FG・SG・LG・PGNDの違い｜なぜグランドを分けないと機器が壊れるのか

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回路図を開くと、GNDの記号がいくつも並んでいて混乱した経験はありませんか？

FG、SG、LG、PGND…。「全部グランドなんだから、まとめて繋げばいいのでは？」と思うのは自然なことです。

でも、その「まとめて繋ぐ」がノイズ・誤動作・感電事故の原因になります。

この記事では、4種類のグランドの違いを「家の配管」というたとえを使って、初心者でも直感的に理解できるように解説していきます。配管を間違えると汚水が飲み水に混ざるように、グランドを間違えるとノイズが信号に混入して機器が壊れるのです。

結論｜まず30秒でわかる答え

FGは機器の金属の筐体を大地につなぎ、漏電などの異常電流を逃がして感電を防ぐグランドです。SGは信号の電位の基準、LGはノイズフィルタで捕まえたノイズをFGへ逃がすグランド、PGNDはモーターや電源などの大電流の帰り道です。役割の違うグランドを1本にまとめると、大電流やノイズが信号の基準を揺らすため、分けて配線し、決めた場所でつなぎます。

略語	英語	日本語	つなぐ先	ふだん流れる電流
FG	Frame Ground	フレームグランド（筐体の接地）	機器の金属の筐体 → 大地	ほぼ0（異常時に流れる）
SG	Signal Ground	シグナルグランド	マイコン・ICの0V	小さい信号の帰り道
LG	Line filter Ground	ラインフィルタのグランド	ノイズフィルタのYコンデンサ → FG	高い周波数のノイズ
PGND	Power Ground	パワーグランド	MOSFET・モーターなどの帰り道	数A〜数十Aの大電流

FGとアースの違い：アース（接地）は「大地につなぐこと」、FGは「機器の金属の枠（フレーム）」のことです。FGを電源コードの接地線（緑や緑と黄の線）で大地につなぐと、FG＝保護接地（アース）になります。電源ユニットの「FG端子」は、この保護接地につなぐための端子です。0Vの基準としての GND とアースの違いはGNDとはで説明しています。

全体像｜4種類のグランドを「家の配管」で理解する

あなたの家には「4本の配管」がある

家の中には目的の違う配管が何本も通っています。飲み水の管、トイレの排水管、雨どいの排水管…。これらを1本にまとめたら大惨事ですよね。

電子機器の中のグランドもまったく同じです。役割が違うグランドを1本にまとめると大惨事になります。

この4本の配管を1本にまとめたらどうなるか？を想像してみてください。工場の汚水が浄水用の配管に逆流し、飲み水が汚染されますよね。電子機器でも同じことが起きます。パワー回路のノイズ電流がシグナルグランドに流れ込み、マイコンが誤動作するのです。

4種類のグランドの土台は「GNDは0Vの線ではなく電流の帰り道」という考え方です。まだの方は先にこちらを。

FG（フレームグランド）｜「避雷針」の役割

FGとは？｜筐体（きょうたい）を大地に接続するグランド

FG（Frame Ground / フレームグランド）は、機器の金属筐体（ケース・シャーシ）を大地（Earth）に接続するためのグランドです。別名「保護接地」「PE（Protective Earth）」とも呼ばれます。

家の配管で言えば「避雷針と雨どい」です。落雷（サージ電圧）や漏電電流という「想定外の大量の水」を、人体に触れさせずに安全に大地へ逃がす役割を持っています。

FGがないと何が起きるか？｜感電事故

機器内部の電源回路が故障し、AC100Vが金属筐体に漏電したとします。FGが接続されていれば、漏電電流はFG→大地へ流れ、漏電ブレーカーが即座に動作して回路を遮断します。

