第3講接地與搭接技術(shù)6

第3講接地與搭接技術(shù)《電磁兼容基礎(chǔ)》Agenda接地的含義和分類安全接地信號接地地線回路的干擾及抑制信號接地方式

電纜屏蔽體的接地搭接1接地的含義和分類大地系統(tǒng)基準地

接地的概念：一般指為了使電路、設(shè)備或系統(tǒng)與“地”之間建立通路，而將電路、設(shè)備或系統(tǒng)連接到一個作為參考電位點或參考電位面的良導體的技術(shù)行為。

接大地的目的：①提高電子設(shè)備電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性②使系統(tǒng)的屏蔽接地，取得良好的電磁屏蔽效果③泄放因靜電感應在機殼上積累的電荷④防雷1接地的含義和分類1接地的含義和分類接地大地系統(tǒng)基準地接地平面1接地的含義和分類接地安全接地信號接地接地的作用設(shè)備安全接地接零保護接地防雷接地單點接地多點接地混合接地懸浮接地2安全接地機殼電位：雜散阻抗機殼電

壓（V）1.51231621252203801000電

阻（KΩ）>10016.5116.243.52.21.470.64電

流（mA）忽略0.82.810351002681560

人體電阻隨電壓變化情況2安全接地電流對人體的作用電流（mA）對人體的作用<0.7無感覺1有輕微感覺1~3有刺激感，一般電療儀器取此電流3~10感到痛苦，但可自行擺脫10~30引起肌肉痙攣，短時間無危險，長時間有危險30~50強烈痙攣，時間超過60秒既有生命危險50~250產(chǎn)生心臟室性纖顫，喪失知覺，嚴重危害生命>250短時間內(nèi)（1秒鐘以上）造成心臟驟停，體內(nèi)造成電灼傷2安全接地3信號接地

信號地信號地通常稱為地線，地線就是電路中的電位參考點，它為系統(tǒng)中的所有電路提供一個電位基準準線或基準面。傳統(tǒng)定義信號電流流回信號源的低阻抗路徑。新定義3信號接地導線的阻抗V=IR地線電壓地線是等電位的假設(shè)不成立電流走最小阻抗路徑我們并不知道地電流的確切路徑地電流失去控制Z=RAC+jLL1H/m=1/(frr)1/2

RAC=0.076rf1/2RDCr電流深度0.37II趨膚效應導線的阻抗3信號接地高頻時，導線的直徑作用減小頻率

Hz

d=0.65cm

10cm1m

d=0.27cm

10cm1m

d=0.06cm

10cm1m

d=0.04cm

10cm1m

10Hz

51.4m

517m

327m

3.28m

5.29m

52.9m

13.3m

133m

1k

429m

7.14m

632m

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

530

100M

42.6

54

71.4

77

150M

63.9

81

107

115

隨頻率增加，導線電阻增大

半徑變小，電阻增大3信號接地IGVGVN地環(huán)路I1I2

干擾源電壓

地線問題1－地環(huán)路4地線回路的干擾及抑制1.接地點電位不同高低

地環(huán)路干擾形成的原因4地線回路的干擾及抑制2.處在強交變電磁場中－感應電壓VCPVGVSVNRLC2C1VG12屏蔽

方向相同的共模電流在變壓器初級繞組中互相抵消，變壓器起到了隔離作用。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載，造成干擾，電屏蔽層應接至負載的接地端。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

干擾抑制－隔離變壓器4地線回路的干擾及抑制

流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當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。

（差摸電流）（共摸電流）

干擾抑制－共模扼流圈4地線回路的干擾及抑制R1LVN/VG=R2/LfVsR2RLVGIN1IN2ISVS+VNM由VG引起的干擾電壓VN盡量減小R1和增大L（磁導率）

