屏蔽與接地技術(shù)總結(jié)

1、障蔽與接地技術(shù)總結(jié)障蔽與接地技術(shù)總結(jié)22/22障蔽與接地技術(shù)總結(jié)障蔽技術(shù)障蔽的定義障蔽可經(jīng)過(guò)各樣障蔽體來(lái)汲取或反射電磁場(chǎng)騷擾的侵入,達(dá)到阻斷騷擾流傳的目的;或許障蔽體可將騷擾源的電磁輻射能量限制在其內(nèi)部,以防備其攪亂其余設(shè)備。（對(duì)兩個(gè)空間地域之間進(jìn)行金屬的間隔,以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)地域?qū)α硪粋€(gè)地域的感覺(jué)和輻射。）1.一種是主動(dòng)障蔽,防備電磁場(chǎng)外泄;2.一種是被動(dòng)障蔽,防備某一地域受騷擾的影響。障蔽就是詳細(xì)講,就是用障蔽體將元零件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的攪亂源包圍起來(lái),防備攪亂電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散;用障蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái),防備它們遇到外界電磁場(chǎng)的影響。因?yàn)檎媳误w對(duì)來(lái)自

2、導(dǎo)線、電纜、元零件、電路或系統(tǒng)等外面的攪亂電磁波和內(nèi)部電磁波均起著汲取能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在障蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感覺(jué)在障蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分?jǐn)噥y電磁波)的作用,所以障蔽體擁有減弱攪亂的功能。2.障蔽的分類(lèi)障蔽可分為電場(chǎng)障蔽、電磁障蔽和磁障蔽三類(lèi)。電場(chǎng)障蔽又包含靜電場(chǎng)障蔽和交變電場(chǎng)障蔽;磁場(chǎng)障蔽又包含靜磁障蔽和交變磁場(chǎng)障蔽。1.靜電障蔽常用于防備靜電耦合和騷擾,即電容性騷擾;2.電磁障蔽主要用于防備高頻電磁場(chǎng)的騷擾和影響;3.磁障蔽主要用于防備低頻磁感覺(jué),即電感性騷擾。2.1靜電場(chǎng)障蔽和交變電場(chǎng)障蔽1/19用來(lái)防備靜電耦合產(chǎn)生的感覺(jué)。障蔽殼體采納高導(dǎo)電率

3、資料并優(yōu)秀接地,以間隔兩個(gè)電路之間的散布電容巧合，達(dá)到障蔽作用。靜電障蔽的障蔽殼體必然接地。以障蔽導(dǎo)線為例,說(shuō)明靜電障蔽的原理。靜電感覺(jué)是經(jīng)過(guò)靜電電容構(gòu)成的,所以,靜電障蔽是以間隔兩個(gè)電路之間的散布電容。靜電感覺(jué),既兩條線路位于地線之上時(shí),若相關(guān)于地線對(duì)導(dǎo)體1加有V1的電壓,則導(dǎo)體2也將產(chǎn)生與V1成比率的電V2。因?yàn)閷?dǎo)體之間必然存在靜電電容,若設(shè)電容為C10、C12和C20,則電壓V1就被C12和C20分為兩部分,該被分開(kāi)的電壓就為V2,可用下式加以計(jì)算；導(dǎo)體1和2之間加入接地板即可構(gòu)成靜電障蔽。這樣,在接地板與導(dǎo)體1、導(dǎo)體2之間就產(chǎn)生了靜電電容C10和C20。等效電路,增添了對(duì)地靜電電容，除

4、去了導(dǎo)體1、2之間直接巧合的靜電電容。按示2.1，因?yàn)镃12=0,故與V1無(wú)關(guān),V2=0。這就是靜電障蔽的原理。我們?nèi)粲媒饘贇んw將攪亂源障蔽起來(lái),C1為攪亂源與障蔽殼體之間的電容,C2為電子設(shè)備與障蔽殼體之間的電容,Zm為障蔽殼體對(duì)地阻抗。可求得障蔽后電子設(shè)備上的耦合攪亂電壓:Vsm=2C1C2ZmZsVN/(2C1C2-Zm1)-jZs(C1+C2)Zm+C2Zs(2)假如將障蔽殼體理想接地,即Zm=0則,Vsm=0,耦合攪亂可圓滿(mǎn)除去,也就是說(shuō),要想圓滿(mǎn)消除上述攪亂的必需條件是要求障蔽殼體優(yōu)秀接地,在實(shí)質(zhì)工作中,一般要求接地電阻小于2m就能夠了。假如我們使用了障蔽殼體,但不接地時(shí),此時(shí)Zm

5、=,且C1C,C2Vs可,知障蔽后的耦合攪亂,不單不可以夠控制,反而更為嚴(yán)重。相同,假如攪亂源不障蔽,而將電子設(shè)備障蔽,結(jié)果與上述障蔽見(jiàn)效近似。在實(shí)質(zhì)工作中,是障蔽攪亂源仍是障蔽受感器,建議進(jìn)行綜合通盤(pán)問(wèn)慮,應(yīng)依據(jù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作方便、場(chǎng)所等詳細(xì)狀況而定。關(guān)于平行導(dǎo)線,因?yàn)樯⒉茧娙葺^大,耦合攪亂特別嚴(yán)重,需采納同軸電纜導(dǎo)線。相關(guān)同軸電纜導(dǎo)線的抗攪亂問(wèn)題,后邊將另行分析討論。耦合攪亂的大小與頻次相關(guān),頻次高升,攪亂增添。故此,頻次越高,采納障蔽越有必需,障蔽后的見(jiàn)效越顯然。2/192.2電磁障蔽電磁障蔽的機(jī)理就是電磁感覺(jué)現(xiàn)象。在外界交變電磁場(chǎng)作用下，經(jīng)過(guò)電磁感覺(jué)障蔽殼體內(nèi)產(chǎn)生感覺(jué)電流，而這感覺(jué)電

