电子电路中地及接地的概念及区别
几幅图教你区分数字地、模拟地、电源地,单点接地
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几幅图教你区分数字地、模拟地、电源地,单点接地
我们在进行pcb布线时总会面临一块板上有两种、三种地的情况,傻瓜式的做法当然是不管三七二十一,只要是地,就整块敷铜了。
这种对于低速板或者对干扰不敏感的板子来讲还是没问题的,否则可能导致板子就没法正常工作了。
当然若碰到一块板子上有多种地时,即使板子没什么要求,但从做事严谨认真的角度来讲,咱们也还是有必要采用本文即将讲到的方法去布线,以将整个系统最优化,使其性能发挥到极致!当然关于这些地的一些基础概念、为什么要将它们分开,本文就不讲了,不懂的同学自己查哈!
一、对于板子上有数字地、模拟地、电源地这种情况:
从这个图可以看出:模拟地和数字地是完全分开的,最后都单点接到了电源地,这样可以防止地信号的相互串扰而影响某些敏感元件,众所周知数字元件对干扰的容忍度要强于模拟元件,而数字地上的噪声一般比较大所以将它们的地分开就可以降低这种影响了。
还有单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置),这样利用电流总是按最短路径流回的原理可将干扰降到最小。
二、对于板子上只有数字地、电源地这种情况:
从此图可以看出:只在电源地和数字地之间用一个0欧电阻或磁珠之类的单点接地就行了,同样单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置)。
三、展示一些第二种情况的pcb系统
1、地线分区
2、0欧电阻单点接地
3、板子正面图
- END -。
电路中GND和GROUND、VCC,VDD,VEE,VSS有什么区别
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============================================================= =================== 一 直 不 太 清 楚 VCC,VDD,VSS 的 区 别 , 上 网 查 了 下
一、解释 VCC: C=circuit 表 示 电 路 的 意 思 , 即 接 入 电 路 的 电 压 ; VDD: D=device 表 示 器 件 的 意 思 , 即 器 件 内 部 的 工 作 电 压 ; VSS: S=series 表 示 公 共 连 接 的 意 思 , 通 常 指 电 路 公 共 接 地 端 电 压 。
二、说明
1、对于数字电路来说,VCC 是电路的供电电压,VDD 是芯片的工作电压(通常 Vcc>Vdd),VSS 是接地 点。 2、有些 IC 既有 VDD 引脚又有 VCC 引脚,说明这种器件自身带有电压转换功能。 3、在场效应管(或 COMS 器件)中,VDD 为漏极,VSS 为源极,VDD 和 VSS 指的是元件引脚,而不表 示供电电压。 4、一般来说 VCC=模拟电源,VDD=数字电源,VSS=数字地,VEE=负电源
VDD&VCC&VSS
V D D : 电 源 电 压( 单 极 器 件 );电 源 电 压( 4 0 0 0 系 列 数 字 电 路 ); 漏极电压(场效应管) VCC: 电 源 电 压 ( 双 极 器 件 ) ; 电 源 电 压 ( 74 系 列 数 字 电 路 ) ; 声 控 载 波 ( Voice Controlled Carrier) VSS:地 或 电 源 负 极 VEE: 负 电 压 供 电 ; 场 效 应 管 的 源 极 ( S) VPP: 编 程 /擦 除 电 压 。 详解: 在 电 子 电 路 中 , VCC 是 电 路 的 供 电 电 压 , VDD 是 芯 片 的 工 作 电 压: VCC : C=circuit 表 示 电 路 的 意 思 , 即 接 入 电 路 的 电 压 , D=device 表 示 器 件 的 意 思 , 即 器 件 内 部 的 工 作 电 压 , 在 普 通 的 电 子 电 路 中 , 一 般 Vcc>Vdd ! VSS: S=series 表 示 公 共 连 接 的 意 思 , 也 就 是 负 极 。 有 些 IC 同 时 有 VCC 和 VDD, 这 种 器 件 带 有 电 压 转 换 功 能 。 在 “场 效 应 ”即 COMS 元 件 中 , VDD 乃 CMOS 的 漏 极 引 脚 , VSS 乃 CMOS 的 源 极 引 脚 , 这 是 元 件 引 脚 符 号 , 它 没 有 “VCC”的 名 称
电路板接地概念
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1.电路图上和电路板上的GND(Ground)代表地线或0线.GND就是公共端的意思,也可以说是地,但这个地并不是真正意义上的地。
是出于应用而假设的一个地,对于电源来说,它就是一个电源的负极。
它与大地是不同的。
有时候需要将它与大地连接,有时候也不需要,视具体情况而定。
B上的:VCC是电源接入;GND为接地;DP、DM是差分信号;PORT-、PORT+是数据负、正信号。
GNDVDD: 电源电压(单极器件);电源电压(4000系列数字电路);漏极电压(场效应管)VCC:电源电压(双极器件);电源电压(74系列数字电路);VSS:地或电源负极VEE:负电压供电;场效应管的源极(S)VPP:编程/擦除电压。
(1)电气地大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。
这种“地”是“电气地”,并不等干“地理地”,但却包含在“地理地”之中。
“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。
(2)地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。
图 1示出圆钢接地极。
当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时,由于这半球形的球面,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。
