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[導(dǎo)讀]“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種,容易混淆,故總結(jié)一下“地”的概念。“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號接地和設(shè)備接大地,兩者概念不同,目的也

“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種,容易混淆,故總結(jié)一下“地”的概念。

接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號接地和設(shè)備接大地,兩者概念不同,目的也不同。“地”的經(jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。

一:信號“地”又稱參考“地”,就是零電位的參考點(diǎn),也是構(gòu)成電路信號回路的公

共端 。

(1) 直流地:直流電路“地”,零電位參考點(diǎn)。

(2) 交流地:交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開。

(3) 功率地:大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。

(4) 模擬地:放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點(diǎn)。

(5) 數(shù)字地:也叫邏輯地,是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)。

(6) “熱地”:開關(guān)電源無需使用工頻變壓器,其開關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān),即所謂的“熱地”,它是帶電的 。

(7) “冷地”:由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合器,既能傳送反饋信號,又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”,它不帶電。信號接地設(shè)備的信號接地,可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來作為信號的接地參考點(diǎn),它為設(shè)備中的所有信號提供了一個(gè)公共參考電位。有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地,浮地和混合接地。(這里主要介紹浮地)單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn),其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中,布線和元件之間不會產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路,采用一點(diǎn)接地。

多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上(即設(shè)備的金屬底板)。在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路,常采用多點(diǎn)接地。浮地,即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。『虛地:沒有接地,卻和地等電位的點(diǎn)。』其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地(強(qiáng)電地)和信號地(弱電地)之間的隔離電阻很大,所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響,而使該電路的地電位變動和增加了對模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻,用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗,太低的電阻會影響設(shè)備泄漏電流的合格性。

1:浮地技術(shù)的應(yīng)用

a交流電源地與直流電源地分開

一般交流電源的零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過的電流,導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外,交流電源的零線上往往存在很多干擾,如果交流電源地與直流電源地不分開,將對直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此,采用把交流電源地與直流電源地分開的浮地技術(shù),可以隔離來自交流電源地線的干擾。

b 放大器的浮地技術(shù)

對于放大器而言,特別是微小輸入信號和高增益的放大器,在輸入端的任何微小的干擾信號都可能導(dǎo)致工作異常。因此,采用放大器的浮地技術(shù),可以阻斷干擾信號的進(jìn)入,提高放大器的電磁兼容能力。

c 浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)

1)盡量提高浮地系統(tǒng)的對地絕緣電阻,從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。

2)注意浮地系統(tǒng)對地存在的寄生電容,高頻干擾信號通過寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。

3)浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用,才能收到更好的預(yù)期效果。

4)采用浮地技術(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對設(shè)備和人身的危害。

2:混合接地

混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性,這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對低頻和直流有較高的阻抗,因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開時(shí),將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過10~100nF的電容器接到射頻地上,這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來,連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度(di/dt)信號存在的點(diǎn)。

二: 設(shè)備接大地

在工程實(shí)踐中,除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號接地外,通常還將設(shè)備的信號地,機(jī)殼與大地連在一起,以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是

1)保護(hù)地,保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼,另一端與大地作可靠連接。

2)防靜電接地,泄放機(jī)箱上所積累的電荷,避免電荷積累使機(jī)箱電位升高,造成電路工作的不穩(wěn)定。

3)屏蔽地,避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對大地的電位發(fā)生變化,造成設(shè)備工作的不穩(wěn)定。

此外還有防雷接地和音響中的音頻專用地等等。

1. 系統(tǒng)說:如果用戶現(xiàn)場沒有良好接地的情況下,應(yīng)使控制器處于浮地狀態(tài)。請問何為“浮地”?在這種情況下,有多個(gè)設(shè)備連接時(shí)地應(yīng)該如何處理?

2. 再請問,可是如果沒有良好的大地,控制器處于浮地狀態(tài),那么控制器和其他的設(shè)備如何連呢?(補(bǔ)充:比如說,控制器通過給某個(gè)設(shè)備送高低電平的信號來控制該設(shè)備。)

3.“浮地”是不是非直流通路的接地方法?

就是通過電容隔離的(交流)接地方式。類似計(jì)算機(jī)的開關(guān)電源里的AC220V電源過濾器。電容把“地”浮起來。被控制設(shè)備沒有直流接地通路,控制器就不宜獨(dú)自直接接地。完全不接地,是否該稱為“懸地”呢?沒研究過,不知是否這樣,請各位高手指教!A:解答這里說的“浮地”就是控制器不接大地. 我想說明何時(shí)與如何接地:

1. 干擾需要一定能量,當(dāng)控制器徹底與大地隔離(浮地)時(shí),工頻干擾回路阻抗極大,流過控制器及其內(nèi)部的干擾電流極小,不足以干擾倥制器。

2. 當(dāng)控制器外殼與大地完好連接,由于控制器與大地等電位,工頻干擾電流被控制器外殼接地點(diǎn)所旁路,無法進(jìn)入控制器內(nèi)部,從而也無法干擾。

3. 當(dāng)控制器外殼與大地處于上述兩者之間時(shí),就會有工頻干擾

4. 如果控制器的使用可能存在安全問題時(shí),外殼必須很好接地

5. 多個(gè)設(shè)備的理想接地是盡量一點(diǎn)接大地,以避免設(shè)備間地線干擾

6. 有時(shí)具體問題需具體分析。

如果幾個(gè)設(shè)備互連,又無法良好接地,那么它們最好都浮地,其實(shí)這一點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,供電和驅(qū)動很可能用到工頻電網(wǎng),工頻泄漏是必然的(假設(shè)絕緣阻抗100M歐,380VAC電壓,就有5.373uA峰值漏電流流過控制器,在MOS器件的控制器中,有的器件本身工作電流只有0.1uA)。

所以,一般情況下,控制器外殼最好良好接地。

如果你的確能做到所有設(shè)備與工頻隔離(浮地),如果,你的設(shè)備間沒有較大的電流(這里可稱信號地電流)或你的設(shè)備間信號地阻抗很小,那么,你的多個(gè)設(shè)備信號地可直接互連。否則,你的設(shè)備間信號傳遞需要加隔離(如光電,變壓器,機(jī)械,等)。

B:再說清接地

我想進(jìn)一步說明控制器內(nèi)部與其外殼間的接地問題:

控制器內(nèi)部電氣或電子部分是否需要與外殼一點(diǎn)接地呢?

當(dāng)外殼與內(nèi)部電路間完全浮地時(shí),由于它們間仍存在電容藕合效應(yīng),外殼與內(nèi)部電路間仍將存在工頻漏電流。這時(shí):

1. 當(dāng)你的電路要求還不是很高時(shí),可以不管

2. 當(dāng)你的電路要求很高時(shí),就必須將內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)接地,同時(shí),千萬注意,同時(shí),必須將外殼良好接大地。

3. 為防止內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)連接時(shí),內(nèi)部輸出萬一碰外殼而造成短路(如電源設(shè)備),內(nèi)部電路與外殼間用容量足夠大的電容相連,這樣,對工頻干擾來說,內(nèi)部與外殼間是等電位的,對直流輸出來說,是隔離的。

擴(kuò)展閱讀:MOS管D極與S極之間的二極管有什么作用?

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