干擾抑制－共模扼流圈4地線回路的干擾及抑制R2=R1<<RL

干擾抑制－光隔離器4地線回路的干擾及抑制光耦器件RL發(fā)送接收VGVSCp

發(fā)光二極管中有差模信號電流通過時就輸出與信號電流強度相對應的光通量，光敏晶體管根據(jù)光通量的大小轉(zhuǎn)換成相應的電流。光電耦合器不能傳輸共模信號，可完全切斷了兩個電路之間的地環(huán)路。寄生電容為2pf量級，因此能夠在很高的頻率起到隔離作用。光纖連接需要較大的功率和器件，安裝和維護復雜，光線形態(tài)和動態(tài)范圍達不到模擬信號的要求，多應用于數(shù)字電路。

VGRS1VS1RS2RL2RL1VS2IN1IN2ISVL

平衡電路：

Rs1=Rs2，RL1=RL2，VS1=Vs2

VL=IS（RL1+RL2

），地環(huán)路噪聲Vg

在負載上沒有造成影響，僅有信號電流IS（差分電流）流過負載。

高頻平衡電路難以實現(xiàn)，通常抑制效果較差。

干擾抑制－平衡電路4地線回路的干擾及抑制差分放大器4地線回路的干擾及抑制當兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時，就發(fā)生了公共阻抗耦合。

電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗5信號接地方式

地線問題2－公共阻抗耦合~

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，共用直流電源的路徑上的公共阻抗都會造成耦合干擾。改進1改進2Vg~放大器功率放大器~Vg降低公共阻抗的電壓避開公共阻抗的電壓5信號接地方式信號接地方式并聯(lián)單點接地串聯(lián)單點接地混合接地多點接地單點接地5信號接地方式優(yōu)點：簡單缺點：公共阻抗耦合123I1I2I3ABCR1R2R35信號接地方式串聯(lián)單點接地123I1I2I3ABC

各電路的地電位只與本電路的地電流及地線阻抗有關(guān),不受其他電路的影響。

優(yōu)點：無公共阻抗耦合，適用于低頻電路缺點：接地線過多，長度為(波長／4)的奇數(shù)倍，為輻射天線5信號接地方式并聯(lián)單點接地RC1RC2RSRGRLVGVSRC1RC2RSRGRLZSGVSVG5信號接地方式單點接地對噪聲的抑制模擬電路1模擬電路2模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動電路馬達驅(qū)動電路5信號接地方式串聯(lián)單點、并聯(lián)單點混合接地噪聲模擬數(shù)字5信號接地方式線路板上的地線5信號接地方式多點接地

優(yōu)點：無公共阻抗耦合，地線短，適于高頻情況

缺點：地環(huán)環(huán)路干擾R1R2R3L1L2L3電路1電路2電路35信號接地方式多點接地對低頻（小于1MHz）和公共地面小的情況（小于波長的20分之一），用單點接地。對高頻（大于10MHz）和公共地面大的情況（大于波長的20分之一），用多點接地。介于上述兩種情況，用混合接地。接地選擇原則5信號接地方式5信號接地方式浮地思考題：1.下圖兩個電路，哪種接地位置更合適？~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，電路成為兩點混合接地方式.~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。5信號接地方式混合接地V~HE~磁場屏蔽0v~電場屏蔽~高頻電磁波屏蔽6電纜屏蔽體的接地電纜接敏感電路的信號地，目的是將屏蔽層的電位保持在地電位。干擾頻率較低干擾頻率較高單點接地（否則出問題）（在哪里接地？）多點接地（間隔/20接地）6電纜屏蔽體的接地電場屏蔽的電纜接地~ISVOUTVINIS~LSRSMVOUTVIN=VIN+ISRS噪聲

電纜多點接地帶來的問題6電纜屏蔽體的接地~~~~~~屏蔽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磁通回路面積A感應電壓當面積一定時減小面積可以減小噪聲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屏蔽磁場6電纜屏蔽體的接地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，因此電纜上的回路面積為0，整個回路面積僅有兩端的部分～6電纜屏蔽體的接地雙絞線對磁場干擾的抑制1001M(A)0(D)131M100(E)281M1001M100(B)271M100每米18節(jié)(C)136電纜屏蔽體的接地抑制磁場干擾的實驗