ການພື້ນຖານໃນເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກ: ປະເພດ, ເຄື່ອງຫມາຍ, ການຄວບຄຸມສຽງ ແລະ ການປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດ

ພື້ນດິນໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກເປັນຈຸດອ້າງອີງທີ່ເຮັດໃຫ້แรงดันແລະກະແສມີຄວາມຫມາຍ. ມັນບໍ່ໄດ້ຕິດຕໍ່ກັບຫນ່ວຍໂລກສະເຫມີ ແຕ່ຖືກກໍານົດວ່າ 0 V ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດປຽບທຽບສັນຍານແລະພະລັງໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ການຕິດດິນທີ່ເຫມາະສົມມີຜົນກະທົບຕໍ່ເສັ້ນທາງຂອງກະແສ, ສຽງດັງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍແນວຄິດເຫຼົ່ານີ້ຢ່າງລະອຽດຢ່າງຊັດເຈນກ່ຽວກັບວິທີການພື້ນຖານ.

ຄ1. ພື້ນດິນເປັນຂໍ້ອ້າງອີງທາງໄຟຟ້າໃນຫມວດ

ຄ2. ການໄຫຼຂອງກະແສທີ່ອ້າງອີງພື້ນດິນ

ຄ3. ເຄື່ອງຫມາຍພື້ນຖານທົ່ວໄປໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ4. ພື້ນດິນໃນຫມວດສະຫນອງດຽວ

ຄ5. ການວາງພື້ນດິນໃນລະບົບ Dual-Supply (±V)

ຄ6. Virtual Ground ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ7. Circuit Ground ແລະ Earth Ground ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ8. ດິນ ປ້ອງ ກັນ ດິນ ແລະ ດິນ chassis ໃນ ລະບົບ ເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ9. ການແຍກພື້ນດິນສັນຍານ ແລະ ພື້ນໄຟຟ້າ

ຄ10. ລະບົບພື້ນດິນໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ11. Star Grounding ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄ12. ສະຫລຸບ

ຄ13. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

Figure 1. Ground in Electronic Circuits

ພື້ນດິນເປັນຂໍ້ອ້າງອີງທາງໄຟຟ້າໃນຫມວດ

ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ ພື້ນດິນເປັນຈຸດອ້າງອີງທາງໄຟຟ້າທີ່ກໍານົດໄວ້ແທນທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບຫນ່ວຍໂລກໂດຍກົງ. ມັນຖືກກໍານົດວ່າ 0 V ເພື່ອວັດແທກแรงดันອື່ນໆທັງຫມົດໃນຫມວດເມື່ອສົມທຽບກັບເສັ້ນພື້ນຖານດຽວກັນ. ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງຈຸດເທົ່ານັ້ນ, ການອ້າງອີງທົ່ວໄປຈຶ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການດໍາເນີນງານທີ່ມີຄວາມຫມາຍ. ການ ສ້າງ ພື້ນ ດິນ ອະນຸຍາດ ໃຫ້ ສັນຍານ, ລະດັບ ພະລັງ ແລະ ການ ວັດ ແທກ ສອດຄ່ອງ ຕະຫລອດ ທົ່ວ ຫມວດ.

ກະແສໄຟຟ້າທີ່ອ້າງອີງພື້ນດິນ

• node ທີ່ມີຊື່ວ່າ 0 V ບໍ່ໄດ້ບົ່ງບອກວ່າບໍ່ມີກິດຈະກໍາໄຟຟ້າ

•ພື້ນດິນທົ່ວໄປເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເສັ້ນທາງກັບຄືນທີ່ເຮັດໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າໄຫຼສໍາເລັດ

• ຫມວດກະແສສູງສາມາດນໍາກະແສໄຟຟ້າຫຼາຍຜ່ານຕົວນໍາພື້ນດິນ

• ລະດັບแรงดันແລະການໄຫຼຂອງກະແສເປັນຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ເພິ່ງອາໄສ

• Impedance ໃນເສັ້ນທາງພື້ນດິນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການຫລຸດລົງແລະສຽງດັງ

