KiCad中不同GND符號(hào)的含義及應(yīng)用

“對(duì)于剛接觸電子設(shè)計(jì)的小伙伴，經(jīng)常會(huì)對(duì)原理圖中各種不同樣式的接地(GND)符號(hào)搞暈。GND、GNDA、GNDD、大地、機(jī)殼地等到底有什么區(qū)別？該如何使用呢？”

地的種類(lèi)

我們先來(lái)看一下 “地” 符號(hào)的大致分類(lèi)。

標(biāo)準(zhǔn)接地符號(hào)。如果您對(duì)其他符號(hào)沒(méi)有特定用途，則只需使用此符號(hào)即可。通?！胺指睢钡貢?huì)使設(shè)計(jì)更復(fù)雜，所以如果您不確定是否要把地網(wǎng)絡(luò)分開(kāi)，那就盡量避免它。

這是“模擬”地。通常用于模數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器中模擬輸入的參考地。請(qǐng)注意，雖然符號(hào)與普通 GND 相同，但網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽名稱(chēng)不同，因此默認(rèn)情況下它們不會(huì)連接。

這是“數(shù)字”地。通常用于 A/D 轉(zhuǎn)換器的另一側(cè)。它為您的數(shù)字輸出提供參考地。

這是“電源”接地或機(jī)箱接地。該符號(hào)在電路中用于表示本地參考電位。通常，是容納電路的金屬外殼的接地。它表明機(jī)箱地與“真實(shí)”地之間可能存在很大的電勢(shì)差。請(qǐng)注意，IEC 和 ANSI 在其符號(hào)中均使用 3 個(gè)插腳，但 KiCad 使用 5 個(gè)插腳。

?也稱(chēng)為參考地或“真實(shí)”地。這通常代表你的建筑物的0電壓。如果你在原理圖中使用這個(gè)符號(hào)，表示這個(gè)點(diǎn)是要直接連接到你房間里的一些物理金屬片上，這些金屬片是與實(shí)際的泥土（大地）相連的。在標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電源線中，這將是你的第三根（綠色）電線。注意：這并不意味著這個(gè)電壓是干凈的、穩(wěn)定的或完美到?jīng)]有任務(wù)波動(dòng)。它只代表這個(gè)“地”與實(shí)際的大地相連。

?該符號(hào) (IEC 60417 #5018) 代表“干凈”的地。從這個(gè)意義上講，它是一個(gè)特別設(shè)計(jì)的“地”，不會(huì)受噪聲的影響，以確保敏感設(shè)備的正常運(yùn)行。 ?保護(hù)性接地。此符號(hào) (IEC 60417 #5019) 代表指定用于在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)防止外部沖擊的端子。請(qǐng)注意，符號(hào)名稱(chēng)是“protective”而不是“protected”。也就是說(shuō)，保護(hù)性接地是為了保護(hù)您（比如因絕緣損壞而導(dǎo)致的觸電風(fēng)險(xiǎn)），而不是連接到這個(gè)終端的東西。

KiCad中的地

我們看一下在KiCad符號(hào)編輯器中的“地”符號(hào)。

這里有幾點(diǎn)需要注意。首先，所有淺藍(lán)色文本在原理圖中都標(biāo)記為“不可見(jiàn)”，因此在放置符號(hào)時(shí)默認(rèn)情況下您不會(huì)看到它們。

#PWR是符號(hào)的位號(hào)。通過(guò)在其前面添加 #，該符號(hào)不會(huì)添加到您的物料清單(BOM)中。在原理圖中，會(huì)為#PWR分配唯一編號(hào)，如#PWR01、#PWR02等。

符號(hào)上的引腳為引腳號(hào) 1，并標(biāo)記為 GND。它是一個(gè)不可見(jiàn)的電源輸入引腳，KiCad 將為它創(chuàng)建一個(gè)全局的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽。全局的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽將被命名為 GND，因?yàn)檫@是引腳的名稱(chēng)。

對(duì)于 GNDA，不可見(jiàn)的電源輸入引腳標(biāo)記為 GNDA。并使用該名稱(chēng)創(chuàng)建一個(gè)新的全局網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽。這些接地之間不連接。因此，您的電路中可以有 GNDD 和 GNDA，它們將被 KiCad 視為不同的網(wǎng)絡(luò)。

注意：在KiCad中，當(dāng)電源符號(hào)被放置到原理圖后，無(wú)法通過(guò)修改符號(hào)的名稱(chēng)（值）來(lái)修改符號(hào)所代表的的電源網(wǎng)絡(luò)。只能在符號(hào)編輯器中進(jìn)行修改，這也是很多用戶覺(jué)得不合理的問(wèn)題之一。

不同地之間的連接

如果您使用多個(gè)接地，最后通常需要在某個(gè)時(shí)刻將它們連接在一起。如果您計(jì)劃在某個(gè)時(shí)刻斷開(kāi)接地，則可以使用 0 歐姆電阻器或電感器來(lái)連接它們。然而，大多數(shù)應(yīng)用都希望簡(jiǎn)單地隔離電路板一部分中的電流環(huán)路，然后在電路上做一個(gè)封裝進(jìn)行共地的連接。

在 KiCad 中，這些稱(chēng)為“Net Ties”。 您可以在官方庫(kù)中的“Device”分類(lèi)下找到它們。 它們看起來(lái)像這樣：

標(biāo)準(zhǔn)的封裝是這樣的：

您可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整此封裝。Net Tie的關(guān)鍵在于 F.Cu 層上需要有一個(gè)與兩個(gè) SMD 焊盤(pán)重疊的多邊形。Net Tie允許您連接到不同的網(wǎng)絡(luò)，例如 GNDA 和 GNDD 仍保持獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)和地平面，同時(shí)也可以在某個(gè)特定的點(diǎn)上進(jìn)行連接。

直連不同的網(wǎng)絡(luò)

如果您直接把不同網(wǎng)絡(luò)的地用一根導(dǎo)線相連，如下圖：

ERC會(huì)給出警告：

KiCad 會(huì)將其識(shí)別為具有兩個(gè)標(biāo)簽（GNDA 和 GNDD）的同一網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)表和PCB編輯器中，KiCad 會(huì)將為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽指定為 GNDA，因?yàn)樗醋帜疙樞蚺帕性谇懊妗?/p>

如果您想在網(wǎng)表或PCB中保持兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)不同，則需要使用Net Tie將它們連接起來(lái)。如下圖所示：

用Net Tie連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)告訴 KiCad 兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間需要進(jìn)行連接。

審核編輯 黃宇