接地設(shè)計技術(shù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 接地設(shè)計技術(shù)接地設(shè)計技術(shù) 接地設(shè)計技術(shù) 電子工程師：地是電路的基準(zhǔn)電壓電子工程師：地是電路的基準(zhǔn)電壓 結(jié)構(gòu)工程師：地是設(shè)備的金屬外結(jié)構(gòu)工程師：地是設(shè)備的金屬外 殼殼 電工：地是大地，即地球電工：地是大地，即地球 第1頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 220 V 0V 大地大地電子設(shè)備的金屬外殼與大地相連接，其電子設(shè)備的金屬外殼與大地相連接，其 目的是防止當(dāng)事故狀態(tài)時金屬外殼上出現(xiàn)過高的目的是防止當(dāng)事故狀態(tài)時金屬外殼上出現(xiàn)過高的 對地電壓而危及操作人員的安全對地電壓而危及操作人員的安全 第2頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 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 第3頁/共5

2、2頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 設(shè)備內(nèi)各電路的電壓參考點(diǎn) 第4頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 安全地安全地大地（地球）大地（地球） 系統(tǒng)地系統(tǒng)地信號回路的電位基準(zhǔn)點(diǎn)信號回路的電位基準(zhǔn)點(diǎn), ,也稱工作地也稱工作地 模擬地模擬地連接模擬元器件接地引出端形成的地線連接模擬元器件接地引出端形成的地線 數(shù)字地數(shù)字地連接數(shù)字元器件接地引出端形成的地線連接數(shù)字元器件接地引出端形成的地線 保護(hù)地保護(hù)地連接保護(hù)元器件接地引出端形成的地線連接保護(hù)元器件接地引出端形成的地線 第5頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) F 實(shí)際的地（線或平面）一般并不是等電位的實(shí)際的地（線或平面）一般并不是等電位的

3、? 電路中的回流總是走最小阻抗的路徑電路中的回流總是走最小阻抗的路徑 第6頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 2mV 200mV 2mV 10mV 10mV 20mV 20mV 100mV 100mV 200mV 第7頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) Z = RAC + jL = 1 / ( f )1/2 RAC= 0.076r f1/2 RDC 深度深度 r 電流電流 0.37I I 趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng) AC AC S l R l 導(dǎo)線越短、截面積導(dǎo)線越短、截面積 越大，其阻抗越小越大，其阻抗越小 )( )75. 0 4 3 . 2ln(2 . 0H d l lL 第8頁/共52頁 H d b c H )(

4、)75. 0 4 ln303. 2(002. 0H d H HL )()2235. 05 . 0 2 ln303. 2(002. 0H H cb cb H HL 各線度量的單位均為各線度量的單位均為cm 接地設(shè)計技術(shù) 第9頁/共52頁 H d b c H 例：例：H=100cm，導(dǎo)體的橫截面積均為35mm2. d =6.68mm b =35mm, c =1mm L = 2.8 uH L = 1.95 uH 接地設(shè)計技術(shù) 第10頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 頻率 Hz d = 0.65cm 10cm 1m d = 0.27cm 10cm 1m d = 0.06cm 10cm 1m d= 0.04c

5、m 10cm 1m 10Hz 51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429 7.14 m 632 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 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

6、 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115 第11頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 地環(huán)路 第12頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) V VG G I 第13頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路回路電路回路 H d s sHE)( 回路面積越大，電路工作時對回路面積越大，電路工作時對 外產(chǎn)生的電磁騷擾越大外產(chǎn)生的電磁騷擾越大 回路面積越大，電路工作時抗回路面積越大，電路工作時抗 電磁干擾的能力越小電磁干擾的能力越小 q 盡可能使回路面積小， 盡可能使回路面積小， 特別是對于高頻電路特別是對于高頻電路 第14頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) a b c d e f I1

7、 I2 I3 地環(huán)路 P1P2 第15頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 源負(fù)載 電路單點(diǎn)接地示意圖電路單點(diǎn)接地示意圖 源負(fù)載 混合接地示意圖混合接地示意圖 C 改變接地方式改變接地方式 第16頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) CP V G V S V N RL C2 VG 12 C 1 屏蔽 金屬屏蔽層必須接金屬屏蔽層必須接2 2 點(diǎn)點(diǎn) 采用隔離變壓器采用隔離變壓器 第17頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 發(fā)送接收 R L VG VS 光耦器件 C p 采用光耦器件采用光耦器件 第18頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 采用采用共模扼流圈共模扼流圈 發(fā)送接收 R L VG VS 第19頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路1

