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सर्किट में GND का सार
दौरानपीसीबी लेआउटप्रक्रिया, इंजीनियरों को अलग -अलग जीएनडी उपचारों का सामना करना पड़ेगा।
ऐसा क्यों होता है? सर्किट योजनाबद्ध डिजाइन चरण में, सर्किट के बीच पारस्परिक हस्तक्षेप को कम करने के लिए, इंजीनियर आमतौर पर विभिन्न कार्यात्मक सर्किट के लिए 0V संदर्भ बिंदुओं के रूप में अलग -अलग GND ग्राउंड तारों का परिचय देते हैं, विभिन्न वर्तमान लूप बनाते हैं।
GND ग्राउंड तारों का वर्गीकरण:
1। एनालॉग ग्राउंड वायर एग्
एनालॉग ग्राउंड वायर एजीएनडी का उपयोग मुख्य रूप से एनालॉग सर्किट भाग में किया जाता है, जैसे कि एनालिंग सेंसर का एडीसी अधिग्रहण सर्किट, ऑपरेशनल एम्पलीफायर अनुपात सर्किट, आदि।
इन एनालॉग सर्किट में, चूंकि सिग्नल एक एनालॉग सिग्नल और एक कमजोर सिग्नल है, इसलिए यह आसानी से अन्य सर्किट की बड़ी धाराओं से प्रभावित होता है। यदि प्रतिष्ठित नहीं है, तो बड़ी धाराएं एनालॉग सर्किट में बड़ी वोल्टेज बूंदों का उत्पादन करेगी, जिससे एनालॉग सिग्नल विकृत हो जाएगा और संभावित रूप से एनालॉग सर्किट फ़ंक्शन विफल हो जाता है।
2। डिजिटल ग्राउंड वायर DGND
डिजिटल ग्राउंड वायर DGND, जाहिर है कि एनालॉग ग्राउंड वायर एजीएनडी के सापेक्ष, मुख्य रूप से डिजिटल सर्किट भाग में उपयोग किया जाता है, जैसे कि की डिटेक्शन सर्किट, यूएसबी कम्युनिकेशन सर्किट,माइक्रोकंट्रोलर सर्किट, वगैरह।
डिजिटल ग्राउंड वायर DGND की स्थापना का कारण यह है कि डिजिटल सर्किट में एक सामान्य विशेषता है, जो असतत स्विच सिग्नल है जो केवल "0" और "1" के बीच प्रतिष्ठित है, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।
वोल्टेज की प्रक्रिया के दौरान "0" से "1" या "1" से "0" से बदलते हुए वोल्टेज एक परिवर्तन पैदा करता है। मैक्सवेल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक थ्योरी के अनुसार, बदलते वर्तमान इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करेगा, जिससे अन्य सर्किटों पर ईएमसी विकिरण होगा।
सर्किट पर EMC विकिरण के प्रभाव को कम करने के लिए, अन्य सर्किटों के लिए प्रभावी अलगाव प्रदान करने के लिए एक अलग डिजिटल ग्राउंड वायर DGND का उपयोग किया जाना चाहिए।
3। पावर ग्राउंड वायर PGND
चाहे वह एनालॉग ग्राउंड वायर Agnd हो या डिजिटल ग्राउंड वायर DGND, वे दोनों कम-पावर सर्किट हैं। उच्च-शक्ति वाले सर्किट में, जैसे कि मोटर ड्राइव सर्किट, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वाल्व ड्राइव सर्किट, पावर ग्राउंड वायर PGND नामक एक अलग संदर्भ ग्राउंड वायर भी है।
उच्च शक्ति वाले सर्किट, जैसा कि नाम से पता चलता है, अपेक्षाकृत बड़ी धाराओं के साथ सर्किट हैं। जाहिर है, बड़ी धाराएं आसानी से अलग -अलग कार्यात्मक के बीच जमीन ऑफसेट का कारण बन सकती हैंसर्किट.