6、流在障蔽空間又產(chǎn)生了與外界電磁場(chǎng)方向相反的電磁場(chǎng)，進(jìn)而抵消了外界電磁場(chǎng),產(chǎn)生障蔽見(jiàn)效。所以，電磁障蔽較適用于高頻。低頻時(shí)感覺(jué)電流小，障蔽見(jiàn)效差；應(yīng)保證障蔽殼體各部分擁有優(yōu)秀的電氣連續(xù)，使感覺(jué)電流能在殼體中流利，以便產(chǎn)生足夠大的感覺(jué)電磁場(chǎng)來(lái)抵消外界電磁場(chǎng)，不然將影響障蔽見(jiàn)效。所謂電磁感覺(jué)，即回路與回路之間的電磁巧合。當(dāng)電流i1、i2經(jīng)過(guò)導(dǎo)線1和2時(shí),若分別構(gòu)成回路,則相互之間就產(chǎn)生電磁巧合。所謂巧合,即在導(dǎo)體2流過(guò)i1的成分，在導(dǎo)體1又流過(guò)i2成分。對(duì)導(dǎo)體1來(lái)說(shuō),i2為不需要的電流,所以,它只好是對(duì)i1的噪聲成分?；芈?與回路2之間的磁通便不相連結(jié)，這樣即可達(dá)成障蔽。但是，實(shí)質(zhì)上，在防騷擾舉措上

7、極少采納裝入磁性資料的方法來(lái)進(jìn)行障蔽。這是因?yàn)檫m合的帶狀高性能磁帶比較昂貴的緣由。真實(shí)有效而適用的方法是盡可能防備構(gòu)成回路。以上談到的障蔽問(wèn)題，重要的是要分清騷擾終究是源于電壓仍是發(fā)源于電流。必然依據(jù)不一樣樣的狀況來(lái)決定采納靜電障蔽仍是采納電磁障蔽。在交變場(chǎng)中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)老是同時(shí)存在的,這時(shí)障蔽要考慮對(duì)電磁場(chǎng)的障蔽,也就是電磁障蔽。電磁障蔽不是電場(chǎng)障蔽和磁場(chǎng)障蔽的簡(jiǎn)單疊加。在前面所述的4種狀況中,把高頻和低頻電場(chǎng)或磁場(chǎng)分開(kāi)討論自己也是一種簡(jiǎn)化,因?yàn)榈皖l和高頻中間的過(guò)渡是特別復(fù)雜的。一般狀況,在頻次較低的范圍內(nèi),電磁攪亂一般出此刻近場(chǎng)區(qū)(感覺(jué)場(chǎng))。而近場(chǎng)依據(jù)攪亂源的性質(zhì)不一樣樣,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小

8、有很大差異。如高電壓小電流的干擾源以電場(chǎng)攪亂為主,磁場(chǎng)攪亂可忽視不計(jì),只考慮電場(chǎng)障蔽即可;而低電壓高電流攪亂源則以磁場(chǎng)攪亂為主,電場(chǎng)攪亂能夠忽視不計(jì),這時(shí)只考慮磁場(chǎng)障蔽即可。當(dāng)頻次較高時(shí),攪亂源的電磁輻射能力增添,會(huì)產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)即遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(輻射場(chǎng))。遠(yuǎn)場(chǎng)攪亂中的電場(chǎng)攪亂和磁場(chǎng)攪亂都不可以忽視,需要同時(shí)實(shí)行電場(chǎng)和磁場(chǎng)障蔽,一般的做法是采納電阻率和磁導(dǎo)率都低的導(dǎo)體做成障蔽盒并優(yōu)秀接地。3/192.3磁場(chǎng)障蔽當(dāng)攪亂源以電流形式出現(xiàn)時(shí)，此電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)互感耦合對(duì)周邊信號(hào)形成攪亂。控制這種攪亂，有效方法是實(shí)行磁場(chǎng)障蔽。磁場(chǎng)障蔽第一應(yīng)注意到攪亂源的頻次高低，因?yàn)殡S攪亂頻次的不一樣樣，障蔽原理也不一樣

9、樣，它將波及到障蔽資料的采納以及障蔽殼體設(shè)計(jì)、制作等諸方面的問(wèn)題，若不加分析就不可以能達(dá)到控制攪亂的見(jiàn)效。低頻磁場(chǎng)障蔽這里所指低頻一般在100kHz以下。設(shè)周邊的兩平行導(dǎo)線1和導(dǎo)線2。導(dǎo)線1對(duì)導(dǎo)線2的磁場(chǎng)耦合攪亂為：U2=jMI1式中：M為兩導(dǎo)線間的散布互感，M=/I1；I1為導(dǎo)線1流過(guò)的電流；為電流；I1產(chǎn)生的對(duì)導(dǎo)線2交連的磁通。為控制磁場(chǎng)耦合攪亂，應(yīng)盡量減少散布互感M，也就是減少攪亂源與被攪亂電路之間的交連磁通。障蔽對(duì)策障蔽此類(lèi)攪亂，建議采納擁有高導(dǎo)磁率的鐵磁資料做成障蔽殼體，將攪亂源障蔽起來(lái)，這樣能使攪亂源產(chǎn)生的磁通被指引至鐵磁資猜中，進(jìn)而不與被攪亂的電路交連。同理，也可將被攪亂的電路障