8、電路2 地電流I1 ZgVN VN = I1 Zg 第20頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) I1 I2 Z2 Z1 Zg V2 V1 第21頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 浮地浮地 單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地 多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地 混合接地混合接地 第22頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 優(yōu)點(diǎn)：電路與外部的地系統(tǒng)有良好的隔離，不易受外優(yōu)點(diǎn)：電路與外部的地系統(tǒng)有良好的隔離，不易受外 部地系統(tǒng)上干擾的影響部地系統(tǒng)上干擾的影響 缺點(diǎn)：電路上易積累靜電從而產(chǎn)生靜電干擾，有可能缺點(diǎn)：電路上易積累靜電從而產(chǎn)生靜電干擾，有可能 產(chǎn)生危險電壓產(chǎn)生危險電壓 第23頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電

9、路2 2電路電路1 1電路電路3 3 第24頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 I1I2I3 優(yōu)點(diǎn)：簡單優(yōu)點(diǎn)：簡單 缺點(diǎn)：存在共阻抗耦合缺點(diǎn)：存在共阻抗耦合 第25頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 第26頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 I1 I2 I3 優(yōu)點(diǎn)：沒有共阻抗耦合優(yōu)點(diǎn)：沒有共阻抗耦合 缺點(diǎn)：接地線過多缺點(diǎn)：接地線過多 第27頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路 高頻下接地導(dǎo)線的特性高頻下接地導(dǎo)線的特性 高頻情況下接地導(dǎo)線與地系統(tǒng)須考慮傳輸線效應(yīng)高頻情況下接地導(dǎo)線與地系統(tǒng)須

10、考慮傳輸線效應(yīng) 第28頁/共52頁 30 長度接近四分之一波長時，其阻抗非常大長度接近四分之一波長時，其阻抗非常大 00.050.10.150.20.25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x1/ abSZ(x)/Zc q 一般要求，接地線長度 一般要求，接地線長度 小于二十分之一波長小于二十分之一波長 x U(x)、I(x) c Z, )( )( )( xI xU xZ 接地設(shè)計技術(shù) 第29頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 電路電路2 2電路電路1 1電路電路3 3 優(yōu)點(diǎn)：盡可能少的高頻干擾問題優(yōu)點(diǎn)：盡可能少的高頻干擾問題 缺點(diǎn)：有地環(huán)路問題缺點(diǎn)：有地環(huán)路問題 第30頁/共52頁 接地

11、設(shè)計技術(shù) 電路電路3 3電路電路1 1電路電路4 4電路電路2 2 f 10MHz 第31頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 第32頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) q 電路的分類電路的分類 模擬電路模擬電路 窄帶窄帶 有增益有增益 低電平（低電平（uV, mVuV, mV） 數(shù)字電路數(shù)字電路 寬帶寬帶 無增益無增益 中電平（中電平（V V） 噪聲電路（電源或控制電路）噪聲電路（電源或控制電路） 寬帶寬帶 高電平（高電平（kVkV） 第33頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) q 應(yīng)根據(jù)電路的分類及特性來設(shè)計設(shè)備的地系應(yīng)根據(jù)電路的分類及特性來設(shè)計設(shè)備的地系 統(tǒng)統(tǒng) 電源電路電源電路 SPGSPG 數(shù)字電路數(shù)字電路 MP

12、GMPG 模擬電路模擬電路 SPGSPG 第34頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 顯示電路顯示電路控制電路控制電路數(shù)字電路數(shù)字電路模擬電路模擬電路 供電電路供電電路 第35頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 顯示電路顯示電路控制電路控制電路數(shù)字電路數(shù)字電路模擬電路模擬電路 供電電路供電電路 第36頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 模擬工作地模擬工作地數(shù)字工作地數(shù)字工作地電源地電源地保護(hù)地保護(hù)地 保護(hù)地保護(hù)地 匯流條匯流條 電源地電源地 匯流條匯流條 工作地工作地 匯流條匯流條 機(jī)架機(jī)架 接地點(diǎn)接地點(diǎn)匯接點(diǎn)匯接點(diǎn) 第37頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 220VAC L N 內(nèi)部地懸浮 第38頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù)

