1. Introduction

Dans le processus de conception de circuits, la mise à la terre est un problème courant. La méthode de mise à la terre doit être basée sur des scénarios d'utilisation spécifiques et il n'existe pas de méthode de mise à la terre universelle. Dans cet article, nous expliquerons l’essence des problèmes d’ancrage, qui méritent d’être savourés attentivement.

2、Classification de la mise à la terre

Le même circuit matériel peut également présenter des différences dans les méthodes de mise à la terre si l'objectif est différent. Dans l’ensemble, le but de la mise à la terre détermine la méthode de mise à la terre. En termes de performances, la mise à la terre peut être principalement divisée en quatre types suivants :

1. Mise à la terre sûre ;
2. Mise à la terre fonctionnelle, y compris la mise à la terre numérique, la mise à la terre analogique et la mise à la terre de l'alimentation ;
3. Mise à la terre anti-surtension ;

4. Mise à la terre antistatique ;

3、Objectif de la mise à la terre

Les principaux objectifs de la mise à la terre sont divisés en trois catégories : faible impédance à la terre, plan de masse stable et masse équilibrée. Ensuite, nous développerons principalement ces trois aspects :
1. faible impédance au sol
Une faible impédance au sol signifie minimiser autant que possible l'impédance entre le plan de masse. Cette impédance doit être distinguée entre les scénarios d'application basse fréquence et haute fréquence. Si nous enfilons une grande résistance entre le plan de signal et
le plan de masse, comme le montre la figure suivante :

Analyse :
lorsque des signaux basse fréquence circulent du plan de signal au plan de masse, une grande inductance équivaut à un fil directement mis à la terre, et la caractéristique présentée à ce moment est une faible impédance.
Lorsque des signaux haute fréquence circulent du plan de signal au plan de masse, la grande inductance présente une grande impédance et la caractéristique présentée lors des tests est une impédance élevée.

2. Stabilité au niveau du sol

La stabilité de la terre signifie que l'impédance à la terre est suffisante et que le courant est facilement déchargé directement vers la terre, alors qu'il n'y a presque aucune chute de tension sur le fil. Ce sera comme un vaste océan où, quel que soit le nombre de rivières qui convergent, il n’y aura pas de surprises.

3. Équilibre au sol

Pour les alimentations ou les signaux, ce qui nous importe vraiment est souvent la différence de pression entre eux. Il existe un scénario dans lequel lorsqu'un circuit est soumis à des interférences externes, la tension sur les deux plans augmente dans son ensemble (la tension en mode différentiel reste inchangée, la tension en mode commun augmente), comme le montre la figure suivante. En fait, le circuit fonctionne généralement encore normalement, et ce genre de scénario est souvent rencontré dans la production d'objets.

Une impulsion électrostatique est frappée sur le circuit imprimé par l'air, et pour les circuits locaux, des distances différentes conduiront inévitablement à la génération de différences de pression induites électrostatiquement. À ce stade, si une plaque métallique est utilisée pour la séparer, même si la plaque métallique flotte, le
champ électrique induit sera uniforme pour le circuit imprimé derrière la plaque métallique. Bien que les interférences induites existent toujours, au moins le circuit est fondamentalement équilibré. Bien entendu, il serait préférable que cette plaque métallique soit mise à la terre. Bien entendu, la tension de mode commun n'est généralement pas maintenue car l'
impédance de la ligne de transmission est inégale, ce qui conduit souvent à des interférences de tension en mode différentiel. Il est préférable de ne pas affronter le problème de l'équilibre du sol, mais lorsqu'il n'y a aucun moyen, comme dans le cas d'un équipement flottant, les circuits imprimés qui doivent être soumis à un impact d'électricité statique doivent prendre en compte le problème de l'équilibre du
sol lors de leur protection.

4. Interférence de couplage au sol commun

Les interférences de couplage à la terre commune constituent le problème central de la gestion de la mise à la terre.

