GND – Ground
Nel mondo dell’elettronica, il termine GND (abbreviazione di “Ground”) è una delle prime cose che impariamo. È il riferimento di tensione zero, il punto comune a cui tutti i segnali elettrici si rapportano. È spesso indicato come “massa” o “terra”, anche se questi termini possono avere connotazioni leggermente diverse a seconda del contesto. Oggi voglio capire insieme a te cosa significa veramente GND, perché è così importante e come si utilizza praticamente nei circuiti elettronici.
Il significato tecnico di GND
GND rappresenta il potenziale di riferimento in un circuito. Non è sempre collegato fisicamente al terreno terrestre, ma agisce come punto comune per tutte le tensioni. Ad esempio, se in un circuito leggiamo +5V, significa che ci sono 5 volt in più rispetto al GND, non rispetto all’ambiente esterno.
Tipi di GND nei circuiti
- GND analogico: utilizzato nei circuiti analogici per ridurre il rumore di riferimento.
- GND digitale: comune nei microcontrollori e circuiti logici.
- GND chassis: collegato al telaio metallico di un dispositivo, spesso per motivi di sicurezza.
- GND di potenza: utilizzato nei convertitori DC-DC o nei regolatori per separare la massa del segnale da quella della potenza.
Perché separare i GND?
In molte applicazioni complesse, separare i diversi tipi di GND aiuta a isolare i disturbi elettrici. Per esempio, se hai un amplificatore analogico accanto a un microcontrollore, potresti voler separare GND analogico e digitale per evitare interferenze. Alla fine, potresti unirli in un punto comune chiamato “stella di massa”, così da evitare loop di massa.
Un esempio pratico
Mettiamo che stai progettando un piccolo sistema con Arduino, un sensore analogico e un modulo Wi-Fi. Colleghi tutti i GND insieme pensando che sia sufficiente. Ma poi noti che il sensore dà letture instabili. Il problema potrebbe essere proprio nella condivisione della massa: il modulo Wi-Fi introduce rumore nella linea di GND che influenza il sensore. Separare la massa analogica e poi unirla in un punto stella vicino all’alimentazione può risolvere il problema.
Simboli comuni di GND
GND e sicurezza elettrica
Un altro aspetto importante è la sicurezza. Nei dispositivi alimentati da rete elettrica, il GND viene spesso collegato alla terra fisica per prevenire scosse elettriche. Se un conduttore vivo tocca il telaio, la corrente passa direttamente a terra facendo scattare l’interruttore differenziale. Questo è fondamentale in ambienti industriali e domestici.
Problemi comuni legati al GND
- Loop di massa: accade quando ci sono più percorsi verso GND causando interferenze.
- GND fluttuante: nei circuiti isolati, può verificarsi una differenza di potenziale imprevista.
- Connessioni deboli: saldature imperfette su GND causano malfunzionamenti strani.
Buone pratiche nel layout PCB
- Usa un piano di massa continuo e ampio.
- Evita interruzioni nel piano di GND sotto segnali critici.
- Collega GND analogico e digitale in un solo punto comune.
- Usa via di massa per collegare i piani interni e migliorare il ritorno di corrente.
Quando progetto un PCB, uno dei primi layer che disegno è proprio quello della massa. Non è solo una questione di connessioni, ma anche di integrità del segnale, schermatura EMI e stabilità generale. La massa è il silenzioso pilastro del circuito. Anche se non fa rumore, tiene tutto in piedi.
Domani vedremo un altro elemento essenziale dei circuiti: VCC – Tensione positiva di alimentazione, per capire come GND e VCC lavorano insieme per dare vita a ogni componente elettronico.
