干扰与接地

干扰与接地

摘要：干扰是电子设备运行时经常遇到的现象，论述了如何解决好电子电路接地，就能有效的控制干扰，保证电子设备正常工作。

关键词：干扰，接地，误差

电子设备是在一定的环境下工作的。在实际环境中必然存在着自然或人为因素产生的电磁能量，这些电磁能量通过一定途径进入工作电路，从而产生正常工作所不需要的信号。这些信号有些是瞬间或偶尔出现，有些是伴随着电子设备的投用长期存在。影响电子电路正常工作的信号就是我们常说的干扰。干扰的形成比较复杂，影响因素可能是多方面的。但是人们经过研究和实践，总结出了许多抗干扰的措施和提高电路抗干扰能力的办法。其中解决好电子电路的接地问题就能有效地抑制干扰，保证电子设备正常工作。

1 接地的目的

1.1 安全接地

通常较高大的建筑物都要有一个良好的接地系统，其目的是防雷击。电气设备的金属外壳接地，目的是防电气设备漏电或与机壳短路时，人接触设备触电伤亡。安全接地的特点是与大地相通．

1.2 工作接地

在化工生产中，电子仪器、仪表或分散控制系统工作，或对参数测量时，电子回路都需要有一个公共的电位参考点，这个参考点我们通常称之为工作接地点。合理设计电路或回路中的接地点可以有效地防止干扰。

1)减小经公共阻抗产生的干扰：在仪器、仪表设备内部，各个电路往往共用一个直流电源，这时电源内阻、电源线电阻就形成公共阻抗。当电流流经公共阻抗时阻抗上的压降就形成干扰。因此，一般要求仪器仪表的电源内阻尽量小，以减小经公共阻抗耦合产生的干扰．

2)抑制电容性耦合产生的干扰：电子仪器、仪表设备内部，元件与元件之间，导线和导线之间，导线和元件之间等，都存在分布电容。如果某导体上的干扰电压通过分布电容使其他导体上的电位受到影响，即这种影响为电容性藕合干扰。减少电容性耦合产生干扰的措施是降低输入阻抗和增大两线间距，避免导线平行敷设或屏蔽线作为信号线．

3)避免对地构成回路引起接地电位差：在实际工作中，仪表柜、架或设备不能简单地理解为是与大地相通，误当作有关电位的参考点是错误的，会对测量回路引入干扰，造成测量误差。

下面结合笔者的实践．介绍几种接地情况。

2 接地

2.1 输入信号回路的接地

2.1.1 电路的一点接地

山于信号电路与极性电路之间常常有一定的距离，如果信号地的电位与极性地的电位不相等时，两地之间电位差Vg．就会叠加在信号电压Vs上形成干扰。

如两端接地电位相同，Vg＝o，则Va＝Vs，反之，Va不等于Vs。接收仪表不能真实地反应测测量参数造成测量误差。有关这个问题，兰州石化公司炼油厂在使用中，主要在盘装FC系列仪表中表现较为明显．如在16单元从分配群到PMK接收仪表之间一般都用电路一点接地的连接方式，共用一条SC母线，将信号的负端全部接到一个SC汇流条上，作为摸拟信号的参考点，尽量保证Vg为零。

但从这几年的使用情况看，由于该厂的具体工作环境所限．装置中瓦斯、硫化氢的浓度相对较高对电路腐蚀严重，特别是对接线端子的腐蚀造成接触不良，往往造成Vg不等于o，常见的故障为操作室仪表显示与现场仪表指示有误差。经实际测量，误差在0．1％一2％左右。特别是远距离电路一点接地的信号传送方法误差更大。如16单元主控室与气压机操作室之间的放火炬闸阀的信号传递误差大于2％。这主要是由于SC参考电位不同造成的．2.