试验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。
换句话说,该处的电位已近于零。
这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。
若接地极不是单根而为多根组成时,屏蔽系数增大,上述 20m 的距离可能会增大。
图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。
地电位是指流散区以外的土壤区域。
在接地极分布很密的地方,很难存在电位等于零的电气地。
关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地
![关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地](https://img.taocdn.com/s3/m/4c441c6c25c52cc58bd6be3a.png)
关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号的接地处理。
控制系统中,大致有以下几种地线:(1)数字地:也叫逻辑地,是各种开关量(数字量)信号的零电位。
(2)模拟地:是各种模拟量信号的零电位。
(3)信号地:通常为传感器的地。
(4)交流地:交流供电电源的地线,这种地通常是产生噪声的地。
(5)直流地:直流供电电源的地。
(6)屏蔽地:也叫机壳地,为防止静电感应和磁场感应而设。
以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。
下面就接地问题提出一些看法:(1)控制系统宜采用一点接地。
一般情况下,高频电路应就近多点接地,低频电路应一点接地。
在低频电路中,布线和元件间的电感并不是什么大问题,然而接地形成的环路的干扰影响很大,因此,常以一点作为接地点;但一点接地不适用于高频,因为高频时,地线上具有电感因而增加了地线阻抗,同时各地线之间又产生电感耦合。
一般来说,频率在1MHz以下,可用一点接地;高于10MHz时,采用多点接地;在1~10MHz之间可用一点接地,也可用多点接地。
(2)交流地与信号地不能共用。
由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压,对低电平信号电路来说,这是一个非常重要的干扰,因此必须加以隔离和防止。
(3)浮地与接地的比较。
全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来,这种方法简单,但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。
这种方法具有一定的抗干扰能力,但一旦绝缘下降就会带来干扰。
还有一种方法,就是将机壳接地,其余部分浮空。
这种方法抗干扰能力强,安全可靠,但实现起来比较复杂。
(4)模拟地。
模拟地的接法十分重要。
为了提高抗共模干扰能力,对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。
对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。
(5)屏蔽地。
在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制,对信号采用屏蔽措施是十分必要的。
根据屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一样。
关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地
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3、在场效应管(或 COMS 器件)中,VDD 为漏极,VSS 为源极,VDD 和 VSS 指的是元件引脚,而不表示供电电压。
VDD:电源电压(单极器件);电源电压(4000 系列数字电 路);漏极电压(场 效应管)
它是绿色
安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源 的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常见ND,FG-保护地或机壳;BGND 或 DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电 池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;
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几种接地符号
第 1 个我用做电源正或数字电路 VCC,不用作地. 第 2 个我用作数字地或数字模拟公共地. 第 3 个用作模拟地. 第 4 个当然是机箱外壳或外壳接大地了.
Q8:单板的接口器件如何接地?
Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,比如串口连接器,网口 RJ45 连接器等等,如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作,例如网口互连
有误码,丢包等,并且会成为对外的电磁干扰源,把板内的噪声向外发送。 一般来说会单独分割出一块独立的接口地,与信号地的连接采用细的走线连接,
(6)屏蔽地:也叫机壳地,为防止静电感应和磁场感应而设。 以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地
问题提出一些看法: (1)控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地,低 频电路应一点接地。在低频电路中,布线和元件间的电感并不是什么大问题,然 而接地形成的环路的干扰影响很大,因此,常以一点作为接地点;但一点接地不 适用于高频,因为高频时,地线上具有电感因而增加了地线阻抗,同时各地线之 间又产生电感耦合。一般来说,频率在 1MHz 以下,可用一点接地;高于 10MHz 时,采用多点接地;在 1~10MHz 之间可用一点接地,也可用多点接地。 (2)交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数 mV 甚至几 V 电压,对低电平信号电路来说,这是一个非常重要的干扰,因此必须加
