地線干擾與接地技術(shù)

第4章電磁干擾三大抑制技術(shù)接地技術(shù)－－－地線和地線干擾抑制技術(shù)電磁屏蔽技術(shù)電磁干擾濾波技術(shù)第4章（1）地線干擾與接地技術(shù)為什么要地線地環(huán)路問(wèn)題與解決方法公共阻抗耦合問(wèn)題與解決方法各種接地方法電纜屏蔽層的接地搭接技術(shù)簡(jiǎn)介一、接地的含義大地－－－接大地的含義以地球的電位為基準(zhǔn)，并以大地為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、線路選定點(diǎn)等通過(guò)接地線、接地極等組成的裝置與大地相連接系統(tǒng)基準(zhǔn)地：簡(jiǎn)稱系統(tǒng)地指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體（電子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩、或組銅線、銅帶等作為基準(zhǔn)導(dǎo)體），并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體為相對(duì)零電位，但不是大地零電位。接地平面流過(guò)電流產(chǎn)生的等位線

理想的基準(zhǔn)導(dǎo)體是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體

理想的接地面可以為系統(tǒng)中的任何位置的信號(hào)提供公共的電位參考點(diǎn)（但不存在）地線電位示意圖2mV200mV2mV~10mV10mV~20mV20mV~100mV100mV~200mV傳統(tǒng)定義：地線就是電路中的電位參考點(diǎn)，它為系統(tǒng)中的所有電路提供一個(gè)電位基準(zhǔn)。在從事電路設(shè)計(jì)的人員范圍內(nèi)，如果誰(shuí)提出這樣一個(gè)問(wèn)題：什么是地線，地線起什么作用？馬上會(huì)引起同事的嘲笑。因?yàn)殡娐方拥貙?shí)在是再自然不過(guò)的事情了。定義也在教科書(shū)中不知陳述過(guò)多少遍。

新定義：地線為信號(hào)流回源的低阻抗路徑如上所述，傳統(tǒng)定義僅給出了地線應(yīng)該具有的等電位狀態(tài)，并沒(méi)有反映真實(shí)地線的情況。因此用這個(gè)定義無(wú)法分析實(shí)際的電磁兼容問(wèn)題。這個(gè)定義突出了電流的流動(dòng)。當(dāng)電流流過(guò)有限阻抗時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致電壓降，因此這個(gè)定義反映了實(shí)際地線上的電位情況。思考題：在分析、解決電磁兼容問(wèn)題時(shí)，確定實(shí)際的地線電流路徑十分重要。但你所設(shè)計(jì)的地線往往并不是實(shí)際的地線電流路徑，也就是，并不是真正的地線，這是為什么？

二、接地的目的1：為了安全，安全地

左圖：機(jī)箱通過(guò)雜散阻抗Z1而帶電，右圖：機(jī)箱因絕緣擊穿而帶電U1－－機(jī)箱上電壓；U2－－電路中高壓部件；Z1－－高壓部件與機(jī)箱間的雜散阻抗；Z2－－機(jī)箱與大地間的阻抗安全接地(SafetyGrounding)

設(shè)備接地的主要目的：為了安全1、若機(jī)箱沒(méi)有接地，當(dāng)電源線與機(jī)箱之間的絕緣良好（阻抗很大）時(shí)，盡管機(jī)箱上的感應(yīng)電壓可能很高，但是人觸及機(jī)箱時(shí)也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，因?yàn)榱鬟^(guò)人體的電流很小。2、如果電源線與機(jī)箱之間的絕緣層損壞，使絕緣電阻降低，當(dāng)人觸及機(jī)箱時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致較大的電流流過(guò)人體，造成人身傷害。最壞的情況是電源線與機(jī)箱之間短路，這時(shí)全部電流流過(guò)人體。3、若機(jī)箱接地，當(dāng)電源線與機(jī)箱短路時(shí)，會(huì)燒斷保險(xiǎn)或?qū)е侣╇姳Ｗo(hù)動(dòng)作。4、接地還能為雷擊電流提供一條泄放路徑，當(dāng)設(shè)施或設(shè)備中裝有浪涌抑制器時(shí)，接地是必要的，否則無(wú)法泄放浪涌能量。這時(shí)，不僅要接地，而且還要“接好地”，也就是，接地的阻抗還必須很低。對(duì)于許多靜電敏感的場(chǎng)合，接地還是泄放電荷的主要手段。思考題：安裝了交流濾波器的機(jī)箱電位為110V，這是否會(huì)造成人身傷害，為什么？安全接地(SafetyGrounding)220V0V+++++

