Как найти компромисс между типами подключения в смешанных системах заземления (земля питания и сигнальная земля)?

Учитывая, что вам нужны три контроллера двигателя, я взял на себя смелость перерисовать схему из ST:

Обратите внимание на красный провод от питания логики, идущий прямо к звезде справа от схемы. В идеале вам нужно сделать это для управления тремя двигателями с одного MCU.

Диаграмма, которую вы имеете для трех параллельных контроллеров, лучше, чем для трех последовательных контроллеров, и использование идеологии начальной точки еще лучше. Следовательно, применительно к модифицированной схеме ST все три контроллера двигателя должны быть подключены к нейтрали, а также MCU.

Чтобы предотвратить дальнейшие проблемы со схемой привода двигателя, я бы также подал управляющие контакты MCU на каждый из них через резисторы 1k. Каждый контроллер мотора должен использовать локальную плоскость заземления для локальных соединений GND, причем эта плоскость заземления выполняет одно соединение с ранее упомянутой точкой звезды.

Это может показаться излишним, но если вы хотите, чтобы он работал безупречно, я бы пошел по этому пути.

Размышляя о том, как заземлить вещи, я считаю полезным думать о том, где текут токи. Помните, земля — это не волшебство. Это просто медный проводник, как и любой другой медный проводник в вашей цепи.

Кроме того, помните, что цикл означает, что вы можете начать с точки, следовать по пути и вернуться к началу, не повторяя свои шаги. Ток течет только в цепях. В вашем электрическом устройстве есть фиксированное количество электронов и других носителей заряда, и ни один из них не входит и не уходит. Вы можете только толкать их по кругу. Об этом легко забыть, когда мы используем символы заземления и шины питания для упрощения наших схем, но если вы нарисуете их такими, какие они есть на самом деле, станет ясно, что в цепи всегда течет ток :

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

ток течет в цепи через батарею, даже если мы его не рисуем

Если у вас есть большой ток, исходящий от источника питания, то у вас также есть большой ток, возвращающийся к источнику питания через землю . Цель хорошей схемы заземления состоит в том, чтобы предвидеть, где будут протекать эти токи, и удерживать их вдали от проблемных мест. Везде, где протекает большой ток, также будет изменение напряжения, потому что ваша земля будет иметь некоторое сопротивление и некоторую индуктивность. Поскольку ваши сигналы обычно определяются разницей напряжения с землей, если вы меняете «землю», вы также меняете сигнал. Это проблематично, поэтому держите большие токи подальше от ваших сигналов.

Если вы подключаете свои сигнальные и силовые заземления только в одном месте, то вы знаете, что весь обратный ток для ваших силовых устройств должен проходить через эту точку. На каждую единицу заряда, которая входит в силовые устройства, другая единица заряда должна покинуть его в этой точке, где соединяется заземление. Это позволяет очень легко понять, куда будут протекать токи: вы знаете, что они не будут протекать через ваши устройства, измеряющие чувствительные сигналы.

Если соединить основания в двух местах, становится намного сложнее сказать наверняка, что произойдет. То, где теперь текут токи, зависит от относительной индуктивности и сопротивления нескольких путей и так далее. Теперь, возможно, вы разделяете текущий обратный путь с чем-то еще, и когда это что-то еще включается и выключается, ваша земля движется вверх и вниз. Конечно, не имея никакой другой точки отсчета, вы не можете отличить колебания вашей земли вверх и вниз от всех ваших сигналов, отражающихся вверх и вниз, и результатом является шум в ваших сигналах.

Итак, когда вы решаете, как соединить вещи, вот что вы делаете. В идеале все подключения к источникам питания, оба из них, не используются совместно с каким-либо другим устройством. Все получает один провод, не разделенный ни с чем другим, идущий непосредственно к + стороне блока питания, а другой - к - стороне. Затем вы можете быть уверены, что нет никаких токов и, следовательно, никаких изменений напряжения, кроме тех, которые вы вызываете. Когда это невозможно, спросите себя: если я разделю этот путь с кем-то еще, какие токи это вызовет? Будет ли это проблемой?