10、蔽起來(lái)。相關(guān)障蔽殼體的制作，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.所采納資料磁路的磁阻Rm越小越好Rm=L/S（L為磁路長(zhǎng)度；S為磁路橫切面積；為導(dǎo)磁率）。采納值高的鐵、硅鋼片、坡莫合金等；2.在障蔽殼體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使殼體有足夠的厚度以增大S，達(dá)到增添障蔽見(jiàn)效的目的；在垂直于磁通方向不可以夠張口，免得增大磁阻；3.為了更好地提升障蔽見(jiàn)效，有時(shí)采納多層障蔽，在安裝時(shí)要注意將障蔽殼體擰緊。高頻磁場(chǎng)障蔽4/19頻次在100kHz以上高頻磁場(chǎng)的障蔽原理是利用電磁感覺(jué)現(xiàn)象在障蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到目的。上述鐵磁資料在高頻狀況下，其磁性耗資太大，不利于在障蔽殼體上形成盡量大的渦流，達(dá)不到有效除去高頻磁場(chǎng)攪亂的目

11、的。一個(gè)良導(dǎo)系統(tǒng)成的障蔽殼體對(duì)一個(gè)電子線路的障蔽等效電路圖。L為電子電路的電感；M為電子電路與障蔽殼體的互感；Ls為障蔽殼體的電感；I為電子電路的電流；Rs為障蔽殼體的電阻。進(jìn)而可得出障蔽殼體上形成的渦流為：Is=jMI/(Rs+jLs)當(dāng)頻次高時(shí)，LsRs，此時(shí)Rs可忽視不計(jì)，則可簡(jiǎn)化為IsMI/Ls當(dāng)頻次低時(shí)，LsRs，此時(shí)Ls可忽視不計(jì)，則可簡(jiǎn)化為IsjMI/Rs障蔽對(duì)策1.渦流隨頻次高升而增大，這說(shuō)明高頻磁場(chǎng)障蔽應(yīng)采納導(dǎo)電資料。2.在高頻段，渦流大小與頻次沒(méi)關(guān)，即渦流隨頻次高升增大到必然程度后，連續(xù)高升頻次其障蔽見(jiàn)效就不再增強(qiáng)了。3.在低頻段，低，Is小，其障蔽見(jiàn)效差；Rs小，Is大，

12、障蔽見(jiàn)效好，并且障蔽耗資也少，這就要求障蔽資料采納良導(dǎo)體。因?yàn)楦哳l集膚效應(yīng)，渦流僅在障蔽殼體表面薄層流過(guò)，所以，在設(shè)計(jì)高頻障蔽殼體時(shí)，與低頻障蔽殼體不一樣樣，無(wú)需做得很厚，只要保證必然的機(jī)械強(qiáng)度即可，一般為0.20.8mm。關(guān)于障蔽導(dǎo)線，平常采納多股線編織網(wǎng)，因其在相同體積下有更大的表面積3障蔽常用分析因同軸電纜線在實(shí)質(zhì)中應(yīng)用特別廣泛,對(duì)它的障蔽問(wèn)題,獨(dú)自進(jìn)行討論是特別必需的。在電場(chǎng)中采納同軸電纜對(duì)控制容性耦合是十分有效的,但在磁耦合中,同軸電纜線的抗攪亂問(wèn)題就復(fù)雜多了。其復(fù)雜所在是同軸電纜線由中心導(dǎo)線與屏蔽層構(gòu)成,在必然的條件下能形成障蔽層與中心導(dǎo)線的磁耦合。現(xiàn)進(jìn)行分析以下:5/19(1)銅

13、軸電纜的中心導(dǎo)線是受感器時(shí),為分析方便,視中心導(dǎo)線無(wú)電流經(jīng)過(guò),而障蔽層有平均軸向電流IS流過(guò)。這時(shí)障蔽層產(chǎn)生的自感為L(zhǎng)s=/Is屏,蔽層與中心導(dǎo)線之間產(chǎn)生的互感M=/Is由,于IS所產(chǎn)生的磁通所有包圍著中心導(dǎo)線,故上述兩式中的相等。Vs是外界要素在障蔽層上感覺(jué)的電壓,Is是Vs所產(chǎn)生的電流,加之障蔽層自感Ls和電阻Rs的存在,使得Is對(duì)中心導(dǎo)線產(chǎn)生了感覺(jué)電壓Vn。反應(yīng)可能惹起振蕩。對(duì)放大器造成極大攪亂,障蔽罩也不起作用,這種接法也不合理。由上述分析,我們得出在信號(hào)源接地、放大器浮地時(shí),要獲得希望的障蔽見(jiàn)效應(yīng)做到:第一,導(dǎo)線障蔽層應(yīng)在信號(hào)接地處與零信號(hào)參照電位點(diǎn)相連結(jié);第二,必然將障蔽罩內(nèi)電路的

