JP2002134988A - グランド接続方式 - Google Patents

グランド接続方式

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JP2002134988A
JP2002134988A JP2000328367A JP2000328367A JP2002134988A JP 2002134988 A JP2002134988 A JP 2002134988A JP 2000328367 A JP2000328367 A JP 2000328367A JP 2000328367 A JP2000328367 A JP 2000328367A JP 2002134988 A JP2002134988 A JP 2002134988A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PCB上のS.GとF.Gとを切り離した一
点接地を採用すると、コモンモードノイズ増加で放射ノ
イズが増加し、S.GとF.Gとを接続した場合には、
ESD等外来ノイズに対して誤動作する可能性が増加す
る。 【解決手段】 S.G16のグランド電位が、電圧源1
8の設定電圧V1よりも低い期間では、コンパレータ1
1はトランジスタ17をオフとするため、S.G16と
F.G15とが接続されることはなく、よって、ESD
等の外来ノイズがやってきても、PCB上の回路と筐体
とが、S.G16とF.G15とが接続されていないこ
とで分離されているので、回路の誤動作を防止できる。
一方、S.G16のグランド電位が設定電圧V1以上で
ある期間では、コンパレータ11はトランジスタ17を
オンとし、これによりS.G16とF.G15とがトラ
ンジスタ17及びクリップ回路14を介して接続され、
放射ノイズを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はグランド接続方式に
係り、特にフレームグランドと、これとは分離されたシ
グナルグランドとの間を接続するプリント基板のグラン
ド接続方式に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のグランド接続方式の一例の
斜視図を示す。同図において、プリント基板(PCB:
Print Circuit Board)の絶縁体1上に、PCBシグナ
ルグランド(S.G)2が設けられ、また、このS.G
2とは分離して絶縁体1上にPCBフレームグランド
(F.G)3が設けられている。従来のグランド接続方
式では、このS.G2とF.G3との間をチップ0Ω抵
抗4により半田付けで接続している。チップ0Ω抵抗4
はジャンパー線である場合もある。
【0003】また、従来、PCBを筐体へネジ止めする
機械穴に、導体でできたパッドを設けることで、PCB
上のグランド(S.G)を筐体S.Gへ接続する場合も
ある。これらの方法により、多点でPCB上のS.Gを
筐体F.Gへ接続することにより、PCB上で発生する
コモンモードノイズ(F.GとPCB上の回路の出力端
子間で発生するノイズ)を除去でき、PCBからの放射
ノイズを低減することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多点接地仕様のPCBにおいては、次のような課題があ
る。第1の課題は、S.G2とF.G3との接続にチッ
プ0Ω抵抗4又はジャンパー線を使用するため、一度接
続してしまうと、容易に切り離せないということであ
る。多点接地を採用することは、S.GラインとF.G
ラインでループを形成することになるので、このループ
の規模とリンクしたノイズが装置上に存在する場合は、
逆に放射ノイズを増加させることにつながる。
【0005】装置上に存在するノイズは、通常予測しが
たいものであり、装置動作にも依存する。従って、装置
が正常動作するようになってから、接地/分離個所の最
適化が必要であるが、従来の接続方式では、容易に接続
/分離を変更することができない。
【0006】第2の課題は、多点接地を採用した場合に
は、PCB上の回路が直接に筐体と接続されるため、筐
体外からの外来ノイズに回路が晒されるということであ
る。特にESD(Electrostatic Discharge)のような
高電圧のノイズにPCB上の回路が晒された場合は、装
置の誤動作にもつながる場合がある。
【0007】つまり、PCB上のS.GとF.Gとを切
り離した一点接地を採用すると、コモンモードノイズ増
加で放射ノイズが増加し、接続した場合(多点接地を採
用した場合)には、ESD等外来ノイズに対して誤動作
