Феномен автомобільного наземного зрушення

Я працюю над інтеграцією датчика в автомобільну платформу, використовуючи стандартну 12-ти негативну установку шасі. Я намагаюся зрозуміти дещо міфічне явище, яке переживається відомим як "зсув землі". Я не зміг пояснити це, але моя інтуїція підказує, що це розумно.

То, як це було "пояснено", є таким: дві точки наземних посилань на транспортному засобі можуть утримуватися з деяким різним потенціалом протягом певного часу, через деяку форму перешкод з боку сусідніх компонентів або компонентів, що розділяють загальне заземлення "шпилька ".

Наприклад, коли приводиться в дію АБС і значна кількість струму (в деяких випадках сотні амперів) занурюється в певний заземлювальний шпилька, точка заземлення стає нестабільною орієнтиром. Інші компоненти, приєднані до цієї шпильки, можуть відчувати перепади напруги на вхідних штирях.

Моє запитання таке: чи це явище щось справді існує, чи це просто внутрішня «байка про старих дружин», яка майже не має підстав?

Якщо він існує, як його охарактеризувати, і де я можу дізнатися більше? Які основні електричні принципи тут грають? Чи можна її звести до репрезентативної схеми моделі? Будь-який досвід буде вдячний.

Моє запитання таке: чи це явище щось справді існує, чи це просто внутрішня «байка про старих дружин», яка майже не має підстав?

Ну, зробіть математику. Якщо занурити, скажімо, 100 А в сталевий провідник, скажімо, діаметром 50 мм², яка напруга на 10 см цього провідника через омічний опір?

Так що так, Ом прав, і якщо ви прокладете багато струму через все, що не є надпровідником, буде різниця в потенціалі.

Які основні електричні принципи тут грають?

Закон Ома

Крім того, ваш приклад ABS підкреслює ще один аспект: Якщо у вас є щось, що є навантаженням з комутацією, ви не ставите постійне навантаження на свій провідник заземлення, але (також) навантаження змінного струму.

$j\omega L$

Такі реактивні властивості залежать від геометричної форми вашого провідника - у вас навіть може бути невдача, і завдяки елегантному попаданню на резонансну частоту всієї батареї - кабелю живлення - навантаження - шасі, ви отримуєте екстремум напруги рівно частотою ваш АБС працює на.

Те, що ви описуєте, як я розумію, здається цілком розумним. Посилання на землю часто можуть змінюватися через деякий істотний струм потоку та кінцеві опори провідників, що використовуються. Це просто пов'язано із законом Ома.

Якщо ви можете провести аналогію між різними деталями шасі ваших автомобілів до різних точок на довжині сліду друкованої плати, ми можемо порівняти це з методами заземлення, які використовуються в дизайні та компонуванні друкованої плати. Ви можете вивчити це далі, вивчивши різні схеми заземлення, які використовуються в дизайні друкованих плат. Розглянемо заземлену схему на основі зірки, яка використовується для уникнення саме того, що описуєш, хоча і в набагато меншому масштабі.

Якщо ви заземлите всі точки в цій конфігурації, поточний потік завдяки одному з цих з'єднань може "підняти" цю рейку на величину, рівну Iin * Rconductor, але оскільки всі інші з'єднання на цьому вузлі бачать однакові зміни, речі можуть бути не такими погано, принаймні, що стосується відносних вимірювань. Однак раптове коливання рейок все ще може спричинити проблеми в приладобудуванні, тобто загальним параметром у таких пристроях, як opamps та ADC, є так званий коефіцієнт відхилення джерела живлення , визначений для врахування цих випадків.

EDIT 1:

Ось ще одне фото, що ілюструє суть. Точні пристрої на зображенні можна ігнорувати і вважати такими, що вам справді подобаються:

Це добре задокументовано> "Казка про старих дружин? НЕ. Все, про що ви завжди хотіли знати .... Проводка автомобіля, але боялася запитати ..........

Проблема може бути масштабованою від нанорозмірних доріжок до автомобілів, що працюють з мотивами. Для підвищення імунітету часто використовують кручений диференціальний запас потужності, що означає окреме повернення до акумулятора, а для зондування використовується збалансований кручений диференціальний вхід. Проблема в поточному циклі - з'єднання в неврівноважені входи, перетворює шум загального режиму (CM) в сигнал диференційованого режиму (DM). Вибір використання площини заземлення, такого як шасі автомобіля або окремі дроти, значною мірою залежить від довжини шляху, рівня струму та перешкод.

