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[原创] 工程中接地方法介绍

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发表于 2007-5-16 22:44:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
工程中接地方法介绍
注:正确的接地方法和技术会保障监控系统良好可靠运行,否则系统安全性
! W$ D4 j/ y3 p. {* C 和视频质量无法得到保障。
接地从字面来看上十分简单事情,但是对于经历过电磁干扰挫折的人来说
- c) R3 v' w5 X可能是一个最难掌握的技术。实际上电磁兼容设计中,接地是最难的技术。面
; ~+ ~, o" u+ z/ o* v* Q 对一个系统,没有一个人能提出一个绝对正确的接地方案,多少会遗留一些问
7 j- V4 H, ]- Q* v1 x( \. p 题。造成这种情况的原因是接地没有一个系统的理论或模型,人们在考虑接地
$ A$ c" @- c" m7 N2 S9 d& Y时只能依靠过去的经验或从书上看到的经验。但接地是一个十分复杂的问题,
; g- k8 Q- T& [& E* v0 z 在其它场合很好的方案在这里不一定最好。关于接地设计很大程度上依赖设计
! m# \! f1 J( J b+ {7 s: ^1 r N0 W 师的直觉,也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
9 |% i4 ^: I- V1 V; U# L
当许多相互连接的设备体积很大(设备物理尺寸和连接电缆与任何存在的
0 p7 L1 [ X( k4 l& K' y4 K干扰信号波长相比很大)时,就存在通过机壳和电缆作用产生干扰的可能性。
. F: Z0 h1 b Y/ O7 m& y8 a0 @当发生这种情况时,干扰电流的路径通常存在于系统的地回路中。考虑接地问
6 y# {, l8 d8 E6 {2 y A( q 题时,要考虑两个方面的问题:一个是系统自兼容问题,另一个是外部干扰耦
6 B& o( g$ E* P. P0 E% A; ] f合进地回路,导致系统错误工作。由于外部干扰常常是随机的,因此解决起来
6 l0 @( Q2 ]. K$ ^) R* M$ T往往更难。
: F- }& \/ p6 O2 o9 O
! M1 U- h. c8 ]+ i( M* ] 1、接地要求
+ W8 u9 j* X w5 f! Z _) H" \
要求接地的理由很多,下面列出几种:
' ~ j( f5 r5 D+ `& v
1) 安全接地:使用交流电设备必须通过黄绿色安全地线接地,否则当设
: e* c" K: ^% ?7 H3 F 备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时,会导致电击伤害。
: y6 @3 W0 t( b' _; Z
2) 雷电接地:设施的雷电保护系统是一个独立系统,由避雷针、下导体
# e% u: S: C7 Y和接地系统相连的接头组成。该接地系统通常与用做电源参考地及黄绿色安全
* o( p. q4 D* {7 Z地线的接地是共用的。雷电放电接地仅对设施而言,设备没有这个要求。
( [7 c a# t. L' z& l3 m( l
3) 电磁兼容接地:出于电磁兼容设计而要求的接地,包括:
3 ?9 T& b9 M/ z6 V* S+ w% H
* 屏蔽接地:为了防止电路之间由于寄生电容存在产生相互干扰、电路
9 g3 c' o4 S' W. Q$ U 辐射电场或对外界电场敏感,必须进行必要的隔离屏蔽,这些隔离和屏蔽的金
+ Z% a6 g9 j$ G- G属必须接地。
d' \: b' x; |5 E' e
* 滤波器接地:滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容,
: o) b4 [1 {: v5 {5 ]" F 当滤波器不接地时,这些电容就处于悬浮状态,起不到旁路的作用。
: v* [* C, k) X3 @6 v
* 噪声和干扰抑制:对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上的
. }" W! }$ J6 |+ B1 e5 P9 P# g许多点与地相连,从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
6 G. t* Z) B, g/ ]) e( z" u
* 电路参考:电路之间信号要正确传输,必须有一个公共电位参考点,
% q& ?! b/ U# s- y/ o0 Y6 P2 q' r 这个公共电位参考点就是地。因此所有互相连接的电路必须接地。
( v# T8 a6 Y' Y' p- t$ Q, c
以上所有理由形成了接地的综合要求。但是一般在设计要求时仅明确安全
+ z& S# [# a6 g7 }; @和雷电防护接地的要求,其它均隐含在用户对系统设备的电磁兼容要求中。我
& I6 T+ t8 r' |3 J# q( \5 w 们要建立这样的概念:接地并不是每个部分或每个系统都需要的,比如单块线
6 A# L; W2 {/ Z: F9 d/ R% a* w' G 路板并不非要接地才能正常工作。当设备之间要传输数据时,接地就十分必要
0 L* H" j- y, Y1 E 了。
+ C2 _) ]# r' G9 z
! x. `4 c, q" S4 ]1 M, A 2、接地的方法
接地方法很多,使用那一种方法取决于系统的结构和功能。“接地”的概
/ k1 {7 C/ ~& W/ u念首次应用在电话的设计开发中。现在存在的许多接地方法都来源于过去成功
7 A- |$ Z. R8 O. s# T, M的经验,这些方法包括:
! `1 K- y) h3 [
1) 单点接地:此方法是为许多在一起的电路提供公共电位参考点的方法,
) `' A7 P9 }+ ?4 M' V这样信号就可以在不同的电路之间传输。若没有公共参考点,会出现错误信号
; ^4 S( v% U/ s$ f- s1 r; V传输。单点接地要求每个电路只接地一次并且接在同一点。该点常常一地球为
. [5 g% d; C) r( ~ 参考。由于只存在一个参考点,因此可以相信没有地回路存在,因而也没有干
0 i: F9 D+ t! P! m' W1 W: y 扰问题。
+ l E' S" _4 a! d. W, Q
2) 多点接地:设备内电路都以机壳为参考点,而各个设备机壳又都以地
. g9 y2 G" w: {% ] \( w [为参考点。这种接地结构能提供较低的接地阻抗,这是因为多点接地时,每条
( c$ ?) f4 D9 N" k: e3 L3 X; F地线可以很短;并且多根导线并联能降低接地导体的总电感。在高频电路中必
, h7 J* C1 C1 }# m% K- u须使用多点接地,并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。
8 p0 h+ w0 O4 _) S2 K
3) 混合接地:混合接地既包含了单点接地的特性,又包含了多点接地特
" \* N/ W6 T, X) l 性。例如,系统内的电源需要单点接地而射频信号又要求多点接地,这时就可
' W* e2 W/ p+ N* k/ n$ Y( r以采用混合接地,即地线通过单点接地,多点接地的线路加装电容。对于直流
: A W8 @3 j5 _电容是开路的,电路是单点接地,对于射频,电容是导通的,电路是多点接地。

) f% B8 s. O9 @" p
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