する可能性が増加することになる。しかし、従来のグラ
ンド接続方式では、それらに柔軟に対応することが困難
である。
【0008】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
必要なときにのみPCB上のS.GをF.Gへ自動的に
接続することで、放射ノイズの増加や外来ノイズに柔軟
に対応しえるグランド接続方式を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、プリント基板上に分離して設けられたシグ
ナルグランドとフレームグランドとの間を接続するグラ
ンド接続方式において、シグナルグランドの電位と予め
設定した所定の第1の設定電圧とを比較する比較手段
と、比較手段によりシグナルグランドの電位が第1の設
定電圧以上であるとの比較結果が得られたときに比較手
段の出力によりオンとされ、シグナルグランドの電位が
第1の設定電圧より小であるとの比較結果が得られたと
きに比較手段の出力によりオフとされる、一端がシグナ
ルグランドに接続されたスイッチング素子と、スイッチ
ング素子の他端とフレームグランドとの間に接続され、
所定の第2の設定電圧以上の入力信号を第2の設定電圧
にクリップするクリップ回路とを有し、スイッチング素
子がオンの期間はスイッチング素子及びクリップ回路を
介して、シグナルグランドとフレームグランドを接続す
る構成としたものである。
【0010】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、プリント基板上に分離して設けられたシグナルグラ
ンドとフレームグランドとの間を接続するグランド接続
方式において、シグナルグランドの電位と予め設定した
所定の第1の設定電圧とを比較する比較手段と、比較手
段によりシグナルグランドの電位が第1の設定電圧以上
であるとの比較結果が得られたときに比較手段の出力に
よりオンとされ、シグナルグランドの電位が第1の設定
電圧より小であるとの比較結果が得られたときに比較手
段の出力によりオフとされる、一端がフレームグランド
に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子の
他端とシグナルグランドとの間に接続され、所定の第2
の設定電圧以上の入力信号を第2の設定電圧にクリップ
するクリップ回路とを有し、スイッチング素子がオンの
期間はスイッチング素子及びクリップ回路を介して、シ
グナルグランドとフレームグランドを接続する構成とし
たものである。
【0011】本発明では、シグナルグランドの電位が第
1の設定電圧より小であるとの比較結果が得られたとき
には、スイッチング素子によりシグナルグランドとフレ
ームグランドを分離し、シグナルグランドの電位が第1
の設定電圧以上であるとの比較結果が得られたときに
は、スイッチング素子及びクリップ回路を通してシグナ
ルグランドとフレームグランドを接続することができ
る。
【0012】ここで、上記の比較手段は、第1の設定電
圧を発生する電圧源と、シグナルグランドの電位と電圧
源からの第1の設定電圧とを比較するコンパレータとよ
りなることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になるグランド接
続方式の一実施の形態の構成図を示す。同図において、
コンパレータ11はその反転入力端子が第1の設定電圧
V1を発生する直流電圧源18の正側端子に接続され、
また、その非反転入力端子がPCBシグナルグランド
(S.G)16に接続されている。直流電圧源18の負
側端子はPCB上のフレームグランド(F.G)15に
接続されており、コンパレータ11の第1の設定電圧V
1は、F.G15を基準に設定される。
【0014】更に、コンパレータ11の出力端子は、ス
イッチング用のNチャネルMOS型トランジスタ17の
ゲートに接続されている。トランジスタ17のドレイン
及びソースの一方はS.G16に接続され、他方はダイ
オード12及び直流電圧原13からなるクリップ回路1
4を介してF.G15に接続されている。直流電圧源1
3の正側端子はダイオード12のカソードに接続され、
負側端子はF.G15に接続されており、ダイオード1
2に対して第2の設定電圧V2を印加している。通常、
この第2の設定電圧V2は上記の第1の設定電圧V1と
同一値であるが、異なる値に設定することもできる。
【0015】コンパレータ11はF.G15と基板グラ
ンドであるS.G16とを接続するためのトランジスタ
17をスイッチング制御する。クリップ回路14は、ト
ランジスタ17がオンのときに、直流電圧源13の直流
