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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
8 _8 n0 e5 D+ b. b: J W: H 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
9 C, q$ p/ H) N5 i1 }1 h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
- k7 F$ D+ E2 P+ Q5 j7 L$ d 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
: m3 v L/ U' q, F6 h 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
# j$ Y, h; T8 P1 c4 g6 C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,
0 B* s) }6 s5 V 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
6 A/ n9 C( H6 K) V 师的直觉,也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
0 j1 r2 ?+ } v# Q/ R2 K
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
# D2 O: ?3 m5 p' [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。
; Z2 z( K/ w" O2 ]7 U: l& E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
3 w8 W, ^1 j: \' B8 x% B3 M) v 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
B' L* R1 I. x8 N 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
1 A$ C/ H- W- ?+ r 往往更难。
5 E; ~; L) y D$ L6 M5 p( O0 S# O
( E/ U7 i2 G2 ?9 i 1、接地要求
. f- N1 f; ]& \: h
要求接地的理由很多,下面列出几种:
+ h. ]' W" h# g4 @1 N4 i
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
. o: z% ]* ~$ E* d# R0 `/ p" L: v 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。
9 O- M# V' u& Z- k1 `5 E/ B/ L
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
- X) R, q2 z0 Y6 W+ k 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
1 \. \7 q# D' O9 o2 Q) ?; n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。
# A1 U& v& [2 \. J( x/ `1 I
3) 电磁兼容接地:出于电磁兼容设计而要求的接地,包括:
- k: P( e9 V5 Y9 d8 p1 ?) V
* 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
4 L. l+ U- `- K( Z( C I# S 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
. i9 e& P5 F: b) M0 v0 H8 D 属必须接地。
# ~7 m f! e K
* 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,
' y4 ^5 {* ]# l( G. J7 \. a8 h5 p 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。
6 |8 j" g2 E G0 B1 h
* 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
) h. q+ g. G9 L许多点与地相连,从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
1 V' E( R3 f# \
* 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,
/ e) \, F- T( p6 ]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。
2 x E& [+ e3 h# i
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
. X0 n' ]. y4 D% T1 b9 h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
( F# o8 y, ~4 j \$ Z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
* N, h T4 Q! Q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
5 q5 m5 W* U5 |6 ~1 J 了。
! i! Y; Z3 e5 L; \+ D: ~
) v }: ? l0 K& u; |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
9 n" a: H+ {8 n0 W3 M0 ^ 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
' r9 Y- v+ y4 N# f 的经验,这些方法包括:
1 v2 X7 @. W" e% d' Z2 Z
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,
( X2 _ H0 S: a1 D8 V* v( N9 p) r: R 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
- b% {0 q @* }: _" U4 a: Y. \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
- P1 E) H) M9 u4 z: [2 L 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
( a5 [0 e& M. |! Q9 W) U5 o& p8 V 扰问题。
. i# T; N4 N! K: e, F: [+ M, G& H
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
5 h& \$ i( w! G1 a 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
/ m4 \/ ?; N$ ?/ _: h( L5 N" P 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
. c5 \' _3 s6 N9 ~8 s4 F' z9 g 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。
& l. [2 I" }" J, w+ B+ t
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
7 l( F) K6 i* I; r, T" S( X+ t4 W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
0 x C2 P3 }# L0 ^. H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
2 d+ [* c0 j. n( k$ P9 ^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。

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