14、零信號(hào)參照電位點(diǎn)與障蔽罩相連結(jié)。在信號(hào)源浮地、放大器接地時(shí),也可相應(yīng)獲得:導(dǎo)線障蔽層應(yīng)連結(jié)到放大器的輸入?yún)⒄斩恕?電子儀器的障蔽依據(jù)上述電磁障蔽的原理,在設(shè)計(jì)中,應(yīng)依據(jù)設(shè)備的詳細(xì)要乞降生產(chǎn)工藝條件對(duì)障蔽進(jìn)行整體設(shè)計(jì)?？紤]攪亂源的性質(zhì)、頻次,劃分是近場(chǎng)區(qū)仍是遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),分析儀器自己的輻射發(fā)射以及耦合方式,找出敏感組件,確立障蔽要求,再開(kāi)始電磁障蔽的設(shè)計(jì),關(guān)于電子儀器的障蔽,主要考慮以下要素:構(gòu)造形式:儀器構(gòu)造采納哪一種構(gòu)造形式,應(yīng)依據(jù)障蔽要求進(jìn)行選擇,關(guān)于障蔽要求較高的儀器,可采納雙層障蔽,儀器的構(gòu)造應(yīng)注意整體的電氣連續(xù)性,在構(gòu)造設(shè)計(jì)中,一些構(gòu)造細(xì)節(jié)對(duì)儀器的力學(xué)性能或許沒(méi)有影響,但對(duì)障蔽見(jiàn)效卻很重要

15、。對(duì)中間裝置,從前去往采納底板和蓋板薄板形式,用螺釘將它們與框架連結(jié)起來(lái),為了密封在它們與框架之間墊上橡膠墊,這樣,不單底板和蓋板與框架之間增添了一道縫,并且此間的電氣連續(xù)性也只好經(jīng)過(guò)螺釘來(lái)聯(lián)系,大大降低了其障蔽見(jiàn)效,假如底板與蓋板之間采納金屬接觸,空隙寬度會(huì)降到最小,障蔽見(jiàn)效得以提升。資料選擇6/19資料的電導(dǎo)率、磁通率越高,障蔽見(jiàn)效越好,但資料的采納還遇到強(qiáng)度、重量、散熱性、工藝性等要素的限制。當(dāng)障蔽見(jiàn)效不太好時(shí),可考慮對(duì)其進(jìn)行表面辦理。壁厚的選擇壁厚增大,對(duì)電磁流的吸撤耗資越大,障蔽見(jiàn)效越好,但壁厚受重量等要素的制約,應(yīng)綜合衡量。空隙空隙惹起電磁波的泄露,空隙越長(zhǎng),泄露越多,設(shè)計(jì)時(shí)主要考

16、慮:1)減少空隙數(shù)目。采納合理的構(gòu)造使空隙數(shù)目最小。2)增添空隙深度。增添空隙深度可增大空隙的傳輸耗資。3)減少空隙長(zhǎng)度。能夠減少電磁波的泄露。4)改變空隙的形式。如將平縫改為坡縫,可增大電磁波的反射耗資和傳輸損耗。5)用導(dǎo)電墊取代一般墊。導(dǎo)電墊的變形量控制在15%左右,可發(fā)揮較好作用。表面辦理表面辦理直接影響到殼體表面的導(dǎo)電性,影響接觸面的接觸電阻,影響整體殼體的電氣連續(xù)性,進(jìn)而影響儀器的障蔽見(jiàn)效,假如用化學(xué)導(dǎo)電氧化取代陽(yáng)極氧化,既可防腐,又有較好的障蔽見(jiàn)效。接插件與電纜接插件和電纜是傳導(dǎo)攪亂的重要門(mén)路,插座孔仍是電磁泄露的重要部位。所以關(guān)于電磁兼容要求主的儀器,除采納障蔽電纜外,還應(yīng)采納擁

17、有障蔽見(jiàn)效和濾波能力的接插件。接地7/19儀器殼體要擁有圓滿(mǎn)的障蔽見(jiàn)效,還必然接地優(yōu)秀,這對(duì)電障蔽來(lái)說(shuō)特別重要。當(dāng)控制外界對(duì)同軸電纜線的攪亂時(shí),應(yīng)采納障蔽層一端接地,另一端懸空的連結(jié)方法。當(dāng)同軸電纜中心導(dǎo)線是攪亂源時(shí),應(yīng)采納障蔽層一端接地,另一端串聯(lián)一個(gè)電阻的方法。這時(shí)不論是高頻仍是低頻,對(duì)磁障蔽都能收到優(yōu)秀的見(jiàn)效。接地技術(shù)討論1.1地的見(jiàn)解“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的見(jiàn)解。因?yàn)椤暗亍钡姆诸?lèi)與作用有多種“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地，二者見(jiàn)解不一樣樣，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”。信號(hào)“地”又稱(chēng)參照“地”，就是零電位的參照點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號(hào)

18、回路的公共端。(1)直流地：直流電路“地”，零電位參照點(diǎn)。(2)溝通地：溝通電的零線。應(yīng)與地線差異開(kāi)。(3)功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參照點(diǎn)。(4)模擬地：放大器、采樣保持器、A/D變換器和比較器的零電位參照點(diǎn)。(5)數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參照點(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)相關(guān)，即所謂的“熱地”，它是帶電的。冷“地”：因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端間隔；又因?yàn)槠浞磻?yīng)電路。常用光電耦合器，既能傳達(dá)反應(yīng)信號(hào)，又將兩方的“地”間隔；所以輸出端的地稱(chēng)之為“冷地”，它不帶電。1.2接地的方法8/19在復(fù)雜的大系統(tǒng)中,既有高頻信

