Каталог

Обозначение земли (gnd) на схеме: смысл термина в электронике

Обои 01.04.2024

Любой, кто имел опыт работы с бытовой электроникой, наталкивался на обозначения, такие как GND, VEE, VCC на схемах, разъемах или плате материнской платы. Особое значение имеет обозначение GND на схеме, относительно которого измеряются все другие параметры. Если говорить о «обозначении земли», GND — это ключевое обозначение, которое служит основой для измерения всех остальных величин.

Что такое GND в ПК?

Провод GND на материнской плате/схеме означает земля (масса, минус). Стандартный цвет — черный, белый. Варианты цвета провода питания — красный, синий, зеленый, оранжевый, желтый.

Разметка земли и заземления на схеме

Если вы знакомы со схемами электронных устройств, то обязательно встретите различные типы маркировки линий электропитания. В случае с массой наиболее часто используемая маркировка — это жирная короткая линия, оканчивающая провод. Всегда рисуют эту линию горизонтально, благодаря чему маркировка масс бросается в глаза, и сразу видно какие элементы связаны друг с другом. Конечно все элементы отмеченные (связанные) с массовым символом, физически связаны друг с другом.

На схемах: 1 заземление, масса; 2 защитное заземление; 3 и 4 соединение с корпусом или шасси (массой)

Очень важно отличать заземление от массы, которое, как упоминалось ранее, обычно представляет собой полностью отдельную цепь. Заземление часто обозначается тремя линиями меньшей длины, электрическая линия подключается к самой длинной из этих черточек. На многих схемах также есть второй символ заземления, то есть одна горизонтальная линия с тремя короткими диагональными линиями, прикрепленными к ней. Конечно на схемах есть и другие обозначения линий электропитания. Чаще всего это будут, например, короткие стрелки с напряжением, преобладающим в этой цепи (например, + 5 В, -5 В, +12 В и так далее).

Если взять готовую печатную плату, например с компьютера, усилителя или даже мобильного телефона, можно заметить что помимо дорожек, соединяющих отдельные выводы элементов, видно еще одно большое медное поле. Конечно в подавляющем большинстве промышленных плат это поле, как и остальная часть платы, покрыто лаком зеленого или синего цвета. Но если внимательно посмотрите на печатную плату заметите, что промежутки между дорожками и элементами образуют одно большое общее соединение. Эта комбинация в подавляющем большинстве случаев и составляет массу схемы!

Конечно есть исключения, например в специализированных схемах, где таких полей меди (полигоны) может быть больше: один из них может быть подключен к земле, а другой — к питающему напряжению, например выходу импульсного преобразователя. Такие «многоугольники» особенно популярны из-за их хороших шумоподавляющих свойств.

Если же вся печатная плата, за исключением дорожек и мест предназначенных для пайки контактных площадок, покрыта сплошным полем заземления, то можем быть уверены что это заземление будет представлять собой очень хороший экран, защищающий схему от электромагнитных помех.

Еще раз подчеркнем, что не всякое медное поле связано с землей! Поэтому при проведении измерений или при ремонте готовых схем надо убедиться, что массовое поле действительно земля.

Думаем теперь вы поняли основные понятия массы и различия между — часто двусмысленными и сбивающими с толку — именами, используемыми как в электротехнике, так и радиоэлектронике. Мы обсудили разницу между массой, землей и заземлением, и теперь дело за вами — применить эту информацию на практике!

Цепи, где есть «плюс», «минус» и «заземление»

На некоторых схемах вы можете найдете соединение с клеммой «плюс», клеммой «минус» и клеммой заземления. Это распространено, например, в схемах усилителей. В чем тут «секрет» и «как это работает»?

В этом варианте земля является средней точкой между плюсом и минусом. Если напряжение, измеренное между минусом и плюсом, составляет 9 вольт, это означает, что заземление будет на уровне 4,5 вольт. Но в этом случае на клемме «плюс» будет потенциал 4,5 вольт, на клемме «минус» — 4,5 вольт. На клемме заземления будет, следовательно, потенциал равен 0 Вольт.

Я напомню вам, что напряжение -разность потенциалов между двумя точками. Таким образом, если на клемме «минус» -4,5 вольт и на клемме «плюс» 4,5 вольт, то мы имеем разницу потенциалов (напряжение) между ними в 9 Вольт.

Почему важно правильно определять GND

При подключении схем бытовой электроники или компьютеров важно правильно определить ноль и внимательно следить за маркировкой GND. Современные разъемы обычно имеют защиту от неверного включения, но даже в этом случае полезно убедиться, что подключение производится правильно. Иначе произойдет замыкание и выход схемы из строя.

