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文檔簡介
1、第第3 3講講 接地與搭接地與搭接技術(shù)接技術(shù)電磁兼容基礎(chǔ)電磁兼容基礎(chǔ)Agendap接地的含義和分類接地的含義和分類p安全接地安全接地p信號接地信號接地p地線回路的干擾及抑制地線回路的干擾及抑制p信號接地方式信號接地方式p 電纜屏蔽體的接地電纜屏蔽體的接地p搭接搭接1 接地的含義和分類接地的含義和分類提高電子設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性提高電子設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性使系統(tǒng)的屏蔽接地,取得良好的電磁屏蔽效果使系統(tǒng)的屏蔽接地,取得良好的電磁屏蔽效果泄放因靜電感應(yīng)在機殼上積累的電荷泄放因靜電感應(yīng)在機殼上積累的電荷防雷防雷1 接地的含義和分類接地的含義和分類1 接地的含義和分類接地的含義和分類接地接地大地
2、大地系統(tǒng)基準(zhǔn)地系統(tǒng)基準(zhǔn)地接地平面接地平面1 接地的含義和分類接地的含義和分類接地接地安全接地安全接地信號接地信號接地接地的作用接地的作用設(shè)備安全接地設(shè)備安全接地接零保護接地接零保護接地防雷接地防雷接地單點接地單點接地多點接地多點接地混合接地混合接地懸浮接地懸浮接地2 安全接地12122UZZZU機殼電位:機殼電位:雜散阻抗雜散阻抗2U1U1Z2Z機殼機殼電電 壓壓(V)1.51231621252203801000電電 阻阻(K)10016.5116.243.52.21.470.64電電 流流(mA)忽略忽略0.82.810351002681560p 人體電阻隨電壓變化情況人體電阻隨電壓變化情況
3、2 安全接地p 電流對人體的作用電流對人體的作用2 安全接地3 信號接地p 信號地信號地 信號地通常稱為地線,地線就是信號地通常稱為地線,地線就是電路中的電電路中的電位參考點位參考點,它為系統(tǒng)中的所有電路提供一個電位,它為系統(tǒng)中的所有電路提供一個電位基準(zhǔn)準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面。基準(zhǔn)準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面。傳統(tǒng)定義傳統(tǒng)定義信號電流流回信號源的低阻抗路徑。信號電流流回信號源的低阻抗路徑。新定義新定義3 信號接地p 導(dǎo)線的阻抗導(dǎo)線的阻抗V = I R地線電壓地線電壓地線是等電地線是等電位的假設(shè)不位的假設(shè)不成立成立電流走最小電流走最小阻抗路徑阻抗路徑我們并不知我們并不知道地電流的道地電流的確切路徑確切路徑地電流失地電流失
4、去控制去控制Z = RAC + jLL 1 H/m = 1 / ( f r r)1/2 RAC= 0.076r f1/2 RDCr電流深度0.37II趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)p 導(dǎo)線的阻抗導(dǎo)線的阻抗3 信號接地高頻時,導(dǎo)線的直徑作用減小高頻時,導(dǎo)線的直徑作用減小頻率 Hz d = 0.65cm 10cm 1m d = 0.27cm 10cm 1m d = 0.06cm 10cm 1m d= 0.04cm 10cm 1m 10Hz 51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429 7.14m 632 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 1
5、00k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115 隨頻率增加,導(dǎo)線電阻增大隨頻率增加,導(dǎo)線電阻增大 半徑變小,電阻增大半徑變小,電阻增大3 信號接地IGVGVN地
6、環(huán)路I1I2 干擾源電壓p 地線問題地線問題1 1地環(huán)路地環(huán)路4 地線回路的干擾及抑制1. 接地點電位不同接地點電位不同高高低低p 地環(huán)路干擾形成的原因地環(huán)路干擾形成的原因4 地線回路的干擾及抑制2. 處在強交變電磁處在強交變電磁場中感應(yīng)電壓場中感應(yīng)電壓 VCPVGVSVNRLC2C1VG12屏蔽屏蔽u 方向相同的共模電流在變壓器初級繞組中互相抵消,方向相同的共模電流在變壓器初級繞組中互相抵消,變壓器變壓器 起到了隔離作用起到了隔離作用 。u 為了防止地回路電壓通過電繞組之間的分布電容耦合加至負(fù)為了防止地回路電壓通過電繞組之間的分布電容耦合加至負(fù) 載,造成干擾,電屏蔽層應(yīng)接至負(fù)載的接地端。載,