电力线中火、零、地线的区别和辨认
![电力线中火、零、地线的区别和辨认](https://img.taocdn.com/s3/m/7b462f5825c52cc58bd6be68.png)
电力线中火、零、地线的区别和辨认火线又称相线,它与零线共同组成供电回路。
在低压电网中用三相四线制输送电力,其中有三根相线一根零线。
为了保证用电安全,在用户使用区改为用三相五线制供电,这第五根线就是地线,它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下,另一端与各用户的地线接点相连,起接地保护的作用。
地线是作为电路电位基准点的等电位体。
这个定义是不符合实际情况的。
实际地线上的电位并不是恒定的。
如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位可能相差很大。
正是这些电位差才造成了电路工作的异常。
电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。
HENRY 给地线了一个更加符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。
这个定义中突出了地线中电流的流动。
按照这个定义,很容易理解地线中电位差的产生原因。
因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会产生电压降。
因此,我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样,此起彼伏。
照明电路里的两根电线,一根叫火线,另一根则叫零线。
火线和零线的区别在于它们对地的电压不同:火线的对地电压等于220V;零线的对地的电压等于零(它本身跟大地相连接在一起的)。
所以当人的一部分碰上了火线,另一部分站在地上,人的这两个部分这间的电压等于220V,就有触电的危险了。
反之人即使用手去抓零线,如果人是站在地上的话,由于零线的对地的电压等于零,所以人的身体各部分之间的电压等于零,人就没有触电的危险。
如果火线和零线一旦碰起来,由于两者之间的电压等于220伏,而两接触点间的电阻几乎等于零,这时的电流非常大,在火线和零线的接触点处将产生巨大的热量,从而发出电火花,火花处的温度高到足以把金属导线烧得熔化。
地是电器设备安全技术中最重要的工作,应该认真对待。
那种不加考虑随意接地的做法常常会给计算机设备造成不良的后果,严重时会烧毁整个设备应用系统,甚至造成人身伤害。
正确接地可提高整个系统的抗干扰能力。
电子电路中常见的接地问题解析
![电子电路中常见的接地问题解析](https://img.taocdn.com/s3/m/7bacf8986e1aff00bed5b9f3f90f76c660374c50.png)
电子电路中常见的接地问题解析在电子设备的设计和使用过程中,接地问题是一个非常重要的考虑因素。
正确地处理接地问题可以确保电路的正常工作,提高设备的可靠性和稳定性。
本文将对电子电路中常见的接地问题进行解析,并提出相应的解决方案。
一、接地的基本概念在电子电路中,接地是指将电路中的某个节点与地面(地电位)相连接的过程。
接地可以实现电路的稳定工作,减少噪声和干扰,提高信号质量和设备的安全性。
常见的接地方式有单点接地、多点接地和虚接地等。
二、单点接地问题及解决方案1. 单点接地导致的问题:单点接地是指将电路中的多个节点通过一个点与地面相连接。
当电流通过该接地点时,可能会产生大量的回路电流,导致电路的干扰和共模噪声增加。
2. 解决方案:为了解决单点接地导致的问题,可以采取以下措施:(1)使用独立的接地导线连接各个节点到地面,减少共模噪声的干扰。
(2)增加滤波电容和电感器等元件,降低回路电流的干扰。
三、多点接地问题及解决方案1. 多点接地导致的问题:多点接地是指将电路中的多个节点分别与地面相连接。
当节点之间存在较大的接地电位差时,容易产生地回路电流,从而影响电路的正常工作。
2. 解决方案:为了解决多点接地导致的问题,可以采取以下措施:(1)选择合适的接地位置,使得各个节点之间的接地电位差尽可能小。
(2)适当增加滤波电容和电感器等元件,降低地回路电流的干扰。
四、虚接地问题及解决方案1. 虚接地导致的问题:虚接地是指将电路中的某个节点通过一个虚拟接地点连接到地面。
由于虚接地并非真正与地面相连,可能会产生大量的漂移电流,从而干扰电路的正常工作。
2. 解决方案:为了解决虚接地导致的问题,可以采取以下措施:(1)尽可能采用实际接地,避免使用虚接地。
(2)如果必须采用虚接地的方式,需采取补偿措施,如增加补偿电容和电感,抑制漂移电流的干扰。
综上所述,电子电路中的接地问题是设计和使用过程中需要重点考虑的因素。
正确处理接地问题可以提高电路的可靠性和稳定性,减少噪声和干扰。
电路设计中各种“地”——各种GND设计
![电路设计中各种“地”——各种GND设计](https://img.taocdn.com/s3/m/f2d15d9d83d049649b6658dd.png)
电路设计中各种“地”——各种GND设计电源地,信号地,还有大地,这三种地有什么区别?电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的,一般来说电源地流过的电流较大,而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径,一般来说信号地流过的电流很小,其实两者都是GND,之所以分开来说,是想让大家明白在布PCB板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径,然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径,如果共用的话,有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差(可以解释为:导线是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流过的电流较大时,也会在此导线上产生电位差,这也叫共阻抗干扰),使信号地的真实电位高于0V,如果信号地的电位较大时,有可能会使信号本来是高电平的,但却误判为低电平。
