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接地與浮地技術(shù)“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種,容易混淆,故總結(jié)一下“地”的概念。“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地,兩者概念不同,目的也不同?!暗亍钡慕?jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。一:信號(hào)“地”又稱參考“地”,就是零電位的參考點(diǎn),也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公共端。直流地:直流電路“地”,零電位參考點(diǎn)。交流地:交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開(kāi)。功率地:大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。模擬地:放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點(diǎn)。數(shù)字地:也叫邏輯地,是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)。“熱地”:開(kāi)關(guān)電源無(wú)需使用工頻變壓器,其開(kāi)關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān),即所謂的“熱地”,它是帶電的?!袄涞亍保河捎陂_(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合器,既能傳送反饋信號(hào),又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”,它不帶電。信號(hào)接地設(shè)備的信號(hào)接地,可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn),它為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位。有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地,浮地和混合接地。(這里主要介紹浮地)單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn),其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中,布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路,采用一點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上(即設(shè)備的金屬底板)。在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路,常采用多點(diǎn)接地。浮地,即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。『虛地:沒(méi)有接地,卻和地等電位的點(diǎn)。』其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地(強(qiáng)電地)和信號(hào)地(弱電地)之間的隔離電阻很大,所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響,而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻,用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗,太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄漏電流的合格性。1:浮地技術(shù)的應(yīng)用a交流電源地與直流電源地分開(kāi)一般交流電源的零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過(guò)的電流,導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外,交流電源的零線上往往存在很多干擾,如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi),將對(duì)直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此,采用把交流電源地與直流電源地分開(kāi)的浮地技術(shù),可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。b放大器的浮地技術(shù)對(duì)于放大器而言,特別是微小輸入信號(hào)和高增益的放大器,在輸入端的任何微小的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致工作異常。因此,采用放大器的浮地技術(shù),可以阻斷干擾信號(hào)的進(jìn)入,提高放大器的電磁兼容能力。c浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)1)盡量提高浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻,從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。2)注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容,高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。3)浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用,才能收到更好的預(yù)期效果。4)采用浮地技術(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。