GND — что это такое на схеме?

Заземление и земля

Наверняка вы часто сталкиваетесь с концепцией заземления. В старину основная масса схемы была построена в виде металлического каркаса или пластины, которая в то же время была конструктивным элементом поддерживающим все устройство и его элементы. Но сегодня часто имеем дело с несколько другим подходом – отрицательный полюс источника питания, то есть заземление схемы, должен быть полностью отдельным узлом, не связанным с металлическим корпусом устройства или заземляющим контактом. Штырь этот в электрических розетках служит защитой от поражения током в случае, например, повреждения изоляции.

Такое решение бывает в лабораторных источниках питания, которые имеют три клеммы. Красная клемма – это положительный полюс источника питания. Черная клемма – отрицательный полюс, который в большинстве случаев приравнивается к заземлению схемы, подключенной к БП. Третья клемма обычно зеленая. Это фактическое заземление, электрически связанное с корпусом, заземляющий провод и соответствующий контакт на сетевой вилке. Такое решение приобретает все большее значение не только по соображениям безопасности, но и благодаря своим превосходным противоинтерференционным свойствам.

Конечно, связи между землей схемы и реальной землей иногда могут иметь различную форму, но не будем вдаваться в подробности обо всех возможных вариантах. Существует множество возможностей, и каждая из них должна быть тщательно продумана конструктором, чтобы избежать как ошибок в дизайне, так и опасностей, которые могут привести к поражению пользователя электрическим током в случае неправильного использования устройства или неполадки. Поэтому начинающим электронщикам не следует пытаться самостоятельно создавать устройства с питанием от сети.

Современные источники питания подключаемые к розетке или лабораторные источники питания, защищены таким образом, что даже в случае внутреннего повреждения БП обеспечивает пользователя надлежащей защитой. Поэтому если планируете собирать устройство с питанием от электросети 220 В, обязательно выберите качественный фирменный блок питания, который позволит спокойно работать, не беспокоясь о своей безопасности или безопасности других пользователей устройства. Не стоит экономить несколько рублей на покупке дешевого блока питания от неизвестного источника – безопасность – это главное, а цены на фирменные блоки питания больше не являются препятствием даже для начинающих энтузиастов электроники.

Кстати, международные стандарты требуют чтобы заземляющий провод в электрооборудовании имел желто-зеленую изоляцию. Поэтому в трехжильных силовых кабелях можно встретить провода с изоляцией «классического» цвета: коричневый (фаза), синий (нейтраль) и желто-зеленый (земля). Не рекомендуем использовать провода этих цветов для других соединений (даже низковольтных) в конструируемых устройствах – упомянутый набор цветов всегда должен четко соответствовать фактическому назначению кабелей.

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.

GND на материнской плате/схеме — важная информация

1. GND (GROUND, перевод — земля) — точка нулевого потенциала микросхемы.
2. VEE (Voltage Emitter Emitter, перевод — напряжение эмиттер) — минус питания относительно GND.
3. VCC (Voltage Collector Collector, перевод — коллектор напряжения) — плюс питания относительно GND.

Стоит учитывать также:

1. GND (DGND, GNDD) — обозначения цифровой земли.
2. AGND (GNDA) — обозначения аналоговой земли.

Важный комментарий по поводу обозначений:

Простыми словами. Я подключал в компьютерном корпусе дополнительный вентилятор. Ноль вентилятора, черный провод — подключал к проводу молекс- разьема блока питания, который также имеет черный цвет (важно — это и есть GND). Питание на вентиляторе был желтым — его подключал к желтому проводу питания молекса. На молексе главное нужно понимать:

1. Желтый + черный = 12 вольт.
2. Красный + черный = 5 вольт.

Еще по поводу молекса. Возможно так задумано, но кажется для подключения нужно использовать провода, которые идут рядышком. Например желтый и черный (12 вольт), красный и черный (5 вольт) — они идут рядом. Два черных провода GND возможно специально предназначены для двух видов подключения.

Под молекс разьемом подразумеваю данный тип коннектора (к нему подключаются жесткие диски например):

Также на плате/коннекторах можете заметить маркировку POWER — означает питание (плюс).

Подключая устройства, например переднюю панель ПК к материнке — будьте очень аккуратны, читайте инструкцию к материнской плате, чтобы не спалить например порты USB. Также смотрите на коннекторы и гнезда — иногда их конструкция исключает неправильное подключение. На заметку — кнопки компьютера, например включение, перезагрузка — неважно как подключить, дело в том, что здесь главное — замыкание. Неважно где плюс/минус, важно — замыкание контактов на секунду, что и делает кнопка, что и приводит к включению/выключению/перезагрузки компа.

Главное — правильно соблюдайте полярность, перед подключением не ленитесь сто раз проверить, чтобы быть уверенными. Ведь короткое замыкание — почти всегда ведет к неисправности..

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.

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.

Распиновка для различных марок авто и магнитол

Приступая к работе, ознакомьтесь с инструкцией к ресиверу, а также обратите внимание на маркировку и фишки самого изделия. На распиновку магнитол влияют штатные разъемы в разных автомобилях

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.

toyota

Распиновку акустики этой марки осуществляют по стандартным схемам. Оптимально выбрать систему питания от АКБ, в этом случае нет риска его разрядки.

ISO разъем:

№ 1	А+
№ 2	GND
№ 3	BAT+
№ 4	Подсветка
№ 5	Антенна
№ 6	Динамики (RR+, RR-, RF+, RF-, LF+, LF-, LR+, LR-)

honda

Все модели автомобильных магнитол оборудованы универсальным европейским штекером для подключения к гнезду.

№ 1	Динамик RR+
№ 2	Динамик LR+
№ 3	Подсветка
№ 4	BAT+
№ 5	A+
№ 6	Антенна
№ 7-10	Динамики LF+, RF+, RR-, LR-
№ 13	GND
№ 14-15	Динамики LF-, RF-

Стандартная европейская разводка выводов.

№ 1	А+
№ 2	BAT+
№ 3	GND
№ 4	—
№ 5-12	Динамики RR+, RR-, LF+, LF-, RF+, RF-, LR+, LR-

mitsubishi

Во всех моделях используется стандартная европейская распиновка акустической системы.

№ 1-2	Динамики RR+, LR+
№ 3	Управление антенной
№ 4	Управление подсветкой
№ 5-8	Динамики LF+, RF+, RR-, LR-
№ 10	А+
№ 11	BAT+
№ 12	Управление подсветкой
№ 13-14	Динамики LF-, RF-
GND

nissan

Универсальный разъем:

№ 1-6	Динамики (LR+, RR+, LR-, RR-, LF+, RF+)
№ 7	А+
№ 8	Подсветка
№ 9	BAT+
№ 10	Динами LF-
№ 11	динамик RF-
№ 12	Антенна
№ 13	GND

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.

Как вам статья?