1. Perkenalan

Dalam proses desain sirkuit, grounding adalah masalah yang lumrah. Metode pengardean harus didasarkan pada skenario penggunaan tertentu, dan tidak ada metode pengardean yang universal. Pada artikel ini, kami akan menjelaskan esensi dari isu-isu mendasar yang patut untuk dicermati dengan cermat.

2、Klasifikasi landasan

Rangkaian perangkat keras yang sama mungkin juga memiliki perbedaan dalam metode pentanahan jika tujuannya berbeda. Secara keseluruhan, tujuan pembumian menentukan metode pembumian. Dalam hal kinerja, grounding dapat dibagi menjadi empat jenis berikut:

1. Landasan yang aman;
2. Pengardean kerja, termasuk pengardean digital, pengardean analog, dan pengardean listrik;
3. Landasan anti lonjakan;

4. Landasan anti statis;

3、Tujuan landasan

Tujuan utama pentanahan dibagi menjadi tiga kategori: impedansi rendah ke tanah, bidang tanah stabil, dan tanah seimbang. Selanjutnya, kami akan menguraikan tiga aspek ini:
1. impedansi rendah ke tanah
Impedansi rendah ke tanah berarti meminimalkan impedansi antara bidang tanah sebanyak mungkin. Impedansi ini perlu dibedakan antara skenario aplikasi frekuensi rendah dan frekuensi tinggi. Jika kita merangkai hambatan yang besar antara bidang sinyal dan
bidang tanah, seperti terlihat pada gambar berikut:

Analisis:
Ketika sinyal frekuensi rendah mengalir dari bidang sinyal ke bidang ground, induktansi yang besar setara dengan kabel yang langsung dibumikan, dan karakteristik yang ditunjukkan saat ini adalah impedansi rendah.
Ketika sinyal frekuensi tinggi mengalir dari bidang sinyal ke bidang tanah, induktansi yang besar menunjukkan impedansi yang besar, dan karakteristik yang ditunjukkan selama pengujian adalah impedansi yang tinggi.

2. Stabilitas permukaan tanah

Stabilitas tanah berarti impedansi ke tanah cukup, dan arus mudah dialirkan langsung ke tanah, sementara hampir tidak ada penurunan tegangan pada kabel. Ini akan seperti lautan luas, di mana banyak sungai bertemu, tidak akan ada kejutan.

3. Keseimbangan tanah

Untuk pasokan listrik atau sinyal, yang benar-benar berharga bagi kita sering kali adalah perbedaan tekanan di antara keduanya. Ada skenario di mana ketika suatu rangkaian mengalami gangguan eksternal, tegangan pada kedua bidang meningkat secara keseluruhan (tegangan mode diferensial tetap tidak berubah, tegangan mode umum meningkat), seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Faktanya, rangkaian biasanya masih berfungsi normal, dan skenario seperti ini sering dijumpai dalam produksi objek.

Pulsa elektrostatik dipukul ke papan sirkuit melalui udara, dan untuk sirkuit lokal, jarak yang berbeda pasti akan menyebabkan timbulnya perbedaan tekanan yang disebabkan oleh elektrostatik. Pada titik ini, jika pelat logam digunakan untuk memisahkannya, meskipun pelat logam tersebut mengambang, medan listrik induksi
akan seragam untuk papan sirkuit di belakang pelat logam. Meskipun interferensi induksi masih ada, setidaknya rangkaian pada dasarnya seimbang. Tentunya akan lebih baik jika pelat logam ini dibumikan. Tentu saja, tegangan mode umum umumnya tidak dipertahankan karena impedansi
saluran transmisi tidak merata, yang sering kali menyebabkan gangguan tegangan mode diferensial. Yang terbaik adalah tidak menghadapi masalah keseimbangan tanah, tetapi jika tidak ada cara, seperti peralatan terapung, papan sirkuit yang harus terkena dampak listrik statis harus mempertimbangkan masalah
keseimbangan tanah saat melindunginya.

4. Interferensi kopling ground umum

Interferensi kopling common ground adalah masalah inti dalam menangani grounding.