当然电源地本来就很不干净,这样做也避免由于干扰使信号误判。
所以将两者地在布线时稍微注意一下,就可以。
一般来说即使在一起也不会产生大的问题,因为数字电路的门限较高。
各种“地”——各种“GND”GND,指的是电线接地端的简写。
代表地线或0线。
电路图上和电路板上的GND(Ground)代表地线或0线.GND就是公共端的意思,也可以说是地,但这个地并不是真正意义上的地。
是出于应用而假设的一个地,对于电源来说,它就是一个电源的负极。
它与大地是不同的。
有时候需要将它与大地连接,有时候也不需要,视具体情况而定。
设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1 MHz的电路,采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。
电气中“地”的概念
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“地”是电子技术中一个很重要的概念。
由于“地”的分类与作用有多种,容易混淆,故总结一下“地”的概念。
“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。
“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。
一:信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共端。
(1) 直流地:直流电路“地”,零电位参考点。
(2) 交流地:交流电的零线。
应与地线区别开。
(3) 功率地:大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。
(4) 模拟地:放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。
(5) 数字地:也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点。
(6) “热地”:开关电源无需使用工频变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,即所谓的“热地”,它是带电的。
(7) “冷地”:由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合器,既能传送反馈信号,又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电。
信号接地设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。
(这里主要介绍浮地)单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。
在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。
通常频率大于10MHz的电路,常采用多点接地。
浮地,即该电路的地与大地无导体连接。
『虚地:没有接地,却和地等电位的点。
』其优点是该电路不受大地电性能的影响。
浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大,所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
其缺点是该电路易受寄生电容的影响,而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。
了解下开关电源中的各种“地”
![了解下开关电源中的各种“地”](https://img.taocdn.com/s3/m/94a23e29a9114431b90d6c85ec3a87c240288ab3.png)
了解下开关电源中的各种“地”“地”是电子技术中一个非常重要的概念,在PCB设计过程中,我们会遇到各种各样的地,比如数字地、模拟地、信号地等。
本文,我们不妨就来了解下开关电源中的各种“地”。
“地”的概念“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。
“地”的符号理想中,地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。
而实际的布线中,地线在PCB上,本身会有阻抗成分,又有分布电容、电感构成的电抗成分。
此外,地线根源(电源、信号源)构成回路,此回路的电场会感应出外部电磁场的RF电流,即常说的“噪声”,从而引起EMI问题。
开关电源实际布线过程中关于“地”的考虑【总则】根据实际应用,先分清楚地线的种类,然后选择不同的接地方式。
不论何种接地方式,都须遵守“低阻抗,低噪声”的原则。
开关电源中“地”的分类1、直流地直流电路“地”,零电位参考点。
2、交流地交流电的零线,这种地通常是产生噪声的地,应与大地区别开。
3、模拟地各种模拟量信号的零电位。
4、数字地也叫逻辑地,是数字电路各种开关量(数字量)信号的零电位。
5、热地开关电源无需使用工频变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,即所谓的“热地”,它是带电的。
6、冷地由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合器,既能传送反馈信号,又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电。
7、功率地大电流网络器件、功率电子与磁性器件的零电位参考点。
8、信号地一般指传感变化信号的地线。
9、安全地提供大地接地点的回路,可防止触电危险。
10、屏蔽地为互联的电缆与主要机架提供0V参考或电磁屏蔽,防止静电感应和磁场感应。
11、系统地整个系统模拟、数字信号公共参考点。
12、浮地将电路中某条支路作为0V参考而不接地。
接“地”的方式1、单点接地指所有电路的地线接到公共地线的同一点,以减少地回路之间的相互干扰。