安全接地是指接大地(Earthing)，也就是將電氣設(shè)備的外殼以低阻抗導(dǎo)體連接大地，當(dāng)人員意外觸及時(shí)不易遭受電擊。定義：信號(hào)電流流回信號(hào)源的低阻抗路徑二、接地的目的2：信號(hào)地

為信號(hào)電壓提一個(gè)穩(wěn)定零電位參考點(diǎn)，稱為信號(hào)地或系統(tǒng)地；信號(hào)接地除提供參考點(diǎn)之外，同時(shí)還可以大量消除雜訊的干擾。（3）基本的接地方式單點(diǎn)接地：串聯(lián)單點(diǎn)接地、并聯(lián)單點(diǎn)接地多點(diǎn)接地：設(shè)備中的個(gè)接地墊就近直接接到最近的接地平面上浮地：指設(shè)備地線系統(tǒng)在電氣上與大地絕緣，這樣可以減小地電流引起的電磁干擾

三地線引發(fā)干擾問(wèn)題的原因V=IR地線電壓地線是等電位的假設(shè)不成立電流走最小阻抗路徑我們并不知道地電流的確切路徑地電流失去控制1、地線不是等電位體：地線的導(dǎo)體都是有一定阻抗的，設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)牡鼐€的阻抗相當(dāng)大。當(dāng)?shù)鼐€電流流過(guò)地線時(shí)，就會(huì)在地線上產(chǎn)生電壓。公共地線上的電流成份很多，電壓也很雜亂，這就是地線噪聲電壓。2、地線噪聲電壓的嚴(yán)重性：地線噪聲意味著地線并不是我們做設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)的：可以作為電位參考點(diǎn)的等電位體，實(shí)際的地線上各點(diǎn)的電位是不相同的。假設(shè)（前提）就被破壞，電路就不能正常工作了。這就是地線造成電磁干擾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。三地線引發(fā)干擾問(wèn)題的原因3、地線電流路徑不確定：地線電流遵守電流的一般規(guī)律，走阻抗最小的路徑。對(duì)于頻率較低的電流，這條路徑比較容易確定，就是電阻最小的路徑，電阻與導(dǎo)體的截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。但對(duì)于頻率較高的電流，確定地線電流的路徑并不容易，實(shí)際的地線電流往往并不流過(guò)你所設(shè)計(jì)的地線。電流失去控制，就會(huì)產(chǎn)生一些莫名其妙的問(wèn)題。4、地線設(shè)計(jì)的核心：減小地線的阻抗四導(dǎo)線的阻抗與地線阻抗關(guān)系Z=RAC+jLL1H/m=1/(frr)1/2

RAC=0.076rf1/2RDCr電流深度0.37II趨膚效應(yīng)導(dǎo)體的阻抗由兩部分組成：電阻成份和電感成份電阻成份：對(duì)于作為信號(hào)地線使用的導(dǎo)體，必須考慮交流電阻。導(dǎo)體的交流電阻比直流電阻大，這是因?yàn)榻涣麟娏髟趯?dǎo)體上產(chǎn)生趨膚效應(yīng)的緣故。由于趨膚效應(yīng)，電流流過(guò)的有效截面積減小，電阻增加。