एक बार सर्किट में ग्राउंड ऑफसेट होने के बाद, मूल 5 वी वोल्टेज अब 5 वी नहीं हो सकता है, लेकिन 4 वी बन जाता है। क्योंकि 5V वोल्टेज 0V संदर्भ GND ग्राउंड वायर के सापेक्ष है। यदि जमीन ऑफसेट जीएनडी को 0V से 1V तक बढ़ने का कारण बनता है, तो पिछले 5V वोल्टेज (5V-0V = 5V) अब 4V (5V-1V = 4V) हो जाता है।
4। बिजली की आपूर्ति ग्राउंड वायर GND
एनालॉग ग्राउंड वायर Agnd, डिजिटल ग्राउंड वायर DGND, और पावर ग्राउंड वायर PGND को सभी को DC ग्राउंड वायर GND के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इन विभिन्न प्रकार के ग्राउंड तारों को पूरे सर्किट के लिए 0V संदर्भ ग्राउंड वायर के रूप में एक साथ एकत्र किया जाना चाहिए, जिसे पावर सप्लाई ग्राउंड वायर GND कहा जाता है।
बिजली की आपूर्ति सभी सर्किटों के लिए ऊर्जा स्रोत है। सर्किट के काम के लिए आवश्यक सभी वोल्टेज और वर्तमान बिजली की आपूर्ति से हैं। इसलिए, बिजली की आपूर्ति का ग्राउंड वायर GND सभी सर्किट के लिए 0V वोल्टेज संदर्भ बिंदु है।
यही कारण है कि अन्य प्रकार के ग्राउंड तारों, चाहे वे एनालॉग ग्राउंड वायर एजीएनडी, डिजिटल ग्राउंड वायर डीजीएनडी या पावर ग्राउंड वायर पीजीएनडी हों, सभी को पावर सप्लाई ग्राउंड वायर जीएनडी के साथ एकत्र किया जाना चाहिए।
5। एसी ग्राउंड वायर सीजीएनडी
एसी ग्राउंड वायर CGND आमतौर पर एसी-डीसी पावर सप्लाई सर्किट जैसे एसी पावर स्रोतों के साथ सर्किट में पाया जाता है।
एसी-डीसी बिजली की आपूर्ति सर्किट को दो भागों में विभाजित किया गया है। सर्किट का फ्रंट स्टेज एसी सर्किट है, और बैक स्टेज डीसी सर्किट है, जिसे दो ग्राउंड वायर बनाने के लिए मजबूर किया जाता है, एक एसी ग्राउंड वायर है, और दूसरा डीसी ग्राउंड वायर है।
एसी ग्राउंड वायर एसी सर्किट भाग के लिए 0V संदर्भ बिंदु के रूप में कार्य करता है, और डीसी ग्राउंड वायर डीसी सर्किट भाग के लिए 0V संदर्भ बिंदु के रूप में कार्य करता है। आमतौर पर, सर्किट में एक ग्राउंड वायर जीएनडी को एकजुट करने के लिए, इंजीनियर एसी ग्राउंड वायर को एक युग्मन संधारित्र या प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से डीसी ग्राउंड वायर से कनेक्ट करेगा।
6। अर्थ ग्राउंड वायर ईजीएनडी
मानव शरीर के लिए सुरक्षा वोल्टेज 36V से नीचे है। यदि वोल्टेज मानव शरीर पर लागू 36V से अधिक है, तो यह मानव शरीर को नुकसान पहुंचाएगा। सर्किट प्रोजेक्ट डिजाइन विकसित करते समय इंजीनियरों के लिए यह एक सुरक्षा सामान्य ज्ञान है।
सर्किट के सुरक्षा कारक को बढ़ाने के लिए, इंजीनियर आम तौर पर उच्च-वोल्टेज और उच्च-वर्तमान परियोजनाओं में पृथ्वी ग्राउंड वायर ईजीएनडी का उपयोग करते हैं, जैसे कि घरेलू उपकरण जैसे कि बिजली के प्रशंसक, रेफ्रिजरेटर और टीवी। EGND सुरक्षा फ़ंक्शन के साथ सॉकेट नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
घरेलू उपकरण सॉकेट्स में तीन टर्मिनल हैं, क्योंकि 220V एसी पावर के लिए केवल एक जीवित तार और एक तटस्थ तार की आवश्यकता होती है, तीसरा टर्मिनल सुरक्षात्मक पृथ्वी जमीन (EGND) के लिए है।
दो टर्मिनलों का उपयोग 220V शक्ति के लाइव और तटस्थ तारों के लिए किया जाता है, जबकि तीसरा टर्मिनल सुरक्षात्मक पृथ्वी ग्राउंड (EGND) के रूप में कार्य करता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि अर्थ ग्राउंड (EGND) केवल पृथ्वी से जुड़ा हुआ है और उच्च वोल्टेज के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है। यह सर्किट कार्यक्षमता में भाग नहीं लेता है और सर्किट के फ़ंक्शन से असंबंधित है।