可以防止不同子系统中的电流与RF电流,经过同样的返回路径,从而避免造成相互之间的共模噪声耦合。
接地知识
![接地知识](https://img.taocdn.com/s3/m/95067d8c84868762caaed581.png)
接地技术接地技术在现代电子领域方面得到了广泛而深入的应用。
电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。
接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低电阻的导电通路。
“接大地”是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连。
由于大地的电容非常大,一般认为大地的电势为零。
开始的时候,接地技术主要应用在电力系统中,后来,接地技术延伸应用到弱电系统中。
在弱电系统中的接地一般不是指真实意义上与地球相连的接地。
对于电力电子设备将接地线直接连在大地上或者接在一个作为参考电位的导体上,当有电流通过该参考电位时,接地点是电路中的共用参考点,这一点的电压为0V,电路中其他各点的电压高低都是以这一参考点为基准的,一般在电路图中所标出的各点电压数据都是相对接地端的大小,这样可以大大方便修理中的电压测量。
相同接地点之间的连线称为地线。
把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:提高设备电路系统工作的稳定性,静电泄放,为工作人员提供安全保障。
接地的目的:安全考虑,即保护接地。
为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地)屏蔽保护作用。
一、接地的类型和作用不同的电路有不相同的接地方式,电子电力设备中常见的接地方式有以下几种:1、安全接地安全接地即将高压设备的外壳与大地连接。
一是防止机壳上积累电荷,产生静电放电而危及设备和人身安全,例如电脑机箱的接地,油罐车那根拖在地上的尾巴,都是为了使聚积在一起的电荷释放,防止出现事故;二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时,促使电源的保护动作而切断电源,以便保护工作人员的安全,例如电冰箱、电饭煲的外壳。
三是可以屏蔽设备巨大的电场,起到保护作用,例如民用变压器的防护栏。
2、防雷接地当电力电子设备遇雷击时,不论是直接雷击还是感应雷击,如果缺乏相应的保护,电力电子设备都将受到很大损害甚至报废。
为防止雷击,我们一般在高处(例如屋顶、烟囱顶部)设臵避雷针与大地相连,以防雷击时危及设备和人员安全。
各种接地概念、方法
![各种接地概念、方法](https://img.taocdn.com/s3/m/9ef33c2ded630b1c59eeb51d.png)
一、地的分类工程师在设计电路时,为防止各种电路在电路正常工作中产生互相干扰,使之能相互兼容地有效工作。
根据电路的性质,将电路中“零电位”———“地”分为不同的种类,比如按交直流分为直流地、交流地,按参考信号分为数字地(逻辑地)、模拟地,按功率分为信号地、功率地、电源地等,按与大地的连接方式分为系统地、机壳地(屏蔽地)、浮地。
不同的接地方式在电路中应用、设计和考虑也不相同,应根据具体电路分别进行设置。
1 信号地信号地(SG)是各种物理量的传感器和信号源零电位以及电路中信号的公共基准地线(相对零电位)。
此处信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号,易受电源波动或者外界因素的干扰,导致信号的信噪比(SNR)下降。
特别是模拟信号,信号地的漂移,会导致信噪比下降;信号的测量值产生误差或者错误,可能导致系统设计的失败。
因此对信号地的要求较高,也需要在系统中特殊处理,避免和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。
尤其是微小信号的测量,信号地通常需要采取隔离技术。
2 模拟地模拟地(AG)是系统中模拟电路零电位的公共基准地线。
由于模拟电路既承担小信号的处理,又承担大信号的功率处理;既有低频的处理,又有高频处理;模拟量从能量、频率、时间等都很大的差别,因此模拟电路既易接受干扰,又可能产生干扰。
所以对模拟地的接地点选择和接地线的敷设更要充分考虑。
减小地线的导线电阻,将电路中的模拟和数字部分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感滤波和隔离,汇接到一起。
如图4-1所示。
3 数字地数字地(DG)是系统中数字电路零电位的公共基准地线。
由于数字电路工作在脉冲状态,特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时,会在电源系统中产生比较大的毛刺,易对模拟电路产生干扰。
所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑。
尽量将电路中的模拟和数字部分分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感,汇接到一起.4 悬浮地悬浮地(FG)是系统中部分电路的地与整个系统的地不直接连接,而是通过变压器耦合或者直接不连接,处于悬浮状态。
为什么电路中要进行接地?
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为什么电路中要进行接地?一、接地的概念和作用接地,是指将电气设备的金属外壳与地面连接,并与地电位相连。
在电路中进行接地可以达到以下几个作用:1.1 安全作用:接地能够有效地保护人身安全。
当电路中出现漏电或者其他故障时,接地可以将电流引导到地面,避免触电危险。
1.2 防雷作用:接地可以有效地防止雷击。
当雷电击中设备时,接地可以将超过设备耐受电压的电流引导到地面,保护设备不受损坏。
1.3 干扰抑制作用:接地可以减小电磁干扰的影响。
电路中的电磁辐射会对周围的电子设备产生干扰,通过接地可以将这些干扰引导到地面,减小对其他设备的影响。
二、电路的接地方式2.1 单点接地:在电路中,通过将电气设备的金属外壳与地面相连,形成一个单点接地,使整个电路的电位都与地电位相等。
2.2 多点接地:在某些情况下,为了增加接地的稳定性和可靠性,可以采用多点接地方式。
