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)過各樣障蔽體來汲取或反射電磁場騷擾的侵入,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。（對兩個空間地域之間進行金屬的間隔,以控制電場、磁場和電磁波由一個地域?qū)α硪粋€地域的感覺和輻射。）1.一種是主動障蔽,防備電磁場外泄;2.一種是被動障蔽,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、電纜或整個系統(tǒng)的攪亂源包圍起來,防備攪亂電磁場向外擴散;用障蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來,防備它們遇到外界電磁場的影響。因為障蔽體對來自

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(電磁感覺在障蔽層上產(chǎn)生反向電磁場,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.障蔽的分類障蔽可分為電場障蔽、電磁障蔽和磁障蔽三類。電場障蔽又包含靜電場障蔽和交變電場障蔽;磁場障蔽又包含靜磁障蔽和交變磁場障蔽。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的騷擾和影響;3.磁障蔽主要用于防備低頻磁感覺,即電感性騷擾。2.1靜電場障蔽和交變電場障蔽1/19用來防備靜電耦合產(chǎn)生的感覺。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,說明靜電障蔽的原理。靜電感覺是經(jīng)過靜電電容構(gòu)成的,所以,靜電障蔽是以間隔兩個電路之間的散布電容。靜電感覺,既兩條線路位于地線之上時,若相關(guān)于地線對導(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。因為導(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,該被分開的電壓就為V2,可用下式加以計算；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，因為C12=0,故與V1無關(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,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,耦合攪亂可圓滿除去,也就是說,要想圓滿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,此時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)果與上述障蔽見效近似。在實質(zhì)工作中,是障蔽攪亂源仍是障蔽受感器,建議進行綜合通盤問慮,應(yīng)依據(jù)簡單、經(jīng)濟、操作方便、場所等詳細(xì)狀況而定。關(guān)于平行導(dǎo)線,因為散布電容較大,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,障蔽后的見效越顯然。2/192.2電磁障蔽電磁障蔽的機理就是電磁感覺現(xiàn)象。在外界交變電磁場作用下，經(jīng)過電磁感覺障蔽殼體內(nèi)產(chǎn)生感覺電流，而這感覺電

6、流在障蔽空間又產(chǎn)生了與外界電磁場方向相反的電磁場，進而抵消了外界電磁場,產(chǎn)生障蔽見效。所以，電磁障蔽較適用于高頻。低頻時感覺電流小，障蔽見效差；應(yīng)保證障蔽殼體各部分擁有優(yōu)秀的電氣連續(xù)，使感覺電流能在殼體中流利，以便產(chǎn)生足夠大的感覺電磁場來抵消外界電磁場，不然將影響障蔽見效。所謂電磁感覺，即回路與回路之間的電磁巧合。當(dāng)電流i1、i2經(jīng)過導(dǎo)線1和2時,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i1的成分，在導(dǎo)體1又流過i2成分。對導(dǎo)體1來說,i2為不需要的電流,所以,它只好是對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進行障蔽。這是因為適合的帶狀高性能磁帶比較昂貴的緣由。真實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)不一樣樣的狀況來決定采納靜電障蔽仍是采納電磁障蔽。在交變場中,電場和磁場老是同時存在的,這時障蔽要考慮對電磁場的障蔽,也就是電磁障蔽。電磁障蔽不是電場障蔽和磁場障蔽的簡單疊加。在前面所述的4種狀況中,把高頻和低頻電場或磁場分開討論自己也是一種簡化,因為低頻和高頻中間的過渡是特別復(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區(qū)(感覺場)。而近場依據(jù)攪亂源的性質(zhì)不一樣樣,電場和磁場的大小

