저는 표준 12v 네거티브 섀시 설정을 사용하여 센서를 자동차 플랫폼에 통합하는 작업을하고 있습니다. 이해하려고합니다. “지상 교대”로 알려진 다소 신화적인 현상입니다. 저는 이것을 설명 할 수 없었습니다. 그러나 제 직감은 이것이 합리적이라는 것을 암시합니다.
그것이 “설명 된”방식은 그대로입니다. : 차량의 두 개의 접지 참조 지점은 인접한 구성 요소 또는 공통 접지 “스터드”를 공유하는 구성 요소의 간섭으로 인해 지정되지 않은 시간 동안 서로 다른 전위로 유지 될 수 있습니다.
예 : , ABS가 작동되고 상당한 양의 전류 (경우에 따라 수백 암페어)가 특정 접지 스터드에 가라 앉으면 접지 지점이 불안정한 기준이됩니다. 이 스터드에 부착 된 다른 구성 요소는 입력 핀에서 전압 변동을 경험할 수 있습니다.
제 질문은이 현상이 실제로 존재하는 것입니까, 아니면 거의 또는 전혀없는 내부 “오래된 아내 이야기”입니까? 근거?
존재하는 경우 어떻게 특성을 지정할 수 있으며 어디에서 자세히 알아볼 수 있습니까? 여기서 작용하는 기본 전기 원리는 무엇입니까? 대표 모델 회로로 축소 할 수 있습니까? 모든 경험을 주시면 감사하겠습니다.
댓글
- 접지 이동은 외부 접지 중성선 및 펄스 잡음 전류의 주거 전압 강하에서 DC뿐만 아니라 AC에도 존재합니다. 유도 성 접지와 큰 DC 전류 또는 로컬 접지의 큰 LdI / dt 전압 상승이있는 로직 IC ‘뿐만 아니라 각 라인 필터의 접지에 연결합니다 (일반적으로 접지가있는 mV 평면) 인덕턴스는 도체의 물리적 종횡비 및 길이와 관련이 있습니다. 정사각형 평면 PCB 도체의 경우 2.6nH / cm ~ 2m x 2mm 도체의 경우 3uH
- Henry ‘의 이름이 인덕턴스 단위라는 것이 아이러니한가요? 옴 외에도 일시적인지면 이동을 유발할 수 있습니다.
- 이 효과를 그라운드 바운스라고합니다.
- 정밀 아날로그 회로에서 싸우는 최고의 효과 중 하나입니다.
답변
제 질문은 이것이다 :이 현상이 진정으로 존재하거나 근거가 거의 또는 전혀없는 단순한 내부 “노인 이야기”입니까?
글쎄요. 직경이 50mm² 인 강철 도체에 100A를 가라 앉힌다면 옴 저항으로 인한 도체의 10cm 이상의 전압은 얼마입니까?
그렇습니다. 옴이 맞습니다. 초전도체가 아닌 것을 통해 많은 전류를 흘리면 잠재적 인 차이가있을 것입니다.
여기서 작동하는 기본 전기 원리는 무엇입니까?
옴의 법칙
또한 ABS 예제는 또 다른 측면을 강조합니다. “스위치 부하가있는 경우”접지 도체에 DC 부하를 가하는 것이 아니라 AC 부하를 가하는 것입니다.
AC의 저항 본질적으로 DC의 경우와 동일하지 않습니다. 예를 들어 이상적인 코일은 DC에 대해 0Ω 저항을 갖지만 AC의 경우 \ $ j \ omega L \ $ Ω을 갖습니다. 즉, 주파수가 높을수록 더 효과적입니다. 저항.
이러한 반응 속성은 도체의 기하학적 모양에 따라 달라집니다. 운이 좋지 않을 수도 있으며 전체 배터리의 공진 주파수 (공급 케이블, 부하, 섀시 반환 시스템)에 우아하게 부딪히기 때문에 ABS가 작동하는 주파수와 정확히 일치하는 최대 전압입니다.
댓글
- 입력 해 주셔서 감사합니다! 이것은 많은 의미가 있으며 내가 예상했던 것보다 훨씬 간단합니다. 여기에서 커패시턴스가 모델링되는 위치는 어디입니까?