इसलिए, अर्थ ग्राउंड (EGND) का अन्य प्रकार के ग्राउंड (GND) कनेक्शन से एक अलग विद्युत महत्व है।
GND के सिद्धांत की खोज:
इंजीनियरों को आश्चर्य हो सकता है कि ग्राउंड (GND) कनेक्शन के लिए बहुत सारे अंतर क्यों हैं और उन्हें GND के लिए कई कार्यों को पेश करने की आवश्यकता क्यों है।
आमतौर पर, इंजीनियर जीएनडी कनेक्शन के नामकरण को योजनाबद्ध डिजाइनों में भेदभाव के बिना सिर्फ "जीएनडी" में सरल बनाते हैं, जिससे पीसीबी लेआउट के दौरान विभिन्न सर्किट कार्यात्मक आधारों की पहचान करना मुश्किल हो जाता है। नतीजतन, सभी GND कनेक्शन केवल परस्पर जुड़े हुए हैं।
हालांकि यह सरलीकृत ऑपरेशन सुविधाजनक है, यह समस्याओं की एक श्रृंखला की ओर जाता है:
1। सिग्नल हस्तक्षेप:
यदि विभिन्न कार्यात्मक ग्राउंड (GND) कनेक्शन सीधे परस्पर जुड़े हुए हैं, तो उच्च-शक्ति वाले सर्किट जमीन (GND) के माध्यम से यात्रा करने वाले कम-शक्ति सर्किट के 0V संदर्भ बिंदु (GND) के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न सर्किटों के बीच सिग्नल क्रॉस्टलक होता है।
2। सिग्नल सटीकता:
एनालॉग सर्किट के लिए, सिग्नल सटीकता एक महत्वपूर्ण मूल्यांकन मीट्रिक है। सटीकता खोना एनालॉग सर्किट के मूल कार्यात्मक महत्व से समझौता करता है।
एक एसी बिजली की आपूर्ति की जमीन (CGND) एक आवधिक साइनसोइडल तरंग में उतार -चढ़ाव होती है, जिससे इसका वोल्टेज भी उतार -चढ़ाव होता है। डीसी ग्राउंड (जीएनडी) के विपरीत, जो 0 वी पर स्थिर रहता है।
जब अलग -अलग सर्किट ग्राउंड (GND) कनेक्शन परस्पर जुड़े होते हैं, तो AC ग्राउंड (CGND) का चक्रीय उतार -चढ़ाव एनालॉग ग्राउंड (AGND) में परिवर्तन को प्रभावित कर सकता है, जिससे एनालॉग सिग्नल की वोल्टेज सटीकता को प्रभावित किया जा सकता है।
3. ईएमसीप्रयोग:
कमजोर संकेत, कमजोर बाहरी विद्युत चुम्बकीय विकिरण (EMC)। सिग्नल जितना मजबूत होगा, बाहरी ईएमसी उतना ही मजबूत होगा।
यदि अलग -अलग सर्किट ग्राउंड (GND) कनेक्शन परस्पर जुड़े हुए हैं, तो एक मजबूत सिग्नल सर्किट का ग्राउंड (GND) सीधे एक कमजोर सिग्नल सर्किट के जमीन (GND) के साथ हस्तक्षेप करता है। नतीजतन, मूल रूप से कमजोर विद्युत चुम्बकीय विकिरण (EMC) संकेत बाहर की ओर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक मजबूत स्रोत बन जाता है, जिससे EMC प्रयोगों को संभालने के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है।
4। सर्किट विश्वसनीयता:
सर्किट सिस्टम के बीच कम कनेक्शन, प्रत्येक सर्किट की स्वतंत्र संचालन क्षमता जितनी अधिक होगी। इसके विपरीत, अधिक कनेक्शन, स्वतंत्र ऑपरेटिंग क्षमता कमजोर।
बिना किसी चौराहे के दो सर्किट सिस्टम, ए और बी पर विचार करें। सर्किट सिस्टम ए के प्रदर्शन को सर्किट सिस्टम बी के सामान्य संचालन को प्रभावित नहीं करना चाहिए, और इसके विपरीत।
यह अजनबियों की एक जोड़ी के समान है, जहां एक व्यक्ति के भावनात्मक परिवर्तन दूसरे के मूड को प्रभावित नहीं करेंगे क्योंकि उनका कोई संबंध नहीं है।
यदि अलग -अलग सर्किट ग्राउंड (GND) कनेक्शन एक सर्किट सिस्टम के भीतर परस्पर जुड़े हुए हैं, तो यह एक कनेक्टिंग लिंक जोड़ता है जो सर्किट के बीच हस्तक्षेप को बढ़ाता है, इस प्रकार सर्किट ऑपरेशन की विश्वसनीयता को कम करता है।
शेन्ज़ेन एंके पीसीबी कंपनी, लिमिटेड
पोस्ट टाइम: DEC-05-2023