8、有很大差異。如高電壓小電流的干擾源以電場攪亂為主,磁場攪亂可忽視不計,只考慮電場障蔽即可;而低電壓高電流攪亂源則以磁場攪亂為主,電場攪亂能夠忽視不計,這時只考慮磁場障蔽即可。當(dāng)頻次較高時,攪亂源的電磁輻射能力增添,會產(chǎn)生輻射電磁場即遠(yuǎn)場區(qū)(輻射場)。遠(yuǎn)場攪亂中的電場攪亂和磁場攪亂都不可以忽視,需要同時實行電場和磁場障蔽,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磁場障蔽當(dāng)攪亂源以電流形式出現(xiàn)時，此電流所產(chǎn)生的磁場經(jīng)過互感耦合對周邊信號形成攪亂?？刂七@種攪亂，有效方法是實行磁場障蔽。磁場障蔽第一應(yīng)注意到攪亂源的頻次高低，因為隨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、制作等諸方面的問題，若不加分析就不可以能達(dá)到控制攪亂的見效。低頻磁場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對導(dǎo)線2的磁場耦合攪亂為：U2=jMI1式中：M為兩導(dǎo)線間的散布互感，M=/I1；I1為導(dǎo)線1流過的電流；為電流；I1產(chǎn)生的對導(dǎo)線2交連的磁通。為控制磁場耦合攪亂，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。障蔽對策障蔽此類攪亂，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，這樣能使攪亂源產(chǎn)生的磁通被指引至鐵磁資猜中，進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。相關(guān)障蔽殼體的制作，應(yīng)注意以下事項：1.所采納資料磁路的磁阻Rm越小越好Rm=L/S（L為磁路長度；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)計時，應(yīng)使殼體有足夠的厚度以增大S，達(dá)到增添障蔽見效的目的；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效，有時采納多層障蔽，在安裝時要注意將障蔽殼體擰緊。高頻磁場障蔽4/19頻次在100kHz以上高頻磁場的障蔽原理是利用電磁感覺現(xiàn)象在障蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達(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攪亂的目

11、的。一個良導(dǎo)系統(tǒng)成的障蔽殼體對一個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，LsRs，此時Rs可忽視不計，則可簡化為IsMI/Ls當(dāng)頻次低時，LsRs，此時Ls可忽視不計，則可簡化為IsjMI/Rs障蔽對策1.渦流隨頻次高升而增大，這說明高頻磁場障蔽應(yīng)采納導(dǎo)電資料。2.在高頻段，渦流大小與頻次沒關(guān)，即渦流隨頻次高升增大到必然程度后，連續(xù)高升頻次其障蔽見效就不再增強了。3.在低頻段，低，Is小，其障蔽見效差；Rs小，Is大，

12、障蔽見效好，并且障蔽耗資也少，這就要求障蔽資料采納良導(dǎo)體。因為高頻集膚效應(yīng)，渦流僅在障蔽殼體表面薄層流過，所以，在設(shè)計高頻障蔽殼體時，與低頻障蔽殼體不一樣樣，無需做得很厚，只要保證必然的機械強度即可，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質(zhì)中應(yīng)用特別廣泛,對它的障蔽問題,獨自進行討論是特別必需的。在電場中采納同軸電纜對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)進行分析以下:5/19(1)銅

13、軸電纜的中心導(dǎo)線是受感器時,為分析方便,視中心導(dǎo)線無電流經(jīng)過,而障蔽層有平均軸向電流IS流過。這時障蔽層產(chǎn)生的自感為Ls=/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對中心導(dǎo)線產(chǎn)生了感覺電壓Vn。反應(yīng)可能惹起振蕩。對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,我們得出在信號源接地、放大器浮地時,要獲得希望的障蔽見效應(yīng)做到:第一,導(dǎo)線障蔽層應(yīng)在信號接地處與零信號參照電位點相連結(jié);第二,必然將障蔽罩內(nèi)電路的

14、零信號參照電位點與障蔽罩相連結(jié)。在信號源浮地、放大器接地時,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)計中,應(yīng)依據(jù)設(shè)備的詳細(xì)要乞降生產(chǎn)工藝條件對障蔽進行整體設(shè)計?？紤]攪亂源的性質(zhì)、頻次,劃分是近場區(qū)仍是遠(yuǎn)場區(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,再開始電磁障蔽的設(shè)計,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)計中,一些構(gòu)造細(xì)節(jié)對儀器的力學(xué)性能或許沒有影響,但對障蔽見效卻很重要

15、。對中間裝置,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,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)過螺釘來聯(lián)系,大大降低了其障蔽見效,假如底板與蓋板之間采納金屬接觸,空隙寬度會降到最小,障蔽見效得以提升。資料選擇6/19資料的電導(dǎo)率、磁通率越高,障蔽見效越好,但資料的采納還遇到強度、重量、散熱性、工藝性等要素的限制。當(dāng)障蔽見效不太好時,可考慮對其進行表面辦理。壁厚的選擇壁厚增大,對電磁流的吸撤耗資越大,障蔽見效越好,但壁厚受重量等要素的制約,應(yīng)綜合衡量?？障犊障度瞧痣姶挪ǖ男孤?空隙越長,泄露越多,設(shè)計時主要考