2:混合接地混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性,這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗,因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開(kāi)時(shí),將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過(guò)10?100nF的電容器接到射頻地上,這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來(lái),連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度(di/dt)信號(hào)存在的點(diǎn)。二:設(shè)備接大地在工程實(shí)踐中,除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外,通常還將設(shè)備的信號(hào)地,機(jī)殼與大地連在一起,以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是1) 保護(hù)地,保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼,另一端與大地作可靠連接。2) 防靜電接地,泄放機(jī)箱上所積累的電荷,避免電荷積累使機(jī)箱電位升高,造成電路工作的不穩(wěn)定。3) 屏蔽地,避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對(duì)大地的電位發(fā)生變化,造成設(shè)備工作的不穩(wěn)定。此外還有防雷接地和音響中的音頻專用地等等。除了正確進(jìn)行接地設(shè)計(jì)、安裝,還要正確進(jìn)行各種不同信號(hào)的接地處理??刂葡到y(tǒng)中,大致有以下幾種地線:/gengwei_3/blog/static/2539073200821475315560/(1)數(shù)字地:也叫邏輯地,是各種開(kāi)關(guān)量(數(shù)字量)信號(hào)的零電位。(2)模擬地:是各種模擬量信號(hào)的零電位。(3) 信號(hào)地:通常為傳感器的地。(4) 交流地:交流供電電源的地線,這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。(5) 直流地:直流供電電源的地。(6) 屏蔽地:也叫機(jī)殼地,為防止靜電感應(yīng)和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)。以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的一個(gè)重要問(wèn)題。下面就接地問(wèn)題提出一些看法:(1) 控制系統(tǒng)宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下,高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地,低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。在低頻電路中,布線和元件間的電感并不是什么大問(wèn)題,然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大,因此,常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn);但一點(diǎn)接地不適用于高頻,因?yàn)楦哳l時(shí),地線上具有電感因而增加了地線阻抗,同時(shí)各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來(lái)說(shuō),頻率在1MHz以下,可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí),采用多點(diǎn)接地;在1?10MHz之間可用一點(diǎn)接地,也可用多點(diǎn)接地。(2) 交流地與信號(hào)地不能共用。由于在一段電源地線的兩點(diǎn)間會(huì)有數(shù)mV甚至幾V電壓,對(duì)低電平信號(hào)電路來(lái)說(shuō),這是一個(gè)非常重要的干擾,因此必須加以隔離和防止。(3) 浮地與接地的比較。全機(jī)浮空即系統(tǒng)各個(gè)部分與大地浮置起來(lái),這種方法簡(jiǎn)單,但整個(gè)系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50MQ。這種方法具有一定的抗干擾能力,但一旦絕緣下降就會(huì)帶來(lái)干擾。還有一種方法,就是將機(jī)殼接地,其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng),安全可靠,但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。(4) 模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力,對(duì)于模擬信號(hào)可采用屏蔽浮技術(shù)。對(duì)于具體模擬量信號(hào)的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊(cè)上的要求設(shè)計(jì)。(5) 屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號(hào)中電容耦合噪聲、準(zhǔn)確檢測(cè)和控制,對(duì)信號(hào)采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一樣。電場(chǎng)屏蔽解決分布電容問(wèn)題,一般接大地;電磁場(chǎng)屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺(tái)等高頻電磁場(chǎng)輻射干擾。利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成,可接大地。