ปรากฏการณ์การเปลี่ยนพื้นรถยนต์

ฉันกำลังทำงานเกี่ยวกับการรวมเซ็นเซอร์เข้าไปในแพลตฟอร์มยานยนต์โดยใช้การติดตั้งตัวถังแบบลบมาตรฐาน 12v ฉันพยายามที่จะเข้าใจปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างเป็นตำนานที่รู้จักกันในชื่อ "การเปลี่ยนแปลงภาคพื้นดิน" ฉันไม่สามารถอธิบายสิ่งนี้ได้ แต่สัญชาตญาณของฉันบอกว่าสิ่งนี้มีเหตุผล

วิธีที่ได้รับการ "อธิบาย" เป็นเช่นนี้: จุดอ้างอิงพื้นดินสองจุดบนยานพาหนะอาจมีความแตกต่างกันในระยะเวลาที่ไม่ระบุเนื่องจากบางรูปแบบของสัญญาณรบกวนจากส่วนประกอบใกล้เคียงหรือส่วนประกอบที่ใช้ร่วมกัน "

ตัวอย่างเช่นเมื่อ ABS ทำงานและมีกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก (หลายร้อยแอมป์ในบางกรณี) ถูกจมลงในกราวด์แกนโดยเฉพาะจุดที่ต่อลงดินจะกลายเป็นการอ้างอิงที่ไม่เสถียร ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่ติดอยู่กับแกนนี้อาจพบกับแรงดันไฟฟ้าที่ขาของอินพุต

คำถามของฉันคือสิ่งนี้: นี่เป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่จริงหรือเป็นเพียงเรื่องภายในเรื่อง "ภรรยาเก่า" โดยไม่มีพื้นฐานหรือไม่?

หากมีอยู่จะมีลักษณะอย่างไรและฉันจะเรียนรู้เพิ่มเติมได้ที่ไหน หลักการไฟฟ้าพื้นฐานที่เล่นที่นี่คืออะไร? มันจะถูกลดขนาดลงเป็นวงจรโมเดลตัวแทนหรือไม่? ประสบการณ์ใด ๆ ที่จะได้รับการชื่นชม

คำถามของฉันคือสิ่งนี้: นี่เป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่จริงหรือเป็นเพียงเรื่องภายในเรื่อง "ภรรยาเก่า" โดยไม่มีพื้นฐานหรือไม่?

ทำคณิตศาสตร์กันดี หากคุณจมลงไปสมมุติว่า 100 A เป็นตัวนำเหล็กที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ²แรงดันไฟฟ้าเกิน 10 ซม. ของตัวนำนั้นเนื่องจากความต้านทานแบบโอห์มมิกคืออะไร?

ใช่แล้วถูกต้องของโอห์มและถ้าคุณใส่กระแสจำนวนมากผ่านสิ่งที่ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดก็จะมีความแตกต่างที่เป็นไปได้

หลักการไฟฟ้าพื้นฐานที่เล่นที่นี่คืออะไร?

กฎของโอห์ม

นอกจากนี้ตัวอย่าง ABS ของคุณยังเน้นอีกแง่มุมหนึ่ง: หากคุณมีบางอย่างที่เป็นโหลดสวิตช์คุณไม่ได้วางโหลด DC ลงบนตัวนำกราวด์ของคุณ แต่ (เช่น) โหลด AC

$j\omega L$

คุณสมบัติปฏิกิริยาดังกล่าวขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของตัวนำของคุณ - คุณอาจโชคไม่ดีและเนื่องจากการกดปุ่มความถี่เรโซแนนท์ของแบตเตอรี่ทั้งหมด - สายเคเบิล - โหลด - ระบบส่งคืนแชสซีคุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ ABS ของคุณทำงานได้ที่

สิ่งที่คุณอธิบายตามที่ฉันเข้าใจดูเหมือนสมเหตุสมผลอย่างสมบูรณ์ การอ้างอิงภาคพื้นดินมักจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากการไหลของกระแสไฟฟ้าที่สำคัญและความต้านทาน จำกัด ของตัวนำที่ใช้งานนี่เป็นเพราะกฎของโอห์ม