しかし、FGが接続されていなければ、漏電電流は人体→大地という経路で流れます。これが感電事故です。人体に数十mA流れるだけで心臓が停止する危険があります。

SG（シグナルグランド）｜「浄水配管」の役割

SGとは？｜信号回路の電位基準となるグランド

SG（Signal Ground / シグナルグランド）は、マイコン・オペアンプ・ADC・通信ICなど信号回路の電位基準（0V）として機能するグランドです。

家の配管で言えば「浄水用の配管」です。飲み水レベルの清潔さが求められ、少しでも異物（ノイズ）が混入すると「味（信号品質）」が変わってしまいます。

SGが汚れると何が起きるか？｜信号の誤読・誤動作

SGの電位がノイズで揺れると、ICはその揺れを「信号の一部」と誤認します。たとえば、12ビットADCが3.3V基準で動作している場合、1LSB（最小分解能）はわずか0.8mVです。SGが1mV揺れるだけで、測定値が1〜2ビット狂います。

この続きと一緒に読まれている記事

これは浄水に1滴の汚水が混ざっただけで味が変わるのと同じです。SGは「最も静かで、最もきれいでなければならない」グランドなのです。

LG（ラインフィルタグランド）｜「浄水器フィルター」の役割

LGとは？｜ノイズフィルタ専用のグランド

LG（Line Filter Ground / ラインフィルタグランド）は、AC電源入力部に設置するEMIフィルタ（ラインフィルタ）のコンデンサ（Yコンデンサ）を接地するための専用グランドです。

家の配管で言えば「浄水器のフィルター」です。水道管（AC電源ライン）から入ってくる汚れ（コモンモードノイズ）を、家の中に入る前にこのフィルターで濾し取ります。そして、濾し取った汚れは専用の排水口（FG＝大地）へ流します。

PGND（パワーグランド）｜「工場の排水管」の役割

PGNDとは？｜パワー回路の大電流が帰るグランド

PGND（Power Ground / パワーグランド）は、MOSFET・IGBT・モータードライバ・DC-DCコンバータなどパワー回路の大電流が帰る道です。

家の配管で言えば「工場の排水管」です。大量の水（電流）がドバドバ流れ、スイッチングのたびに流量が急変します。汚れ（ノイズ）も激しく、他の配管に絶対に混ぜてはいけません。

PGNDとSGを混ぜると何が起きるか？

PGNDのパターンには、スイッチング素子のON/OFFに伴う数A〜数十Aの電流が数十nsで急変します。この急激な電流変化がGNDパターンのインダクタンスで電圧に変換され、GNDバウンスを引き起こします。

4種類のグランド完全比較表

一目でわかる比較表

項目	FG	SG	LG	PGND
配管のたとえ	避雷針・雨どい	浄水配管	浄水器フィルター	工場の排水管
接続先	大地（Earth）	信号ICのGND	Yコン → FG	パワー素子
流れる電流	通常0A 異常時のみ大	μA〜数十mA 低ノイズ	高周波ノイズ電流	数A〜数十A 高ノイズ
ノイズの性質	サージ（瞬間的）	被害者（汚染されたくない）	捕獲されたノイズ（逃がす側）	加害者（ノイズ発生源）
分けないと…	感電事故	信号誤読・暴走	フィルタ無意味化	GNDバウンス
パターン設計	太く、筐体へ直結	ノイズ源から隔離	最短でFGへ	太く・短く

接続関係の全体図｜「どこで分け、どこで繋ぐか」

回路図のグランド記号で見分ける

回路図では、グランドを記号で描き分けます。接地（アース）は長さの違う横線3本、保護接地はそれを丸で囲んだ形、フレーム（筐体＝FG）はくし形、信号グランド（SG）は三角形で描くことが多いです。ただし形は会社や図面で違うことがあるので、迷ったら図面の凡例を確かめます。

よくある失敗パターン3選｜現場で起きやすい例

失敗①｜LGをSGに繋いでしまい、フィルタが逆効果に

EMIフィルタのYコンデンサのGND側を、FG（筐体）ではなくSG（信号GND）に接続してしまったケースです。フィルタが捕まえたコモンモードノイズが、そのまま信号回路のGNDに流れ込みました。結果、フィルタを入れたのにEMI試験でむしろ放射ノイズが悪化。配管のたとえで言えば、浄水器で濾し取った汚れを飲み水の配管に流しているようなものです。

失敗②｜PGNDとSGを共通パターンで引いて、ADCの値が安定しない

MOSFETのソース端子とマイコンのGNDピンを同じ銅箔パターンで共有してしまったケースです。スイッチングのたびにGNDが数十mV揺れ、ADCの読み取り値がバラつきました。配管のたとえで言えば、工場の排水管と浄水配管を1本にしたため、水圧の変動で蛇口から出る水の量が不安定になった状態です。