1.2 用屏蔽线输入时的接地

这种接法在该厂主要用在大机组状态监测中信号的接线方法。常用低屏同轴电缆．屏蔽层对地绝缘．确保一点接地。

2.1.3 电源回路的接地

1)变压器屏蔽层的接地

该厂使用的大部分仪表是220 v AC供电，经变压器变压和整流后，提供各种不同的直流电压值，变压器的初级和次级线圈间的分布电容会把交流电源的噪声耦合到直流电源侧。解决的方法是将变压器的初级、次级线圈之间的隔离层连接在一起，接在放大器的公共接地端。如，大连仪表二厂生产的XWZM电子式自动平衡记录仪，其电流变压器隔离屏蔽．绝缘层与放大器插键4CD槽相连，并接入工作接地点。

2)直流电源的零线及接地

电动仪表的直流供电系统由交流变压器经整流滤波．稳定后供各支路工作。通常是将直流电源的"一"线与工作地连接。接地线用矩形铜条以减小地阻阻抗。该点作为工作电路的零电位参考点。对电源要求较高的仪表仪器往往需单独使用一路电源，并将这路直流电源的"一"线直接接到工作接地点。这个工作接地点自成一个零位系统，在规定的点接地，不允许任意和小信号系统的地相接。如该厂连续重整循环氢压缩机K201的转速控制系统，其调速器是W OODWARD公司的505凋速器。执行机构中的电／液转换器是VOIIH TUR-3MBHδCO．K

G的E360型电液转换器。工作原理图和电／液转换器接线如图I所示。

在实际使用中因设备成套厂商错误地将电／液转换器中o V的5，6端子认为是接地电源o v，在设计中将5，6端子的o V接在系统公共电源的参考接地点上(即直流24 V的负端)。505调速器输出增大至65％左右时．造成l端电位升高12-14V。调速器输出无法继续增加。此时调速措故障诊断系统误认为已达到满负荷工作。当继续提速时，错误地认为超负荷，505发出跳闸信号，造成错误地停机。

针对上述情况，我们对505调速器及电液转换器的直流24V采用单独供电，505调速器电液转换器的零电位点只与制硫电源的"-"线相接，不与系统公共的参考接地点相接．保证转速控制系统的零电位自成一体，与公共系统的工作接地点互不联系．从而解决厂505调速器跳闸停机的现象。

2.2 数字系统的接地

-个分散型控制系统往往要用大量的数字集成电路．安装在许多印刷上。电路接地系统的接地要求低阻抗接地回路，-般用线径较大的铜导线就近接至矩形汇流条上。接地电阻要确保尽量小，一般要求小于1欧姆。

3 系统接地的方式

不同的电路和不同工作频率的接地方式各有不同。在较大的数字系统中，电子设备、仪器、仪表种类繁多。工作地、安全地如何正确连接，是我们应该掌握和了解的。目前接地方式一般可分为三大类，主要是根据干扰的强弱，信号电流的大小，电源的类别来区分的。

第一类接地为信号地，包括小信号回路、逻辑电路、控制电路等低电平电路的信号地，即工作地。接地电阻一般小于1欧姆，如FC系列仪表中的公用母线SC线，一般PIC中的COM线，DCS中信号线公共负端等。

第二类接地为功率地，包括继电器、电磁线、大电流驱动电路等大功率电路及干扰源的地，故称为干扰地。接地电阻在l一10欧姆之间，一般与供电电源的负端相连。

第三类接地为机壳地。包括设备机架、机柜、门、箱等金属构件的地。也称为安全接地。接地电阻在10一100欧姆之间。

这三类接地在使用中分别自成系统。但最后用接地线汇集于一点并与大地相连，使整个系统地处于地电位。在生产装置中主要是指集中在中央控制室，然后深埋于地下的地线。

4 结束语

干扰形成的因素复杂多样。良好的接地只是克服和抑制干扰的主要措施之一。为了确保系统工作的可靠性，还要根据不同的工作性质和条件，采用不同的子段来提高设备的抗干扰能力。