19、號(hào),又有低頻信號(hào);既有強(qiáng)電電路,又有弱電電路;既有屢次開(kāi)關(guān)動(dòng)作的設(shè)備,又有極為敏感的弱信號(hào)裝置.這樣的綜合性系統(tǒng),但是將電路按需要設(shè)置接地方式是不可以夠知足電磁兼容性要求的,還必然采納分門(mén)別類(lèi)的方法將不一樣樣種類(lèi)的信號(hào)電路分紅若干種類(lèi),以同類(lèi)電路構(gòu)成接地系統(tǒng).一般有兩種分類(lèi)法:四類(lèi)法和三類(lèi)法.四類(lèi)法是將所有電路按信號(hào)特色分紅四類(lèi),分別接地,形成四個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),每個(gè)“地”系統(tǒng)可能采納不一樣樣的接地方式.四類(lèi)法的第一類(lèi)是敏感信號(hào)和小信號(hào)“地”系統(tǒng).包含低電平電路、弱信號(hào)檢測(cè)電路、傳感器輸入電路、前級(jí)放大電路、混頻器等,因?yàn)檫@些電路工作電平低,信號(hào)幅度弱項(xiàng),特別簡(jiǎn)單遇到攪亂而無(wú)效或降級(jí),所以它們

20、的地線應(yīng)防備混淆于其余電路中.第二類(lèi)是不敏感信號(hào)和大信號(hào)電路的的線系統(tǒng).它包含高電平電路、末級(jí)放大器、大功率電路等.因?yàn)樵谶@些電路中,工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,所以必然和小信號(hào)電路的地線分開(kāi)設(shè)置,不然經(jīng)過(guò)地線的耦合作用必然對(duì)小信號(hào)電路造成攪亂,使電路不可以夠正常工作.第三類(lèi)是攪亂源設(shè)備地系統(tǒng),它包含電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器等.因?yàn)檫@種元件在工作時(shí)產(chǎn)生火花或沖擊電流等,常常對(duì)電子電路產(chǎn)生嚴(yán)重的攪亂,除了要采納障蔽間隔技術(shù)外,地線必然和電子電路分開(kāi)設(shè)置.第四類(lèi)是金屬構(gòu)件地.它包含機(jī)殼、底板、機(jī)門(mén)、面板等.為了防備發(fā)生人身觸電事故、雷擊事故、外界電磁場(chǎng)的攪亂以及摩擦產(chǎn)生靜電等,必然將

21、機(jī)殼等接地.因?yàn)椤八念?lèi)法”中四種電路的地都分別設(shè)置,所以能夠較圓滿(mǎn)地達(dá)到接地的設(shè)計(jì)要求.“三類(lèi)法”與“四類(lèi)法”的分類(lèi)原則相同,但是將上述第一類(lèi)和第二類(lèi)的地線分別集中連結(jié)到機(jī)殼,并略去第四類(lèi),成為三類(lèi)地系統(tǒng).在工程實(shí)踐中,按電路性質(zhì)分類(lèi)接地的舉措還包含數(shù)字信號(hào)地和模擬信號(hào)地分別設(shè)置,溝通電源的地和直流電源的地分開(kāi)均分門(mén)別類(lèi)的舉措.它們都是控制干擾卓有見(jiàn)效的方法.9/19在同類(lèi)電路中,有一個(gè)共同的接地導(dǎo)線系統(tǒng)(或接地面),依據(jù)各樣電路接地址的連結(jié)方式不一樣樣,平常能夠分紅四種接地系統(tǒng).1)單點(diǎn)接地：?jiǎn)吸c(diǎn)接地是為很多在一同的電路供給公共電位參照點(diǎn)的方法，這樣信號(hào)就能夠在不一樣樣的電路之間傳輸。若沒(méi)有

22、公共參照點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信號(hào)傳輸。單點(diǎn)接地要求每個(gè)電路只接地一次，并且接在同一點(diǎn)。該點(diǎn)常常一地球?yàn)閰⒄?。?shí)質(zhì)上接地的三條連結(jié)導(dǎo)線會(huì)有兩種布線方案:1.三條線各自引向接地址;2.三條線串聯(lián)后連向接地址.不論怎么布線,導(dǎo)線上均有必然電阻,分析這些電阻的影響,會(huì)有兩種可能的實(shí)質(zhì)等效電路.當(dāng)三條線分別引到接地址焊接時(shí),其等效電路如圖(a)所示,圖中R1,R2,R3分別為三條引線的電阻,此時(shí)各電路的電位分別為UA=R1I1,UB=R2I2,UC=R3I3.這種狀況下,各設(shè)備(或各支路)的地電位僅與各自的地電流I及地線電阻相關(guān),不受其余電路影響,對(duì)防備各電路之間的相互攪亂及地回路攪亂是很有效的.特別是當(dāng)電

23、路頻次較低、連結(jié)導(dǎo)線比較短的場(chǎng)合,常常采納這種接地方式.它的弊端是不適用于高頻電路.關(guān)于并列設(shè)備(或支路)很多的狀況,需要很多根連結(jié)地線,構(gòu)造粗笨.設(shè)備越多,必然布局分別,就會(huì)使地線導(dǎo)線加長(zhǎng),惹起阻抗增添,還會(huì)因?yàn)楦鞯鼐€間相互耦合,使線間電感耦合和電容耦合增大.單點(diǎn)接地的另一種實(shí)質(zhì)布線的等效電路如圖(b)所示.圖中接地址至A點(diǎn)的一段線為電路1、電路2、電路3的共用地線,AB段為電路2和電路3的共用地線.設(shè)R1為接地址至A點(diǎn)的等效電阻,R2,R3分別為AB和BC段的等效電阻,I1,I2,I3分別為電路1、電路2、電路3的電流,則各接地址之地電位為:A點(diǎn)UA=(I1+I2+I3)R1B點(diǎn)UB=(I