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,進而影響儀器的障蔽見效,假如用化學(xué)導(dǎo)電氧化取代陽極氧化,既可防腐,又有較好的障蔽見效。接插件與電纜接插件和電纜是傳導(dǎo)攪亂的重要門路,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、有障蔽見效和濾波能力的接插件。接地7/19儀器殼體要擁有圓滿的障蔽見效,還必然接地優(yōu)秀,這對電障蔽來說特別重要。當(dāng)控制外界對同軸電纜線的攪亂時,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,應(yīng)采納障蔽層一端接地,另一端串聯(lián)一個電阻的方法。這時不論是高頻仍是低頻,對磁障蔽都能收到優(yōu)秀的見效。接地技術(shù)討論1.1地的見解“地”是電子技術(shù)中一個很重要的見解。因為“地”的分類與作用有多種“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號接地和設(shè)備接大地，二者見解不一樣樣，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)的等電位點或平面”。信號“地”又稱參照“地”，就是零電位的參照點，也是構(gòu)成電路信號

18、回路的公共端。(1)直流地：直流電路“地”，零電位參照點。(2)溝通地：溝通電的零線。應(yīng)與地線差異開。(3)功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參照點。(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。(5)數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參照點。熱“地”：開關(guān)電源無需使用工頻變壓器，其開關(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”：因為開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端間隔；又因為其反應(yīng)電路。常用光電耦合器，既能傳達(dá)反應(yīng)信號，又將兩方的“地”間隔；所以輸出端的地稱之為“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,又有低頻信號;既有強電電路,又有弱電電路;既有屢次開關(guān)動作的設(shè)備,又有極為敏感的弱信號裝置.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,還必然采納分門別類的方法將不一樣樣種類的信號電路分紅若干種類,以同類電路構(gòu)成接地系統(tǒng).一般有兩種分類法:四類法和三類法.四類法是將所有電路按信號特色分紅四類,分別接地,形成四個獨立的接地系統(tǒng),每個“地”系統(tǒng)可能采納不一樣樣的接地方式.四類法的第一類是敏感信號和小信號“地”系統(tǒng).包含低電平電路、弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路、混頻器等,因為這些電路工作電平低,信號幅度弱項,特別簡單遇到攪亂而無效或降級,所以它們

20、的地線應(yīng)防備混淆于其余電路中.第二類是不敏感信號和大信號電路的的線系統(tǒng).它包含高電平電路、末級放大器、大功率電路等.因為在這些電路中,工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,所以必然和小信號電路的地線分開設(shè)置,不然經(jīng)過地線的耦合作用必然對小信號電路造成攪亂,使電路不可以夠正常工作.第三類是攪亂源設(shè)備地系統(tǒng),它包含電動機、繼電器、接觸器等.因為這種元件在工作時產(chǎn)生火花或沖擊電流等,常常對電子電路產(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設(shè)置.第四類是金屬構(gòu)件地.它包含機殼、底板、機門、面板等.為了防備發(fā)生人身觸電事故、雷擊事故、外界電磁場的攪亂以及摩擦產(chǎn)生靜電等,必然將

21、機殼等接地.因為“四類法”中四種電路的地都分別設(shè)置,所以能夠較圓滿地達(dá)到接地的設(shè)計要求.“三類法”與“四類法”的分類原則相同,但是將上述第一類和第二類的地線分別集中連結(jié)到機殼,并略去第四類,成為三類地系統(tǒng).在工程實踐中,按電路性質(zhì)分類接地的舉措還包含數(shù)字信號地和模擬信號地分別設(shè)置,溝通電源的地和直流電源的地分開均分門別類的舉措.它們都是控制干擾卓有見效的方法.9/19在同類電路中,有一個共同的接地導(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)單點接地：單點接地是為很多在一同的電路供給公共電位參照點的方法，這樣信號就能夠在不一樣樣的電路之間傳輸。若沒有

22、公共參照點，就會出現(xiàn)錯誤信號傳輸。單點接地要求每個電路只接地一次，并且接在同一點。該點常常一地球為參照。實質(zhì)上接地的三條連結(jié)導(dǎo)線會有兩種布線方案: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,會有兩種可能的實質(zhì)等效電路.當(dāng)三條線分別引到接地址焊接時,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,就會使地線導(dǎo)線加長,惹起阻抗增添,還會因為各地線間相互耦合,使線間電感耦合和電容耦合增大.單點接地的另一種實質(zhì)布線的等效電路如圖(b)所示.圖中接地址至A點的一段線為電路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UA=(I1+I2+I3)R1B點UB=(I

24、1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2C點UC=(I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2+I3R3所以可知,A,B,C各點的電位不只不為零,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)造比較簡單,各電路的接地線短電阻較小,所以在設(shè)備機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就不可以夠使用,因為各電路會經(jīng)過接地線相互影響.在采取這種接地方式時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點及C點的電位受影響最小10/192)多點接地：設(shè)備內(nèi)電路都以機殼為參照點，而各個設(shè)備的機殼又都以地為參照點。這種接地構(gòu)造能夠