失敗③｜FGを接続し忘れて、筐体に触れると「ビリビリ」くる

試作基板でFG（保護接地）の配線を忘れたまま動作確認をしたケースです。Yコンデンサ経由でAC電源のノイズ電流が筐体に漏れ、金属筐体に触れると微弱な感電が発生しました。これはまだ「ビリビリ」レベルで済みましたが、電源回路の絶縁が壊れた場合、AC100Vが筐体に直結する致命的な事故に繋がります。

基板の空いた所を銅で埋めてGNDにする「ベタGND」の考え方は、次の記事で図解しています。

まとめ｜グランドは「分ける→正しく繋ぐ」が大原則

グランド	一言でまとめると	間違えると
FG	避雷針。異常電流を大地に逃がす	感電事故
SG	浄水配管。信号の電位基準を静かに保つ	信号誤読・暴走
LG	浄水器フィルター。ノイズを捕まえてFGに逃がす	フィルタが逆効果
PGND	工場の排水管。大電流の帰り道	GNDバウンス・誤動作

よくある質問

NEXT STEP

次に読むべき記事｜「分ける」が分かった人が、次に必ずぶつかるのは「どこで1点に繋ぐか」です

FG・SG・LG・PGND。記号の違いが整理できると、回路図の見え方が変わります。ですが、設計の本番はここからです。

なぜなら、GNDは「分ける」だけでは絶対に完成せず、必ずどこかで一点接続するか、絶縁で完全に切り離すかを決めなければならないからです。分けっぱなしのGNDは、浮いた電位がノイズを拾うアンテナに変わります。

◆ この先の読み方
「記号の意味」を土台に、①0Vという幻想を捨てる基礎 → ②リターンパスで決まる実装 → ③感電を防ぐ安全設計、の順に進めば、GNDは「なんとなく落とす場所」から「意図して設計する回路」に変わります。

GNDを制する4ステップ（全体像）

A	「0V」という思い込みを捨てる GNDは基準点であって0Vではない／銅箔にも抵抗とインダクタンスがある
B	リターンパスで配線を決める電流は必ず戻る／ベタGNDの切り方／プレーン分割とスリットの罠
C	安全としてのFGを理解する保護接地は感電を防ぐ命綱／漏電遮断との連携／沿面・空間距離
D	絶縁とコモンモードを設計する絶縁で切る／差動で受ける／測定でGNDを壊さない

まずこの3本｜GNDの次に読む優先順位

STEP 1 ／基礎編 ― GNDは0Vではない

GNDとは何か？「0V」という思い込みを捨てるところから

FG・SG・PGNDを分ける理由は、突き詰めると「GNDに電位差が生まれるから」の一言です。銅箔にも抵抗とインダクタンスがあり、大電流が流れれば数百mVは平気で揺れます。この揺れが、分離設計のすべての出発点です。

▶ GNDの正体を読む

STEP 2 ／実装編 ― 一点接地を図面に落とす

GNDパターンの正しい引き方｜一点接地とベタGNDの使い分け

「SGとPGNDを分ける」と決めたあと、では基板のどこで繋ぐのか。この一点を間違えると、分けた意味がゼロになるどころか、かえってループが増えてノイズが悪化します。図面レベルの具体策はこちらです。

▶ GNDパターン設計を読む

STEP 3 ／事故編 ― 実際に壊れるのはこの瞬間

オシロのGNDは電源と繋がっている！知らずに使うと基板が燃える話

「グランドを分けないと機器が壊れる」を、最も生々しく体感できるのが測定現場です。オシロのプローブGNDはコンセントのアース、つまりFGに直結しています。これをSGやPGNDに繋いだ瞬間、意図しない短絡経路が完成します。