通过将电气设备的金属外壳与地面相连,并与其他接地点相连,形成多个接地点。
2.3 隔离接地:在某些特殊的场合,为了防止电流的传导和干扰的扩散,可以采用隔离接地方式。
这种接地方式将设备与地面相连,但其电位不等于地电位,而是与电路中其他部分隔离。
三、接地的注意事项3.1 接地电阻:在进行接地时,需要注意接地电阻的大小。
接地电阻过大或过小都会影响接地效果。
过大的接地电阻会使接地的效果不明显,过小的接地电阻则容易引起电流过大。
3.2 接地导体:接地导体的选择也是很重要的一部分,一般应选择导电性能好、防腐蚀能力强的导体作为接地导体,以确保接地效果的稳定性和可靠性。
3.3 接地测试:为了确保接地的质量,需要定期对接地系统进行测试。
通过测量接地电阻和接地导体的电位差等参数,可以评估接地的质量,并采取相应的措施进行维护和改善。
四、结语电路中的接地对于保障人身安全、防止雷击和减小电磁干扰都起着重要的作用。
在进行接地时,需要注意选择合适的接地方式、控制接地电阻和选择适当的接地导体。
同时,定期进行接地测试,确保接地质量的稳定和可靠。
电子电路中地及接地的概念及区别
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电子电路中地及接地的概念及区别电子电路中地及接地的概念及区别1.地(1)电气地大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。
这种“地”是“电气地”,并不等干“地理地”,但却包含在“地理地”之中。
“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。
(2)地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。
图 1示出圆钢接地极。
当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时,由于这半球形的球面,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。
试验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。
换句话说,该处的电位已近于零。
这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。
若接地极不是单根而为多根组成时,屏蔽系数增大,上述 20m 的距离可能会增大。
图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。
地电位是指流散区以外的土壤区域。
在接地极分布很密的地方,很难存在电位等于零的电气地。
(3)逻辑地电子设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位,这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入,常称这个电位为“逻辑地”。
这个“地”不一定是“地理地”,可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等;逻辑地可与大地接触,也可不接触,而“电气地”必须与大地接触。
2.接地将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。
“电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。
“电气设备”是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备,例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。
3.地网与接地解读
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场具有屏蔽作用。但在高频情况下,由于屏蔽层对地的杂散电容的作用,实际上已
不是单端接地状况,高频电缆的工作情况应用长线波阻抗的概念去理解。当雷电流 经避雷器注入地网时,冲击电流将造成地电位升高,电缆的电位将随地电位的波动
而受到干扰。为此但屏蔽电缆的接地点,应距离这产生干扰源的点3至5米以外,且避
雷器注入电流时间很短,不会便屏蔽层过热。在个别情况下,会看到电缆屏蔽层的 过热和烧穿,因此应平行放置截面足够大的附加铜导体而两端接地,就可以避免电缆 屏蔽层的过热和烧穿。
UB RC1 RC2 T2 RC3 T3 U2 R2 RE2 RE3
T1 R1 U1 R1 U2 Ra U1 RE1
a)中性线
b)线路公共参考点
接地导线和中性线小结
接地导线仅引导事故状态下的电流;中性线引导 工作电流,并常常是许多信号回路通向电源的公共回线。 两者有本质不同,可以用以下同义概念来表达它们。 接地导线——可以表示为保护引线、接地线、保 护接地、接地公用引线、 外壳接地、固定接地。 中性线——可以表示为中性线(逻辑地)、线路共 同点、信号参考点、信号中性线、测量接地、0V。 这里强调接地线(保护接地)和中性线(共公引 线)的不同。其目的只是帮助对这两个概念的基本作用 和设置目的加深理解。
机壳接地保护—电源中性点不接地系统
带电体绝缘损坏机壳接地保护示意图
机壳接零保护—三相四线供电系统
A B C
PEN 保护接零
Id
M
零点
Id
R0
中性点接地
人为重复接地
RC
Id—短路电流;R0—中性点接地电阻;Rc—重复接地电阻 中性线与保护是合一的称TN-C系统
同一供电系统中,不允许某些设备采用保护接零,而 另外一部分设备采用保护接地
电路设计中各种“地”——各种 GND 设计
![电路设计中各种“地”——各种 GND 设计](https://img.taocdn.com/s3/m/1bd8d23efad6195f312ba654.png)