磁場(chǎng)屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng),其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合,一般接大地為好。當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí),低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。如果電纜的屏蔽層地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí),將產(chǎn)生噪聲電流,形成噪聲干擾源。當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時(shí),輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端;相反,當(dāng)接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時(shí),放大器的輸入端也應(yīng)接到信號(hào)源的公共端。對(duì)于電氣系統(tǒng)的接地,要按接地的要求和目的分類,不能將不同類接地簡(jiǎn)單地、任意地連接在一起,而是要分成若干獨(dú)立的接地子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)都有其共同的接地點(diǎn)或接地干線,最后才連接在一起,實(shí)行總接地。 EDNChina技術(shù)論壇/bbs/def.asp Q1:為什么要接地?Answer:接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地,從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí),接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段,當(dāng)某種原因引起的相線(如電線絕緣不良,線路老化等)和設(shè)備外殼碰觸時(shí),設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線到大地,從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展,在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中,大量設(shè)備之間信號(hào)的互連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn)‘地'作為信號(hào)的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化,信號(hào)頻率越來(lái)越高,因此,在接地設(shè)計(jì)中,信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注,否則,接地不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近,高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。Q2:接地的定義Answer:在現(xiàn)代接地概念中、對(duì)于線路工程師來(lái)說(shuō),該術(shù)語(yǔ)的含義通常是‘線路電壓的參考點(diǎn)';對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō),它常常是機(jī)柜或機(jī)架;對(duì)電氣工程師來(lái)說(shuō),它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個(gè)比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。Q3:常見(jiàn)的接地符號(hào)Answer:PE,PGND,FG—保護(hù)地或機(jī)殼;BGND或DC-RETURN—直流一48V(+24V)電源(電池)回流;GND—工作地;DGND—數(shù)字地;AGND—模擬地;LGND—防雷保護(hù)地GND在電路里常被定為電壓參考基點(diǎn)。從電氣意義上說(shuō),GND分為電源地和信號(hào)地。PG是PowerGround(電源地)的縮寫(xiě)。另一個(gè)是SignalGround(信號(hào)地)。實(shí)際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦?。?。兩個(gè)名稱,主要是便于對(duì)電路進(jìn)行分析。進(jìn)一步說(shuō),還有因電路形式不同而必須區(qū)分的兩種“地”:數(shù)字地,模擬地。數(shù)字地和模擬地都有信號(hào)地、電源地兩種情況。數(shù)字地和模擬地之間,某些電路可以直接連接,有些電路要用電抗器連接,有些電路不可連接。Q4:合適的接地方式Answer:接地有多種方式,有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地以及混合類型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來(lái)說(shuō),單點(diǎn)接地用于簡(jiǎn)單電路,不同功能模塊之間接地區(qū)分,以及低頻(f<lMHz)電子線路。當(dāng)設(shè)計(jì)高頻(f>10MHz)電路時(shí)就要采用多點(diǎn)接地了或者多層板(完整的地平面層)。Q5:信號(hào)回流和跨分割的介紹Answer:對(duì)于一個(gè)電子信號(hào)來(lái)說(shuō),它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個(gè)信號(hào)回流就變得非常的關(guān)鍵。第一,根據(jù)公式可以知道,輻射強(qiáng)度是和回路面積成正比的,就是說(shuō)回流需要走的路徑越長(zhǎng),形成的環(huán)越大,它對(duì)外輻射的干擾也越大,所以,PCB布板的時(shí)候要盡可能減小電源回路和信號(hào)回路面積。