7、造成干擾,電屏蔽層應(yīng)接至負(fù)載的接地端。u 隔離變壓器不能傳輸直流和頻率很低的信號,體積大,成本高隔離變壓器不能傳輸直流和頻率很低的信號,體積大,成本高 p 干擾抑制隔離變壓器干擾抑制隔離變壓器4 地線回路的干擾及抑制u 流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加,從而具流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加,從而具有相當(dāng)大的電感量,對共模電流起到抑制作用,而當(dāng)有相當(dāng)大的電感量,對共模電流起到抑制作用,而當(dāng)兩線圈流過差模電流時磁環(huán)中的磁通相互抵消,幾乎兩線圈流過差模電流時磁環(huán)中的磁通相互抵消,幾乎沒有電感量,所以差摸電流可以無衰減地通過。沒有電感量,所以差摸電流可以無衰減地通過。 (差摸電流)(差摸電流)(
8、共摸電流)共摸電流)p 干擾抑制共模扼流圈干擾抑制共模扼流圈4 地線回路的干擾及抑制R1LVN / VG = R2/ LfLM=VsR2RLVGIN1IN2ISVS + VNM由由VG引起的引起的干擾電壓干擾電壓VN盡量減小盡量減小 R R1 1 和增大和增大 L L(磁導(dǎo)率)(磁導(dǎo)率)p 干擾抑制共模扼流圈干擾抑制共模扼流圈4 地線回路的干擾及抑制R2= R1 RL 22RLjRVVGn22)(11RLVVGnp 干擾抑制光隔離器干擾抑制光隔離器4 地線回路的干擾及抑制光耦器件光耦器件RL發(fā)送接收VGVSCp VGRS1VS1RS2RL2RL1VS2 IN1IN2ISVL 平衡電路:平衡電路
9、: Rs1= Rs2,RL1 = RL2,VS1 = Vs2 VL = IS(RL1 + RL2 ),地環(huán)路噪聲地環(huán)路噪聲 Vg 在負(fù)在負(fù) 載上沒有造成影載上沒有造成影 響,僅有信號電流響,僅有信號電流 I IS(差分電流)(差分電流) 流過負(fù)載。流過負(fù)載。u 高頻平衡電路難以實現(xiàn),通常抑制效果較差高頻平衡電路難以實現(xiàn),通常抑制效果較差。p 干擾抑制平衡電路干擾抑制平衡電路4 地線回路的干擾及抑制u 差分放大器差分放大器4 地線回路的干擾及抑制u 當(dāng)兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時,當(dāng)兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時, 就就發(fā)生了公共阻抗耦合。發(fā)生了公共阻抗耦合。 電路電路1電路電路2地電
10、流地電流1地電流地電流2公共地阻抗公共地阻抗5 信號接地方式p 地線問題地線問題2 2公共阻抗耦合公共阻抗耦合l 說明:放大器(或類似電路)的實質(zhì)是用小信號來對直流電說明:放大器(或類似電路)的實質(zhì)是用小信號來對直流電源調(diào)制,得到功率較大的信號。因此,源調(diào)制,得到功率較大的信號。因此,共用直流共用直流電源的路徑上電源的路徑上的公共阻抗都會造成耦合干擾。的公共阻抗都會造成耦合干擾。 改進改進1改進改進2Vg放大器放大器功率放大器功率放大器Vg降低公共阻抗降低公共阻抗的電壓的電壓避開公共阻避開公共阻抗的電壓抗的電壓5 信號接地方式信號接地方式信號接地方式并聯(lián)單點接地并聯(lián)單點接地 串聯(lián)單點接地串聯(lián)單
11、點接地混合接地混合接地多點接地多點接地單點接地單點接地5 信號接地方式優(yōu)點:簡單優(yōu)點:簡單缺點:公共阻抗耦合缺點:公共阻抗耦合123I1I2I3ABCR1R2R3()()123123233BBAAACIIIZIUUUUIZUI ZU+=+=+=+5 信號接地方式p 串聯(lián)單點接地串聯(lián)單點接地123I1I2I3ABC112233ABCUI ZUI ZUI Z=u 各電路的地電位只與本電路的地電流及地線阻抗各電路的地電位只與本電路的地電流及地線阻抗 有關(guān)有關(guān), 不受其他電路的影響。不受其他電路的影響。u 優(yōu)點:無公共阻抗耦合,適用于優(yōu)點:無公共阻抗耦合,適用于低頻電路低頻電路u 缺點:缺點:接地線過