В компьютерах обычно используются цепи питания в 5 В или 12 В. Хотя нулевой провод обеих цепей одного цвета (обычно черного), для каждой используются разные провода. В типичных случаях VCC обычно означает +5 В.

Чтобы не ошибиться при подключении, нужно найти на материнской плате обозначение GND и проверить, какой провод в разъеме подходит к к этой точке. Затем использовать цвет этого провода, если на разъемах нет маркировки.

Несколько слов о массе

Откуда произошло название «масса»? Старые электронные схемы собирались без использования печатных плат. Все элементы монтировались на общем металлическом каркасе или пластине. Отчасти именно из этой — теперь уже исторической — пластины и ее довольно больших размеров (большой массы) и возникло понятие, которое ещё иногда упоминается как шасси. На схемах также используется сокращение GND (земля, Ground) — по этой причине понятие массы часто путают с понятием заземления.

В течение многих лет наблюдали в электронных устройствах косвенное гальваническое (электрическое) соединение земли с «реальной» землей схемы. Поэтому обратите внимание на один важный момент: в подавляющем большинстве электронных устройств, встречающихся сегодня, заземление не будет таким же, как масса. Масса электронной схемы, например отрицательный полюс источника питания, аккумулятора или батарейки, чаще всего не связана с корпусом устройства. Так как различать понятия «земля» и «масса», чтобы они не вызывали путаницы?

В электронных устройствах с которыми имеем дело ежедневно, масса чаще всего связана с отрицательным полюсом источника питания, батареи или аккумулятора. Поэтому когда рассматриваем потенциал, преобладающий в данной точке цепи, то действительно имеем в виду напряжение измеренное между этой точкой и точкой заземления, то есть отрицательным полюсом источника питания. 

Можно легко запомнить это следующим образом: подключите красный провод мультиметра (вольтметра) к точке где хотите измерить напряжение, и подключите черный провод к земле схемы. В настоящее время трудно найти схемы, в которых земля не подключена напрямую к отрицательному полюсу источника питания.

Следует подчеркнуть, что построение схемы может быть более сложным. Не всегда в устройстве только одно напряжение питания. Помимо схем с несколькими напряжениями — например 12 В, 5 В и 3,3 В — во многих источниках питания (в эту группу также входят компьютерные блоки питания ATX) существуют дополнительные отрицательные напряжения на землю. Что это значит? Можем представить такое решение как последовательное соединение двух источников напряжения, например, батареи, где точка заземления (контрольная точка) — это место, где эти две батареи соединяются.

В этой конфигурации свободный полюс одной из батарей будет подавать положительное напряжение, а свободный полюс другой будет подавать отрицательное. Если оба источника имеют одинаковое значение напряжения, говорим о так называемом симметричном питании. Особенно часто оно используется в аналоговых схемах, например, усилителях или некоторых измерителях.

Тенденция, которая присутствует в электронике в течение многих лет, указывает на то что схемы, требующие симметричного питания, постепенно уходят в прошлое. Это связано с тем, что проектирование электронных схем использующих только одно напряжение питания, намного проще, поскольку это снижает не только сложность, но также затраты. У этого решения конечно есть недостатки, но здесь не будем вдаваться в подробности. Единственное, что надо помнить в этом разделе это то, что цепи могут питаться симметричным или асимметричным напряжением, а опорный потенциал, с которым связаны все измерения напряжения в схеме, является потенциалом земли. Масса (земля) — понятие условное, но чаще всего это то же самое, что отрицательный полюс питающего напряжения или точка разделения симметричных напряжений.

Одна земля на всех

В любой схеме весь ток должен возвращаться на землю, но каждый контакт имеет ограничения по току. Поэтому разумно сбалансировать количество линий для сигнала с количеством линий GND для обратного тока. В идеале, сколько сигнальных проводников, столько должно быть общих проводников, тогда каждый из них работает как витая пара, не влияя на другие.

Лучше много тонких проводов GND, чем один толстый. Для цифровых данных это позволяет сгладить взаимное влияние сигналов и улучшить качество передачи информации.

Соединение с корпусом

Землёй называется провод, соединяющий минусовой вывод электрического элемента (например, электромагнита) с корпусом изделия, в котором он установлен. Положительный вывод электрического элемента может соединяться, к примеру, с источником питания, образуя замкнутый контур, по которому потечёт ток. Землёй может быть не только провод, но и корпус самого электроэлемента. Например, анодный вывод диода 2Д203А1, на который накручивается гайка.