第二,對(duì)于一個(gè)高速信號(hào)來(lái)說(shuō),提供有好的信號(hào)回流可以保證它的信號(hào)質(zhì)量,這是因?yàn)镻CB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來(lái)計(jì)算的,如果高速線附近有連續(xù)的地平面,這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù),如果有段線附近沒(méi)有了地參考,這樣阻抗就會(huì)發(fā)生變化,不連續(xù)的阻抗從而會(huì)影響到信號(hào)的完整性。所以,布線的時(shí)候要把高速線分配到靠近地平面的層,或者高速線旁邊并行走一兩條地線,起到屏蔽和就近提供回流的功能。第三,為什么說(shuō)布線的時(shí)候盡量不要跨電源分割,這也是因?yàn)樾盘?hào)跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會(huì)很長(zhǎng)了,容易受到干擾。當(dāng)然,不是嚴(yán)格要求不能跨越電源分割,對(duì)于低速的信號(hào)是可以的,因?yàn)楫a(chǎn)生的干擾相比信號(hào)可以不予關(guān)心。對(duì)于高速信號(hào)就要認(rèn)真檢查,盡量不要跨越,可以通過(guò)調(diào)整電源部分的走線。(這是針對(duì)多層板多個(gè)電源供應(yīng)情況說(shuō)的)Q6:為什么要將模擬地和數(shù)字地分開(kāi),如何分開(kāi)?Answer:模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都要回流到地,因?yàn)閿?shù)字信號(hào)變化速度快,從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會(huì)很大,而模擬信號(hào)是需要一個(gè)干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起,噪聲就會(huì)影響到模擬信號(hào)。一般來(lái)說(shuō),模擬地和數(shù)字地要分開(kāi)處理,然后通過(guò)細(xì)的走線連在一起,或者單點(diǎn)接在一起??偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開(kāi),如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。Q7:單板上的信號(hào)如何接地?Answer:對(duì)于一般器件來(lái)說(shuō),就近接地是最好的,采用了擁有完整地平面的多層板設(shè)計(jì)后,對(duì)于一般信號(hào)的接地就非常容易了,基本原則是保證走線的連續(xù)性,減少過(guò)孔數(shù)量;靠近地平面或者電源平面,等等。Q8:?jiǎn)伟宓慕涌谄骷绾谓拥??Answer:有些單板會(huì)有對(duì)外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網(wǎng)口RJ45連接器等等,如果對(duì)它們的接地設(shè)計(jì)得不好也會(huì)影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會(huì)成為對(duì)外的電磁干擾源,把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來(lái)說(shuō)會(huì)單獨(dú)分割出一塊獨(dú)立的接口地,與信號(hào)地的連接采用細(xì)的走線連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來(lái)阻隔信號(hào)地上噪音過(guò)到接口地上來(lái)。同樣的,對(duì)接口地和接口電源的濾波也要認(rèn)真考慮。Q9:帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?Answer:屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號(hào)地上,這是因?yàn)樾盘?hào)地上有各種的噪聲,如果屏蔽層接到了信號(hào)地上,噪聲電壓會(huì)驅(qū)動(dòng)共模電流沿屏蔽層向外干擾,所以設(shè)計(jì)不好的電纜線一般都是電磁干擾的最大噪聲輸出源。當(dāng)然前提是接口地也要非常的干凈混合電路里面做標(biāo)示用的,VCC表示模擬信號(hào)電源,GND表示模擬信號(hào)地,VDD表示數(shù)字信號(hào)電源,VSS表示數(shù)字電源地。VCC主要表示Bipolar電路的電源,C表示Collector集電極,電源一般接在NPN的集電極(或PNP的發(fā)射極),集成電路剛出現(xiàn)時(shí)只有NPN管,后來(lái)才有集成進(jìn)去的PNP管。VDD/VSS—般表示MOS電路的電源和“地”,D/S分別表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。一、解釋VCC:C=circuit表示電路的意思,即接入電路的電壓;VDD:D=device表示器件的意思,即器件內(nèi)部的工作電壓;VSS:S=series表示公共連接的意思,通常指電路公共接地端電壓。二、說(shuō)明1、 對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō),VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓(通常Vcc>Vdd),VSS是接地點(diǎn)。2、 有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳,說(shuō)明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。3、 在場(chǎng)效應(yīng)管(或COMS器件)中,VDD為漏極,VSS為源極,VDD和VSS指的是元件引腳,而不表示供電電壓。