RAC=0.076rf1/2RDC

上式中r的單位是cm，f的單位是Hz；如果導(dǎo)體的截面不是圓形，則用下式求r：

r=截面周長(zhǎng)（cm）/2導(dǎo)體的阻抗由兩部分組成：電阻成份和電感成份電感成份：任何一段導(dǎo)體都存在電感，這種電感稱為內(nèi)電感，以區(qū)分于通常所稱的，與環(huán)路面積有關(guān)的外電感。內(nèi)電感的計(jì)算公式如下：對(duì)于園形截面導(dǎo)體：L=0.2s[ln(4s/d)-1](H)式中：s=導(dǎo)體長(zhǎng)度（m)，d=導(dǎo)體截面的直徑(m)對(duì)于金屬條或板：L=0.2s[ln(2s/W)+0.5+0.2W/s](H)式中：s=導(dǎo)體長(zhǎng)度（m)，W=導(dǎo)體寬度(m)，寬度是厚度的10倍以上。若s/W>4，則公式簡(jiǎn)化為：L=0.2sln(2s/W)(H)導(dǎo)線的阻抗Ω1導(dǎo)體的阻抗與頻率關(guān)系很大：從表中可以看出，頻率高時(shí)的阻抗與頻率低時(shí)的阻抗完全不同，高頻時(shí)的阻抗遠(yuǎn)高于低頻時(shí)的阻抗。低頻時(shí)阻抗低的導(dǎo)體，高頻時(shí)阻抗不一定低。例如：10Hz條件下，1米長(zhǎng)的，d=0.65cm的導(dǎo)線，阻抗為517，10厘米長(zhǎng)的，d=0.06cm的導(dǎo)線，阻抗為5.29m，兩者相差將近10倍。而在50MHz的條件下，前者的阻抗為356，而后者的阻抗為35.7。兩者的阻抗還是相差10倍，但是比值完全倒過(guò)來(lái)了！結(jié)論：用萬(wàn)用表測(cè)量出來(lái)的導(dǎo)體電阻值是不能用作導(dǎo)體的阻抗值的。這在實(shí)際工程中，是一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤。2導(dǎo)體的阻抗低頻時(shí)與截面尺寸關(guān)系大，高頻時(shí)關(guān)系小：從表中可見(jiàn)：同樣長(zhǎng)度地導(dǎo)線，低頻時(shí)，由于截面的尺寸不同，阻抗相差很大，而高頻時(shí)相差很小。這是因?yàn)?，阻抗電阻和感抗兩部分組成，頻率較低時(shí)，感抗很小，電阻起主導(dǎo)作用，電阻與導(dǎo)線的截面尺寸關(guān)系很大。頻率較高時(shí)，感抗起主導(dǎo)作用，而導(dǎo)線的電感與導(dǎo)線的截面尺寸關(guān)系不大。例如：10Hz條件下，1米長(zhǎng)的，d=0.65cm的導(dǎo)線，阻抗為517，1米長(zhǎng)的，d=0.06cm的導(dǎo)線，阻抗為52.9m，兩者相差將近100倍。而在50MHz的條件下，前者的阻抗為356，而后者的阻抗為500。

兩者的阻抗相差不到2倍！結(jié)論：用作高頻地線的導(dǎo)體，導(dǎo)線的粗細(xì)與地線效果關(guān)系不大。工程中常見(jiàn)的錯(cuò)誤是，使用很粗，但卻很長(zhǎng)的地線，增加了施工困難，增加了成本，卻沒(méi)有必要。

當(dāng)?shù)鼐€很短時(shí)，使用金屬片可以大大降低阻抗。但是當(dāng)金屬條的長(zhǎng)度超過(guò)寬度很大時(shí)，金屬條與導(dǎo)線相比優(yōu)勢(shì)不是很大。一般在工程中，s/W不要超過(guò)5，最好在3以下。

當(dāng)金屬條長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度時(shí)，其阻抗與導(dǎo)線基本相同，因此，當(dāng)導(dǎo)體很長(zhǎng)時(shí)，就沒(méi)有必要專門(mén)使用金屬條作地線，用一條細(xì)導(dǎo)線（地線很長(zhǎng)時(shí)，沒(méi)有必要使用粗導(dǎo)線）也具有同樣的效果金屬條與導(dǎo)線的阻抗比較金屬條與導(dǎo)線的阻抗比較00.10.20.30.40.50.612345678910S/W金屬條阻抗/導(dǎo)線阻抗五地線問(wèn)題1－地環(huán)路IGVGVN地環(huán)路I1I2地環(huán)路：設(shè)備1—

互聯(lián)電纜—設(shè)備2—地形成的環(huán)路地環(huán)路干擾：

是一種較常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象,常常發(fā)生在通過(guò)較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間。其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是地環(huán)路電流的存在。

由于地環(huán)路干擾是由地環(huán)路電流導(dǎo)致的，因此在實(shí)踐中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將一個(gè)設(shè)備的安全接地線斷開(kāi)時(shí)，干擾現(xiàn)象消失，這是因?yàn)榈鼐€斷開(kāi)時(shí)，切斷了地環(huán)路。這種現(xiàn)象往往發(fā)生在干擾頻率較低的場(chǎng)合，當(dāng)干擾頻率高時(shí)，斷開(kāi)地線與否關(guān)系不大。地環(huán)路干擾形成的原因1：

兩個(gè)設(shè)備的地電位不同，形成地電壓，在這個(gè)的驅(qū)動(dòng)下，設(shè)備1—

互聯(lián)電纜—設(shè)備2—地形成的環(huán)路之間有電流流動(dòng)。由于電路的不平衡性，每根導(dǎo)線上的電流不同，因此會(huì)產(chǎn)生差模電壓，對(duì)電路造成干擾。地線上的電壓是由于其它功率較大的設(shè)備也用這段地線，在地線中引起較強(qiáng)電流，而地線又有較大阻抗產(chǎn)生的。地環(huán)路干擾形成的原因2：

由于互聯(lián)設(shè)備處在較強(qiáng)的電磁場(chǎng)中，電磁場(chǎng)在設(shè)備1—

互聯(lián)電纜—設(shè)備2—地形成的環(huán)路中感應(yīng)出環(huán)路電流，與原因1的過(guò)程一樣導(dǎo)致干擾。解決地環(huán)路干擾的基本思路有兩個(gè)：1、減小地線的阻抗，從而減小干擾電壓。2、增加地環(huán)路的阻抗，從而減小地環(huán)路電流。當(dāng)阻抗無(wú)限大時(shí)，實(shí)際是將地環(huán)路切斷，即消除了地環(huán)路。例如將一端的設(shè)備浮地、或?qū)⒕€路板與機(jī)箱斷開(kāi)等是直接的方法。但出于靜電防護(hù)或安全的考慮，這種直接的方法在實(shí)踐中往往是不允許的。思考題：當(dāng)將一端的設(shè)備與地線斷開(kāi)時(shí)，干擾現(xiàn)象消失，往往說(shuō)明有地環(huán)路干擾問(wèn)題，但是為什么不能反過(guò)來(lái)說(shuō)：“當(dāng)有地環(huán)路干擾時(shí)，只要將一端電路與地線之間的聯(lián)線斷開(kāi)，就可以解決問(wèn)題。”？解決地環(huán)路干擾的措施：

隔離變壓器光耦合共模扼流圈平衡電路隔離變壓器屏蔽層只能接2點(diǎn)！C2VG12C1屏蔽CPVGVSVNRL光隔離器發(fā)送發(fā)送接收接收RLRLVGVSVSVG光耦器件Cp共模扼流圈的作用VsR1R1RLLVGIN1IN2ISVS+VN=R1/LVN/VGRL/（RS+RL）Mf地線電壓實(shí)際是一種共模電壓，在這個(gè)電壓的驅(qū)動(dòng)下，電纜中流過(guò)的電流是共模電流。因此可以采用在電纜上安裝共模扼流圈的方法來(lái)抑制地環(huán)路電流。共模扼流圈：將變壓器以縱向扼流圈形式接入信號(hào)傳輸線中，稱為中和變壓器，或共模扼流圈，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩個(gè)繞組匝數(shù)、繞向均相同工作特點(diǎn)：信號(hào)電流在兩個(gè)繞組中流動(dòng)，是差模電流，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，信號(hào)幾乎無(wú)損通過(guò)；地線干擾電流在兩個(gè)繞組中流動(dòng)是共模電流，產(chǎn)生的磁場(chǎng)同相相疊加，故共模扼流圈對(duì)干擾電流呈現(xiàn)較大阻抗，較好地抑制了地環(huán)路干擾。平衡電路對(duì)地環(huán)路干擾的抑制VGRS1VS1RS2RL2RL1VS2IN1IN2ISVL五地線問(wèn)題2－公共阻抗耦合電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗V~~~改進(jìn)1改進(jìn)2打破接地環(huán)路的方法噪聲分析：如上圖所示的情況：這是一個(gè)典型的電路，信號(hào)源與放大器連接的情況。RC1和RC2是連接源和負(fù)載的導(dǎo)線電阻。用兩個(gè)不同的地線符號(hào)來(lái)表示源的地線和負(fù)載（放大器）的地線不在同一點(diǎn)，兩個(gè)地線之間有地線噪聲電壓VG。若：RC2＜＜RS+RC1+RL