电路设计中各种“地”——各种GND 设计电源地,信号地,还有大地,这三种地有什么区别?电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的,一般来说电源地流过的电流较大,而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径,一般来说信号地流过的电流很小,其实两者都是GND,之所以分开来说,是想让大家明白在布PCB 板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径,然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径,如果共用的话,有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差(可以解释为:导线是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流过的电流较大时,也会在此导线上产生电位差,这也叫共阻抗干扰),使信号地的真实电位高于0V,如果信号地的电位较大时,有可能会使信号本来是高电平的,但却误判为低电平。
当然电源地本来就很不干净,这样做也避免由于干扰使信号误判。
所以将两者地在布线时稍微注意一下,就可以。
一般来说即使在一起也不会产生大的问题,因为数字电路的门限较高。
各种“地”——各种“GND”GND,指的是电线接地端的简写。
代表地线或0 线。
电路图上和电路板上的GND(Ground)代表地线或0 线.GND 就是公共端的意思,也可以说是地,但这个地并不是真正意义上的地。
是出于应用而假设的一个地,对于电源来说,它就是一个电源的负极。
它与大地是不同的。
有时候需要将它与大地连接,有时候也不需要,视具体情况而定。
设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1MHz 的电路,采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。
接地与接零的基本概念
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接地与接零的基本概念一、电气上的“地”当外壳接地的电气设备发生碰壳短路或带电的相线断线触及地面时,电流就从电气设备的接地体或相线触地点向大地作球形流散,使其附近的地表面和土壤中各点之间出现不同的电压,距触地点越近的地方电压降越高。
距触地点越远的地方电压降越低。
这是因为靠近触地点的土层对接地电流具有较小的截面,呈较大的电阻,产生较大的电压降;距触地点越远的土层,导电截面越大,对电流阻力越小,电压降也越小。
距触地点20m 以外,几乎没有电压降,即电位已降至为零。
我们通常所说的电气上的“地”,就是指距触地点20m以外的地。
1、接地用金属导线将电气设备需要接地的部分,与埋入地中(直接接触大地)的金属导体可靠地连接起来称为接地。
2、地线连接电气设备金属外壳与接地体的导体线称为地线。
3、零线与变压器或发电机直接接地的中性点相连接的导线称为零线。
4、接地电流当发生接地短路或碰壳短路时,经接地短路点流入地内的电流,称为接地电流。
5、接地电阻人工或自然接地体的对地电阻与接地线电阻的总和,称为接地装置的接地电阻。
二、三个电压1、对地电压电气设备发生碰壳短路时,接地短路电流通过接地装置流入大地。
此时,电气设备的接地部分(如接地外壳、接地线和接地体等)与大“地”间的电位差,称为对地电压。
2、接触电压在接地短路电流回路上,一个人同时触及不同电位的两点所承受的差称为接触电压。
3、跨步电压在距接地体20m范围内,人的两只脚之间的电位的差称为跨步电压。
跨步电压的大小与跨步大小及距离接地体的距离有关。
一般人的跨步按0.8m考虑。
三、四个接地1、工作接地为了保证电气设备的可靠运行,将电力系统中的变压器低压侧中性点接地称为工作接地。
2、保护接地为了防止电气设备绝缘损坏而造成的触点事故,将电气设备不带电的金属部分与接地装置用导线连接起来称为保护接地。
3、重复接地除运行变压器低压侧中性点接地外,零线上的一处或多处再另行接地称为重复接地。
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电子电路中地及接地的概念及区别
电子电路中地及接地的概念及区别
1.地
(1)电气地大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。
这种“地”是“电气地”,并不等干“地理地”,但却包含在“地理地”之中。
“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。
(2)地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。
图 1示出圆钢接地极。
当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时,由于这半球形的球面,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。
试验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。
换句话说,该处的电位已近于零。
这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。
若接地极不是单根而为多根组成时,屏蔽系数增大,上述 20m 的距离可能会增大。
图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。
地电位是指流散区以外的土壤区域。
在接地极分布很密的地方,很难存在电位等于零的电气地。
(3)逻辑地电子设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位,这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入,常称这个电位为“逻辑地”。
这个“地”不一定是“地理地”,可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等;逻辑地可与大地接触,也可不接触,而“电气地”必须与大地接触。
2.接地
将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。
“电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。
