กราวนด์ดิจิตอล (Digital Ground) คืออะไร?

-

กราวนด์ดิจิตอล (Digital Ground) คืออะไร?

กราวนด์ดิจิตอล คือ ระบบกราวนด์ที่เชื่อมกับวงจรไฟฟ้าดิจิตอลโดยเฉพาะ เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์, DSP, FPGA, หรือวงจร logic ต่าง ๆ

▶ ลักษณะสำคัญ

  • กระแสไหลแบบพัลส์: ในระบบดิจิตอล จะมีสัญญาณเปลี่ยนสถานะเป็น “0” หรือ “1” ทำให้เกิด กระแสพัลส์ความถี่สูง ไหลผ่านกราวนด์
  • สัญญาณรบกวนสูง (Noise): เพราะสัญญาณดิจิตอลเปลี่ยนแปลงรวดเร็วมาก ทำให้เกิด EMI (electromagnetic interference)
  • จำเป็นต้อง แยกกราวนด์ดิจิตอลออกจากแอนะล็อก เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน

▶ ใช้ในอะไรบ้าง

  • ซาวด์การ์ด
  • คอมพิวเตอร์
  • ระบบควบคุม MCU
  • เครื่องเล่นสัญญาณดิจิตอล เช่น CD Player


Ground Plane คืออะไร?

Ground Plane (พื้นกราวนด์) คือพื้นโลหะขนาดใหญ่บนแผงวงจร (PCB) ที่ใช้เป็นจุดศูนย์กลางของแรงดัน 0V

▶ ลักษณะสำคัญ

  • เป็น พื้นที่ทองแดงกว้าง ที่เชื่อมกราวนด์ทั้งหมดในวงจรเข้าด้วยกัน
  • ช่วยให้ กราวนด์มีค่าความต้านทานต่ำ → ลด noise, EMI
  • มีผลดีต่อ ประสิทธิภาพความถี่สูง
  • ใช้ใน PCB หลายชั้น (Multi-layer PCB) เพื่อสร้างระนาบกราวนด์แยก

▶ ทำไมสำคัญ?

  • ลด สัญญาณรบกวนข้ามวงจร
  • ช่วยการเดินสายสัญญาณเร็ว (ความถี่สูง) ให้ มีรีเทิร์นกราวนด์ที่สั้น
  • จำเป็นมากในวงจร Hi-Fi, USB, HDMI, DAC


เทคนิคการออกแบบที่ดี

  • ใช้ Star Grounding: ให้กราวนด์ดิจิตอล และแอนะล็อก รวมกันที่ “จุดเดียว” เพื่อไม่ให้สัญญาณรบกวนไหลเข้ากัน
  • แยก Power Ground, Analog Ground, Digital Ground หากเป็นระบบ Mixed-Signal
  • ใช้ Ground Plane เป็น แผ่นกราวนด์ต่อเนื่อง ไม่ตัดขาดเป็นส่วน ๆ


Ground USB เป็นกราวน์ดิจิตอลหรือกราวน์อนาล็อก

🔧 คำอธิบาย:

✅ USB Ground = Digital Ground

  • USB เป็น สัญญาณดิจิตอล (Data+ / Data−) ที่วิ่งด้วยความเร็วสูง (High-Speed Serial)
  • Ground ในสาย USB จะทำหน้าที่เป็น reference voltage (0 V) สำหรับวงจรดิจิตอล เช่น MCU, PC, DAC, USB Audio, ฯลฯ
  • ช่วยให้ สัญญาณ Data สื่อสารได้เสถียร โดยอ้างอิงกับกราวนด์ร่วม

⚠️ ข้อควรระวัง:

ในวงจรผสม (Mixed-Signal เช่น DAC หรือ Audio Interface):

  • กราวนด์ USB (Digital) ต้องแยกทางไฟฟ้าหรือกรองก่อนเชื่อมต่อกับวงจร Analog Ground
  • ป้องกัน สัญญาณรบกวนจาก USB วิ่งเข้าไปยังวงจรเสียงแอนะล็อก เช่น Op-Amp หรือ Output Stage
  • โดยใช้:
    • Isolator (เช่น ADuM4160)
    • Ferrite Beads / Low-Pass Filters
    • Star Grounding — เชื่อมกราวนด์ร่วมที่จุดเดียว (Common Ground Point)

🔍 ตัวอย่างใช้งาน:

  • ซาวด์การ์ด USB → USB GND = Digital Ground
  • DAC ที่รับ USB input → USB GND = Digital Ground, ต้องมี isolation ก่อนเข้าสู่วงจรแอนะล็อก
  • USB Power Bank → GND ก็ถือเป็น Digital Ground เช่นกัน