VDD:電源電壓(單極器件);電源電壓(4000系列數(shù)字電路);漏極電壓(場(chǎng)效應(yīng)管)VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74系列數(shù)字電路);聲控載波(VoiceControlledCarrier)VSS:地或電源負(fù)極VEE:負(fù)電壓供電;場(chǎng)效應(yīng)管的源極(S)VPP:編程/擦除電壓。詳解:在電子電路中,VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓:VCC:C=circuit表示電路的意思,即接入電路的電壓,D=device表示器件的意思,即器件內(nèi)部的工作電壓,在普通的電子電路中,一般Vcc>Vdd!VSS:S=series表示公共連接的意思,也就是負(fù)極。有些IC同時(shí)有VCC和VDD,這種器件帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。在“場(chǎng)效應(yīng)”即COMS元件中,VDD乃CMOS的漏極引腳,VSS乃CMOS的源極引腳,這是元件引腳符號(hào),它沒(méi)有“VCC”的名稱,你的問(wèn)題包含3個(gè)符號(hào),VCC/VDD/VSS,這顯然是電路符號(hào)幾種接地符號(hào)第1個(gè)我用做電源正或數(shù)字電路VCC,不用作地.第2個(gè)我用作數(shù)字地或數(shù)字模擬公共地.第3個(gè)用作模擬地.第4個(gè)當(dāng)然是機(jī)箱外殼或外殼接大地了.浮地是什么意思?浮地和接地問(wèn)題解答集(2008-04-2809:59:08)標(biāo)簽:雜談“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種,容易混淆,故總結(jié)一下“地”的概念。“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地,兩者概念不同,目的也不同?!暗亍钡慕?jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。一:信號(hào)“地”又稱參考“地”,就是零電位的參考點(diǎn),也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公共端。直流地:直流電路“地”,零電位參考點(diǎn)。交流地:交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開(kāi)。功率地:大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。模擬地:放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點(diǎn)。數(shù)字地:也叫邏輯地,是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)?!盁岬亍保洪_(kāi)關(guān)電源無(wú)需使用工頻變壓器,其開(kāi)關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān),即所謂的“熱地”,它是帶電的。“冷地”:由于開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合器,既能傳送反饋信號(hào),又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”,它不帶電。信號(hào)接地設(shè)備的信號(hào)接地,可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn),它為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位。有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地,浮地和混合接地。(這里主要介紹浮地)單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn),其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中,布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路,采用一點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上(即設(shè)備的金屬底板)。在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路,常采用多點(diǎn)接地。浮地,即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接?!禾摰?沒(méi)有接地,卻和地等電位的點(diǎn)?!黄鋬?yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地(強(qiáng)電地)和信號(hào)地(弱電地)之間的隔離電阻很大,所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響,而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻,用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗,太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄漏電流的合格性。1:浮地技術(shù)的應(yīng)用a交流電源地與直流電源地分開(kāi)一般交流電源的零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過(guò)的電流,導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外,交流電源的零線上往往存在很多干擾,如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi),將對(duì)直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此,采用把交流電源地與直流電源地分開(kāi)的浮地技術(shù),可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。