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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
+ O1 V. R/ I# @; r! O9 R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
. ]* M4 b& [+ r" m0 f, W- E+ h7 c. C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
7 h. r# Q- k0 p6 M- Y* T, @ 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
: _' }5 H _9 i) Z5 U1 q- j" [+ `9 w0 d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
6 Y2 A9 ~9 k1 L3 x" q2 l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,
. Q, n+ T. k: T* a' 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
& Z7 V. o7 b3 ?+ X8 {( V. z( ^师的直觉,也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
8 @. m5 J: ]$ d9 K1 j% ~
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
' u8 q& c9 p, B7 j6 E/ s* Y/ H 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。
' S5 S5 `3 _, E8 }" B( F: O$ |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
5 d/ u% P3 U2 V3 z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
: t! Z& S# {; `2 ]2 v 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
. @, ]8 P" X3 \' i 往往更难。
* }% R: W5 d1 Z4 @' Q
6 y+ C4 ]0 U& j( f; T. b1、接地要求
! c* M5 d6 u2 }. `$ Q2 k
要求接地的理由很多,下面列出几种:
& `: Y+ S6 y0 S! B! [0 Y& e
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
3 F2 T) @; [! B* d# v4 a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。
/ d# K! F& E5 n7 X, T0 J
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
. A$ l- z6 K: w4 |8 t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
- ^/ I( X4 g, U2 ^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。
/ J. v/ d, K% 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 ]6 R0 Z
* 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
u: u, |7 o1 B% h, 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
8 g0 [' }+ W# N 属必须接地。
9 j# N; z3 ^0 e/ ^7 `! b6 d
* 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,
+ P i7 q5 v8 K j Y3 S- Q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。
4 ^/ P4 g# l) k6 Z
* 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
' y7 S7 w3 V6 Y许多点与地相连,从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
2 R% z* i# T1 n- M( ]7 |
* 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,
$ _: {% `* d7 b& o7 @# H# i 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。
! G4 l2 Y0 w- k, ? g
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
! M D- _0 t% M 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
$ K1 q/ w7 _& @4 O 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
# o! L6 Z$ q* }' D3 X 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
' L) r( i( w; ~, W/ [, ?了。
3 {- ]8 C( L/ R
0 r2 s5 i0 [9 o) r/ f2、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
" J# |) ~. U' x; q- }- Q' 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
; W' T9 J% A$ L5 N* |( X 的经验,这些方法包括:
1 j, B0 j& L8 W: U- K
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,
9 c5 b3 v9 a" w# I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
: t H! e7 b4 U$ D" d 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
1 u' K0 R/ {" U# b; U8 X 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
9 K/ Q1 Z4 F; ?" o) r' j扰问题。
9 b2 @$ k2 o1 x+ K3 U! K) b* U) u
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
9 Q" ]6 g7 A1 K3 H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
$ p) R- X/ a" P o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
" C0 H: u" r$ q* J. X" c 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。
* w" Y w L3 u# h
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
% J+ x4 G* H1 s 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
& g" D& T$ h0 n& { R' [& 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
6 ?8 b3 h T1 J7 h- ]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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