“电气设备”是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备,例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。
电力系统中接地的一点一般是中性点,也可能是相线上某一点。
电气装置的接地部分则为外露导电部分。
“外露导电部分”为电气装置中能被触及的导电部分,它在正常时不带电,但在故障情况下可能带电,一般指金属外壳。
有时为了安全保护的需要,将装置外导电部分与接地线相连进行接地。
“装置外导电部分”也可称为外部导电部分,不属于电气装置,一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。
外部导电部分可能引入电位,一般是地电位。
接地线是连接到接地极的导线。
接地装置是接地极与接地线的总称。
超过额定电流的任何电流称为过电流。
在正常情况下的不同电位点间,由于阻抗可忽略不计的故障产生的过电流称为短路电流,例如相线和中性线间产生金属性短路所产生的电流称为单相短路电流。
由绝缘损坏而产生的电流称为故障电流,流入大地的故障电流称为接地故障电流。
当电气设备的外壳接地,且其绝缘损坏,相线与金属外壳接触时称为“碰壳”,所产生的电流称为“碰壳电流”。
3.接触电压
在图2 中,当电气装置M绝缘损坏碰壳短路时,流经接地极的短路电流为I d。
如接地极的接地电阻力 R d,则在接地极处产生的对地电压 U d= I d·R d,通常称 U d为故障电压,相应的电位分布曲线为图 2 中的曲线 C 。
一般情况下,接地线的阻抗可不计,则M上所呈现的电位即为U d。
当人在流散区内时,由曲线 C 可知人所处的地电位为Uφ。
此时如人接触M,由接触所产生的故障电压 U t = U d -Uφ。
人站立在地上,而一只脚的鞋、袜和地面电阻为R p,当人接触M 时.两只脚为并联,其综合电阻为R p/2 。
在U t的作用下,R p/2 与人体电阻R B串联,则流经人体的电流I B = U f/(R B+R p/2),人体所承受的电压U t = I B·R B = U f·R B/(R B+R p/2)。
这种当电气装置绝缘损坏时,触及电气装置的手和触及地面的双脚之间所出现的接触电压U t与M 和接地极间的距离有关。
由图 2 可见,当 M 越靠近接地极,Uφ越大,则U f 越小,相应地 U t 也越小。
当人在流散区范围以外,则Uφ = 0,此时U f = U d,U t = U d·R B/(R B+R p/2),U t为最大值。
由于在流散区内人所站立的位置与 Uφ有关,通常以站立在离电气装置水平方向 0.8m 和手接触电气装置垂直方向 1.8m 的条件计算接触电压。
如电气装置在流散区以外,计算接触电压U t时就不必考虑上述水平和垂直距离。
4.跨步电压
人行走在流散区内,由图 2 的曲线 C 可见,一只脚的电位为Uφ1,另一只脚的电位为Uφ2,则由于跨步所产生的故障电压 U k = Uφ1 - Uφ2。
在U k的作用下,人体电流I B从人体的一只脚的电阻R p,流过人体电阻R B,再流经另一只脚的电阻R p,则人体电流I B = U k/(R B十2R p)。
此时人体所承受的电压U t = I B·R B = U k·R B/(R B+2p)。
这种当电气装置绝缘损坏时,在流散区内跨步的条件下,人体所承受的电压 U k为跨步电压。
一般人的步距约为 0.8m,因此跨步电压U k以地面上 0.8m 水平距离间的电位差为条件来计算。
由图 2 可见,当人越靠近接地极,Uφ1 越大。
当一只脚在接地极上时 Uφ1=U d ,此时跨步所产生的故障电压 U k为最大值,即图 2 中的 U km,相应地跨步电压值也是最大值。
反之,人越远离接地极,则跨步电压越小。
当人在流散区以外时,Uφ1 和U φ2 都等于零,则 U k = 0 ,不再呈现跨步电压。
5.流散电阻、接地电阻和冲击接地电阻
接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比,称为流散电阻。
电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比,称为接地装置的接地电阻,即等于接地线的电阻与流散电阻之和。
一般因为接地线的电阻甚小,可以略去不计,因此,可认为接地电阻等于流散电阻。
为了降低接地电阻,往往用多根的单一接地极以金属体并联连接而组成复合接地极或接地极组。
由于各处单一接地极埋置的距离往往等于单一接地极长度而远小于40m,此时,电流流入各单一接地极时,将受到相互的限制,而妨碍电流的流散。
换句话说,即等于增加各单一接地极的电阻。
这种影响电流流散的现象,称为屏蔽作用,如图 3所示。
由于屏蔽作用,接地极组的流散电阻,并不等于各单一接地极流散电阻的并联值。
此时,接地极组的流散电阻
R d = R d1/(n·η) (1)
式中:R d1──单一接地极的流散电阻
n──单一接地极的根数
η──接地极的利用系数,它与接地极的形状、单一接地极的根数和位置有关
以上所谈的接地电阻,系指在低频、电流密度不大的情况下测得的,或用稳态公式计算得出的电阻值。
这与雷击时引入雷电流用的接地装置的工作状态是大不相同的。
由于雷电流是个非常强大的冲击波,其幅度往往大到几万甚至几十万安的数值。
这样,使流过接地装置的电流密度增大,并受到由于电流冲击特性而产生电感的影响,此时接地电阻称为冲击接地电阻,也可简称冲击电阻. 由于流过接地装置电流密度的增大,以致土壤中的气隙、接地极与土壤间的气层等处发生火花放电现象,这就使土壤的电阻率变小和土壤与接地极间的接触面积增大。
结果,相当于加大接地极的尺寸,降低了冲击电阻值。
长度较长的带形接地装置,由干电感的作用,当超过一定长度时,冲击电阻不再减少,这个极限长度称为有效长度、土壤电阻率越小,雷电流波头越短,则有效长度越短。
由于各种因素的影响,引入雷电流时接地装置的冲击电阻,乃是时间的函数。
接地装置中雷电流增长至幅值I M的时间,是滞后于接地装置的电位达到其最大值 U M的时间的。
但在工程中已知冲击电流的幅值I M和冲击电阻 R ds的条件下,计算冲击电流通过接地极流散时的冲击电压幅值U M= I M·R ds。
由于实际上电位与电流的最大值发生于不同时间,所以这样计算的幅值常常比实际出现的幅值大一些,是偏于安全的,因此在实际中还是适用的。