ເຄື່ອງຫມາຍພື້ນຖານທົ່ວໄປໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

Figure 2. Common Ground Symbols in Electronic Circuits

ເຄື່ອງຫມາຍພື້ນດິນທີ່ແຕກຕ່າງກັນລະບຸບົດບາດທາງໄຟຟ້າສະເພາະພາຍໃນຫມວດ ເຖິງແມ່ນວ່າມັນມີຄວາມສາມາດອ້າງອີງດຽວກັນກໍຕາມ. ພື້ນດິນທົ່ວໄປ (GND) ຫມາຍເຖິງການອ້າງອີງຂອງแรงดันຫຼັກ. Analog ground (GNDA) ສະຫນັບສະຫນູນເສັ້ນທາງສັນຍານທີ່ມີສຽງດັງຕ່ໍາ, ໃນຂະນະທີ່ digital ground (GNDD) ຮັບມືກັບການປ່ຽນແປງກະແສ logic. ພື້ນໄຟຟ້າ (GNDPWR) ມີກະແສກັບຄືນທີ່ສູງກວ່າຈາກຂັ້ນຕອນໄຟຟ້າ ແລະ ພື້ນອ້າງອີງ (GNDREF) ຮັກສາຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການວັດແທກ. ເຄື່ອງຫມາຍ ຂອງ ດິນ ແລະ ພື້ນ ດິນ ບົ່ງ ບອກ ເຖິງ ຄວາມ ປອດ ໄພ ແລະ ການ ຕິດ ຕໍ່ ປ້ອງ ກັນ, ເນັ້ນ ຫນັກ ເຖິງ ການ ແຍກ ຫນ້າ ທີ່ ເພື່ອ ຄວບ ຄຸມ ສຽງ ດັງ ແລະ ກະ ແສ.

ພື້ນດິນໃນຫມວດ single-supply

ດ້ານການອອກແບບ	ຄໍາອະທິບາຍ
Reference Node	ຈຸດພື້ນດິນຕິດຕໍ່ກັບขั้วລົບຂອງອຸປະກອນໄຟຟ້າ DC.
ຄວາມຫມາຍຂອງแรงดัน	ຈຸດນີ້ຖືກຕັ້ງເປັນ 0V ແລະໃຊ້ເປັນຂໍ້ອ້າງອີງສໍາລັບแรงดันອື່ນໆທັງຫມົດໃນຫມວດ.
ການໃຊ້ທົ່ວໄປ	ມັກພົບໃນຫມວດທີ່ເຮັດວຽກຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານດຽວເຊັ່ນ ລະບົບຄວບຄຸມແລະລະບົບການສັງເກດ.
ການພິຈາລະນາທີ່ສໍາຄັນ	ຄວນວາງແຜນເສັ້ນທາງກັບຄືນຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອໃຫ້ກະແສໄຫຼໄປຢ່າງສະດວກແລະບໍ່ລົບກວນສັນຍານ.

ການວາງພື້ນດິນໃນລະບົບ Dual-Supply (±V)

Figure 3. Ground Placement in Dual-Supply (±V) Systems

ໃນລະບົບການສະຫນອງສອງ, ພື້ນດິນຖືກຕັ້ງຢູ່ຈຸດກາງລະຫວ່າງທາງບວກແລະລົບ, ປະກອບເປັນຂໍ້ອ້າງອີງ 0 V ຂອງຫມວດ. ເມື່ອບໍ່ສາມາດໃຊ້ອຸປະກອນການແບ່ງແຍກທີ່ແທ້ຈິງ, ຈຸດກາງສາມາດສ້າງໄດ້ໂດຍໃຊ້ຫມວດທີ່ເຮັດວຽກ. ການ ຮັກສາ ຂໍ້ ອ້າງ ອີງ ນີ້ ໃຫ້ ແຍກ ອອກ ຈາກ ພື້ນ ດິນ ຂອງ chassis ຈະ ຊ່ອຍ ຈໍາກັດ ສຽງ ດັງ ແລະ ກະ ແສ ທີ່ ບໍ່ ໄດ້ ຕັ້ງ ໃຈ.

Virtual Ground ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

• ຖືກຕັ້ງຂຶ້ນຢູ່ຈຸດກາງລະຫວ່າງแรงดัน supply

• ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຂໍ້ອ້າງອີງສໍາລັບສັນຍານແທນທີ່ຈະກັບຄືນໃນກະແສສູງ

• ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍໃຊ້ເຄືອຂ່າຍຕ້ານທານຫຼືຫມວດ buffering ທີ່ກະຕືລືລົ້ນ

• ການສະຫນັບສະຫນູນບໍ່ພຽງພໍອາດເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันແລະຄວາມບໍ່ຫມັ້ນຄົງຂອງສັນຍານ