電圧以上のS.Gグランド電位を直流電圧源13の直流
電圧にクリップする。
【0016】次に、本実施の形態の動作について図2の
タイムチャートを併せ参照して説明する。コンパレータ
11は非反転入力端子に入力される、図2(A)にIで
示すS.G16のグランド電位と、反転入力端子に入力
される同図(A)にIIで示す所定の設定電圧V1とを比
較しており、S.G16のグランド電位Iが設定電圧II
(V1)よりも低い期間ではコンパレータ11はローレ
ベルの信号をトランジスタ17のゲートに印加するの
で、トランジスタ17は図2(B)にA領域で示すよう
にオフとされている。
【0017】従って、このトランジスタ17がオフの期
間(A領域)では、S.G16とF.G15とが接続さ
れることはなく、よって、ESD等の外来ノイズがやっ
てきても、PCB上の回路と筐体とが、S.G16と
F.G15とが接続されていないことで分離されている
ので、回路の誤動作を防止できる。
【0018】一方、S.G16のグランド電位Iが設定
電圧II(V1)以上である期間では、コンパレータ11
はハイレベルの信号をトランジスタ17のゲートに印加
するので、トランジスタ17は図2(B)にB領域で示
すようにオンとされる。
【0019】従って、このトランジスタ17がオンの期
間(B領域)では、S.G16とF.G15とがトラン
ジスタ17及びクリップ回路14を介して接続され、
S.G16のグランド電位は、図2(C)にIIIで示す
ように、直流電圧源13の電圧IV(V2)にクリップさ
れる。すなわち、IVで示す直流電圧源13の電圧V2が
上記のコンパレータ11の設定電圧V1と等しいとする
と、S.G16のグランド電位が設定電圧V1(=V
2)以上のときには、ダイオード12がオンとなり直流
電圧源13の電圧V2と等しくなるため、S.Gのグラ
ンド電位を設定電圧V1(=V2)まで下げることがで
きる。
【0020】従って、この実施の形態では、S.G16
のグランド電位が設定電圧II(V1=V2)以上のとき
には、S.G16とF.G15とがクリップ回路14を
介して自動的に接続されるので、S.G16で発生した
コモンモードノイズのうち、設定電圧II(V1=V2)
以上の分を除去でき、これにより放射ノイズを低減する
ことができる。
【0021】なお、この場合、通常安全接地はとられる
ので、基板のS.G16をF.G15へ接続することは
多点接地となるが、これによって必要最低限の間のみ多
点接地になるので、多点接地を採用した場合の欠点であ
るESDにて問題が発生する確率もかなり下げることが
できる。このような動作をする本実施の形態のグランド
接続回路をPCB上に複数設けることで、PCB上のコ
モンモードノイズを細かく除去することができる。
【0022】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えばクリップ回路14はトランジ
スタ17とS.G16の間に設け、かつ、トランジスタ
17のクリップ回路14に接続されていない方の端子
(ドレイン又はソース)をF.G15に接続するように
してもよい。また、クリップ回路14は図1に示したダ
イオードクリップ回路以外のトランジスタを使用した構
成でもよく、また、トランジスタ17は他のスイッチン
グ素子でもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シグナルグランドの電位が第1の設定電圧より小である
との比較結果が得られたときには、スイッチング素子に
よりシグナルグランドとフレームグランドを分離するよ
うにしたため、ESD等の外来ノイズにPCB上の回路
が晒されても、PCB上の回路と筐体とがシグナルグラ
ンドとフレームグランドとが接続されていないことで分
離されており、よって回路の誤動作を大幅に低減するこ
とができる。
【0024】また、本発明によれば、シグナルグランド
の電位が第1の設定電圧以上であるとの比較結果が得ら
れたときには、スイッチング素子及びクリップ回路を通
してシグナルグランドとフレームグランドを自動的に接
続するようにしたため、PCB上で発生するコモンモー
ドノイズをクリップ回路の第2の設定電圧まで除去で
き、これにより放射ノイズを低減することができる。
【0025】以上より、本発明によれば、シグナルグラ
ンドの電位とフレームグランドを基準とする第1の設定
電圧との大小比較結果に応じて、フレームグランドとシ
グナルグランドとの間の接続を適応的に分離又は接続す
ることができ、通常予測しがたい装置上に存在するノイ
ズに対して柔軟、かつ、最適なノイズ低減、回路誤動作