13、220VAC L N PE 內(nèi)部地懸浮 第39頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 內(nèi)部地單點(diǎn)接保護(hù)地 220VAC L N PE 第40頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 對于無法接大地的設(shè)備，如果其機(jī)對于無法接大地的設(shè)備，如果其機(jī) 身為金屬殼體，則將工作地、保護(hù)地身為金屬殼體，則將工作地、保護(hù)地 直接接到其金屬殼體上直接接到其金屬殼體上 第41頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) q 梳形電源、地結(jié)構(gòu)（雙面板）梳形電源、地結(jié)構(gòu)（雙面板） 適用于低速電路、適用于低速電路、PCBPCB上信號走向較單一、走線密度較低的情況上信號走向較單一、走線密度較低的情況 對較重要的信號加以地保護(hù)，布線完成之后將空的地方都敷上地銅對較重

14、要的信號加以地保護(hù)，布線完成之后將空的地方都敷上地銅 皮，用多個過孔將兩層的地連接在一起，可以改善回路面積大的問題皮，用多個過孔將兩層的地連接在一起，可以改善回路面積大的問題 第42頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) q 柵格形地結(jié)構(gòu)（雙面板）柵格形地結(jié)構(gòu)（雙面板） 適用于低速的適用于低速的CMOSCMOS和普通的和普通的TTLTTL電路，但應(yīng)該注意對較高電路，但應(yīng)該注意對較高 速的信號加足夠的地保護(hù)速的信號加足夠的地保護(hù) 第43頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 在印制版上，在印制版上，1000V1000V以上級別的雷擊浪涌保護(hù)器件必須以上級別的雷擊浪涌保護(hù)器件必須 單獨(dú)設(shè)立保護(hù)地。保護(hù)器件應(yīng)盡可能靠近插座

15、或印制板單獨(dú)設(shè)立保護(hù)地。保護(hù)器件應(yīng)盡可能靠近插座或印制板 的邊緣，保護(hù)地線應(yīng)盡可能粗、短且均勻。一般地，保的邊緣，保護(hù)地線應(yīng)盡可能粗、短且均勻。一般地，保 護(hù)地除了與保護(hù)器件相連以外不能與其它元器件和其它護(hù)地除了與保護(hù)器件相連以外不能與其它元器件和其它 地線相連，保護(hù)地與其它焊盤、走線應(yīng)隔離足夠距離。地線相連，保護(hù)地與其它焊盤、走線應(yīng)隔離足夠距離。 保護(hù)地線應(yīng)獨(dú)立引出單板，接到后背板的保護(hù)地層上。保護(hù)地線應(yīng)獨(dú)立引出單板，接到后背板的保護(hù)地層上。 第44頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 信號傳輸采用屏蔽雙絞線時，其信號傳輸采用屏蔽雙絞線時，其屏蔽屏蔽層收發(fā)兩端均層收發(fā)兩端均 要接地。要接地。 信號傳輸

16、時采用同軸電纜時，同軸電纜的外導(dǎo)體信號傳輸時采用同軸電纜時，同軸電纜的外導(dǎo)體 收發(fā)兩端均要接地。為了避免收發(fā)兩端均要接地。為了避免地電位差的不良影地電位差的不良影 響，響，同軸電纜收端可通過一電容器（同軸電纜收端可通過一電容器（0 0.1F.1F陶瓷陶瓷 電容電容）接地。）接地。 第45頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 信號傳輸時采用同軸電纜時，同軸電纜的外導(dǎo)體收信號傳輸時采用同軸電纜時，同軸電纜的外導(dǎo)體收 發(fā)兩端均要接地。為了避免發(fā)兩端均要接地。為了避免地電位差的不良影響，地電位差的不良影響， 同軸電纜收端可通過一電容器（同軸電纜收端可通過一電容器（0 0.1F.1F陶瓷電容陶瓷電容） 接地。接地。 第46頁/共52頁 接地設(shè)計技術(shù) 不同接地方式對 50kHz磁場干擾的 相對衰減