Circuit Ground ແລະ Earth Ground ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຄຸນສົມບັດ	ສະຫນາມຫມວດ	ດິນ ໂລກ
ຈຸດປະສົງຕົ້ນຕໍ	ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຂໍ້ອ້າງອີງຂອງแรงดันທີ່ໃຊ້ພາຍໃນຫມວດ.	ໃຫ້ຄວາມປອດໄພແລະການປົກປ້ອງໂດຍການຊີ້ນໍາກະແສຄວາມຜິດພາດອອກໄປ.
ການເຊື່ອມຕໍ່ທາງຮ່າງກາຍ	ມີຢູ່ພາຍໃນຫມວດເທົ່ານັ້ນ ແລະ ອາດຈະບໍ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຫນ່ວຍໂລກ.	ຕິດຕໍ່ໂດຍກົງກັບຫນ່ວຍໂລກຜ່ານລະບົບພື້ນດິນ.
ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງแรงดัน	ຂຶ້ນຢູ່ກັບວິທີທີ່ຫມວດຖືກສ້າງຂຶ້ນແລະວິທີທີ່ກະແສໄຫຼ.	ຢູ່ໃກ້ກັບຄວາມສາມາດຂອງຫນ່ວຍໂລກທີ່ແທ້ຈິງພາຍໃຕ້ສະພາບປົກກະຕິ.
ຄວາມ ຮູ້ ສຶກ ຂອງ ສຽງ ດັງ	ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກສຽງດັງໄຟຟ້າພາຍໃນຫມວດ.	ບໍ່ຮູ້ສຶກໄວຕໍ່ສຽງດັງເນື່ອງຈາກການເຊື່ອມຕໍ່ກັບຫນ່ວຍໂລກ.

ດິນປ້ອງກັນແລະພື້ນດິນໃນລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກ

Figure 4. Protective Earth and Chassis Ground in Electronic Systems

ດິນ ປ້ອງ ກັນ ເປັນ ເສັ້ນ ທາງ impedance ຕ່ໍາ ເພື່ອ ປ່ຽນ ກະ ແສ ຄວາມ ຜິດ ພາດ ຢ່າງ ປອດ ໄພ ແລະ ລົດ ຄວາມ ສ່ຽງ ຈາກ ການ ຕົກ ຕະລຶງ. ມັນ ຖືກ ຜູກ ມັດ ກັບ ພາກ ສ່ວນ ທີ່ ເປີດ ເຜີຍ ເພື່ອ ວ່າ volt ທີ່ ເປັນ ອັນ ຕະ ລາຍ ຈະ ບໍ່ ສາ ມາດ ຄົງ ຢູ່ ໃນ ລະ ຫວ່າງ ຄວາມ ຜິດ ພາດ. ພື້ນ ຂອງ chassis, ຜູກ ມັດ ກັບ ເຄື່ອງ ຈັກ, ໃຊ້ ເປັນ ເຄື່ອງ ຈັກ ແລະ ເຄື່ອງ ເອ ເລັກ ໂທຣນິກ ທີ່ ສົ່ງ ເສີມ ເຄື່ອງ ປ້ອງ ກັນ. ພື້ນ ສັນຍານ ພາຍ ໃນ ຖືກ ແຍກ ອອກ ຈາກ ກັນ ແລະ ຕິດ ຕໍ່ ກັນ ໃນ ວິທີ ທີ່ ຄວບ ຄຸມ ເພື່ອ ປ້ອງ ກັນ ສຽງ ດັງ ໃນ ຂະນະ ທີ່ ຮັກສາ ຄວາມ ປອດ ໄພ.

ການແຍກພື້ນດິນສັນຍານແລະພື້ນໄຟຟ້າ

• ພື້ນສັນຍານສະຫນັບສະຫນູນສັນຍານໃນລະດັບຕໍ່າ ແລະ ຮູ້ສຶກເຖິງສຽງດັງ

• ພື້ນໄຟຟ້າມີກະແສກັບຄືນທີ່ສູງກວ່າຈາກພາກທີ່ຕ້ອງການພະລັງງານ

• ເສັ້ນທາງທີ່ແບ່ງປັນສາມາດນໍາເອົາການແຊກແຊງເຂົ້າໄປໃນສັນຍານທີ່ຮູ້ສຶກໄວ

• ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຄວບຄຸມຊ່ວຍຮັກສາພຶດຕິກໍາຂອງຫມວດທີ່ຫມັ້ນຄົງ

ລະບົບພື້ນດິນໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

ຜົນ ປະ ໂຫຍດ	ຜົນ
Impedance ຕ່ໍາ	ໃຫ້ການອ້າງອີງພື້ນດິນທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະສອດຄ່ອງຕະຫຼອດທົ່ວຫມວດ.
EMI ຫລຸດລົງ	ຊ່ວຍຈໍາກັດການແຊກແຊງໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ຕ້ອງການໂດຍການເຮັດໃຫ້ເສັ້ນທາງຂອງກະແສສັ້ນລົງ.
ການປ້ອງກັນ	ສ້າງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສະອາດຂຶ້ນສໍາລັບສັນຍານທີ່ຈະເດີນທາງຜ່ານ board.
ການຈັດການຊົ່ວຄາວ	ສະຫນັບສະຫນູນພຶດຕິກໍາຂອງພະລັງງານທີ່ຫມັ້ນຄົງໃນລະຫວ່າງການປ່ຽນແປງກະແສໄຟຟ້າຢ່າງວ່ອງໄວ.