b放大器的浮地技術(shù)對(duì)于放大器而言,特別是微小輸入信號(hào)和高增益的放大器,在輸入端的任何微小的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致工作異常。因此,采用放大器的浮地技術(shù),可以阻斷干擾信號(hào)的進(jìn)入,提高放大器的電磁兼容能力。c浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)1)盡量提高浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻,從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。2)注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容,高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。3)浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用,才能收到更好的預(yù)期效果。4)采用浮地技術(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。2:混合接地混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性,這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗,因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開(kāi)時(shí),將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過(guò)10?100nF的電容器接到射頻地上,這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來(lái),連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度(di/dt)信號(hào)存在的點(diǎn)。二:設(shè)備接大地在工程實(shí)踐中,除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外,通常還將設(shè)備的信號(hào)地,機(jī)殼與大地連在一起,以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是1) 保護(hù)地,保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼,另一端與大地作可靠連接。2) 防靜電接地,泄放機(jī)箱上所積累的電荷,避免電荷積累使機(jī)箱電位升高,造成電路工作的不穩(wěn)定。3) 屏蔽地,避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對(duì)大地的電位發(fā)生變化,造成設(shè)備工作的不穩(wěn)定。此外還有防雷接地和音響中的音頻專用地等等。系統(tǒng)說(shuō):如果用戶現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有良好接地的情況下,應(yīng)使控制器處于浮地狀態(tài)。請(qǐng)問(wèn)何為“浮地”?在這種情況下,有多個(gè)設(shè)備連接時(shí)地應(yīng)該如何處理?再請(qǐng)問(wèn),可是如果沒(méi)有良好的大地,控制器處于浮地狀態(tài),那么控制器和其他的設(shè)備如何連呢?(補(bǔ)充:比如說(shuō),控制器通過(guò)給某個(gè)設(shè)備送高低電平的信號(hào)來(lái)控制該設(shè)備。)“浮地”是不是非直流通路的接地方法?就是通過(guò)電容隔離的(交流)接地方式。類似計(jì)算機(jī)的開(kāi)關(guān)電源里的AC220V電源過(guò)濾器。電容把“地”浮起來(lái)。被控制設(shè)備沒(méi)有直流接地通路,控制器就不宜獨(dú)自直接接地。完全不接地,是否該稱為“懸地”呢?沒(méi)研究過(guò),不知是否這樣,請(qǐng)各位高手指教!A:解答這里說(shuō)的'、浮地〃就是控制器不接大地.我想說(shuō)明何時(shí)與如何接地:干擾需要一定能量,當(dāng)控制器徹底與大地隔離(浮地)時(shí),工頻干擾回路阻抗極大,流過(guò)控制器及其內(nèi)部的干擾電流極小,不足以干擾倥制器。當(dāng)控制器外殼與大地完好連接,由于控制器與大地等電位,工頻干擾電流被控制器外殼接地點(diǎn)所旁路,無(wú)法進(jìn)入控制器內(nèi)部,從而也無(wú)法干擾。當(dāng)控制器外殼與大地處于上述兩者之間時(shí),就會(huì)有工頻干擾如果控制器的使用可能存在安全問(wèn)題時(shí),外殼必須很好接地多個(gè)設(shè)備的理想接地是盡量一點(diǎn)接大地,以避免設(shè)備間地線干擾有時(shí)具體問(wèn)題需具體分析。如果幾個(gè)設(shè)備互連,又無(wú)法良好接地,那么它們最好都浮地,其實(shí)這一點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,供電和驅(qū)動(dòng)很可能用到工頻電網(wǎng),工頻泄漏是必然的(假設(shè)絕緣阻抗100M歐,380VAC電壓,就有5.373uA峰值漏電流流過(guò)控制器,在MOS器件的控制器中,有的器件本身工作電流只有0.1uA)。所以,一般情況下,控制器外殼最好良好接地。如果你的確能做到所有設(shè)備與工頻隔離(浮地),如果,你的設(shè)備間沒(méi)有較大的電流(這里可稱信號(hào)地電流)或你的設(shè)備間信號(hào)地阻抗很小,那么,你的多個(gè)設(shè)備信號(hào)地可直接互連。