接地端子と電源端子 Ground and Power Terminal

2017-04-03

接地端子(グランド)

接地(グランド)の本来の意味は電位の基準点であり,回路図では共通の端子として扱われる. したがって,すべての接地端子は配線により接続されなければならない.この配線を回路図上に描くと煩雑で見にくくなるので, 接地される端子であることを強調する意味も含めて接地端子を使用する.また, 接地端子の記号が何種類もあるのは,単純な電位の基準以外の意味を持つからである. 電子回路のグランドとして使用されるのは図1(a)とそのバリエーションであり, 図2に示されるその他の記号はそれぞれ異なる用途に使われる.

図1 接地を表す記号
図1 接地を表す記号

図2(a)は電力線の電位を固定するための大地接地を表す. 図2(b)は機器の筐体への接続であるフレームグランドを表す. 大昔,電子回路を真空管で作成していたころは,シャーシよばれる金属製の箱に真空管のソケットや 他の部品をねじ止めし部品をハンダ付けしていた.この時,シャーシをグランドして扱い部品の片側の足をシャーシに直接ハンダ付けする組み立て方法が 広く用いられていた.現在ではこのような組み立て方法は使われていないが,記号がグランドとして 使用されていることがある.現在はこの記号は筐体のグランド,つまり,フレームグランドを表し, 複数の電子回路基板やモジュールの接地電位を共通化するために使用される.

図2 接地を表す記号(接続点による分類)
図2 接地を表す記号(接続点による分類)

図2(c)は電気製品,たとえば,電子レンジや洗濯機などで漏電時に感電を防ぐ目的でつなぐアースを表す. このように図2の記号はそれぞれ用途が決まっているので,これらの記号が電子回路のグランドとして使用されることは特殊な場合を除いてない. 電子回路のグランドとしては図1(a)とそのバリエーションが使用される. 図1(b)は図1(a)の三角形の内部まで線を伸ばしたもので,これも,よく使われている. また,接地端子は,記号を縦にして上から端子に接続するように描くのが普通である.

アナログ/デジタル/電力回路が混在する場合

グランドは本来は1点であるべきである.なぜならば,少しでも物理的な配線が存在するとその配線に流れる電流により電位差が 生じることになるからである.ところが,このような構成を現実の回路基板などで実現することは事実上できないので,配線として 作成されることになる.そのため,グランドに電流が流れ,電位差により回路の動作に影響をあたえることになる.

特に,アナログ回路とデジタル回路,電力回路が混在する回路では,電流の変化の大きいデジタル回路や電流の大きい電力回路の グランド配線の電位が変動し,その影響が微小な信号を扱うアナログ回路にあわられることがある.

図3 接地を表す記号(信号の種別による分類)
図3 接地を表す記号(信号の種別による分類)

このような回路では,それぞれの回路の性質に合わせてグランド配線を別々に配線し,それぞれを一点で接続することで, 他の回路の影響を受けにくくする. 図3の3つの記号, 図3(a),(b),(c)はそのために使用されるもので,グランド記号の脇に.A.G.,D.G,P.Gなどと記入することで, それぞれ,アナログ回路用グランド(Anlog Ground: A.G.),デジタル回路用グランド(Digital Ground: D.G.), 電力回路用グランド(Power Ground: P.G.)を区別している. なお,グランドを区別している場合は,電源も区別されていることが多い.

電源端子

電源も,接地端子と同様の理由で,電源端子を用いて表現する.ここでは,直流の電圧源で使用される記号をF図4に示す. この記号は電源配線への接続を表すものである.共通した電源配線に接続することを表しているので, 途切れた電源配線に配線が接続しているような記号になっている.図4(a),(b),(c)では,配線が少し突き抜けた形になっているが, 図4(d)のようにT字型に接続した形でも良い.

図4 電源を表す記号
図4 電源を表す記号

電圧は図4(a)(b)で示される様にその極性と値を記号の そばに記入する.また,電源端子も用途や電圧に応じて複数あることがあり,その場合は図4(c)(d)で示される様に名前を記号の そばに記入する.電源端子は,プラスの電源には図4(a)のように下から上向きで端子に接続, マイナスの電源には図4(b)のように上から下向きで端子に接続するように描くのが普通である.

接地端子と電源端子の描き方

接地端子は,記号を図1から図3のように縦にして上から端子に接続するように描くのが普通である.また,電源端子はプラスの電源には図4(a)のように下から上向きで端子に接続, マイナスの電源には図4(b)のように上から下向きで端子に接続するように描くのが普通である.