24、1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2C點(diǎn)UC=(I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2+I3R3所以可知,A,B,C各點(diǎn)的電位不只不為零,且受其余電路的影響.所以,從防備噪聲和控制攪亂角度,這種接地方式不適用.但這種接地方式的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,各電路的接地線短電阻較小,所以在設(shè)備機(jī)柜中是常用的一種接地方式.自然,假如各電路的地線中電流相差很大時(shí)就不可以夠使用,因?yàn)楦麟娐窌?huì)經(jīng)過(guò)接地線相互影響.在采取這種接地方式時(shí)還必然注意要把最低電平電路放在最湊近接地址的A處,以使B點(diǎn)及C點(diǎn)的電位受影響最小10/192)多點(diǎn)接地：設(shè)備內(nèi)電路都以機(jī)殼為參照點(diǎn)，而各個(gè)設(shè)備的機(jī)殼又都以地為參照點(diǎn)。這種接地構(gòu)造能夠

25、供給較低的接地阻抗，這是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地時(shí)，每條地線能夠很短；并且多根導(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)體的總電感。在高頻電路中必然使用多點(diǎn)接地，并且要求每根接地線的長(zhǎng)度小于信號(hào)波長(zhǎng)的1/20。多點(diǎn)接地的等效電路如圖(b)所示.設(shè)每個(gè)電路接至機(jī)殼或地線系統(tǒng)的地線電阻為Ri,電感為L(zhǎng)i,地電流為Ii,則電路對(duì)地的電位Ui為:Ui=(Ri+jwLi)Ii.為了降低電路的地電位,每個(gè)電路的地線應(yīng)盡可能縮短,以便降低地線阻抗.在導(dǎo)體截面積相同的狀況下,矩形截面之周邊較圓形截面之周邊長(zhǎng).為了減少電阻,常用矩形截面導(dǎo)體作地線帶,平常還在地線上鍍銀,以提升其表面電導(dǎo)率.多點(diǎn)接地系統(tǒng)的長(zhǎng)處是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單,并且因?yàn)榻?/p>

26、地線短,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯然減小.但因?yàn)槎帱c(diǎn)接地后,設(shè)備內(nèi)部會(huì)增添很多地線回路,它們對(duì)較低電平的電路會(huì)惹起攪亂,帶來(lái)不良影響.綜上所述,能夠把低頻和高頻接地系統(tǒng)選擇準(zhǔn)則概括以下:關(guān)于低頻(1MHz)和公共接地面尺寸小的狀況(l10MHz)和公共接地面尺寸大的狀況(l/20)要選,用多點(diǎn)接地方式.頻次為1MHz-10MHz及接地面尺寸為l/20時(shí),一般可采納單點(diǎn)和多點(diǎn)的混淆接地方式.3)混淆接地：混淆接地既包含了單點(diǎn)接地的特色，又包含了多點(diǎn)接地的特色。比方，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地，而射頻信號(hào)又要求多點(diǎn)接地，這時(shí)就能夠采納混淆接地。關(guān)于直流，電容是開(kāi)路的，電路是單點(diǎn)接地，關(guān)于射頻，

27、電容是導(dǎo)通的，電路是多點(diǎn)接地?；煜拥厥菇拥叵到y(tǒng)在低頻和高頻時(shí)表現(xiàn)不一樣樣的特色，這在寬帶敏感電路中是必需的。電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗，所以能夠防備兩模塊之間的地環(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)的直流地經(jīng)過(guò)10100nF的電容器接到射頻地上，這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連結(jié)起來(lái)，連結(jié)點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度（di/dt）信號(hào)存在的點(diǎn)。在工程實(shí)踐中，除仔細(xì)考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外，平常還將設(shè)備的信號(hào)地，機(jī)殼與大地連在一同，以大地作為設(shè)備的接地參照點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是11/191）保護(hù)地，保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不帶電的金屬外殼（或構(gòu)架）和接地裝置之間作優(yōu)秀的電氣連結(jié)。為了保護(hù)人

28、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，另一端與大地作靠譜連結(jié)。2）防靜電接地，泄放機(jī)箱上所累積的電荷，防備電荷累積使機(jī)箱電位高升，造成電路工作的不堅(jiān)固。3）障蔽地，防備設(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)備工作的不堅(jiān)固。4）浮地：即該電路地與大地?zé)o導(dǎo)體連結(jié)。(虛地:沒(méi)有接地，卻和地等電位的點(diǎn))其長(zhǎng)處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）之間的間隔電阻很大，所以能阻截共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁攪亂。其弊端是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位改動(dòng)和增添了對(duì)模擬電路的感覺(jué)攪亂。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨

29、接一個(gè)阻值很大的泄放電阻，用以開(kāi)釋所累積的電荷。注意控制開(kāi)釋電阻的阻抗，太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄露電流的合格性。1）溝通電源地與直流電源地分開(kāi)一般溝通電源的零線是接地的。但因?yàn)榇嬖诮拥仉娮韬推渖狭鬟^(guò)的電流，致使電源的零線電位其實(shí)不是為大地的零電位。其余，溝通電源的零線上常常存在很多攪亂，假如溝通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。所以，采納把溝通電源地與直流電源地分開(kāi)的浮地技術(shù)，能夠間隔來(lái)自溝通電源地線的攪亂。2）放大器的浮地技術(shù)關(guān)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攪亂信號(hào)都可能致使工作異樣。所以，采納放大器的浮地技術(shù)，能夠