否則,你的設(shè)備間信號(hào)傳遞需要加隔離(如光電,變壓器,機(jī)械等)。B:再說(shuō)清接地我想進(jìn)一步說(shuō)明控制器內(nèi)部與其外殼間的接地問(wèn)題:控制器內(nèi)部電氣或電子部分是否需要與外殼一點(diǎn)接地呢?當(dāng)外殼與內(nèi)部電路間完全浮地時(shí),由于它們間仍存在電容藕合效應(yīng),外殼與內(nèi)部電路間仍將存在工頻漏電流。這時(shí):當(dāng)你的電路要求還不是很高時(shí),可以不管當(dāng)你的電路要求很高時(shí),就必須將內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)接地,同時(shí),千萬(wàn)注意同時(shí),必須將外殼良好接大地。為防止內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)連接時(shí),內(nèi)部輸出萬(wàn)一碰外殼而造成短路(如電源設(shè)備),內(nèi)部電路與外殼間用容量足夠大的電容相連,這樣,對(duì)工頻干擾來(lái)說(shuō),內(nèi)部與外殼間是等電位的,對(duì)直流輸出來(lái)說(shuō),是隔離的。小水電》:發(fā)變電站弱電系統(tǒng)接地干擾及其抑制(賀正杰郭麗梅)2005日月5《小水電爲(wèi)°°4年第編輯:宋金鳳【摘要】通過(guò)分析信號(hào)接地對(duì)弱電系統(tǒng)的干擾機(jī)理及不同接地方式下干擾的差異,提出用來(lái)改善接地性能的措施。應(yīng)用斷開(kāi)地環(huán)路、阻塞共模干擾、消除或減小公共地阻抗及合理設(shè)計(jì)接地泄放回路等措施,能有效提高發(fā)變電站弱電設(shè)備的抗干擾能力。圖6幅。【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)二次系統(tǒng)接地技術(shù)應(yīng)用1引言近年來(lái)以電子和微機(jī)為基礎(chǔ)的保護(hù)、監(jiān)控、信號(hào)、通信等設(shè)備在發(fā)、供、配電系統(tǒng)的應(yīng)用日益普及。在這些新型弱電系統(tǒng)應(yīng)用的同時(shí),因過(guò)電壓和電磁耦合作用等引起的電磁干擾問(wèn)題也日益突出。由于電力系統(tǒng)中干擾源眾多,加之弱電系統(tǒng)設(shè)備耐壓水平低、抗干擾能力弱,若不采取措施消除和抑制電磁干擾,將影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。在抑制與消除干擾的措施中,接地技術(shù)(信號(hào)接地)得到廣泛應(yīng)用。然而接地既可以消除和抑制電磁干擾,也可能因接地引入或放大電磁干擾,因此接地技術(shù)應(yīng)用是否得當(dāng)直接關(guān)系到接地效果。2接地干擾的機(jī)理2.1接地體并非理想的等電位體在工程上地線是作為電路電位基準(zhǔn)點(diǎn)的等電位體來(lái)定義的。這個(gè)定義對(duì)于保護(hù)和安全接地是可行的,但對(duì)于弱電系統(tǒng)的信號(hào)接地則是不切實(shí)際的。實(shí)際地線上的電位并不是恒定的,實(shí)踐表明有時(shí)地線上的電位差可能很大,其原因是存在地線阻抗造成的。這種電位差足以造成保護(hù)控制電路工作異常。對(duì)信號(hào)地線,恰當(dāng)?shù)亩x是:信號(hào)流回信號(hào)源的低阻抗路徑。由于過(guò)去對(duì)地線阻抗產(chǎn)生的地電位差的影響認(rèn)識(shí)不足,在電力系統(tǒng)中曾經(jīng)多次因其干擾電子和微機(jī)設(shè)備而造成事故。從阻抗的定義上可知,在交流狀態(tài)下阻抗與信號(hào)的頻率成正比,當(dāng)頻率較高時(shí),阻抗遠(yuǎn)大于直流電阻,此時(shí)地線電流在地線阻抗產(chǎn)生的電壓降可能較大。而造成電磁干擾的信號(hào)往往是脈沖信號(hào)和高頻信號(hào),脈沖信號(hào)含有大量的高頻諧波,故干擾在地線阻抗產(chǎn)生的地電位差是不可忽視的,對(duì)實(shí)際信號(hào)影響很大。2.2地環(huán)路干擾由地環(huán)路產(chǎn)生的干擾,可以用兩組設(shè)備連接的簡(jiǎn)化圖來(lái)分析(見(jiàn)圖1至圖3)。當(dāng)設(shè)備1和設(shè)備2外殼都接地時(shí),由于地線阻抗的存在,若有電流流過(guò)地線時(shí),就會(huì)在地線(含大地)上產(chǎn)生電壓VG,此VG為一個(gè)共模干擾源。當(dāng)電流較大時(shí),這個(gè)電壓可能很大。另外,外界的因素也可產(chǎn)生VG。干擾VG將在地環(huán)路中產(chǎn)生兩個(gè)方向相同電流11和12。由于電路的不平衡性,一般情況下I1HI2,因此會(huì)在電路2的輸入端產(chǎn)生電壓差,轉(zhuǎn)化為差模干擾。電力生產(chǎn)場(chǎng)所各種接地網(wǎng)相當(dāng)復(fù)雜,引入地網(wǎng)的雷電、電網(wǎng)過(guò)電壓相當(dāng)高且較多,這種共模干擾源存在的可能性很大。再者,由于設(shè)備及導(dǎo)線對(duì)地絕緣的不可靠或者電磁耦合作用,這此因素可等效成為C、D兩輸入端的對(duì)地阻抗Z2、Z3,通過(guò)設(shè)備信號(hào)地的連通,信號(hào)VG經(jīng)阻抗GAHDEF回路在Z2產(chǎn)生壓降、經(jīng)GABCEF回路在Z3產(chǎn)生壓降,從而會(huì)在C、D間引入了一個(gè)干擾源VCD。地環(huán)路中的電流還可以由外界電磁場(chǎng)感應(yīng)出來(lái),而產(chǎn)生干擾。如雷電及電網(wǎng)中各種高壓沖擊過(guò)電壓等既可以浸入地線,也可感應(yīng)到地線上面引起地環(huán)路上較高的地電位差。2.3公共地線阻抗的干擾當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí),由于公共地線的阻抗,一個(gè)電路的地電位會(huì)受另一個(gè)電路工作電流的調(diào)制,造成電路間信號(hào)相互耦合,這種耦合作用將導(dǎo)致了電路間的干擾。