Star Grounding ໃນຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ

• Star grounding ຈັດ ລະບຽບ ການ ຕິດ ຕໍ່ ພື້ນ ດິນ ເພື່ອ ວ່າ ເສັ້ນ ທາງ ກັບ ຄືນ ທັງ ຫມົດ ຈະ ພົບ ກັນ ຢູ່ ຈຸດ ໃຈກາງ ດຽວ.

• ວິທີນີ້ຊ່ວຍປ້ອງກັນພາກຫມວດທີ່ແຕກຕ່າງກັນບໍ່ໃຫ້ມີຜົນກະທົບຕໍ່ກັນແລະກັນຜ່ານທາງພື້ນດິນທີ່ແບ່ງປັນກັນ.

• ມັນເປັນປະໂຫຍດເມື່ອພາກສ່ວນຕ່າງໆຂອງຫມວດຮັບມືກັບລະດັບສັນຍານຫຼືປະລິມານກະແສທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍ.

• ການໃຊ້ຈຸດອ້າງອີງດຽວຈະຫລຸດຜ່ອນການແຊກແຊງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ ແລະ ຮັກສາການອ້າງອີງພື້ນດິນໃຫ້ຫມັ້ນຄົງຫຼາຍຂຶ້ນໃນຫມວດ.

ການສະຫລຸບ

ພື້ນດິນມີຜົນກະທົບຕໍ່ວິທີທີ່ກະແສກັບຄືນມາ, ວິທີທີ່ສັນຍານສະອາດ ແລະວິທີທີ່ຫມວດຫມັ້ນຄົງແລະປອດໄພ. ພື້ນ ດິນ ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ ມີ ບົດບາດ ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ, ຈາກ ເສັ້ນທາງ ອ້າງ ອີງ ແລະ ສັນຍານ ຈົນ ເຖິງ ການ ກັບ ຄືນ ແລະ ການ ປົກ ປ້ອງ ພະລັງ. ການແຍກທີ່ແຈ່ມແຈ້ງ, ການວາງທີ່ເຫມາະສົມ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ຊ່ວຍຫລຸດຜ່ອນສຽງດັງແລະການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ, ນໍາໄປສູ່ພຶດຕິກໍາຂອງຫມວດທີ່ຄາດການໄດ້ແລະໄວ້ວາງໃຈໄດ້.

ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

ວົງຈອນພື້ນດິນແມ່ນຫຍັງ?

ວົງຈອນພື້ນດິນເກີດຂຶ້ນເມື່ອຫມວດມີເສັ້ນທາງພື້ນດິນຫຼາຍກວ່າຫນຶ່ງເສັ້ນ ເຮັດໃຫ້ກະແສທີ່ບໍ່ຕ້ອງການໄຫຼແລະສ້າງຄວາມຜິດພາດຂອງສຽງດັງຫຼືแรงดัน.

ພື້ນທີ່ລອຍແມ່ນຫຍັງ?

ພື້ນດິນລອຍແມ່ນຈຸດອ້າງອີງທີ່ບໍ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຫນ່ວຍໂລກ ຫຼື volt ທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ຊຶ່ງອາດເຮັດໃຫ້ເກີດພຶດຕິກໍາຂອງຫມວດທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງຫຼືປ່ຽນແປງ.

ການພື້ນດິນມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການວັດແທກ?

ການເຊື່ອມຕໍ່ພື້ນດິນກໍານົດຂໍ້ອ້າງອີງຂອງแรงดันທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການວັດແທກ ແລະການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດສຽງດັງຫຼືການອ່ານທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ.

ຈຸດປະສົງຂອງພື້ນດິນ vias ໃນ PCB ແມ່ນຫຍັງ?

Ground vias ເຊື່ອມຕໍ່ຮ່ອງຮອຍກັບພື້ນດິນ, ຫລຸດຜ່ອນ impedance ແລະ ຊ່ວຍຄວບຄຸມເສັ້ນທາງກັບຄືນຂອງກະແສ.

ພຶດຕິກໍາຂອງພື້ນດິນຄືກັນສໍາລັບຫມວດ AC ແລະ DC ບໍ?

ພຶດຕິກໍາຂອງພື້ນດິນແຕກຕ່າງກັນເພາະວ່າ DC ground ສ່ວນໃຫຍ່ກໍານົດການອ້າງອີງຂອງแรงดัน, ໃນຂະນະທີ່ພື້ນດິນ AC ຂຶ້ນຢູ່ກັບ impedance ແລະ frequency effects.

ຈະລະບຸບັນຫາພື້ນດິນໄດ້ແນວໃດ?

ບັນຫາການຕິດຕໍ່ພື້ນດິນຖືກລະບຸໂດຍການກວດເບິ່ງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງแรงดันທີ່ບໍ່ຄາດຄິດ, ຄວາມຕໍ່ເນື່ອງທີ່ບໍ່ດີ ຫຼືສຽງດັງຫຼາຍເກີນໄປໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນງານ.