搭接ppt课件

仍不理想
UG2
放大器输入端没有
骚扰电压存在，故
连接电缆的屏蔽层
应接至放大器的公
共端
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思考：当一个接地的信号源与一个不接地的放大器连 接时，连接电缆的屏蔽层应怎样接地？
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屏蔽双绞线和同轴电缆的首选低频屏蔽体接地方案：
Us
屏蔽双绞线
Us
屏蔽双绞线
同轴电缆
Us
同轴电缆
Us
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当频率高于1MHz或电缆长度超过信号波长的1/20时，常采用多 点接地方式，以保证屏蔽层上的地电位，最常用的是两端接地。 长电缆应在每隔1/10波长处接地一次。
C1
1
Us
C12
2
A B
C2
D
C U G2
U G1
接地的放大器和不接地的信号源相连接
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接法B
1
C1
C12 C2
2
接法
C1
C12 C2
2
UG2
U G1
U12

C1
C1 C12
UG1 UG2
不能令人满意
U G1
U G1
UG2
U12

C1
C1 C12
U G1
这种接地方式的缺点是设备不与大地直接相连，容易产生静 电积累现象，在设备和大地之间会产生具有强大放电电流的 放电击穿现象，为解决这个问题，在设备与大地之间接进一 个阻值很大的泄放电阻，以消除静电积累的影响
这种抑制地回路干扰的方法只适用于低频，当频率升高时， 分布电容起到地旁路作用，因此这种措施不适用于高频
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安全接地技术
自然接地体：埋设在地下的水管、输送气体和液体的金属管道以及 建筑物埋设在地下或水泥中的金属结构、电缆外皮等 与大地的接触面积比较大，长度也较长，杂散电阻较小 在地下纵横交叉从而降低接触电压和跨步电压 在1000V以下的系统和1000V以上的小接地短路电缆系统中采用 接地电阻往往比较大，对信号比较弱，而设备对干扰极为敏感的 测控系统、计算机系统、贵重紧密仪器系统不能滥用自然接地体
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单点接地系统 设备1
Z1
Z.. Z.. Zg
设备n
Zn
若所有设备都只与本接地系统内的设备通信或各设备与其他设 备没有实质的联系的话，该接地方式显示出较大的优越性
一般情况下，我们总希望该公共阻抗Zg越小越好，但对一般的
接地系统来说，Zg减少就意味着Z1，…，Zn增大，各个设备
的接地线增长，对于高频信号，地线阻抗增大，干扰就十分严
机壳
机壳
Z1 U1
U2 Z2
220V
图 机壳通过杂散阻抗带电
图 机壳绝缘击穿而带电 15
接零保护接地
动力电气设备通常由380V（三相四线制）/220V（单相 三线制）电网供电，设备的金属外壳除正常接地之外， 还应与电网零线相连接，称之为接零保护
原理：当用电设备外壳接地后，一旦发生人体与机壳接 触时，人体处于与接地电阻并联的位置，因接地电阻远 小于人体电阻，使漏电电流绝大部分从接地线中流过， 但是，接地电阻与电网中性点接地的接触电阻相比，在 数量上相当，故接地线上的电压降几乎为相电压220V 的一半，这一电压超过了人体能够承受的安全电压，使 接触设备金属外壳的人体上流过的电流超过安全限度， 从而导致触电危险
屏蔽层的接地是一个非常复杂的课题，很难把实际施工或设 计中遇到的问题都描述清楚，由于屏蔽体上吸收了大量杂波 干扰，导致地线上的杂波干扰通过地线串到网络设备的外壳 和信号端造成对正常信号的骚扰，这样就容易影响设备之间 信号的传输质量和传输效果
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较多设备的接地除了安全地以外还要有两个分开的地：屏蔽地和 电路地（静电地），这些地仅在电源处连接。机柜为高频提供了 很好的回路，可将电缆屏蔽层在一端用金属连接到机壳上，在没 有形成地环路时，最好的连接方法是在屏蔽体两端直接用金属连 接，而在会形成地环路的场合，可将电缆屏蔽层在一端用金属连 接到机壳上，而另一端则通过高频电容器连接到机壳上
软钎焊是一种更简单的连接工艺，软钎焊使用的 温度相当低，因此有可能出现大电流的场合不允许 采用软钎焊的方法
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机械加工的方法：螺栓连接、铆接、压接、卡箍 紧固、销键紧固和拧绞连接等 化学加工方法主要采用导电粘合剂
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系统接地
系统接地的原意指与真正的大地连接以提供雷击放电的通 路，如避雷针的一端埋入大地 后来成为对电气设备和电力设施提供漏电保护的放电通路 的技术措施 现在接地的含义早已延伸，一般指连接到一个作为参考电 位点（或面）的良导体的技术行为，“地”泛指电路和系 统的某部分金属导电板线，它可以作为系统中各电路任何 电信号的公共电位参考点
重了，因此这种接地方式不适用于高频
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多点接地系统 设备1
设备n
地线分别连接至最近的低阻抗地线排，地线排一般是与机壳相连 的扁粗金属导体或机壳本身，其感抗很小
为降低电路的地电位，每个电路的地线应尽可能缩短，以便降低 地线阻抗
在导体截面相同的情况下，矩形截面导体的高频性能比圆形截面 导体要好
现实的接地环境情况比较复杂，一般很难通过一种简单的接地方 式来解决，而常常采用单点和多点组合方式来构建接地系统 20
电解腐蚀一般是在电流通过电解液从一个金属物 体流到另一个金属物体时发生，潮湿环境中的搭 接可以实现电解腐蚀。
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搭接的加工方法
物理加工的方法：熔接、钎焊和软焊
热熔接合通过气体燃烧和电弧加热使两种金属熔 化流动形成连续的金属桥加工工艺，接合处的电导 率高、机械强度好、耐腐蚀，但成本高
钎焊是一种金属流动工艺，它把被连接的金属表 面加热到低于熔点的温度，而后施加填充的金属焊 料和适当的焊剂，通过焊料与连接金属表面的紧密 接触实现结合
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理想的基准导体必须是一个零电位、零阻值的物 理实体，其上各点之间不应存在电位差
安全接地是采用低阻抗的导体将用电设备的外壳 连接到大地上，使操作使用人员不致因设备外壳 漏电或故障放电而发生触电危险
信号接地是在系统和设备之间，采用低阻抗的导 线为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回 通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响
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人工接地体：人工埋入地下的金属导体，有垂直 埋入地下的钢管、角铁和平放的圆钢、扁钢、还 有环形、圆板形和方板形的金属导体
接地棒表面一般镀铜或锌，以防止钢材生锈增大 电阻
棒上端与地面上的金属结构件（如机箱、机柜或 机房）相连，下端埋入地下，为了减小接地电阻， 常将几个接地体连接起来构成组合接地体
半永久性的连接，如铆接和螺钉安装，能提供有效的 搭接，但连接体的相对移动会影响搭接效果
直接搭接的质量和可靠性取决于搭接导体的接触电阻
对于不同的搭接作用，其电阻值具有不同的要求
3
间接搭接：采用搭接带或搭接条等辅助导体连接 两种金属物体。间接搭接的连接电阻等于搭接带 两端的连接电阻与搭接带的等效电阻之和，搭接 带的体电阻和电感都不可忽略，特别是搭接带的 等效电感，即使在频率相当低时，感抗也比电阻 大得多。
地环路与屏蔽线接地
因屏蔽电缆的屏蔽层两端接地时，屏蔽电缆的屏蔽层与大地 就构成了典型的地环路
当地线构成环路时，因构成地线的导体或大地均有阻抗存在， 地线上的任意两点存在着电位差时，都会在地线上产生一个 地线环路电流，该电流就会在整个地线环路上产生压降，地 线上任一点的干扰就会通过地线环路对连接到地线上的所有 设备产生干扰
接地线与接地体的连接应使用焊接，接地线与电器设备的连接， 可采用焊接，也可采用良好的螺栓连接
垂直埋设的接地体，多数采用角钢，水平埋设的接地体，一般
采用扁钢
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设备安全接地
一般用电设备在使用中会由于绝缘老化、磨损、浸水和潮湿等 原因，导致带电导线（或部件）与机壳之间漏电，或者由于设 备超负荷引起严重发热损坏绝缘造成漏电，还会因环境气体污 染、灰尘沉积导致漏电和电弧击穿大火
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防雷接地技术
从防雷安全保护观点出发，关心的是直接雷击，防雷 接地的作用是把雷闪的强大电流引离敏感对象，导入 大地，并使由此引起的流散电场降到安全水平以下。 从抗干扰角度出发，必须注意对设备系统造成损坏的 感应雷击，感应雷击主要是通过设备的信号线、电源、 电缆线侵入。
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有效的防雷系统，包括：直击雷保护、一点接地网络和暂态浪 涌电压抑制，三者缺一不可，而正确的连接和接地是其中最关 键的因素
降低机箱和系统壳体上的射频感应电势，防止 静电电荷积累
防止电源突然与地短路发生电击危险，保护人 身安全
