专题 地线干扰与接地技术.ppt

专题 地线干扰与接地技术 为什么要地线 地环路问题与解决方法 公共阻抗耦合问题与解决方法 各种接地方法 电缆屏蔽层的接地 安全地 信号地 地线引发干扰问题的原因 导线的阻抗 导线的阻抗 金属条与导线的阻抗比较 地线问题－地环路 隔离变压器 光隔离器 共模扼流圈的作用 平衡电路对地环路干扰的抑制 地线问题－公共阻抗耦合 单点接地对噪声的抑制 接地方式种类 单点接地 串联单点、并联单点混合接地 线路板上的地线 长地线的阻抗 多点接地 混合接地 放大器屏蔽壳的接地 屏蔽电缆的接地 电场屏蔽的电缆接地 电缆多点接地带来的问题 电缆屏蔽层接地位置 低频磁场对电缆的干扰 抗磁场干扰的电缆接地方式 双绞线对磁场干扰的抑制 抑制磁场干扰的试验数据 抑制磁场干扰的实验数据 接地位置不当造成的干扰 稳压电源 稳压电源 火灾 报警器 火灾 报警器 设备接地的一个主要目的是为了安全。对于图中的机箱，若机箱没有接地，当电源线与机箱之间的绝缘良好（阻抗很大）时，尽管机箱上的感应电压可能很高，但是人触及机箱时也不会发生危险，因为流过人体的电流很小。但如果电源线与机箱之间的绝缘层损坏，使绝缘电阻降低，当人触及机箱时，则会导致较大的电流流过人体，造成人身伤害。最坏的情况是电源线与机箱之间短路，这时全部电流流过人体。 若机箱接地，当电源线与机箱短路时，会烧断保险或导致漏电保护动作。 从前面讲述的电源线滤波器电路可以知道，当机箱上正确安装了电源滤波器时（滤波器的接地端与机箱联在一起），如果机箱不接地，则机箱上的电压为110V，若机箱内的电路地与机箱相连接，则电路的电位也是110V。这时，若这个机箱中的电路与其它接地的设备相连接（电位为0V），则需要注意两者之间的参考电位的问题，轻则造成信号传输质量下降，重则造成电路中的器件损坏（如将另一电路接口上的共模滤波电容烧毁）。 接地还能为雷击电流提供一条泄放路径，当设施或设备中装有浪涌抑制器时，接地是必要的，否则无法泄放浪涌能量。这时，不仅要接地，而且还要“接好地”，也就是，接地的阻抗还必须很低。 对于许多静电敏感的场合，接地还是泄放电荷的主要手段。 思考题：安装了交流滤波器的机箱电位为110V，这是否会造成人身伤害，为什么？ 电气设备从安全的角度考虑，接地是十分必要的。从电路工作的角度看，接地也是必要的。 传统定义：在从事电路设计的人员范围内，如果谁提出这样一个问题：什么是地线，地线起什么作用？马上会引起同事的嘲笑。因为电路接地实在是再自然不过的事情了。定义也在教科书中不知陈述过多少遍：地线就是电路中的电位参考点，它为系统中的所有电路提供一个电位基准。 新定义：如上所述，传统定义仅给出了地线应该具有的等电位状态，并没有反映真实地线的情况。因此用这个定义无法分析实际的电磁兼容问题。新的定义将地线定义为信号流回源的低阻抗路径。这个定义突出了电流的流动。当电流流过有限阻抗时，必然会导致电压降，因此这个定义反映了实际地线上的电位情况。 思考题：在分析、解决电磁兼容问题时，确定实际的地线电流路径十分重要。但你所设计的地线往往并不是实际的地线电流路径，也就是，并不是真正的地线，这是为什么？ 地线干扰的问题是许多人感到困惑的问题。有经验的电路工程师在分析干扰故障时，知道要用示波器检查地线上的噪声电压，但是对这种噪声产生的原因并不是很清楚。结果是，面对噪声电压束手无策。 应用上面给出的信号地的定义，结合我们具备的电路常识，很容易发现地线噪声的秘密： 地线不是等电位体：欧姆定律指出，电流流过一个电阻时，就要在电阻上产生电压。我们用作地线的导体都是有一定阻抗的，实际上，设计不当的地线的阻抗相当大，这在后面讨论。因此地线电流流过地线时，就会在地线上产生电压。我们在设计电路时，往往将地线作为所有电路的公共地线，因此地线上的电流成份很多，电压也很杂乱，这就是地线噪声电压。 地线噪声电压的严重性：地线噪声意味着地线并不是我们做设计时假设的：可以作为电位参考点的等电位体，实际的地线上各点的电位是不相同的。这样，我们设计电路的假设（前提）就被破坏了，电路也就不能正常工作了。这就是地线造成电磁干扰现象的实质。 地线电流路径不确定：地线电流遵守电流的一般规律，走阻抗最小的路径。对于频率较低的电流，这条路径比较容易确定，就是电阻最小的路径，电阻与导体的截面积、长度有关。但是对于频率较高的电流，确定地线电流的路径并不容易，实际的地线电流往往并不流过你所设计的地线。电流失去控制，就会产生一些莫名其妙的问题。 地线设计的核心：减小地线的阻抗 导体的阻抗由两部分组成，一部分是电阻成份，另一部分是电感成份。 电阻成份：对于作为信号地线使用的导体，必须考虑交流电阻。因为，地线流过的信号电流一般是交变电流，而且频率可以很高（与信号频