Наприклад, більшість автомобільних акумуляторів знаходяться біля стартера, але в багатьох німецьких автомобілях (GLK350) акумулятор розташований під задньою дошкою, але двигун зупиняється і запускається при кожному червоному світлі. Отже, який ви, на вашу думку, землю перемикали на кілька сотень ампер?

Більше технічних деталей на рівні ІС також застосовується.

• Джефф Барроу, '' [ http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.pdf Зменшення відмов землі] '', (2007), Аналогові пристрої
• Вікас Кумар, '' [ http://www.easures.com/electronics-news/4196917/Ground-Bounce-Primer Ground Bounce Primer] '', (2005), TechOnLine (тепер EETimes).
• '' [ http://www.pericom.com/assets/App-Note-Files/AN005.pdf Земляний відмов у 8-бітовій швидкісній логіці] '', Примітка щодо застосування Pericom.
• '' [ http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-640.pdf AN-640 Розуміння та мінімізація відмов землі] '', (2003) Fairchild Semiconductor, Примітка 640.
• '' [ http://www.altera.com/literature/wp/wp_grndbnce.pdf Мінімізація відмов у грунті & VCC Sag] '', Біла книга, (2001) Корпорація Altera.
• '' [ http://www.ultracad.com/articles/g_bounce.pdf Ground Bounce part-1 and part-2 Douglas Brooks] '', статті, Ultra Cad Design.

Той самий гремлінський шпаклювальник, інша назва

Явище "зсув землі", на яке ви посилаєтесь, є просто іншим проявом того, що провідники фактів мають ненульовий опір, тому коли два струми ділять зворотний шлях, падіння напруги через цей зворотний шлях становить (Ibigload + нечутливий) * Rcomgnd. ЕЕ, що працюють на менших масштабах, знають цей гремлін-спаунер як "загальний імпедансний зв'язок", але це дійсно те саме, що показано на схемі нижче.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Зауважте, що вузол з назвою GND знаходиться на повний вольт від негативного акумулятора! Це, очевидно, не є корисним, якщо наша чутлива схема зліва не переносить зсув, або ще гірше, якщо Ibigload дійсно навантаження, що змінюється часом, тому наша чутлива частина бачить GND, який змінюється між близькою до фактичної точки 0V, тобто негативний акумулятор і повний вольт від нього!

Рішення в низькочастотному середовищі полягає в тому, щоб повернути чутливі до землі ланцюги до єдиної, визначеної 0В точки, власним проводом або слідом, як зображено нижче, так що будь-які сильні струми, що протікають в інших частинах системи заземлення, не можуть перешкоджати робота чутливого контуру. На жаль, це не практично для кожної схеми в цілому транспортному засобі з механічних причин та витрат на мідь, тому дизайнери автомобільної електроніки працюють навколо неї якнайкраще, розробляючи надійні схеми входу електроенергії та перевозячи сигнали замість чутливих сигналів покладатися на повернення шасі для них.

^{моделювати цю схему}

У вас однакові ризики на друкованій платі. Мідна фольга стандартної товщини (1 унція / фут ^ 2), товщиною 35 мкм або 1,4 міл, має опір 0,0005 Ом або 500 мкм Ом на квадрат. Квадрат будь-якого розміру Вимірюється з протилежних сторін квадрата, контактуючи по всіх сторонах.

Таким чином, один Ампер, через 1 квадрат фольги, становить 500 мкВ. Або 0,5uV для 1mA.

Однак один міліампер, протікаючи з боку в бік квадратної друкованої плати, зустрічається набагато більше 500 мкм Ом, тому що струм повинен поширюватися від початкової точки входу 1 мм, а потім знову зосередитися, щоб вийти з точки виходу 1 мм .

Дістаньте квадратний кадр, позначте один квадрат посередині як "поточну точку входу" та накресліть, як поширюється струм, на вісім квадратів, що оточують вхідний квадрат. І як сітка 5 * 5, що оточує 3 * 3, надає ще менший опір, але все ж є резистивним, при 500 мікроОм / квадрат.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Яка напруга поза OA2?