▶ 基板が燃える理由を読む

A｜土台を固める（GNDと電流の基礎）

GND分離の話が腹落ちしない原因は、ほぼ「電流がどこを戻っているか」を意識していないことにあります。

● 「電流は最短経路を通る」は嘘？リターンパスの真実
高周波電流は最短ではなく「最小インダクタンス経路」を戻る。分離設計の核心
● 寄生インダクタンスとは？配線1cmで約10nHが生む電圧
GNDが揺れる正体はこれ。V=L・di/dtで数十Vの跳ね上がりが起きる
● プリント基板（PCB）とは？構造と役割を初心者向けに図解
銅箔・絶縁層・ビア。GNDが「物理的に何でできているか」から確認する
● なぜスイッチング電源はノイズの塊なのか？
PGNDを分けたくなる根本原因。急峻な電流変化がすべての元凶
● 抵抗・コンデンサ・コイルの違い｜受動部品3兄弟を図解
「配線がコイルになる」感覚が掴めない方は、まずここで土台を作る

B｜SGとPGNDを実装に落とす（基板パターン編）

分離の思想は、最終的にアートワークの銅箔形状として表現されます。ここを外すと図面上の分離は絵に描いた餅です。

● 電源プレーンの分割とリターンパス｜スリットが危険な理由
良かれと思って入れた分割線が、戻り電流を大回りさせて放射源になる
● 「ベタGND」とは？なぜ効くのか、どこで切るのか
ベタで覆えば安心ではない。切るべき場所と切ってはいけない場所
● 基板の層構成の決め方｜2層・4層・6層をどう使い分けるか
GND分離が難しいなら層を増やす。ベタGND層は最強のノイズ対策
● ノイズを減らすパターン設計｜ループ面積を最小にする配線術
GNDを分ける目的は、結局「ループを小さく閉じる」ため。その実践編
● シールド層・ガードパターンで信号を守る完全ガイド
SGをどう囲うか。ガードパターンを「どのGNDに落とすか」が勝負どころ
● 多層基板の構造とは？コア材とプリプレグの違い、4層基板の層構成を図解
層間の距離が結合の強さを決める。GND層を隣接させる意味が分かる

C｜FGは「ノイズ対策」ではなく「命を守る配線」

▼ ここを混同すると事故になります｜FG（フレームグランド）の第一目的は感電防止です。ノイズの都合でFGを触る前に、安全側の理屈を必ず押さえてください。

● 漏電と感電の違いとは？短絡（ショート）との違いとブレーカーを図解
FGが「漏れた電流の逃げ道」として働く仕組み。ここが接地の存在理由
● 沿面距離と空間距離｜高電圧基板で守るべき絶縁の距離
一次側とFG、一次側と二次側。パターン間に必要な物理距離の決め方
● 電路の絶縁性能を完全図解｜絶縁抵抗値0.1／0.2／0.4MΩ
「絶縁されている」を数値で保証する考え方。試験でも実務でも必須
● 電圧の3区分｜低圧・高圧・特別高圧の境界を身近な例で覚える
扱う電圧で要求される接地の厳しさが変わる。自分の機器の立ち位置を知る
● 中性点接地方式｜直接接地・抵抗接地・非接地の違いを完全図解
系統側の接地思想。「なぜ接地方式を選ぶのか」の発想は基板でも同じ

D｜測定でGNDを間違えると、本当に壊れます

GND分離の理解度が一番シビアに問われるのが測定です。ここを知らないまま実験すると、基板もオシロも一瞬で失います。

● 受動プローブのGNDが共通って知ってた？一瞬で焼ける話
複数チャンネルのGNDは内部で繋がっている。SGとPGNDを橋渡ししてしまう
● コモンモードノイズが波形に乗る原因｜アースの取り方で全てが変わる
FG経由で回り込むノイズの正体。GND分離の効果を測定で確かめる方法
● 差動プローブとは？GND共通の呪縛から解放される仕組み
GNDを分けた基板を安全に測るなら、これが唯一の正解になる場面が多い
● ハイサイドVgsの測り方｜受動プローブが危険な理由と正解3つ
基準電位が動くソース。GNDが一つではない世界の代表例
● 波形にリンギングが出る原因｜配線とプローブGNDの共犯
GNDの引き回しが波形を歪ませる実例。設計と測定は地続きです
● 光絶縁プローブとは？数千V×高速を完全フローティング測定
GND問題を物理的に断ち切る最終手段。原理を知ると選定に迷わない

