標準の12vネガティブシャーシセットアップを使用して、センサーを自動車プラットフォームに統合する作業を行っています。理解しようとしています「グラウンドシフト」として知られる、やや神話的な現象です。これを説明することはできませんが、私の直感では、これは合理的であると示唆しています。
「説明」された方法はそのようなものです。 ：隣接するコンポーネント、または共通の接地「スタッド」を共有するコンポーネントからの何らかの形の干渉により、車両の2つの接地基準点が不特定の時間、異なる電位に保持される場合があります。
たとえば、 、ABSが作動し、かなりの量の電流（場合によっては数百アンペア）が特定の接地スタッドに沈むと、接地点は不安定な基準になります。このスタッドに取り付けられた他のコンポーネントは、入力ピンで電圧変動が発生する可能性があります。
私の質問はこれです。この現象は本当に存在するものなのか、それとも単に内部の「老婆の話」であり、ほとんどまたはまったくないのでしょうか。基礎？
存在する場合、どのように特徴づけることができ、どこで詳細を知ることができますか？ここでの基本的な電気的原理は何ですか？代表的なモデル回路に還元できますか？
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- グランドシフトは、DCだけでなく、外部の接地されたニュートラルおよびパルスノイズ電流の住宅用電圧降下のACにも存在します。各ラインフィルタのグランドと、誘導性グランドを備えたロジックIC ‘と、ローカルグランドの大きなDC電流または大きなLdI / dt電圧上昇（通常、グランドを使用したmV単位）平面）インダクタンスは、導体の物理的なアスペクト比と長さに相関します。正方形のフラットPCB導体の場合は2.6nH / cm、2m x2mmの導体の場合は3uH
- Henry ‘の名前がインダクタンスの単位であることは皮肉なことですこれは、オームに加えて一時的なグランドシフトを引き起こす可能性があります。
- この効果はグラウンドバウンスと呼ばれます
- これは精密アナログ回路で戦うNo.1の効果の1つです。
回答
私の質問はこれです：この現象は本当に何か存在するのか、それとも根拠のない内部の「古い妻の物語」なのか？
まあ、数学をやってください。たとえば直径50mm²の鋼製導体に100Aを沈めた場合、オーム抵抗によるその導体の10cmを超える電圧はどれくらいですか？
そうです、オームの法則です。超伝導体以外のものに大量の電流を流すと、電位差が生じます。
ここでの基本的な電気的原理は何ですか？
オームの法則
さらに、あなたのABSの例は、別の側面を強調しています。「スイッチ負荷であるものがある場合は、接地導体にDC負荷をかけるのではなく、（また）AC負荷をかけます。
ACの抵抗本質的にDCの場合と同じではありません。たとえば、理想的なコイルのDCの抵抗は0Ωですが、ACの場合は\ $ j \ omega L \ $Ωです。つまり、周波数が高いほど、効果が高くなります。抵抗。
このような反応特性は、導体の幾何学的形状によって異なります。運が悪い場合もあります。バッテリー全体、電源ケーブル、負荷、シャーシリターンシステムの共振周波数をエレガントにヒットするため、次のようになります。 ABSが動作する周波数とまったく同じ周波数の極値。
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- 入力ありがとうございます！これは非常に理にかなっており、私が予想していたよりもはるかに簡単です。これで静電容量はどこでモデル化されますか？
回答
私が理解しているように、あなたが説明していることは、完全に合理的。接地基準は、かなりの電流が流れ、使用中の導体の抵抗が有限であるために変化することがよくあります。これは単にオームの法則によるものです。
車のシャーシのさまざまな部品を別の部品に例えることができる場合PCBトレースの長さのポイントは、これをPCBの設計とレイアウトで使用される接地技術と比較できます。 PCB設計で使用されるさまざまな接地方式を調べることで、これをさらに詳しく調べることができます。はるかに小規模ではありますが、説明内容を正確に回避するために使用されるスターベースの接地スキームを検討してください。 
この構成ですべてのポイントを接地する場合は、現在これらの接続の1つによるフローは、そのレールをIin * Rconductorに等しい量だけ「持ち上げる」ことができますが、そのノード上の他のすべての接続で同じ変化が見られるため、少なくとも相対的な測定値に関する限り、状況はそれほど悪くない可能性があります。 。ただし、レールの突然の変動は、計装に問題を引き起こす可能性があります。opampやADCなどのデバイスに共通するパラメータは、いわゆる電源除去率であり、これらのインスタンスを考慮に入れるように指定されています。 。
編集1：
これは、要点を説明する別の写真です。写真の正確なデバイスは無視して、本当に好きなものと考えることができます： 
コメント
- “適切な接地の例”は車にはまったく適していません。’敏感な電子機器が現在の経路をオルタネーターと共有することを望まないでしょう。
- @ Henry、I ‘多くの”奇妙な”の自動電気問題は、シャーシのアースを特定するだけで解決されました。ポイント、次にクリーニング、そして締め直し。 100年後、’は、バッテリーへの-veリターンパスが慎重に作成されていることを期待しています。 ‘車の地上経路を最初から設計したくない’。
- 同意しました。これは、理想的な自動車の配線に関するチュートリアルを意図したものではありません。むしろ、この画像は、電流の流れによって、同じバス上のデバイスが異なる基準を持つようになる可能性があることを説明しています…
- “適切な接地でも”の例では、敏感なデバイスは、共有接地線を流れる大電流の結果として接地シフトを認識します。グラウンドシフトを軽減するためのより良い方法（’が特定のワイヤゲージで動かなくなっていると仮定）は、実際には、最も感度の高いデバイスを電源に最も近く配置して、共有の長さを最小限に抑えることです。敏感なデバイスと電源の間のアース線。最終的に、最善の解決策は、通過させる電流の量をサポートするワイヤーゲージを選択することです。
- 私の答えを読んでください。私はまさにそれを言います。デバイスは依然としてスター接地でグラウンドシフトを経験しますが、グラウンドラインの長さを共有するため、すべてのデバイスで同じです。
回答
これは十分に文書化されています>”老婆の話？ではありません。あなたがいつも知りたいと思っていたすべてのこと….車両の配線ですが尋ねることを恐れていました… …….