25、供給較低的接地阻抗，這是因為多點接地時，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接地，并且要求每根接地線的長度小于信號波長的1/20。多點接地的等效電路如圖(b)所示.設(shè)每個電路接至機殼或地線系統(tǒng)的地線電阻為Ri,電感為Li,地電流為Ii,則電路對地的電位Ui為:Ui=(Ri+jwLi)Ii.為了降低電路的地電位,每個電路的地線應(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.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.多點接地系統(tǒng)的長處是電路構(gòu)成比單點接地簡單,并且因為接

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.但因為多點接地后,設(shè)備內(nèi)部會增添很多地線回路,它們對較低電平的電路會惹起攪亂,帶來不良影響.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,用多點接地方式.頻次為1MHz-10MHz及接地面尺寸為l/20時,一般可采納單點和多點的混淆接地方式.3)混淆接地：混淆接地既包含了單點接地的特色，又包含了多點接地的特色。比方，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點接地，而射頻信號又要求多點接地，這時就能夠采納混淆接地。關(guān)于直流，電容是開路的，電路是單點接地，關(guān)于射頻，

27、電容是導(dǎo)通的，電路是多點接地。混淆接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時表現(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時，將每個子系統(tǒng)的直流地經(jīng)過10100nF的電容器接到射頻地上，這兩種地應(yīng)在一點有低阻抗連結(jié)起來，連結(jié)點應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度（di/dt）信號存在的點。在工程實踐中，除仔細(xì)考慮設(shè)備內(nèi)部的信號接地外，平常還將設(shè)備的信號地，機殼與大地連在一同，以大地作為設(shè)備的接地參照點。設(shè)備接大地的目的是11/191）保護地，保護接地就是將設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時不帶電的金屬外殼（或構(gòu)架）和接地裝置之間作優(yōu)秀的電氣連結(jié)。為了保護人

28、員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護“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，泄放機箱上所累積的電荷，防備電荷累積使機箱電位高升，造成電路工作的不堅固。3）障蔽地，防備設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對大地的電位發(fā)生變化，造成設(shè)備工作的不堅固。4）浮地：即該電路地與大地?zé)o導(dǎo)體連結(jié)。(虛地:沒有接地，卻和地等電位的點)其長處是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地（強電地）和信號地（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和增添了對模擬電路的感覺攪亂。一個折衷方案是在浮地與公共地之間跨

29、接一個阻值很大的泄放電阻，用以開釋所累積的電荷。注意控制開釋電阻的阻抗，太低的電阻會影響設(shè)備泄露電流的合格性。1）溝通電源地與直流電源地分開一般溝通電源的零線是接地的。但因為存在接地電阻和其上流過的電流，致使電源的零線電位其實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，將對直流電源和后續(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的浮地技術(shù)，能夠間隔來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和高增益的放大器，在輸入端的任何微小的攪亂信號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、阻斷攪亂信號的進入，提升放大器的電磁兼容能力。3）浮地技術(shù)的注意事項i.盡量提升浮地系統(tǒng)的對地絕緣電阻，進而有益于降低進入浮地系統(tǒng)之中的共模攪亂電流。12/19注意浮地系統(tǒng)對地存在的寄生電容，高頻攪亂信號經(jīng)過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)期見效。iv.采納浮地技術(shù)時，應(yīng)該注意靜電和電壓還擊對設(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的波長比較很大）時，就存在經(jīng)過機殼和電纜的作用產(chǎn)生攪亂的可能性。當(dāng)發(fā)生這種狀況時，攪亂電流的路徑平常存在于系統(tǒng)的地回

31、路中。在考慮接地問題時，要考慮兩個方面的問題，一個是系統(tǒng)的自兼容問題，另一個是外面攪亂耦合進地回路，致使系統(tǒng)的錯誤工作。因為外面攪亂常常是隨機的，所以解決起來常常更難。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)過黃綠色安全地線接地，不然當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機殼之間的絕緣電阻變小時，會致使電擊損害。2)雷電接地：設(shè)備的雷電保護系統(tǒng)是一個獨立的系統(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。雷電放電接地僅對設(shè)備而言，設(shè)備沒有這個要求。3)電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計而要求的接地，包含：a)障蔽接地：為了防備電

32、路之間因為寄生電容存在產(chǎn)生相互攪亂、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾校厝贿M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線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時，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)上的很多點與地相連，進而為攪亂信號供給“最低阻抗”通道。13/19d)電路參照：電路之間信號要正確傳輸，必然有一個公共電位參照點，這個公共電位參照點就是地。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)計而要求的接地,它包含:(1)障蔽接地為了防備電路之間因為寄生電容存在產(chǎn)生攪亂