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搭接的方式 直接搭接：将两种金属构件借助金属流动工艺连接在一 起，常见形式有对接和搭接两种。
由于金属表面并不是绝对光滑的，金属表面有许多高 低不平的峰谷，因此当两件这样的表面放在一起接触时， 只有在峰顶上接触，于是，实际供电流流动的接触面积， 就比金属接触的视在面积小得多
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220V
机壳 火线 零线
地线
图 单相三线制供电线路
机壳 火线 零线 火线 地线
图 四线制供电线路
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信号接地技术
信号接地主要是为了消除外界或其他设备对本设备的 干扰，电路及设备的各部分都连接到一个共同的等电 位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各 部分均执行其正常功能
信号地线是指信号电流流通的地线，设备内部的接地 可由金属板构成，各单元之间的信号接地网络一般由 铜线构成，信号地线不能任意连接，例如把建筑物的 结构金属体、水管作为信号地线，由于这种地线阻抗 很大，其他设备的微小电流流经此地线就会产生极为 严重的干扰
Us
屏蔽双绞线
同轴电缆
Us
高频时出现的另一个问题是，杂散
电容的耦合也会形成地环路，如右
图，这时电缆屏蔽层通过杂散电容 实际上已被接地，若用一个小电容
Us
代替杂散电容，则可形成混合接地：
另一种浮地的方法为差分平衡电路，有助于减小接地电路干 扰的影响，因为差分器件是按照施加在电路两输入端的电位 差值工作的
在设备之间利用差分平衡电路进行通信或控制时，就不需要 两设备共地
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屏蔽体接地
放大器屏蔽盒的接地：电路组件、高增益的放大器 常常装在一个金属盒内，一方面形成具有一定机械强 度的固定构件，另一方面保护其内部电路组件、放大 器等免受电磁辐射的骚扰，但是，屏蔽盒如何接地呢？
C1
1
2
C3
3
C2
实际关系
C1
1
2
C3 C2
C1
1
3
2
C3
3
C2
等效电路
屏蔽盒接至放大器的公共端
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电缆屏蔽层的接地
频率低于1MHz时，电缆屏蔽层的接地一般采用一端接地方式， 以防止骚扰电流流经电缆屏蔽层，使信号电路受到干扰，一端 接地还可以避免骚扰电流通过电缆屏蔽层形成地环路，从而防 止磁场的骚扰。
第6章 搭接技术
搭接指的是在多个组件或模块之间，设备或几个系统之 间通过低阻抗的导体实现电连接的一种方式，如： 电缆屏蔽层与机箱之间的搭接 屏蔽体上不同部分之间的搭接 滤波器与机箱之间的搭接 不同机箱之间的地线搭接
1
搭接的目的： 保护设备和人身安全，防止雷电放电的危害
建立故障电流的回流通路，建立信号电流的均 匀而稳定的通路
5
电化学中的点化位序表明了金属腐蚀的相对趋势， 在电化位序中离得越远的金属，结合在一起时越 容易发生腐蚀，排在前面的金属比排在后面的金 属活泼，更容易被腐蚀。
当搭接的两种金属的电位序相差较远时，可以采 用第三种金属过渡的方法，如光泽照人的不锈钢 面板和铝型框架连接时，可在两种金属之间加入 铁的垫圈
在大多数场合，需要设法抑制地环路引起的骚扰，抑制的一般方 法是切断地环路、减小或消除地环路的电位差。如：利用铺设低 阻地线的方法降低屏蔽电缆两端的电位差，从而使流过屏蔽电缆 屏蔽层的地环路电流大大减小
设备1
设备n
低阻地线
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浮地
目的是将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔 离开来，其效果取决于是否能做到完全的浮地隔离
该接地体一般与用做电源参考地的安全地要求严格分开，并且 防雷地的接地电阻通常小于供电系统的安全地
等电位连接时防雷接地的重点。只有做好等电位连接，在浪涌 电压产生时才不会再各金属物或系统间产生过高的电位差并保 持与地电位基本相等的水平
防雷接地装置时接地体和接地线的总称。在土壤电阻率较低且 均匀的平地，应以垂直接地体为主；在土壤电阻率较低且不均 匀的山坡，应以水平接地体为主；相邻两接地体的距离应远些。
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搭接的电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀过程必须具备一个阳极和一个阴极， 形成电位差，同时还有一条电流流动的完整通路，在 大多数环境中这两个条件是不难同时满足的。 对于两种不同金属组成的连接表面，由于金属电位序 列的高低不同，处于高序的金属成为阳极，处于低序 的金属成为阴极，在环境电解质的作用下，处于阳极 的金属就被腐蚀。