หากคุณสามารถวาดความคล้ายคลึงกันระหว่างส่วนต่าง ๆ บนตัวถังรถยนต์ของคุณไปยังจุดต่าง ๆ บนความยาวของรอย PCB เราสามารถเปรียบเทียบสิ่งนี้กับเทคนิคการต่อสายดินที่ใช้ในการออกแบบ PCB และเลย์เอาต์ คุณสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้โดยดูที่โครงร่างสายดินต่าง ๆ ที่ใช้ในการออกแบบ PCB พิจารณารูปแบบการลงดินที่มีพื้นฐานจากดาวที่ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งที่คุณอธิบายถึงแม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่ามาก

หากคุณเชื่อมต่อจุดทั้งหมดในการกำหนดค่ากระแสปัจจุบันเนื่องจากหนึ่งในการเชื่อมต่อเหล่านั้นสามารถ "ยก" รางนั้นด้วยจำนวนเท่ากับ Iin * Rconductor แต่เนื่องจากการเชื่อมต่ออื่น ๆ บนโหนดนั้นเห็นการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกันอาจไม่ใช่สิ่งนั้น เลวอย่างน้อยที่สุดเท่าที่มีความเกี่ยวข้องกับการวัดญาติ อย่างไรก็ตามความผันผวนอย่างฉับพลันในรางยังสามารถทำให้เกิดปัญหาในการวัดเช่นพารามิเตอร์ทั่วไปในอุปกรณ์เช่น opamps และ ADCs นั้นเรียกว่าอัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟซึ่งระบุให้คำนึงถึงกรณีเหล่านี้

แก้ไข 1:

นี่คืออีกภาพหนึ่งแสดงให้เห็นถึงจุด อุปกรณ์ที่ถูกต้องในรูปภาพสามารถถูกละเว้นและคิดว่าเป็นสิ่งที่คุณชอบจริง ๆ :

นี่เป็นเอกสารที่ดี> "ภรรยาเก่าเล่าเรื่องไม่ ทุกสิ่งที่คุณอยากรู้เกี่ยวกับการเดินสายไฟของยานพาหนะ แต่กลัวที่จะถาม ..........

ปัญหาสามารถปรับขนาดได้จากแทร็ค nanosized ไปยังยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยแรงจูงใจ เพื่อปรับปรุงภูมิต้านทานเรามักใช้แหล่งจ่ายพลังงานแบบบิดเบี้ยวของความหมายของพลังงานแยกจากกันส่งคืนไปยังแบตเตอรี่และสำหรับการตรวจวัดจะใช้อินพุตส่วนต่างแบบบิดสมดุล ปัญหาในลูปปัจจุบันมีการเชื่อมต่อเป็นอินพุตที่ไม่สมดุลแปลสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไป (CM) เป็นสัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียล (DM) ทางเลือกในการใช้ระนาบกราวด์เช่นตัวถังรถหรือสายไฟแยกขึ้นอยู่กับความยาวเส้นทางระดับกระแสไฟฟ้าและสัญญาณรบกวน

ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์ส่วนใหญ่อยู่ใกล้กับสตาร์ทเตอร์ แต่ในยานพาหนะเยอรมันหลายรุ่น (GLK350) แบตเตอรี่จะอยู่ใต้พื้นกระดานด้านหลัง แต่เครื่องยนต์หยุดทำงานและสตาร์ทที่ไฟแดงทุกดวง แล้วคุณคิดว่าพวกเขาเคยเปลี่ยนพื้นดินมาหลายร้อยแอมป์หรือไม่

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติมในระดับ IC ก็มีผลเช่นกัน

• Jeff Barrow, '' [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdfการลดกราวด์เด้ง] '', (2007), อุปกรณ์อะนาล็อก
• Vikas Kumar, '' [ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (ตอนนี้ EETimes)
• '' [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Ground Bounce ในตรรกะความเร็วสูง 8 บิต] '', Pericom Application Note
• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 การทำความเข้าใจและการลดการตีกลับของพื้นดิน] '', (2003) Fairchild Semiconductor, Application Note 640
• '' [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdfลดการตีกลับพื้น & VCC Sag] '', White Paper, (2001) Altera Corporation
• '' [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Ground Bounce ตอนที่ 1 และตอนที่ 2 โดย Douglas Brooks] '', บทความ, Ultra Cad Design