如圖2所示,公共點(diǎn)的電位為(I1+I2)Z,這個(gè)電壓對(duì)電路1、2都造成了干擾。在數(shù)字電路中,由于信號(hào)頻率高,電路共用一段地線引入的干擾足以造成設(shè)備誤動(dòng)作或異常運(yùn)行。3不同接地方式的干擾差異弱電系統(tǒng)的信號(hào)接地可能引入干擾,不合適的接地方式不僅不能解決問(wèn)題,而且還將引起更嚴(yán)重的干擾。但是運(yùn)用合適的接地方式又有助于防止和消除內(nèi)部或外部干擾源產(chǎn)生的干擾。因此有必要分析各種接地方式的性能和特點(diǎn)。常用的接地方式有單點(diǎn)、兩點(diǎn)、多點(diǎn)、浮地多種方式,它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中單點(diǎn)和浮地方式可以消除地位差的共模干擾,而兩點(diǎn)和多點(diǎn)方式則不能。對(duì)于通常采用的多設(shè)備信號(hào)單點(diǎn)接地,其連接方式又有串聯(lián)、并聯(lián)及串并復(fù)合等方式,其中串聯(lián)方式由于有接地導(dǎo)線為公共地線將引入干擾,而并聯(lián)方式則不會(huì)有上述問(wèn)題。另外,即使相同接地方式,對(duì)采用不同的連接方法或不同的連接位置,其接地效果會(huì)有很大的差異?,F(xiàn)以屏蔽線的屏蔽層采用一點(diǎn)接地為例來(lái)分析,典型的屏蔽線連接簡(jiǎn)圖如圖3所示,對(duì)屏蔽層分別采用A、B、C、D四種接地方法,其中VG1為放大器共同參考點(diǎn)對(duì)地電壓,VG2為兩接地點(diǎn)間的電位差。由于接法A直接將屏蔽層上干擾源引入放大器輸入端,顯然不可取°B、C、D方式的等效電路如圖4。接法B在放大器輸入端引入的干擾電壓為V12二(C1(VG1+VG2)/(C1+C2)),接法C的干擾電壓V12為零,接法D的干擾電壓V12=(C1VG1/(C1+C2))為,比較后發(fā)現(xiàn)只有接法C是可行的。由此可見(jiàn),不同的接地方式和接地方法對(duì)系統(tǒng)的影響有很大的差異。另外,對(duì)于相同電路結(jié)構(gòu),由于電路參數(shù)的不同和干擾源的不同,即使相同的接地方式或方法也將產(chǎn)生不同的影響。因此掌握各種接地方式的性能和特點(diǎn),對(duì)正確運(yùn)用接地技術(shù)顯得十分重要。4接地干擾抑制通過(guò)合理的運(yùn)用接地技術(shù),如選用合適的接地方式,利用回避、旁路、空間換位和疏導(dǎo)等技術(shù),可以很好地抑制接地造成的干擾。通常用來(lái)抑制接地干擾的主要技術(shù)有:避開(kāi)地環(huán)電流的干擾,降低公共接地阻抗的耦合干擾,設(shè)計(jì)合理的接地泄放回路等。4.1避開(kāi)地環(huán)路影響、阻塞共模干擾從地環(huán)路干擾的機(jī)理可知,只要減小地環(huán)路中的電流就能減小地環(huán)路干擾。如果能徹底消除地環(huán)路中的電流,則可以徹底解決地環(huán)路干擾的問(wèn)題。運(yùn)用以下方法可以不同程度地解決地環(huán)路干擾問(wèn)題。4.1.1采用單點(diǎn)接方式在圖1中,將一端電路接地,另一端電路浮地,就切斷了地環(huán)路,因此可以避開(kāi)地環(huán)路電流,消除接地的共模干擾源。但此方法存在兩個(gè)不足,一是出于安全的考慮,往往不允許電路浮地。這時(shí)可以考慮將設(shè)備通過(guò)一個(gè)電感接地,對(duì)于50Hz的交流電流設(shè)備接地阻抗很小,而對(duì)于頻率較高的干擾信號(hào),設(shè)備接地阻抗較大,抑制了地環(huán)路電流。二是盡管設(shè)備浮地,但設(shè)備與地之間還是有寄生電容,這個(gè)電容在頻率較高時(shí)會(huì)提供較低的阻抗,因此并不能完全有效地減小高頻地環(huán)路電流。4.1.2浮點(diǎn)接方式浮點(diǎn)接是使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)完全與大地隔離,使電位飄浮。采用浮點(diǎn)接地時(shí),地電位的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有影響,具有較強(qiáng)的抗干擾能力。這種方法也有其缺點(diǎn):一是可能積累靜電而最終引起設(shè)備破壞或產(chǎn)生干擾源放電電流;二是當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)與地之間的絕緣阻抗下降時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)干擾。實(shí)用的方法是通常采用機(jī)殼接地,其余電路浮地;各電路信號(hào)地內(nèi)部連接,但與接地網(wǎng)隔離。4.1.3使用隔離變壓器隔離利用隔離變壓器斷開(kāi)地環(huán)路,其實(shí)質(zhì)是增加地環(huán)路阻抗,這種方法只能用于交流電流。此方法對(duì)直流或低頻交流有阻塞作用,由于電力系統(tǒng)的保護(hù)和控制等信號(hào)要求能通過(guò)直流或低頻交流信號(hào),應(yīng)用應(yīng)謹(jǐn)慎。另外,變壓器初次級(jí)之間的寄生電容仍然能夠?yàn)轭l率較高的地環(huán)路電流提供通路,因此變壓器隔離的方法對(duì)高頻地環(huán)路電流的抑制效果較差。采用屏蔽技術(shù)可以改善高頻隔離效果,但屏蔽不當(dāng)可能使高頻耦合更加嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)良好屏蔽的變壓器可以在1MHz以下的頻率提供有效的隔離。隔離變壓器一般安在信號(hào)接收端。4.1.4使用光隔離器另一切斷地環(huán)路的方法是利用光實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。這可以說(shuō)是解決地環(huán)路干擾問(wèn)題的最理想方法。用光連接有兩種方法,一種是光耦器件,另一種是用光纖連接。光耦的寄生電容

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