防止ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成図である。
【図2】図1の動作説明用タイムチャートである。
【図3】従来の一例の構成図である。
【符号の説明】
11 コンパレータ 12 ダイオード 13、18 直流電圧源 14 クリップ回路 15 PCB上のフレームグランド(F.G) 17 PCBシグナルグランド(S.G)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板上に分離して設けられたシ
    グナルグランドとフレームグランドとの間を接続するグ
    ランド接続方式において、 前記シグナルグランドの電位と予め設定した所定の第1
    の設定電圧とを比較する比較手段と、 前記比較手段により前記シグナルグランドの電位が前記
    第1の設定電圧以上であるとの比較結果が得られたとき
    に該比較手段の出力によりオンとされ、前記シグナルグ
    ランドの電位が前記第1の設定電圧より小であるとの比
    較結果が得られたときに該比較手段の出力によりオフと
    される、一端が前記シグナルグランドに接続されたスイ
    ッチング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記フレームグランドと
    の間に接続され、所定の第2の設定電圧以上の入力信号
    を該第2の設定電圧にクリップするクリップ回路とを有
    し、前記スイッチング素子がオンの期間は前記スイッチ
    ング素子及びクリップ回路を介して、前記シグナルグラ
    ンドと前記フレームグランドを接続することを特徴とす
    るグランド接続方式。
  2. 【請求項2】 前記比較手段は、前記第1の設定電圧を
    発生する電圧源と、前記シグナルグランドの電位と該電
    圧源からの該第1の設定電圧とを比較するコンパレータ
    とよりなることを特徴とする請求項1記載のグランド接
    続方式。
  3. 【請求項3】 プリント基板上に分離して設けられたシ
    グナルグランドとフレームグランドとの間を接続するグ
    ランド接続方式において、 前記シグナルグランドの電位と予め設定した所定の第1
    の設定電圧とを比較する比較手段と、 前記比較手段により前記シグナルグランドの電位が前記
    第1の設定電圧以上であるとの比較結果が得られたとき
    に該比較手段の出力によりオンとされ、前記シグナルグ
    ランドの電位が前記第1の設定電圧より小であるとの比
    較結果が得られたときに該比較手段の出力によりオフと
    される、一端が前記フレームグランドに接続されたスイ
    ッチング素子と、 前記スイッチング素子の他端と前記シグナルグランドと
    の間に接続され、所定の第2の設定電圧以上の入力信号
    を該第2の設定電圧にクリップするクリップ回路とを有
    し、前記スイッチング素子がオンの期間は前記スイッチ
    ング素子及びクリップ回路を介して、前記シグナルグラ
    ンドと前記フレームグランドを接続することを特徴とす
    るグランド接続方式。
  4. 【請求項4】 前記比較手段は、前記第1の設定電圧を
    発生する電圧源と、前記シグナルグランドの電位と該電
    圧源からの該第1の設定電圧とを比較するコンパレータ
    とよりなることを特徴とする請求項3記載のグランド接
    続方式。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7295083B2 (en) 2004-03-17 2007-11-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Structure for electromagnetically shielding a substrate
JP2007323050A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Samsung Electronics Co Ltd 駆動装置およびこれを含む液晶表示装置
WO2009037749A1 (ja) * 2007-09-19 2009-03-26 Pioneer Corporation 電子回路のグランド切替装置
CN105353178A (zh) * 2015-12-07 2016-02-24 国家电网公司 一种特高压主变局部放电试验用单点可移动接地装置

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