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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
/ z# S+ f L: @. Y' q$ |% s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
f" ~& }- L; ~ 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
% F6 w8 F# y( E1 K 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
6 l5 l! k$ b' ~# C/ w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
) C7 C1 A3 v/ g( F" ~0 z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,
- H* D: j& Z7 d* P' h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
9 h- A' U7 d) \1 @8 f师的直觉,也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
' A5 ]7 ]" x+ t b
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 q$ v2 l: ^0 Y, a 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。
" ^' R' ~8 g0 w- M, V! m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
* V- o* T$ K' C& _ 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
" F6 g0 i0 J1 D9 v y, p% ? 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
$ O1 F' N. U7 j- a* Z f* u' C! P# k 往往更难。
3 r; \' V! s; c" h3 M
- }0 d; M/ i; @/ K k1、接地要求
/ A8 z) C, z# u" r" p
要求接地的理由很多,下面列出几种:
K5 F! x0 p- W- 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
9 E) B; ^( ^: T$ q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。
) r) ~$ V) n7 U) f' _$ S* P- v
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
7 E6 \! d% {/ Z, v" U+ v' a 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
3 H7 U, Y# K' {( V5 [& m9 Q 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。
3 Y c3 h* D/ a8 t# n9 e8 i4 i- d
3) 电磁兼容接地:出于电磁兼容设计而要求的接地,包括:
/ T7 T) D& @8 k/ P# R# J0 n
* 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 v6 p/ ?" y4 A2 \1 Q( p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
2 d& I0 W5 K# a; X. E 属必须接地。
8 _1 C: t7 X8 l: c, O
* 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,
3 z: D0 b, B3 }' I 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。
. P% y7 f+ E- F3 W8 r! w, R7 ?! l$ g
* 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
( f+ a+ \ C( o6 W( [ 许多点与地相连,从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
: o' k3 q% O* ^8 a0 t& z; Z5 I
* 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,
5 A9 @3 D7 d: i9 d3 g9 O+ P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 Z" l! E* j+ P5 z
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
$ `4 w1 v4 y1 I: U) O 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
8 b" J u' @( A7 N9 u, ^- f' t 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
! S( [! x: S- e2 F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 X# k s; j; Q# X b 了。
. F# ?# E. ]- \
& x9 S. E5 S% I; K: \0 w 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
0 ~) ] @4 V* L6 `. A7 E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
" y! @. U' R- b G% W9 z" ^! I p 的经验,这些方法包括:
/ v! r% p8 s0 H. H% T
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,
8 W( _$ C2 M) `9 Q5 s: B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
2 d) x" r* G% 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
% o2 U9 c: u* F0 N* Q$ p* o 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
- j/ `5 q" C5 l% o" G+ y& B; W 扰问题。
L. g, p* d- T( p
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
) A7 S# d5 J# v: Z6 F 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
! z; r5 P5 P1 W+ g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
2 x: K* \& e6 m/ s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。
! {2 E: m5 @2 L+ r G
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
, o* f% y7 s0 [3 f+ \* M* e 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
, ]1 A5 h7 ]2 j4 ?( B 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
. e7 D) }0 Z% B& r9 p3 v 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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