GND на электрической схеме¶

GND (от англ. ground — «земля») — обозначение узла электрической цепи, принятое за нулевой потенциал (точку отсчёта напряжения), к которой относятся все остальные напряжения на схеме. В русскоязычной документации GND часто подписывают как «GND», «0V», «COM» или «0»; на принципиальных схемах он обозначается специальным символом — штриховой линией с уходящими вниз штрихами или горизонтальной чертой с коротким вертикальным штрихом в центре.

¶Символ GND на схеме

Стандартный символ GND (IEC 60617) — горизонтальная линия с тремя укорачивающимися штрихами под ней. Существуют и другие варианты:

На принципиальных схемах все точки, обозначенные одним и тем же символом GND, электрически соединены между собой, даже если проводники между ними не нарисованы. Это упрощает чертёж: вместо сотен пересекающихся линий используются отдельные символы земли.

¶Роль GND в цепи

GND выполняет несколько функций:

• Опорная точка напряжения. Напряжение на любом узле схемы измеряется относительно GND. Если написано «+5 В», это означает 5 вольт относительно общего провода.
• Возвратный провод тока. Ток, протекающий через нагрузку, возвращается к источнику через GND. Фактически GND — это не «пустое место», а полноценный проводник, по которому течёт ток.
• Экранирование и помехоподавление. Земляной проводник отводит наводки и шумы, обеспечивая стабильную работу схемы.

¶Виды земли на схемах

В сложных устройствах GND разделяют на несколько изолированных друг от друга групп:

¶Сигнальная и силовая земля

Силовая земля (Power Ground) объединяет нулевые проводники питания — выходы стабилизаторов, конденсаторы фильтров, эмиттеры транзисторов. Сигнальная земля (Signal Ground) — общий провод для входов и выходов усилителей, АЦП, ЦАП. Обе группы соединяются в одной точке («звезда»), чтобы токи питания не создавали падение напряжения на сигнальном проводнике.

¶Аналоговая и цифровая земля

Аналоговая земля (AGND) используется для преобразователей сигналов, операционных усилителей, датчиков. Цифровая земля (DGND) — для микроконтроллеров, логических микросхем, интерфейсов. Разделение необходимо из-за того, что цифровые схемы генерируют импульсные помехи, которые искажают слабые аналоговые сигналы. AGND и DGND соединяются в одной точке — обычно под преобразователем «аналог-цифра».

¶Защитная земля (PE)

Защитный проводник PE соединяет корпус прибора с землёй через систему заземления здания. Его задача — при пробое изоляции отвести ток на землю и сработать защитным автоматом. PE не участвует в работе схемы и не используется как нулевой провод цепи.

¶Практические особенности

При проектировании печатных плат GND-плоскость (сплошная медная заливка на одном из слоёв) считается стандартным решением: она снижает импеданс общего проводника, уменьшает наводки и упрощает раскладку. В аналоговых схемах используются отдельные земляные дорожки или раздельные заливки, соединённые в одной точке.

Типичная ошибка при сборке схем — «петля земли»: когда ток возврата проходит длинным путём, наводя помехи в чувствительные цепи. Для борьбы с этим применяют топологию «звезда» (все земли сходятся в одну точку) или сплошную земляную плоскость.

¶Обозначения в разных системах

В отечественной документации (ГОСТ 2.721—74) аналог GND обозначается как «0» или «Земля» с символом в виде горизонтальной линии с тремя штрихами. В зарубежной (ANSI/IEEE) — как GND, CHASSIS, EARTH, VSS (для цифровых схем с питанием от отрицательного полюса). В схемах на микроконтроплатах Arduino, STM32 и подобных GND — один из стандартных выводов, к которому подключаются все периферийные модули.

Источники:

• ГОСТ 2.721—74. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Знаки для элементов электрических цепей.
• IEC 60617 — Graphical symbols for diagrams.
• Шпаргалка по электронике. Практическое пособие для инженеров.
• Справочник по проектированию печатных плат.