Исторически сложилось так, что использовать в качестве минусового провода корпус изделия было экономически обосновано экономией материалов, в том числе дорогостоящих проводников, и с целью уменьшения массы изделия. Это решение было настолько простым и рациональным, удобным в использовании, что термин сохранился в практической электротехнике до настоящего времени.

Сигнальная земля

Сигнальная земля — узел цепи, относительно которого отсчитываются потенциалы сигналов в схеме. Соответственно, сигналы подаются в схему (и снимаются со схемы) таким образом, что один вывод источника (приёмника) сигнала подключен к сигнальной земле.

Виртуальная земля

В электронных схемах могут существовать такие узлы, потенциал которых равен потенциалу земли, при том, что они не имеют короткого соединения с землёй. Узел, обладающий такими свойствами, называют виртуальная земля. Классическим случаем виртуальной земли является инвертирующий вход операционного усилителя, включенного как инвертирующий усилитель.

GND — что это такое на схеме? (или на материнской плате)

Провод GND на материнской плате/схеме означает земля (масса, минус). Стандартный цвет — черный, белый. Варианты цвета провода питания — красный, синий, зеленый, оранжевый, желтый.

Пример — обозначение черного провода маркировкой GND на разьеме подключения USB к материнской плате:

Что такое GND в автомагнитоле?

GND SP = Общий провод динамиков. GND или GROUND или K31 или просто указан минус = Общий провод (Масса), минус аккумулятора. A+ или ACC или KL 15 или S-K или S-kont или SAFE или SWA = +12 с замка зажигания.

Обозначения, расшифровка контактов и проводов автомобильных магнитол.

Акустическая группа:

R = Динамик правый.
L = Динамик левый.
FR+, FR- или RF+, RF- = Динамик передний — правый (Соответственно плюс или минус).
FL+, FL- или LF+, LF- = Динамик передний — левый (Соответственно плюс или минус).
RR+, RR- = Динамик задний — правый (Соответственно плюс или минус).
LR+, LR- или RL+, RL- = Динамик задний — левый (Соответственно плюс или минус).
GND SP = Общий провод динамиков.

Разъём питания магнитол:

B+ или BAT или K30 или Bup+ или B/Up или B-UP или MEM +12 = Питание от аккумулятора (плюс)

GND или GROUND или K31 или просто указан минус  = Общий провод (Масса), минус аккумулятора.

A+ или ACC или KL 15 или S-K или S-kont или SAFE или SWA = +12 с замка зажигания.

N/C или n/c или N/A = Нет контакта. (Физически вывод имеется но никуда не подключен).

ILL или LAMP или обозначение солнышка или 15b или Lume или iLLUM или K1.58b = Подсветка панели. На контакт подаётся +12 вольт при включении габаритных огней. На некоторых магнитолах есть два провода, -iLL+ и iLL- Минусовой провод гальванически отвязан от массы.

Ant или ANT+ или AutoAnt или P.ANT = После включения магнитолы с этого контакта подаётся питание +12 вольт на управление выдвижной антенной, если такова, естественно, присутствует.

MUTE или Mut или mu или изображение перечеркнутого динамика или TEL или TEL MUTE = Вход выключения или приглушения звука при приеме звонка телефона или других действиях (например движения задним ходом).

Другие возможные контакты в магнитолах:

Power Control = это управление включением усилителя
P.CONT/ANT.CONT = это управление антенной, питание подается после включения радио
ILL + и ILL — = это провода регулировки яркости подсветки магнитолы
Amp = Контакт управления включением питания внешнего усилителя
DATA IN = Вход данных
DATA OUT = Выход данных
Line Out = Линейный выход
REM или REMOTE CONTROL = Управляющее напряжение (Усилитель)
ACP+, ACP- = Линии шины (Ford)
CAN-L = Линия шины CAN
CAN-H = Линия шины CAN
K-BUS = Двунаправленная последовательная шина (К-line)
SHIELD = Подключение оплётки экранированного провода.
AUDIO COM или R COM, L COM = Общий провод (земля) входа или выхода предварительных усилителей
CD-IN L+, CD-IN L-, CD-IN R+, CD-IN R- = Симметричные линейные входы аудио сигнала с ченжера
SW+B = Переключение питания +B батареи.
SEC IN = Второй вход
DIMMER = Изменение яркости дисплея
ALARM = Подключение контактов сигнализации для выполнения магнитолой функций охраны автомобиля (магнитолы PIONEER)
SDA, SCL, MRQ = Шины обмена с дисплеем автомобиля.
LINE OUT, LINE IN = Линейный выход и вход, соответственно.
D2B+, D2B- = Оптическая линия связи аудиосистемы

