองจะอยู่ที่ 0V คุณลักษณะนี้เกิดขึ้นเมื่อต้องการคายประจุแต่ไม่เร็ว
3	การต่อลงดินความต้านทานต่ำ	ปัญหาที่ตัวต้านทานขนาดเล็กต้องแก้ไขคือการเพิ่มการหน่วงที่ขัดขวางการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของกระแสไฟที่เกินจากพื้นดิน เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง มันจะชะลอขอบที่เพิ่มขึ้นของกระแสไฟกระชาก ซึ่งเทียบเท่ากับความต้านทานที่ตรงกันระหว่างปลายเอาต์พุตคริสตัลออสซิลเลเตอร์และปลายเอาต์พุตบัสเพื่อลดเสียงกริ่งที่เกินขอบเขต
4	การต่อสายดินแบบเหนี่ยวนำ	โดยทั่วไปใช้ในสถานการณ์ที่กระแสผันผวนเพิ่มขึ้น ตัวเหนี่ยวนำจะมีคุณลักษณะในการระงับการเปลี่ยนแปลงสถานะของวงจร ด้วยการเชื่อมต่อของตัวเหนี่ยวนำ สามารถกำจัดจุดสูงสุดและหุบเขาได้
5	การต่อสายดินลูกปัดแม่เหล็ก	โดยทั่วไปจะใช้ระหว่างสัญญาณอ่อนกับกราวด์ เม็ดแม่เหล็กเทียบเท่ากับตัวต้านทานที่ขึ้นกับความถี่ โดยแสดงคุณลักษณะความต้านทานและคุณสมบัติการกระจาย ตัวเหนี่ยวนำเป็นคุณสมบัติในการกักเก็บพลังงาน เทียบเท่ากับการโกนสูงสุดและการเติมหุบเขา ดังนั้นจึงมักจะมีสภาวะของการผันผวนของกระแสเล็กน้อยอย่างรวดเร็วระหว่างกราวด์ของเม็ดบีดแม่เหล็กที่เชื่อมต่อข้าม เนื่องจากเม็ดบีดแม่เหล็กจะอิ่มตัวและกระแสมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะบริโภค

6 、วิธีการต่อสายดินเพื่อความปลอดภัยและการป้องกันไฟกระชากฟ้าผ่า

เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วกระแสไฟกระชากจากฟ้าผ่าและกระแสกราวด์ที่ปลอดภัยนั้นมากกว่าความเสียหายของกระแสสัญญาณต่อผู้คนมาก ขอแนะนำให้เชื่อมต่อจุดกราวด์ทั้งสองจุดแยกจากกันกับกราวด์ และเชื่อมต่อที่จุดเดียวที่กราวด์จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกราวด์ป้องกันฟ้าผ่า .