Par exemple, dans un théâtre, il y a trois salles : la salle a, la salle b et la salle c, avec une seule sortie. Lorsque trois salles organisent trois sessions en même temps, la superficie de la salle C est plus grande et peut accueillir plus de personnes. La sortie des spectateurs à l'intérieur du Hall C affectera la sortie du personnel
à l'intérieur du Hall A et du Hall B. (Le Hall a, le Hall b et le Hall c sont équivalents à trois chemins de retour au sol, et la passerelle est équivalente à une impédance de masse commune )

À titre d'exemple, sur la figure 1, la résistance de la section RAB est la partie commune de l'impédance de terre, et les courants de terre Io, Ia et Id circulant à travers cette section s'influenceront mutuellement dans cette section ; Si ces trois courants diffèrent considérablement de 1 à 2 ordres de grandeur, l'impact
mutuel ne peut être ignoré, en particulier lorsqu'une branche de courant de terre faible est utilisée pour des circuits de mesure quantitative, d'amplification ou de conversion AD ; La figure 2 isole l'impact de Id sur les deux autres chemins ; La figure 3 montre que les trois courants de terre sont isolés séparément.

5.Méthodes de base communes

L'idée de base est d'assurer la connexion indépendante de la terre de protection de sécurité, de la terre numérique de travail, de la terre analogique de travail, de la terre d'alimentation de travail, de la terre de protection contre les surtensions et de la terre de blindage dans la conception. Enfin, lors du débogage du système, en fonction du problème à résoudre entre les différentes régions, c'est-à-dire en fonction du but de la mise à la terre, ces points de terre sont connectés des manières suivantes, notamment :

NON.	Méthode de mise à la terre	Décrire
1	Directement mis à la terre	Adapté aux fréquences moyennes et à la terre, ce type de fil présente une certaine inductance et résistance de fonctionnement, qui peuvent affecter les courants de terre fluctuants à haute fréquence. Sous l'influence de l'inductance, le câble joue un rôle d'impédance important, équivalent à une mise à la terre basse fréquence. Aux hautes fréquences, la mise à la terre à grande impédance ne permet pas d'obtenir une conduction fiable aux hautes fréquences.
2	Mise à la terre à haute résistance	La caractéristique d’une grande résistance est qu’une fois qu’il y a une différence de pression entre les deux extrémités de la résistance, un faible courant de conduction sera généré. Une fois la charge sur le fil de terre déchargée, la différence de pression finale entre les deux extrémités est de 0 V. Cette fonctionnalité est utilisée lorsqu'on souhaite décharger la charge mais pas rapidement.
3	Mise à la terre à faible résistance	Le problème que les petites résistances doivent résoudre est d’ajouter un amortissement qui empêche le changement rapide de dépassement du courant de terre. Lorsque le courant change, il ralentit le front montant du courant de surtension, ce qui équivaut à la résistance correspondante entre l'extrémité de sortie de l'oscillateur à cristal et l'extrémité de sortie du bus pour réduire la sonnerie de dépassement.
4	Mise à la terre inductive	Généralement utilisées dans les situations où les fluctuations de courant augmentent, les inductances ont la particularité de supprimer les changements d'état du circuit. Grâce à la connexion des inducteurs, les crêtes et les vallées peuvent être éliminées.
5	Mise à la terre par bille magnétique	Généralement appliquées entre les signaux faibles et la terre, les billes magnétiques sont équivalentes à une résistance dépendante de la fréquence, présentant des caractéristiques de résistance et des propriétés de dissipation ; L'inductance est une propriété de stockage d'énergie, équivalente à l'écrêtage des pics et au remplissage des vallées. Il y a donc généralement un état de petites fluctuations rapides de courant entre la masse des billes magnétiques interconnectées, car les billes magnétiques deviendront saturées et le courant sera trop important pour être consommé.

6 、Méthode de mise à la terre pour la sécurité et la protection contre les surtensions

Étant donné que les surtensions de foudre et les courants de mise à la terre sûrs sont généralement bien supérieurs aux dommages causés aux personnes par les courants de signal, il est recommandé de connecter ces deux points de mise à la terre séparément à la terre et de les connecter en un seul point à la vraie terre, en particulier pour la mise à la terre de protection contre la foudre. .