Маркировка и цветовое обозначение проводов

Разберем цветовое обозначение проводов авто магнитол:

  • Черный (обозначается GROUND или GND) — это минус аккумуляторной батареи;
  • Красный (маркировка АCC или А+) — это плюс замка зажигания;
  • Желтый (обозначается ВАТ или В+)- это плюс от аккумуляторной батареи;
  • Белый с полосой (маркировка FL-) — это минус переднего левого динамика;
  • Белый без полосы (обозначается FL+) — это плюс переднего левого динамика;
  • Серый с полосой (маркировка FR-) — это минус правого переднего динамика;
  • Серый без полосы (обозначается FR+) — это плюс правого переднего динамика;
  • Зеленый с полосой (маркировка RL-) — это минус левого заднего динамика;
  • Зеленый без полосы (обозначение RL+) — это плюс левого заднего динамика;
  • Фиолетовый с полосой (маркировка RR-) — это минус правого заднего динамика;
  • Фиолетовый без полосы (обозначение RR+) — это плюс правого заднего динамика.

Что такое GND на усилителе?

GND — Это минус, подключаемый от прикуривателя до сабвуфера.

GND(минус подключаемый от корпуса до усилителя), REM(управления услителем мафон вклвыкл), +12V(питание подключаемый от аккумулятора усилителю).

Цветовое маркирование в бытовых электросетях


До введения в разряд стандарта разноцветной окраски жил их изоляция имела черный или белый расцветку, что серьезно усложняло монтажные работы, особенно, если требовалось переподключить уже существующие цепи. Проблема постоянного поиска ответа на вопрос «где фаза, а где ноль» была достаточно острой.

Согласно требований ГОСТа любой проводник в электроприборах и установках, работающих в сетях до 1 кВ должен иметь строго определенную расцветку. Перечислим основные цвета, которые встречаются в маркировании различных типов жил:

нейтраль или ноль (N) – нулевой рабочий проводник выполнен в синем или голубом цвете. На распределительном щитке ноль крепится на спецшине при помощи клеммы или болтом под гайку, приваренными к корпусу ящика (щитка старой конструкции), защитная нулевая жила (PE), «земля», провод для заземления –цвет данного проводника всегда желто-зеленый, оформленный в виде продольных или поперечных полос на изоляции токопроводящих жил, совмещенный нуль-провод (нейтраль+ заземление, PEN) – маркируется желто-зеленым цветом с синими отметками на окончаниях либо наоборот, фаза (L) – один из цветов, которые представлены на рисунке. Наиболее часто встречаются фазные жилы с красным, белым, черным или коричневым цветом изоляции. Фаза на щитке всегда приходит на «автомат» или плавкий предохранитель.

Обозначение цепей питания в иностранных материалах

Каждый человек увлекающийся электроникой сталкивается с материалами иностранного происхождения. И будь то схема электронного устройства или спецификация на чип, там могут встречаться множество различных обозначений цепей питания, которые вполне могут ввести в замешательство начинающего или незнакомого с этой темой радиолюбителя. В интернете достаточно информации чтобы внести ясность в этот вопрос. Далее кратко изложено то что было найдено о происхождении обозначений и их применении.








VCC, VEE, VDD, VSS — откуда такие обозначения? Обозначения цепей питания проистекают из области анализа схем на транзисторах, где, обычно, рассматривается схема с транзистором и резисторами подключенными к нему.

Напряжение (относительно земли) на коллекторе (collector), эмиттере (emitter) и базе (base) обозначают VC, VE и VB. Резисторы подключенные к выводам транзистора обозначим RC, RE и RB. Напряжение на дальних (от транзистора) выводах резисторов часто обозначают VCC, VEE и VBB. На практике, например для NPN транзистора включенного по схеме с общим эмиттером, VCC соответствуют плюсу, а VEE минусу источника питания. Соответственно для PNP транзисторов будет наоборот.

Аналогичные рассуждения для полевых транзисторов N-типа и схемы с общим истоком дают объяснение обозначений VDD и VSS (D — drain, сток; S — source, исток): VDD — плюс, VSS — минус.

Обозначения напряжений на выводах вакуумных ламп могут быть следующие: VP (plate, anode), VK (cathode, именно K, не C), VG (grid, сетка).

Как написано выше, Vcc и Vee используются для схем на биполярных транзисторах (VCC — плюс, VEE — минус), а Vdd и Vss для схем на полевых транзисторах (VDD — плюс, VSS — минус).