E｜「分ける」の最終形＝絶縁と差動

GNDを完全に切り離しても信号を伝えたい。その要求に応えるのが絶縁と差動という2つの技術です。

● トランスとは？基板の上の小さな部品が電圧を変え、感電を防ぐしくみ
一次側と二次側でGNDを完全に分離できる理由。絶縁の出発点
● 絶縁型と非絶縁型ゲートドライバの違い｜判定フロー付き
制御側SGとパワー側PGNDを、どこまで分けるべきかの判断基準
● 差動信号はなぜノイズに強い？同相ノイズ除去とCMRRを図解
GNDが揺れても平気な伝送方式。分離しきれない場面の実践解
● フライバック方式とは？絶縁型電源の王道トポロジーを徹底解説
絶縁電源の中で、GNDが実際にどう分かれているかを回路で確認する
● TVSダイオードでESD保護｜回路への入れ方
外来サージをどのGNDに逃がすか。保護部品の接地先で効果が激変する

どれから読むか迷ったら｜あなたの状況で選ぶ

CASE 1｜これから基板を設計する（まだ図面が白紙）

GND設計は後から直すのが最も高くつく部分です。層構成を決める段階で勝負は半分ついています。

▶ 基板の層構成の決め方
 ▶ GNDパターンの正しい引き方
 ▶ パワエレ基板設計チェックリスト20項目

CASE 2｜すでに誤動作・ノイズで困っている

「マイコンが勝手にリセットする」「制御が乱れる」。その多くはGND電位の揺れが原因です。まず戻り電流の経路を疑ってください。

▶ 「電流は最短経路」は嘘？リターンパスの真実
 ▶ 電源プレーンの分割とリターンパス
 ▶ コモンモードノイズが波形に乗る原因

CASE 3｜これから高電圧の基板を触る（安全が最優先）

FGの理解が曖昧なまま一次側を扱うのは危険です。測定を始める前に、この3本だけは目を通しておいてください。

▶ 漏電・感電・短絡の違い
 ▶ 沿面距離と空間距離
 ▶ 高耐圧差動プローブの選び方｜命を守る5つの確認項目

◆ この記事の結論をもう一度

FG・SG・LG・PGNDは、記号が4つあるのではありません。「守りたいものが4つ違う」から、分けているだけです。FGは人命を、SGは信号の正確さを、PGNDは大電流の帰り道を、LGは外から入るノイズを機器の中に入れないためにあります。

そして最も大切なのは、分けたあとに「どこで一点に集めるか」を自分の意図で決めること。ここを曖昧にしたまま図面を出すと、量産後に原因不明の不具合として必ず返ってきます。

次は GNDとは何か？「0V」という思い込みを捨てるへ。分離の理由が、理屈として一段深く腹落ちするはずです。

正式名称	Frame Ground / Chassis Ground
接続先	大地（Earth）＝電源コードの3本目（緑/黄色の線）
流れる電流	通常はゼロ。異常時（漏電・サージ）に大電流が一瞬流れる
目的	①感電防止 ②サージ（雷・静電気）の逃がし先 ③EMIシールド
回路図の記号	三本線のアース記号（⏚）または「FG」「PE」と表記

正式名称	Signal Ground / SGND / DGND / AGND
接続先	信号回路ICのGNDピン。電源の0V基準点
流れる電流	微小（μA〜数十mA）、低ノイズ
目的	信号の正確な読み取りに必要な安定した電位基準を提供
サブカテゴリ	DGND（デジタル）、AGND（アナログ）に細分化されることも

正式名称	Line Filter Ground
接続先	Yコンデンサの中点 → FG（筐体/大地）
流れる電流	高周波ノイズ電流（コモンモードノイズのバイパス電流）
目的	AC電源ラインのコモンモードノイズを大地に逃がし、機器内部に入れない
重要な注意点	LGはFGに直接繋ぐ。SGやPGNDには絶対に接続しない

正式名称	Power Ground / PGND
接続先	パワー素子（MOSFET等）のソース/エミッタ → 入力コンデンサ → 電源
流れる電流	大電流（数A〜数十A）、スイッチングで急変（高dI/dt）
目的	パワー回路の電流帰還路。ノイズの発生源でもある
設計上の注意	太く・短く引く。SGとは分離し、1点で接続