자동차 그라운드 시프트 현상

표준 12V 네거티브 섀시 설정을 사용하여 자동차 플랫폼에 센서를 통합하는 작업을하고 있습니다. 나는 "지상 이동"으로 알려진 다소 신화적인 현상을 이해하려고 노력하고 있습니다. 나는 이것을 설명 할 수 없었지만 나의 직감은 이것이 합리적이라고 제안한다.

"설명 된"방법은 다음과 같습니다. 차량의 두 접지 기준점이 인접 구성 요소의 간섭 형태 또는 공통 접지 "스터드를 공유하는 구성 요소로 인해 지정되지 않은 시간 동안 다른 전위로 유지 될 수 있습니다. ".

예를 들어, ABS가 작동되고 상당한 양의 전류 (일부 경우 수백 개의 앰프)가 특정 접지 스터드에 가해지면 접지점이 불안정한 기준이됩니다. 이 스터드에 부착 된 다른 구성 요소는 입력 핀에서 전압 변동을 경험할 수 있습니다.

내 질문은 이것이다 :이 현상이 실제로 존재하는 것인가, 아니면 거의 또는 전혀 기초가없는 내부 "오래된 아내 이야기"인가?

존재하는 경우 어떻게 특성화 할 수 있으며 어디서 더 배울 수 있습니까? 여기서 사용되는 기본 전기 원리는 무엇입니까? 대표적인 모델 회로로 축소 할 수 있습니까? 모든 경험을 부탁드립니다.

내 질문은 이것이다 :이 현상이 실제로 존재하는 것인가, 아니면 거의 또는 전혀 기초가없는 내부 "오래된 아내 이야기"인가?

글쎄, 수학을 수행하십시오. 직경 50mm²의 강철 도체에 100A를 싱킹하면 저항 저항으로 인해 해당 도체의 10cm 이상의 전압은 얼마입니까?

그렇습니다. 옴이 맞습니다. 초전도체가 아닌 것을 통해 많은 전류를 공급한다면 잠재적 인 차이가있을 것입니다.

여기서 사용되는 기본 전기 원리는 무엇입니까?

옴의 법칙

또한, ABS 예제는 또 다른 측면을 강조합니다. 스위치 된 부하가있는 경우 접지 도체에 DC 부하를 가하지 않고 AC 부하를가합니다.

AC의 저항은 본질적으로 DC와 동일하지 않습니다. 예를 들어 이상적인 코일의 DC 저항은 0Ω이지만 AC의 경우 LΩ입니다. 즉, 주파수가 높을수록 유효합니다. 저항.$j\omega L$

이러한 반응 특성은 도체의 기하학적 모양에 따라 달라집니다. 운이 나쁘거나 배터리 전체의 공진 주파수 (공급 케이블 – 부하)-섀시 리턴 시스템의 공명 주파수를 정확하게 맞추기 때문에 정확한 주파수에서 극한의 전압을 얻을 수 있습니다 당신의 ABS가 작동합니다.

내가 이해하는 것처럼 당신이 묘사하는 것은 완전히 합리적 인 것 같습니다. 접지 기준은 종종 상당한 전류 흐름과 사용중인 도체의 유한 저항으로 인해 변경 될 수 있으며 이는 옴 법칙 때문입니다.

자동차 섀시의 다른 부품들과 PCB 트레이스 길이의 다른 지점을 비교할 수 있다면 이것을 PCB 설계 및 레이아웃에 사용되는 접지 기술과 비교할 수 있습니다. PCB 설계에 사용되는 다양한 접지 방식을 살펴보면이를 자세히 연구 할 수 있습니다. 훨씬 작은 규모로 묘사하는 것을 정확하게 피하기 위해 사용되는 스타 기반 접지 방식을 고려하십시오.

이 구성에서 모든 지점을 접지하면 해당 연결 중 하나로 인한 전류 흐름이 해당 레일을 Iin * Rconductor와 같은 양만큼 "리프트"할 수 있지만 해당 노드의 다른 모든 연결에서 동일한 변경 사항을 볼 수 있습니다. 적어도 상대 측정에 관한 한 나쁘다. 그러나 레일의 급격한 변동은 여전히 ​​계측에 문제를 일으킬 수 있습니다. 즉, opamp 및 ADC와 같은 장치의 공통 매개 변수는 이러한 경우를 고려하여 지정된 전원 공급 장치 거부율 입니다.

편집 1 :

요점을 보여주는 또 다른 사진이 있습니다. 그림의 정확한 장치는 무시하고 실제로 좋아하는 것으로 생각할 수 있습니다.

이것은 잘 문서화되어 있습니다. "오래된 아내 이야기? 아닙니다. 당신이 항상 알고 싶었던 모든 것 .... 차량 배선.