33、、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?必然進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線或電源線到地的旁路電容,當(dāng)濾波器不接地時,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)上的很多點與地相連,進而為攪亂信號供給“最低阻抗”通道;(4)電路參照:電路之間信號要正確傳輸,必然有一個公共電位參照點,這個公共電位參照點就是地.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信號電纜的接地技術(shù)電纜的障蔽層必然接地,如不接地,因為寄生耦合,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)。低頻信號電纜的障蔽層應(yīng)一點接地。障蔽層單端接地時,流過障蔽層的信號電流大小相等、方向相反,它們產(chǎn)生的磁場攪亂相互抵消;障蔽層兩頭接地時,障蔽層上流過的是信號電流與地環(huán)電流的疊加,不可以夠圓滿抵消信號電流所產(chǎn)生的磁場攪亂。所以,障蔽層單端接地對電磁場攪亂擁有很好的控制作用,而障蔽層兩頭接地控制電磁場耦合攪亂的能力比單端接地要差。故低頻信號電纜以采納單端接地的障蔽雙絞線的抗電磁攪亂見效最正確。至于接地址,a)當(dāng)電路中有一個不接地的信號源與一個接地的放大器相連時,輸入端的障蔽層應(yīng)接至放大器的公共端14/19b)當(dāng)一個不接地的放大器與一個接地的信號源相連時,應(yīng)在信號源的輸出端接地

35、,這樣放大器輸入端沒有攪亂電壓。在光纜傳輸系統(tǒng)中,各監(jiān)控點的光端機外露導(dǎo)電部分、光纜增強芯等都采納一點接地,一般與系統(tǒng)的接地裝置相連。因為光纜傳輸信號是在略微的電流下進行的,要求各級工作電路都有優(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)于障蔽雙絞線對電纜,高頻集膚效應(yīng)使攪亂電流在障蔽層表面面流動,而信號電流在障蔽層內(nèi)表面流動,進而減少障蔽層上信號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接地技術(shù)1.5控制接地攪亂1.應(yīng)用間隔變壓器經(jīng)過間隔變壓器間隔地回路的形成來控制地回路攪亂。電路1的輸出信號經(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，依據(jù)電路分析的疊加原理，能夠不考慮信號電壓的傳輸，馬上信號電壓短路，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)沒有采納間隔變壓器，直接采納信號線傳輸時，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，|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（因為是沒法改變的，而減小負(fù)載電阻Rl會影響信號的傳輸）。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，也不適于傳輸頻次很低的信號。但

38、是，間隔變壓器對地線中較低頻次的攪亂擁有很好的控制能力。同時，電路中的信號電流只在變壓器繞組連線中流過，所以可防備對其余電路的攪亂。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的信號電流經(jīng)過發(fā)光二極管后，發(fā)光二極管的發(fā)光強弱隨經(jīng)過它的電流變化，這樣就把電路1的信號電流變?yōu)閺娙醪灰粯訕拥墓庑盘枴Ｔ儆晒怆娙龢O管把強弱不一樣樣的光轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流，進而實現(xiàn)了電路間的信號傳輸。平常發(fā)光二極管和光電三極管封裝在一同，構(gòu)成一個光耦合器。這種光耦合器可把兩電路間的地環(huán)路圓滿間隔，有效地控制地線攪亂。因為光耦合器電流與發(fā)光強度的線性關(guān)系較差，傳輸模擬信號時會產(chǎn)生較大的

39、失真，所以應(yīng)用遇到限制。但它對數(shù)字信號傳輸特別適用，如在固態(tài)繼電器中間隔控制信號的攪亂。1.4常有的問題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性舉措，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流經(jīng)過避雷針引入到大地，進而起到保護建筑物的作用。同時，接地也是保護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，設(shè)備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由今生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，進而起到保護作用。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)備之間信號的互

40、連要求各設(shè)備都要有一個基準(zhǔn),地作為信號的參照地。并且跟著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號頻次愈來愈高，所以，在接地設(shè)計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必然賞賜特別關(guān)注，不然，接地不妥就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的靠譜性和堅固性。近來，高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了地的見解。Q2：接地的定義在現(xiàn)代接地見解中、關(guān)于線路工程師來說，該術(shù)語的含義平常是,線路電壓的參照點；關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計師來說，它常常是機柜或機架；對電氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個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PE,PGND,FG保護地或機殼；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防雷保護地Q4：適合的接地