spremner gremlin ชื่อเดียวกันต่างกัน

ปรากฏการณ์ "กราวด์กราวน์" ที่คุณอ้างถึงเป็นเพียงการรวมตัวกันของตัวนำความเป็นจริงมีอิมพีแดนซ์ที่ไม่เป็นศูนย์ดังนั้นเมื่อสองกระแสใช้เส้นทางกลับร่วมกัน EE ที่ทำงานกับเครื่องชั่งขนาดเล็กรู้ว่า gremlin-spawner นี้เป็น "การมีเพศสัมพันธ์ทั่วไป" แต่มันก็เป็นสิ่งเดียวกันจริงๆดังที่แสดงในแผนผังด้านล่าง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

โปรดทราบว่าโหนดที่ชื่อ GND นั้นเป็นโวลต์เต็มห่างจากขั้วลบของแบตเตอรี่! เห็นได้ชัดว่าไม่ดีหากวงจรที่ไวต่อด้านซ้ายของเราไม่สามารถทนต่อการชดเชยหรือแย่กว่านั้นได้ถ้า Ibigload เป็นภาระที่แปรผันตามเวลาดังนั้นส่วนที่ละเอียดอ่อนของเราจะเห็น GND ที่แตกต่างระหว่างจุด 0V จริงเช่น ลบแบตเตอรี่และโวลต์เต็มห่างจากมัน!

การแก้ปัญหาในสภาพแวดล้อมที่มีความถี่ต่ำคือการติดดาววงจรที่ไวต่อกราวด์กลับไปที่จุด 0V ที่ได้รับการออกแบบไว้ล่วงหน้าด้วยลวดหรือร่องรอยของตัวเองดังที่อธิบายไว้ด้านล่างเพื่อให้กระแสสูงไหลในส่วนอื่น ๆ ของระบบกราวด์ การดำเนินงานของวงจรที่มีความสำคัญ น่าเสียดายที่มันไม่ได้มีประโยชน์สำหรับทุก ๆ วงจรของยานพาหนะด้วยเหตุผลทางกลและต้นทุนของทองแดงดังนั้นนักออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์จะทำงานได้ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยการออกแบบวงจรทางเข้าไฟฟ้าที่แข็งแกร่งและทำการอ้างอิงสัญญาณด้วยสัญญาณที่ละเอียดอ่อนแทน ของการพึ่งพาแชสซีที่ส่งคืนสำหรับพวกเขา

^{จำลองวงจรนี้}

คุณมีความเสี่ยงเช่นเดียวกันบน PCB ฟอยล์ทองแดงความหนามาตรฐาน (1 ออนซ์ / ฟุต ^ 2) มี 35 ไมครอนหรือหนา 1.4 มิลมีความต้านทาน 0.0005 โอห์มหรือ 500 ไมโครโอห์มต่อตารางเมตร สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาดใดก็ได้ วัดจากด้านตรงข้ามของสี่เหลี่ยมจัตุรัสติดต่อกับทุกด้าน

ดังนั้นหนึ่งแอมป์ผ่านฟอยล์ 1 ตารางคือ 500 ไมโครโวลต์ หรือ 0.5uV สำหรับ 1mA

อย่างไรก็ตามหนึ่ง milliamp ที่ไหลจากด้านหนึ่งไปอีกด้านของ PCB สี่เหลี่ยมพบมากกว่า 500 ไมโครโอห์มเนื่องจากกระแสไฟฟ้าจะต้องกระจายออกจากจุดเริ่มต้นที่ 1 มม. เริ่มต้นจากนั้นมุ่งสมาธิอีกครั้งเพื่อออกจากจุด 1 มม. .

รับ quadrille pad กำหนดหนึ่งช่องกลางตรงกลางเป็น "จุดเข้าปัจจุบัน" และร่างวิธีการแพร่กระจายของกระแสออกไปในช่องสี่เหลี่ยม EIGHT ที่ล้อมรอบจัตุรัสทางเข้า และตาราง 5 * 5 ที่ล้อมรอบ 3 * 3 นั้นมีความต้านทานน้อยลง แต่ยังคงต้านทานอยู่ที่ 500 microOhms / ตาราง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

แรงดันไฟฟ้าใดที่ออกมาจาก OA2