Misalnya, dalam sebuah teater, terdapat tiga aula: Aula a, Aula b, dan Aula c, dengan hanya satu pintu keluar. Jika tiga aula mengadakan tiga sesi sekaligus, maka luas Aula C lebih besar dan dapat menampung lebih banyak orang. Keluarnya penonton di dalam Aula C akan mempengaruhi keluarnya personel
di dalam Aula A dan Aula B. (Aula a, Aula b, dan Aula c setara dengan tiga jalur kembali ke tanah, dan jalur tersebut setara dengan impedansi ground bersama )

Sebagai contoh, pada Gambar 1, resistansi bagian RAB adalah bagian impedansi pentanahan bersama, dan arus pentanahan Io, Ia, dan Id yang mengalir melalui bagian ini akan saling mempengaruhi di bagian ini; Jika ketiga arus ini berbeda secara signifikan sebesar 1-2 kali lipat, dampak
satu sama lain tidak dapat diabaikan, terutama bila cabang arus tanah yang lemah digunakan untuk pengukuran kuantitatif, amplifikasi, atau rangkaian konversi AD; Gambar 2 mengisolasi dampak Id pada dua jalur lainnya; Gambar 3 menunjukkan bahwa ketiga arus tanah diisolasi secara terpisah.

5. Metode Basis Umum

Ide dasarnya adalah untuk memastikan koneksi independen dari ground perlindungan keselamatan, ground digital yang berfungsi, ground analog yang berfungsi, ground tenaga kerja, ground lonjakan petir, dan ground pelindung dalam desain. Terakhir, selama proses debug sistem, berdasarkan masalah yang ingin diselesaikan antar wilayah, yaitu sesuai dengan tujuan pengardean, titik-titik pentanahan tersebut dihubungkan dengan cara-cara berikut, antara lain:

TIDAK.	Metode pembumian	Menggambarkan
1	Langsung membumi	Cocok untuk frekuensi menengah hingga ground, jenis kabel ini memiliki sejumlah induktansi dan resistansi running tertentu, yang dapat mempengaruhi fluktuasi arus ground pada frekuensi tinggi. Di bawah pengaruh induktansi, kabel memainkan peran impedansi yang besar, setara dengan grounding frekuensi rendah. Pada frekuensi tinggi, pembumian impedansi besar tidak dapat mencapai konduksi yang andal pada frekuensi tinggi.
2	Landasan resistensi tinggi	Ciri-ciri resistor yang besar adalah jika terdapat perbedaan tekanan antara kedua ujung resistor maka akan timbul arus konduksi yang lemah. Setelah muatan pada kabel ground dilepaskan, perbedaan tekanan akhir antara kedua ujungnya mencapai 0V. Fitur ini adalah saat diinginkan untuk mengosongkan daya tetapi tidak dengan cepat.
3	Landasan resistensi rendah	Masalah yang perlu dipecahkan oleh resistor kecil adalah menambahkan redaman yang menghalangi perubahan cepat overshoot arus ground. Ketika arus berubah, ini memperlambat naiknya arus lonjakan, yang setara dengan resistansi yang cocok antara ujung keluaran osilator kristal dan ujung keluaran bus untuk mengurangi dering overshoot.
4	Landasan induktif	Umumnya digunakan dalam situasi di mana fluktuasi arus meningkat, induktor memiliki karakteristik menekan perubahan keadaan rangkaian. Melalui sambungan induktor, puncak dan lembah dapat dihilangkan.
5	Landasan manik magnetik	Umumnya diterapkan antara sinyal lemah dan ground, manik-manik magnetik setara dengan resistor yang bergantung pada frekuensi, menunjukkan karakteristik resistansi dan sifat disipasi; Induktansi adalah properti penyimpanan energi, setara dengan pencukuran puncak dan pengisian lembah. Jadi biasanya terjadi fluktuasi arus kecil yang cepat antara ground manik-manik magnet yang terhubung silang, karena manik-manik magnet akan menjadi jenuh dan arusnya terlalu besar untuk dikonsumsi.

6 、 Metode pembumian untuk keselamatan dan perlindungan lonjakan petir

Karena lonjakan petir dan arus pentanahan yang aman umumnya jauh lebih besar daripada bahaya arus sinyal bagi manusia, disarankan untuk menghubungkan kedua titik pentanahan ini secara terpisah ke tanah dan menghubungkannya pada satu titik di tanah sebenarnya, terutama untuk pentanahan proteksi petir. .