12、多接地線過多,長度為長度為(波長波長4)的奇數(shù)倍,為的奇數(shù)倍,為輻射天線輻射天線5 信號接地方式p 并聯(lián)單點接地并聯(lián)單點接地RC1RC2RSRGRLVGVSRC1RC2RSRGRLZSGVSVG5 信號接地方式n單點接地對噪聲的抑制單點接地對噪聲的抑制模擬電路模擬電路1模擬電路模擬電路2模擬電路模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動電路繼電器驅(qū)動電路馬達驅(qū)動電路馬達驅(qū)動電路5 信號接地方式u串聯(lián)單點、并聯(lián)單點混合接地串聯(lián)單點、并聯(lián)單點混合接地噪聲噪聲模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字5 信號接地方式u線路板上的地線線路板上的地線5 信號接地方式p 多點接地多點接地u
13、 優(yōu)點:優(yōu)點:無公共阻抗耦合,地線短無公共阻抗耦合,地線短,適于高頻情況適于高頻情況u 缺點:缺點:地環(huán)環(huán)路干擾地環(huán)環(huán)路干擾(),B,C1,2,31,2,31,2,3AUIRj Lw=+R1R2R3L1L2L3電路1電路2電路35 信號接地方式p 多點接地多點接地對低頻(小于對低頻(小于1MHz1MHz)和公共地面小的情況(?。┖凸驳孛嫘〉那闆r(小 于波長的于波長的 20 20 分之一),用單點接地。分之一),用單點接地。對高頻(大于對高頻(大于10MHz10MHz)和公共地面大的情況)和公共地面大的情況(大于波長的(大于波長的2020分之一),用多點接地。分之一),用多點接地。 介于上述兩
14、種情況,用混合接地。介于上述兩種情況,用混合接地。n 接地選擇原則接地選擇原則5 信號接地方式5 信號接地方式p 浮地浮地思考題:1. 1. 下圖兩個電路,哪種接地位置更下圖兩個電路,哪種接地位置更合適?合適?Vs地電流Rs低頻時,電容的阻抗較大,放電路為單點接地方式,高頻時,電容阻抗較低,電路低頻時,電容的阻抗較大,放電路為單點接地方式,高頻時,電容阻抗較低,電路成為兩點成為兩點混合混合接地方式接地方式.Vs安全接地Rs安全接地地環(huán)路電流低頻時,為安全接地方式,高頻時,(感性)地線斷開,可切斷地環(huán)路電流。低頻時,為安全接地方式,高頻時,(感性)地線斷開,可切斷地環(huán)路電流。5 信號接地方式p
15、混合接地混合接地VHE磁場屏蔽磁場屏蔽0v電場屏蔽電場屏蔽高頻電磁高頻電磁波屏蔽波屏蔽6 電纜屏蔽體的接地電纜接敏感電路的信號地,目的是電纜接敏感電路的信號地,目的是將屏蔽層的電位保持在地電位。將屏蔽層的電位保持在地電位。干擾頻率較低干擾頻率較低干擾頻率較高干擾頻率較高單點接地(否則出問題)單點接地(否則出問題)(在哪里接地?)(在哪里接地?)多點接地多點接地(間隔(間隔 /20接地接地)6 電纜屏蔽體的接地p 電場屏蔽的電纜接地電場屏蔽的電纜接地ISVOUTVINISLSRSMVOUTVIN= VIN+ ISRS噪聲噪聲n 電纜多點接地帶來的問題電纜多點接地帶來的問題6 電纜屏蔽體的接地屏蔽
16、雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽同軸線屏蔽同軸線屏蔽同軸線n 電纜屏蔽層接地位置電纜屏蔽層接地位置6 電纜屏蔽體的接地VN ( d / dt ) = A ( dB / dt )VN磁通磁通 回路面積回路面積A感應(yīng)電壓感應(yīng)電壓當(dāng)面積一定時當(dāng)面積一定時減小面積可以減小噪聲減小面積可以減小噪聲n 低頻磁場對電纜的干擾低頻磁場對電纜的干擾6 電纜屏蔽體的接地VSVSVS只有兩端接地的屏蔽層才能只有兩端接地的屏蔽層才能 屏蔽磁場屏蔽磁場6 電纜屏蔽體的接地p抗磁場干擾的電纜接地方式抗磁場干擾的電纜接地方式理想同軸線的信號電流與回流等效為在幾何上重合,因此理想同軸線的信號電流與回流等效為在幾何上重合,因此電纜上的回路面積為電纜上的回路面積為0 0,整個回路面積僅有兩端的部分,整個回路面積僅有兩端的部分6 電纜屏蔽體的接地p雙絞線對磁場干擾的抑制雙絞線對磁場干擾的抑制1001M(A)0(D)131M100(E)281M1001M100(B)271M100每米每米18節(jié)節(jié)(C)136 電纜屏蔽體的接地p抑制磁場干擾的實驗數(shù)據(jù)抑制磁場
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