답변
내가 이해하는대로 설명하는 내용은 완전히 합리적입니다. 접지 기준은 종종 상당한 전류 흐름과 사용중인 도체의 유한 저항으로 인해 변경 될 수 있습니다. 이는 단순히 옴 법칙 때문입니다.
자동차 섀시의 여러 부품을 서로 다른 것으로 비유 할 수있는 경우 PCB 트레이스 길이의 포인트를 PCB 설계 및 레이아웃에 사용되는 접지 기술과 비교할 수 있습니다. PCB 설계에 사용되는 다양한 접지 방식을 살펴봄으로써이를 더 자세히 연구 할 수 있습니다. 훨씬 작은 규모이지만 설명하는 것을 정확히 피하기 위해 사용되는 별 기반 접지 체계를 고려하십시오. 
이 구성의 모든 지점을 접지하면 현재 이러한 연결 중 하나로 인한 흐름은 Iin * Rconductor와 동일한 양만큼 해당 레일을 “들어 올릴”수 있지만 해당 노드의 다른 모든 연결에서 동일한 변경 사항을 볼 수 있으므로 적어도 상대적 측정에 관한 한 그다지 나쁘지 않을 수 있습니다. . 그러나 레일의 갑작스러운 변동은 여전히 계측에 문제를 일으킬 수 있습니다.opamp 및 ADC와 같은 장치의 공통 매개 변수는 소위 전원 공급 거부 비율 이며 이러한 경우를 고려하여 지정됩니다. .
편집 1 :
여기 요점을 보여주는 또 다른 사진이 있습니다. 사진의 정확한 기기는 무시하고 원하는대로 생각할 수 있습니다. 
주석
- ” 적절한 접지 “는 자동차에 전혀 적합하지 않습니다. ‘ 민감한 전자 장치가 교류 발전기와 현재 경로를 공유하는 것을 원하지 않습니다.
- @Henry, I ‘ 많은 ” 이상한 ” 자동차 전기 문제가 섀시 접지를 식별하는 것만으로 해결되었을 것입니다. 점, 청소하고 다시 조입니다. 100 년이 지난 지금 ‘ 배터리로의 -ve 반환 경로가 신중하게 해결 되었기를 기대합니다. 저는 ‘ 자동차의 지상 경로를 처음부터 ‘ 설계하고 싶지 않습니다.
- 동의합니다. 이것은 이상적인 자동차 배선에 대한 튜토리얼이 아닙니다. 오히려 이미지는 전류 흐름이 어떻게 다른 참조를 가진 동일한 버스의 장치로 이어질 수 있는지 설명합니다 …
- ” 적절한 접지 ” 예를 들어 민감한 장치는 공유 접지선을 통한 고전류의 결과로 접지 이동이 발생합니다. 지상 이동을 완화하는 더 좋은 방법 (‘ 주어진 전선 게이지에 고정되어 있다고 가정)은 실제로 가장 민감한 장치를 전원에 가장 가깝게 배치하여 공유 시간을 최소화하는 것입니다. 민감한 장치와 전원 사이의 접지선. 궁극적으로 가장 좋은 해결책은 통과하려는 전류량을 지원하는 전선 게이지를 선택하는 것입니다.
- 제 대답을 읽어주세요. 나는 정확하게 말한다. 장치는 여전히 별 접지에서 지상 이동을 경험하지만 접지선 길이를 공유하므로 모든 장치에서 동일합니다.
답변
이것은 잘 문서화되어 있습니다.>”노인의 이야기? 아님. 당신이 항상 알고 싶었던 모든 것 …. 차량 배선이지만 물어보기가 두려웠습니다 … …….
이 문제는 나노 크기의 트랙에서 동력 차량으로 확장 할 수 있습니다. 내성을 개선하기 위해 종종 배터리로의 별도 반환을 의미하는 뒤틀린 차동 전원 공급 장치를 사용합니다. 감지를 위해 평형 트위스트 차동 입력을 사용합니다. 전류 루프의 문제는 불평형 입력으로의 커플 링이 공통 모드 잡음 (CM)을 차동 모드 (DM) 신호로 변환하는 것입니다. 자동차 섀시 또는 별도의 와이어와 같은 접지면을 사용하는 선택 경로 길이, 전류 수준 및 간섭에 따라 크게 달라집니다.