問題は、ナノサイズのトラックから動力車までスケーラブルです。免疫力を向上させるために、多くの場合、ねじれた差動電源を使用します。これは、バッテリーとセンシングには平衡ツイスト差動入力を使用します。電流ループの問題は、不平衡入力への結合がコモンモードノイズ（CM）を差動モード（DM）信号に変換することです。車のシャーシや別の配線などの接地面を使用することを選択します。パスの長さ、電流のレベル、干渉に大きく依存します。
たとえば、ほとんどの車のバッテリーはスターターの近くにありますが、多くのドイツ車（GLK350）では、b atteryはリアフロアボードの下にありますが、エンジンは赤信号ごとに停止および始動します。では、彼らが数百アンペアを切り替えるために使用したと思いますか？
ICレベルでのより技術的な詳細も適用されます。
- Jeff Barrow、 “” [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf グラウンドバウンスの削減] “”、（2007）、アナログデバイス
- Vikas Kumar、 “” [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer グラウンドバウンス入門書] “”、（2005）、TechOnLine（現在はEETimes）。
- “” [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf 8ビット高速ロジックでのグラウンドバウンス] “”、Pericomアプリケーション注。
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- “” [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf グラウンドバウンスパート-1およびパート2by Douglas Brooks] “”、Articles、Ultra CadDesign。
回答
同じグレムリンスポナー、別の名前
あなたが言及する「グラウンドシフト」現象は、導体がゼロ以外のインピーダンスを持っているという事実の単なる別の兆候です。したがって、2つの電流がリターンパスを共有すると、そのリターンの両端の電圧降下が発生します。パスは（Ibigload + Isensitive）* Rcomgndです。小規模で作業しているEEは、このグレムリンスポナーを「共通インピーダンス結合」として認識していますが、以下の回路図に示すように、実際には同じことです。
を使用して作成された回路図
GNDという名前のノードはバッテリーマイナスからフルボルト離れて！左側の敏感な回路がオフセットを許容できない場合、またはさらに悪いことに、Ibigloadが実際に時変負荷である場合、これは明らかに良くありません。したがって、敏感な部分は、実際の0Vポイントの近くで変化するGNDを認識します。バッテリーがマイナスで、完全に離れている！
低周波環境での解決策は、敏感な回路をスターグラウンドして、独自の事前に指定された単一の0Vポイントに戻すことです。以下に示すように配線またはトレースして、接地システムの他の部分に流れる大電流が敏感な回路の動作に干渉しないようにします。残念ながら、これは機械的および銅のコストの理由から、車両全体のすべての回路で実用的ではありません。そのため、自動車用電子機器の設計者は、堅牢な電源入力回路を設計し、代わりに高感度信号で信号リファレンスを伝送することで、可能な限り回避します。
回答
PCBでも同じリスクがあります。標準の厚さ35ミクロンまたは1.4ミルの厚さの銅箔（1オンス/フィート^ 2）は、1平方あたり0.0005オームまたは500マイクロオームの抵抗があります。任意のサイズの正方形。正方形の反対側から測定し、すべての側面に沿って接触します。 。
したがって、1つの正方形のフォイルを通る1つのアンペアは500マイクロボルトです。1mAの場合は0.5uVです。
ただし、正方形のPCBの左右に流れる1ミリアンペアは、電流がしなければならないので、500マイクロオームをはるかに超えるに遭遇します最初の1mmの入口から広げてから、もう一度集中して1mmの出口を出ます。
クアドリルパッドを入手し、中央の1つの正方形を「現在の入口」として指定してスケッチします。電流がどのように広がるか、入口の正方形を囲む8つの正方形に。そして、3 * 3を囲む5 * 5グリッドは、500マイクロオーム/平方で、抵抗はさらに低くなりますが、それでも抵抗性があります。
この回路をシミュレート – CircuitLab
OA2からの電圧は？
そのエッジ電圧を$$ 1.25mV /（20Sqr + 10sqr + 15sqr）として大まかにモデル化します。 ）$$ $$ = 1.25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$で、OA2プローブの先端は1cm（1sqr）離れています。 OA2から30uV * 1,000x = 30ミリボルトを期待します。