30、阻斷攪亂信號(hào)的進(jìn)入，提升放大器的電磁兼容能力。3）浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)i.盡量提升浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，進(jìn)而有益于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模攪亂電流。12/19注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容，高頻攪亂信號(hào)經(jīng)過(guò)寄生電容仍舊可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。iii.浮地技術(shù)必然與障蔽、間隔等電磁兼容性技術(shù)相互聯(lián)合應(yīng)用，才能收到更好的預(yù)期見(jiàn)效。iv.采納浮地技術(shù)時(shí)，應(yīng)該注意靜電和電壓還擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。1.3接地的原由當(dāng)很多相互連結(jié)的設(shè)備體積很大（設(shè)備的物理尺寸和連結(jié)電纜與任何存在的攪亂信號(hào)的波長(zhǎng)比較很大）時(shí)，就存在經(jīng)過(guò)機(jī)殼和電纜的作用產(chǎn)生攪亂的可能性。當(dāng)發(fā)生這種狀況時(shí)，攪亂電流的路徑平常存在于系統(tǒng)的地回

31、路中。在考慮接地問(wèn)題時(shí)，要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題，一個(gè)是系統(tǒng)的自兼容問(wèn)題，另一個(gè)是外面攪亂耦合進(jìn)地回路，致使系統(tǒng)的錯(cuò)誤工作。因?yàn)橥饷鏀噥y常常是隨機(jī)的，所以解決起來(lái)常常更難。要求接地的原由很多，下邊列出幾種：1)安全接地：使用溝通電的設(shè)備必然經(jīng)過(guò)黃綠色安全地線接地，不然當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機(jī)殼之間的絕緣電阻變小時(shí)，會(huì)致使電擊損害。2)雷電接地：設(shè)備的雷電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭構(gòu)成。該接地系統(tǒng)平常與用做電源參照地及黃綠色安全地線的接地是共用的。雷電放電接地僅對(duì)設(shè)備而言，設(shè)備沒(méi)有這個(gè)要求。3)電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地，包含：a)障蔽接地：為了防備電

32、路之間因?yàn)榧纳娙荽嬖诋a(chǎn)生相互攪亂、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν饨珉妶?chǎng)敏感，必然進(jìn)行必需的間隔和障蔽，這些間隔和障蔽的金屬必然接地。b)濾波器接地：濾波器中一般都包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時(shí)，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。c)噪聲和攪亂控制：對(duì)內(nèi)部噪聲和外面攪亂的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的很多點(diǎn)與地相連，進(jìn)而為攪亂信號(hào)供給“最低阻抗”通道。13/19d)電路參照：電路之間信號(hào)要正確傳輸，必然有一個(gè)公共電位參照點(diǎn)，這個(gè)公共電位參照點(diǎn)就是地。所以所有相互連結(jié)的電路必然接地。電磁兼容接地:出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地,它包含:(1)障蔽接地為了防備電路之間因?yàn)榧纳娙荽嬖诋a(chǎn)生攪亂

33、、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν饨珉妶?chǎng)敏感,必然進(jìn)行必需的間隔和障蔽,這些間隔和障蔽的金屬必然接地;(2)濾波器接地:濾波器中一般都包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容,當(dāng)濾波器不接地時(shí),這些電容就處于懸浮狀態(tài),起不到旁路的作用;(3)噪聲和攪亂控制:對(duì)內(nèi)部噪聲和外面攪亂的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的很多點(diǎn)與地相連,進(jìn)而為攪亂信號(hào)供給“最低阻抗”通道;(4)電路參照:電路之間信號(hào)要正確傳輸,必然有一個(gè)公共電位參照點(diǎn),這個(gè)公共電位參照點(diǎn)就是地.所以所有相互連結(jié)的電路必然接地.1.4接地的應(yīng)用1信號(hào)電纜的接地技術(shù)電纜的障蔽層必然接地,如不接地,因?yàn)榧纳詈?其攪亂程度反而比不帶障蔽層嚴(yán)重,使導(dǎo)線增添攪亂。(1)1MHz

34、下低頻電纜的接地技術(shù)。低頻信號(hào)電纜的障蔽層應(yīng)一點(diǎn)接地。障蔽層單端接地時(shí),流過(guò)障蔽層的信號(hào)電流大小相等、方向相反,它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)攪亂相互抵消;障蔽層兩頭接地時(shí),障蔽層上流過(guò)的是信號(hào)電流與地環(huán)電流的疊加,不可以夠圓滿(mǎn)抵消信號(hào)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)攪亂。所以,障蔽層單端接地對(duì)電磁場(chǎng)攪亂擁有很好的控制作用,而障蔽層兩頭接地控制電磁場(chǎng)耦合攪亂的能力比單端接地要差。故低頻信號(hào)電纜以采納單端接地的障蔽雙絞線的抗電磁攪亂見(jiàn)效最正確。至于接地址,a)當(dāng)電路中有一個(gè)不接地的信號(hào)源與一個(gè)接地的放大器相連時(shí),輸入端的障蔽層應(yīng)接至放大器的公共端14/19b)當(dāng)一個(gè)不接地的放大器與一個(gè)接地的信號(hào)源相連時(shí),應(yīng)在信號(hào)源的輸出端接地