예를 들어 대부분의 자동차 배터리는 시동기 근처에 있지만 많은 독일 차량 (GLK350)에서 b 배터리는 후면 바닥 판 아래에 있지만 엔진은 모든 빨간색 표시 등에서 멈추고 시작됩니다. 그렇다면 수백 암페어를 전환하는 데 사용 된 접지는 무엇일까요?
IC 수준의 더 많은 기술적 세부 사항도 적용됩니다.
- Jeff Barrow, “”[ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf 그라운드 바운스 감소] “”, (2007), Analog Devices
- Vikas Kumar, “” [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] “”, (2005), TechOnLine (현재 EETimes).
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- “”[ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf 그라운드 바운스 파트 -1 및 2 부 : Douglas Brooks] “”, Articles, Ultra Cad Design.
답변
Same gremlin spawner, 다른 이름
당신이 언급하는 “그라운드 시프트”현상은 단순히 도체가 0이 아닌 임피던스를 가지고 있다는 사실의 또 다른 표현입니다. 경로는 (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd입니다. 소규모로 작업하는 EE는이 gremlin-spawner를 “공통 임피던스 커플 링”으로 알고 있지만 아래 회로도에서 볼 수 있듯이 실제로는 동일합니다.
이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab 을 사용하여 생성 된 회로도
GND라는 노드는 배터리 음극에서 최대 볼트! 왼쪽에있는 민감한 회로가 오프셋을 허용 할 수 없거나 Ibigload가 실제로 시간에 따라 변하는 부하 인 경우에는 이는 분명히 좋지 않습니다. 따라서 민감한 부분은 실제 0V 지점에 가깝게 달라지는 GND를 볼 수 있습니다. 저주파 환경에서의 해결책은 스타 접지 민감한 회로를 자체적으로 미리 지정된 단일 0V 포인트로 되 돌리는 것입니다!
접지 시스템의 다른 부분에 흐르는 높은 전류가 민감한 회로의 작동을 방해 할 수 없도록 아래 그림과 같이 와이어 또는 트레이스를 사용하십시오. 안타깝게도 이는 기계적 및 구리 비용 문제로 인해 전체 차량의 모든 회로에 실용적이지 않습니다. 따라서 자동차 전자 설계자는 강력한 전원 입력 회로를 설계하고 대신 민감한 신호가있는 신호 참조를 전달하여 최선을 다해이를 해결합니다. 섀시 반환에 의존하는 것입니다.
답변
PCB에서도 동일한 위험이 있습니다. 표준 두께 구리 호일 (1 온스 / 피트 ^ 2)은 두께가 35 미크론 또는 1.4 밀이고 저항은 평방 당 0.0005 옴 또는 500 마이크로 옴입니다. 모든 크기의 정사각형. 정사각형의 반대쪽에서 측정하여 모든 측면에 접촉합니다. .
1 제곱 포일을 통과하는 1Amp는 500 마이크로 볼트 또는 1mA의 경우 0.5uV입니다.
그러나 정사각형 PCB의 좌우로 흐르는 1 밀리 암페어는 500 마이크로 옴이 훨씬 더 많이 발생합니다. 처음 1mm 진입 지점에서 펼친 다음 다시 한 번 집중하여 1mm 출구 지점을 빠져 나가십시오.
쿼드 릴 패드를 구하고 가운데에있는 사각형 하나를 “현재 진입 지점”으로 지정한 다음 스케치하십시오. 입구 광장을 둘러싼 여덟 개의 사각형으로 전류가 퍼지는 방식. 그리고 3 * 3을 둘러싼 5 * 5 그리드가 500 마이크로 옴 / 스퀘어에서 훨씬 적은 저항을 제공하지만 여전히 저항력이있는 방식입니다.
이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab
OA2의 전압은 얼마입니까?
엣지 전압을 $$ 1.25mV / (20Sqr + 10sqr + 15sqr로 신중하게 모델링) ) $$ $$ = 1.25mV / 45sqr = 30uV / sqr $$ 및 OA2 프로브 팁은 1cm (1sqr) 떨어져 있습니다. OA2에서 30uV * 1,000x = 30 밀리 볼트를 예상합니다.