Такое обозначение не совсем корректно, так как микросхемы состоят из комплементарных пар транзисторов. Например, у КМОП микросхем, плюс подключен к P-FET истокам, а минус к N-FET истокам. Тем не менее, это традиционное устоявшее обозначение для цепей питания независимо от типа проводимости используемых транзисторов.

Для схем с двух полярным питанием VCC и VDD могут интерпретироваться как наибольшее положительное, а VEE и VSS как самое отрицательное напряжение в схеме относительно земли.

Для микросхем питающихся от одного или нескольких источников одной полярности минус часто обозначают GND (земля). Земля может быть разной, например, сигнальная, соединение с корпусом, заземление.

Вот перечень некоторых обозначений (далеко не полный).

Обозначение Описание Заметки
GND Земля (минус питания) Ground
AGND Аналоговая земля (минус питания) Analog ground
DGND Цифровая земля (минус питания) Digital ground
VccVddV+VS+ Плюс питания(наибольшее положительное напряжение)
VeeVssV-VS− Земля, минус питания(самое отрицательное напряжение)
Vref Опорное напряжение(для АЦП, ЦАП, компараторов и др.) Reference (эталон, образец)
Vpp Напряжение программирования/стирания (возможно pp = programming power)
VCOREVINT Напряжение питания ядра(например, в ПЛИС) Core (ядро)

Internal (внутренний)
VIOVCCIO Напряжение питания периферийных схем(например, в ПЛИС) Input/Output (ввод/вывод)

Как видно, часто обозначения образуются путём добавления слова, одной или нескольких букв (возможно цифр), которые соответствуют буквам в слове отражающем функцию цепи (например, как Vref).

Иногда обозначения Vcc и Vdd могут присутствовать у одной микросхемы (или устройства), тогда это может быть, например, преобразователь напряжения. Так же это может быть признаком двойного питания. В таком случае, обычно, Vcc соответствует питанию силовой или периферийной части, Vdd питанию цифровой части (обычно Vcc>=Vdd), а минус питания может быть обозначен Vss.









Совмещение в современных микросхемах различных технологий, традиции, или какие-то другие причины, привели к тому, что нет чёткого критерия для выбора того или иного обозначения. Поэтому бывает, что обозначения «смешивают», например, используют VCC вместе с VSS или VDD вместе с VEE, но смысл, обычно, сохраняется — VCC > VSS, VDD > VEE. Например, практически повсеместно, можно встретить в спецификации на микросхемы серии 74HC (HC = High speed CMOS), 74LVC и др., обозначение питания как Vcc. Т.е. в спецификации на CMOS (КМОП) микросхемы используется обозначение для схем на биполярных транзисторах.

Текстов какого либо стандарта (ANSI, IEEE) по этой теме найти не удалось. Именно поэтому в тексте встречаются слова «может быть», «иногда», «обычно» и подобные. Несмотря на это, приведённой информации вполне достаточно, чтобы чуть лучше ориентироваться в иностранных материалах по электронике.

Источники

  • https://avtograf70.ru/vaz/chto-takoe-gnd-v-elektrike.html
  • https://radioskot.ru/blog/gnd_zemlja_massa_zazemlenie_i_shassi_v_ehlektrotekhnike/2022-01-11-812
  • https://zen.yandex.ru/media/asutpp.ru/chto-takoe-zemliana-shemah-v-elektronike-5d61770e5d636200ace90c2b
  • https://fasad-adelante.ru/chto-takoe-shina-gnd/
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D1%8F_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0)
  • https://gresgroup.ru/chto-takoe-gnd-v-usilitele/
  • https://autozona54.ru/statyi/polezno-znat/skhemnye-bukvennye-oboznacheniya-v-inst.php
  • https://chinzap.ru/uhod-za-avtomobilem/chto-takoe-gnd-v-usilitele.html
  • https://CarsUp.ru/obzory/gnd-na-sheme-chto-oznachaet.html
  • https://motorchina-online.ru/test-drajv/gnd-na-sheme-chto-oznachaet.html

[свернуть]

Какого цвета фаза ноль и земля?


В электрической инженерии принято стандартное цветовое обозначение проводников в электрических сетях, которое регламентируется ГОСТом 12.1.030-81 «Электрические сети. Цветовое обозначение».

Согласно этому стандарту, фазные проводники обычно имеют цвета: коричневый, черный, серый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый или белый с чёрной полосой.

Ноль обычно обозначается голубым цветом.

Земля (PE) имеет зеленый или желтый цвет в зависимости от страны и стандарта. В России земля обозначается зеленым и желтым полосатым цветом.

Важно понимать, что использование правильного цветового обозначения проводников очень важно для обеспечения безопасности при работе с электрооборудованием.

Tag :

Написано