35、,這樣放大器輸入端沒(méi)有攪亂電壓。在光纜傳輸系統(tǒng)中,各監(jiān)控點(diǎn)的光端機(jī)外露導(dǎo)電部分、光纜增強(qiáng)芯等都采納一點(diǎn)接地,一般與系統(tǒng)的接地裝置相連。因?yàn)楣饫|傳輸信號(hào)是在略微的電流下進(jìn)行的,要求各級(jí)工作電路都有優(yōu)秀的信噪比,采納這種方法接地能夠增強(qiáng)障蔽,防備攪亂。(2)1MHz以上高頻電纜的接地技術(shù)。關(guān)于障蔽雙絞線對(duì)電纜,高頻集膚效應(yīng)使攪亂電流在障蔽層表面面流動(dòng),而信號(hào)電流在障蔽層內(nèi)表面流動(dòng),進(jìn)而減少障蔽層上信號(hào)電流和攪亂電流的耦合。為了保證障蔽層為地電位,1MHz以上高頻電纜平常采納多點(diǎn)接地技術(shù)1.5控制接地?cái)噥y1.應(yīng)用間隔變壓器經(jīng)過(guò)間隔變壓器間隔地回路的形成來(lái)控制地回路攪亂。電路1的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器耦合到

36、電路2，而地環(huán)路則被變壓器所間隔。但是，變壓器繞組間存在散布電容，經(jīng)過(guò)此散布電容形成地環(huán)路的等效電路所示，該圖中設(shè)輸出電路的內(nèi)阻為零，變壓器繞組之間的散布電容為C，輸入電路的輸入電阻為RL。在分析間隔變壓器間隔地環(huán)路的攪亂時(shí)，依據(jù)電路分析的疊加原理，能夠不考慮信號(hào)電壓的傳輸，馬上信號(hào)電壓短路，只考慮地環(huán)路電壓UG。由地環(huán)路電壓UG產(chǎn)生的地環(huán)路電流為:式中，為地回路電壓UG的角頻次，I、UG分別為地回路電流、電壓。地回路電流I在RL上的產(chǎn)生的壓降為:x-2）將上式整理，得:x-3）所以有:x-4）15/19當(dāng)沒(méi)有采納間隔變壓器，直接采納信號(hào)線傳輸時(shí)，攪亂電壓UG所有加到Rl上，而采納間隔變壓器后

37、加到RL上的電壓為UN。所以，（x-4）式表示間隔變壓器控制地回路攪亂的能力，|UN/UG|越小，變壓器控制攪亂的能力就越大。由（x-4）式可知，當(dāng)CRl1時(shí)，|UN/UG|1。所以，要提升間隔變壓器的抗攪亂能力，有效地方法是減小變壓器繞組間的散布電容C（因?yàn)槭菦](méi)法改變的，而減小負(fù)載電阻Rl會(huì)影響信號(hào)的傳輸）。如在變壓器繞組之間加一電障蔽，就能夠有效的減小變壓器繞組間的散布電容C，進(jìn)而有效地間隔了地回路的攪亂。為了防備地回路電壓UG經(jīng)過(guò)電障蔽層與繞組間的散布電容耦合加至負(fù)載Rl造成攪亂，電障蔽層應(yīng)接至負(fù)載Rl的接地端。必然指出，采納間隔變壓器不可以夠傳輸直流信號(hào)，也不適于傳輸頻次很低的信號(hào)。但

38、是，間隔變壓器對(duì)地線中較低頻次的攪亂擁有很好的控制能力。同時(shí)，電路中的信號(hào)電流只在變壓器繞組連線中流過(guò)，所以可防備對(duì)其余電路的攪亂。2.應(yīng)用光耦合間隔在兩電路間采納光耦合器是切斷兩電路單元間地環(huán)路的有效方法之一。電路1的信號(hào)電流經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管后，發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)弱隨經(jīng)過(guò)它的電流變化，這樣就把電路1的信號(hào)電流變?yōu)閺?qiáng)弱不一樣樣的光信號(hào)。再由光電三極管把強(qiáng)弱不一樣樣的光轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電路間的信號(hào)傳輸。平常發(fā)光二極管和光電三極管封裝在一同，構(gòu)成一個(gè)光耦合器。這種光耦合器可把兩電路間的地環(huán)路圓滿(mǎn)間隔，有效地控制地線攪亂。因?yàn)楣怦詈掀麟娏髋c發(fā)光強(qiáng)度的線性關(guān)系較差，傳輸模擬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的

39、失真，所以應(yīng)用遇到限制。但它對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸特別適用，如在固態(tài)繼電器中間隔控制信號(hào)的攪亂。1.4常有的問(wèn)題Q1：為何要接地?16/19接地技術(shù)的引入最先是為了防備電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采納的保護(hù)性舉措，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流經(jīng)過(guò)避雷針引入到大地，進(jìn)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)某種原由惹起的相線（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，由今生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線到大地，進(jìn)而起到保護(hù)作用。跟著電子通訊和其余數(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)不可以夠知足要求了。比方在通訊系統(tǒng)中，大批設(shè)備之間信號(hào)的互

40、連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn),地作為信號(hào)的參照地。并且跟著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號(hào)頻次愈來(lái)愈高，所以，在接地設(shè)計(jì)中，信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必然賞賜特別關(guān)注，不然，接地不妥就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的靠譜性和堅(jiān)固性。近來(lái)，高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了地的見(jiàn)解。Q2：接地的定義在現(xiàn)代接地見(jiàn)解中、關(guān)于線路工程師來(lái)說(shuō)，該術(shù)語(yǔ)的含義平常是,線路電壓的參照點(diǎn)；關(guān)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：常有的接地符號(hào)PE,PGND,FG保護(hù)地或機(jī)殼；BGND或DC-RETURN直流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Q4：適合的接地