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工作地线相关电路、特点及注意事项详解

2022-06-29 15:20
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电子产品通常存在电磁干扰问题,轻则影响系统运行及性能,重则引发安全事故,造成经济损失,所以电子工程师往往会采用接地、滤波、屏蔽来减小电磁干扰的危害,其中的工作地线也就是工作接地是常用手段之一,但关于工作地线的相关资料不太多。

为了保证设备的正常工作,如直流电源需要有一极接地作为参考零电位,其它极与之比较,如-5V-+5V、-15V-+15V等,信号传输也需要有一根线接地,作为基准电位,传输信号的大小与该基准电位相比较,这类地线称工作地线,在系统中一定要注意工作地线的正确接法,否则非但不起作用反而产生干扰,如共地线阻抗干扰、地环路干扰、共模电流辐射等,工作接地方式有浮地、单点接地、多点接地和混合接地。

1、单点接地

单点接地是指一个电路或设备中,只有一个物理点被定义为接地参考点,而其他凡是需要接地的点都被接到这一点上。如果一个系统包含许多设备,则每个设备的“地”都是独立的,设备内电路采用自己的单点接地,然后整个系统的各个设备的“地”都连接到系统唯一指定的参考点上。设备内部电路的单点接地有串联、并联、串-并联混合接地三种方式。

单点接地较简单,走线和电路图相似,电路布线时比较容易,其缺点是底线太长,当系统工作频率过高时,地线阻抗增加,易产生共地线阻抗干扰,另一方面是频率的升高,易使地线之间、地线和其他导线之间,由于电容耦合、电感耦合产生的相互串扰大大增加。

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2、多点接地

多点接地是指设备(或系统)中的各个接地都直接接到距它最近的接地平面上,以便使接地线的长度为最短,接地平面可以是设备的底板、专用接地线、甚至是设备的框架。

多点接地的优点是接地较简单,且在连接地线上出现高频驻波的现象也明显减少,但多点接地系统中的多地线回路对线路的维护提出了更高的要求。因为设备本身的腐蚀、冲击振动和温度变化等因素都会使接地系统出现高阻抗,而使接地效果变差。

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3、混合接地

混合接地是指对系统的各部分工作情况做一个分析,只将那些需要就近地的电直接(或需要高频接地的点通过旁路电容),而其余各点采用单点接地的方法。

工作接地设计要点及注意事项

1、设备地线不能布置成封闭的形状,一定要留有开口,因为封闭在外界电磁场影响下将产生感应电动势,从而产生电流,电流在地线阻抗上有电压降,易产生共阻抗干扰。

2、采用光电耦合、合理变压器、继电器、共模扼流圈等隔离措施,切断设备或电路间的地环路,抑制地环路引起的共阻抗耦合干扰

3、设备内地的各种电路如模拟电路、数字电路、功率电路等都应设置各自独立的地线(分地),最后汇总到一个总的接地点。

4、低频电路(f<1MHz)一般采用树杈型放射式的单点接地方式。高频电路(f>1MHz)一般采用平面式多点接地方式或采用混合接地方式。

5、工作地线浮置方式仅适用小规模设备和工作速度较低的电路,而对于规模较大、电路较复杂、工作速度较高的控制设备不应采用浮地方式。

6、机柜内同时装有多个电气设备的情况下,工作地线、保护地线和屏蔽地线一般都接至机柜的中心接地点,然后接大地,这种接法可以保证柜体、设备、机箱、屏蔽和工作地都保持在同一电位上。

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