地线干扰和接地技术

3.86 53
直
10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7
106
径 作
50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530
用
100M 42.6
54
7 1 .4
77
减
150M 63.9
81
107
115
小
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金属条与导线的阻抗比较
金属条阻抗/导线阻抗 0.6
~
高频低磁 波屏蔽
电场屏蔽的电缆接地
电缆接敏感电路的信号地，目的是 将屏蔽层的电位保持在地电位。
干扰频率较低
干扰频率较高
单点接地（否则出问题） （在哪里接地？）
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多点接地 （间隔/20接地）
电缆多点接地带来的问题
~ VOUT
IS
VIN
~ VOUT
M LS
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RS IS
信号地
定义：信号电流流回信号源的低阻抗路径
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地线引发干扰问题的原因
V=IR
地线电压
地线是等电 位的假设不
成立
电流走最小 阻抗路径
我们并不知道 地电流的确切
路径
地电流失 去控制
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导线的阻抗
趋肤效应
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Z = RAC + jL
电流 I
L 1H/m
VG
发送
VS
VG
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接收 RL
共模扼流圈的作用
L
R1
Vs
IN1
M
IS
RL VS + VN
VN / VG
RL/（RS + RL）
IN2
R1
VG
= R1 / L
f
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平衡电路对地环路干扰的抑制
RS1 VS1 VS2
RS2
IN1 VG
IN2
RL1
IS
VL
RL2
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VIN = VOUT+ ISRS
噪声
电缆屏蔽层接地位置
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
~
屏蔽双绞线
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~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
~
屏蔽同轴线
低频磁场对电缆的干扰
感应电压
VN
磁通
回路面积A
VN ＝ ( d / dt ) = A ( dB / dt )
当面积一定时
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减小面积可以减小噪声
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稳
压
火灾
电 源
报警器
感谢聆听！
地线问题－公共阻抗耦合
电路1
地电流1 公共地阻抗
电路2
地电流2
~
V
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~
改进1
改进2
~
单点接地对噪声的抑制
RS
RC1
RL
VS
RC2
VG
RG
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RS
RC1
RL
VS
RC2 ZSG
RG
VG
接地方式种类
信号接地方式
单点接地
多点接地
串联单点接地
并联单点接地
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线路板上的地线
噪声
模拟 数字
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长地线的阻抗
设备 Z0 = (L/C)1/2
LR C
LR C
ZP = (L)2/R
RDC
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并联谐振 FP1 = 1/2(LC)1/2
RAC 串联谐振
多点接地
电路1
电路2
电路3
R1
R2
R3
L1
L2
L3
镀银（减小表面电阻） 良好搭接（减小地线阻抗） 宽金属板（减小电感）
混合接地
单点接地
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
A R2 B R3 C
I1
R1
2
3
B C
I3
串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合
并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多
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串联单点、并联单点混合接地
模拟电路1
模拟电路2
模拟电路3
数字信息处理电路 马达驱动电路
数字逻辑控制电路 继电器驱动电路
抗磁场干扰的电缆接地方式
VS
VS
VS
只有两端接地的屏蔽层才能 屏蔽磁场
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双绞线对磁场干扰的抑制
～
～ 理想同轴线的信号电流与回流等效为在几何上重合，因 此电缆上的回路面积为0，整个回路面积仅有两端的部分
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抑制磁场干扰的试验数据
100
(A)
100
(B)
每米18节
100
(C)
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1M 0
100
1M 27
1M 13
100
13
(D)
1M
28
(E)
1M
抑制磁场干扰的实验数据
100
(F)
1M 80
每米18节
100
(I)
100
1M 55
(G)
100
(H)
1M 70
100
(J)
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63
1M
77
1M
接地位置不当造成的干扰
稳
压
火灾
电 源
报警器
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地线阻抗一定保持很小， 避免公共阻抗耦合
混合接地
地电流
安全接地
地环路电流
Rs ~ Vs
Rs ~ Vs
安全接地
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放大器屏蔽壳的接地
C1S
C3S
C1S
C3S
C2S
C2S
等效电路
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屏蔽电缆的接地
E
~
H
V
~
0v
电场屏蔽
~
磁场屏蔽
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0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
S/W
地线问题－地环路
I1 VN
I2
IG
地环路
VG
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隔离变压器
VS
CP
1
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VG
C1
C2
屏 蔽
VG
RL
VN
屏
蔽
层
只
能
接
2
2
点 ！
光隔离器
发送
VS
光耦器件
Cp
接收 RL
时
1k
429 7.14 632 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m
，
m
导
100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0
90.3m 1.07
线
1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10
783m 10.6
的
5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50
RAC= 0.076r f1/2 RDC
0.37I
深度
r
= 1 / ( f r r)1/2
导线的阻抗
频 率 d = 0.65cm d = 0.27cm d = 0.06cm d= 0.04cm
高
Hz 10cm 1m 10cm 1m 10cm 1m 10cm 1m
Leabharlann Baidu
频
10H z 51.4 517 327 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m