이 문제는 나노 크기의 트랙에서 동력 차량에 이르기까지 확장 가능합니다. 내성을 향상시키기 위해, 종종 배터리의 개별 리턴을 의미하는 트위스트 차동 전원 공급 장치를 사용하고 감지를 위해 밸런스드 트위스트 차동 입력을 사용합니다. 전류 루프의 문제는 언밸런스 드 입력에 연결되어 공통 모드 노이즈 (CM)를 차동 모드 (DM) 신호로 변환하는 것입니다. 자동차 섀시 또는 별도의 전선과 같은 접지면을 사용하는 선택은 경로 길이, 전류 수준 및 간섭에 크게 좌우됩니다.

예를 들어 대부분의 자동차 배터리는 시동기 근처에 있지만 많은 독일 차량 (GLK350)에서는 배터리가 후면 바닥 판 아래에 있지만 엔진이 정지하고 모든 적색 표시 등에서 시작합니다. 수백 암페어를 전환하는 데 사용한 접지는 어느 것입니까?

IC 수준의 자세한 기술 정보도 적용됩니다.

• Jeff Barrow, ''[ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf 지면 바운스 줄이기] '', (2007), Analog Devices
• Vikas Kumar, ''[ http://www.eetimes.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (현재 EETimes).
• ''[ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf 8 비트 고속 로직의 그라운드 바운스] '', Pericom 애플리케이션 노트.
• ''[ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640지면 바운스 이해 및 최소화] '', (2003) Fairchild Semiconductor, 애플리케이션 노트 640.
• ''[ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf 지면 바운스 및 VCC 처짐 최소화] '', 백서, (2001) Altera Corporation.
• ''[ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Douglas Brooks의지면 바운스 파트 1 및 파트 2] '', Ultra Cad Design의 기사.

같은 그렘린 생성자, 다른 이름

"접지 시프트"현상은 단순히 도체가 0이 아닌 임피던스를 갖는 사실의 또 다른 표현이므로 두 전류가 리턴 경로를 공유 할 때 해당 리턴 경로의 전압 강하는 (Ibigload + Isensitive) * Rcomgnd입니다. 소규모로 작업하는 EE는이 gremlin-spawner를 "공통 임피던스 커플 링"으로 알고 있지만 아래 회로도에 표시된 것과 동일합니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

GND라는 노드는 배터리 음극에서 최대 전압 떨어져 있습니다! 왼쪽의 민감한 회로가 오프셋을 견딜 수 없거나 Ibigload가 실제로 시간에 따라 변하는 부하 인 경우 더 나빠질 경우 이는 분명 좋지 않습니다. 따라서 민감한 부품은 실제 0V 포인트에 가까운 범위에서 변동하는 GND를 확인합니다. 배터리가 음수이고 전압이 완전히 떨어집니다!

저주파 환경의 솔루션은 접지에 민감한 회로를 아래 그림과 같이 자체 와이어 또는 트레이스를 사용하여 사전 지정된 단일 0V 포인트로 다시 스타팅하여 접지 시스템의 다른 부분에 흐르는 모든 고전류가 방해를받지 않도록하는 것입니다 민감한 회로의 작동. 불행히도 이것은 기계적 및 구리 비용으로 인해 전체 차량의 모든 회로에 실용적이지 않기 때문에 자동차 전자 제품 설계자는 강력한 전력 입력 회로를 설계하고 대신 민감한 신호로 신호 참조를 전달함으로써 최선을 다합니다. 섀시 반환에 의존합니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

PCB에도 동일한 위험이 있습니다. 35 미크론 또는 1.4 밀 두께의 표준 두께 구리 호일 (1 온스 / 피트 ^ 2)은 제곱 당 0.0005 옴 또는 500 마이크로 옴의 저항을가집니다. 모든 크기의 사각형. 정사각형의 반대쪽에서 측정하여 모든면을 따라 접촉합니다.

따라서 1 제곱 포일을 통한 하나의 Amp는 500 마이크로 볼트입니다. 또는 1mA의 경우 0.5uV.

그러나 정사각형 PCB의 측면에서 측면으로 흐르는 1 밀리 암페어는 전류가 초기 1mm 진입 점에서 확산 된 후 다시 한 번 집중하여 1mm 출구 점을 빠져 나가기 때문에 500 마이크로 옴보다 훨씬 많이 발생합니다. .

4 중 패드를 가져 와서 가운데에있는 하나의 정사각형을 "현재 진입 점"으로 지정하고 입력 사각형을 둘러싸고있는 8 개의 사각형으로 전류가 퍼지는 방식을 스케치하십시오. 그리고 3 * 3을 둘러싸고있는 5 * 5 그리드가 어떻게 더 적은 저항을 제공하지만 500 마이크로 옴 / 평방에서 여전히 저항력을 나타냅니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

OA2의 전압은 무엇입니까?