，則放大器輸入端的噪聲電壓VN為：

VN=[RL/（RL+RC1+RS

）][RC2/（RC2+RG）]VG算例：設(shè)RG=0.01,RC1=RC2=1,RS=500,RL=10k，VG=100mV，則：

VN=95mV。地線上的噪聲幾乎全部耦合進(jìn)電路。解決方法：只要將源或負(fù)載側(cè)的地線之一斷開(kāi)，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。通常將源端的地線斷開(kāi)比較方便（在很多場(chǎng)合這也是可行的，如源是一個(gè)傳感器）。如右圖所示，將源端地線斷開(kāi)后，設(shè)源與地之間的阻抗為ZSG。理想情況下，ZSG為無(wú)限大，但實(shí)際上，由于寄生電容等存在，它為有限值。若：RC2

＜＜RS+RC1+RL

，且ZSG

＞＞RC2+RG

，則放大器輸入端的噪聲電壓VN為：

VN=[RL/（RL+RC1+RS

）]（RC2/ZSG

）VG

式中第二項(xiàng)是減小VN

的主要原因。這項(xiàng)實(shí)際表示了接地阻抗與信號(hào)地線阻抗之間的分壓比例關(guān)系。如果ZSG

是無(wú)限大，大部分電壓都降在了ZSG

上，一點(diǎn)噪聲都不會(huì)耦合進(jìn)放大器。如果ZSG

為1M，其它參數(shù)同上例，則耦合進(jìn)放大器中的噪聲僅為0.095V，這比源接地時(shí)降低了120dB。

六典型接地方式及種類

由于干擾雜訊本身的特性，考慮接地時(shí)有不同的處理方法：

信號(hào)接地方式

并聯(lián)單點(diǎn)接地

串聯(lián)單點(diǎn)接地

混合接地

多點(diǎn)接地

單點(diǎn)接地1、單點(diǎn)接地：

系統(tǒng)或裝備上僅有一點(diǎn)接地，適用于低頻電路123123串聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：公共阻抗耦合并聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：無(wú)公共阻抗耦合缺點(diǎn)：接地線過(guò)多I1I2I3I1I2I3ABCABCR1R2R3串聯(lián)單點(diǎn)接地

若系統(tǒng)各線路或裝備所產(chǎn)生或需要的能量變化太大，則不適用串聯(lián)單點(diǎn)接地，因?yàn)楦吣芰康木€路或裝備所產(chǎn)生大量的地電位會(huì)嚴(yán)重地影響低能量線路或裝備的正常運(yùn)作。并聯(lián)單點(diǎn)接地

并聯(lián)單點(diǎn)接地最大的缺點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)料，由于接地線太多太長(zhǎng)，以至增加各地阻抗，尤其在高頻范圍中更加嚴(yán)重。2、多點(diǎn)接地：適用于高頻電路在頻率低于10MHz時(shí)，較適于單點(diǎn)接地。若在高頻(>10MHz)情況下，由于接地線的長(zhǎng)度以及接地電路的影響，故單點(diǎn)接地?zé)o法達(dá)到去除干擾的效果，此時(shí)就得使用多點(diǎn)接地。此時(shí)接地線的長(zhǎng)度亦應(yīng)盡量縮短。下圖各接地點(diǎn)可視為機(jī)殼或接地板：3、混合接地：復(fù)合式接地復(fù)合式單點(diǎn)接地將線路或裝備加以歸類，而同時(shí)使用串聯(lián)與并聯(lián)法，可同時(shí)兼顧降低雜訊以及減化施工與節(jié)省用料。機(jī)架系統(tǒng)的接地樹(shù)（例〕背板背板背板背板背板工作地電源地保護(hù)地接地小結(jié)由于頻率的關(guān)系，無(wú)論何種接地方法均應(yīng)盡量縮短接地線，否則其非但增加阻抗，同時(shí)更會(huì)產(chǎn)生輻射雜訊，因其作用有如天線，接地線的長(zhǎng)度L<λ/20。不論何種接地法，最大的困擾均起自于地電流的產(chǎn)生，因此去除接地環(huán)路就成了設(shè)計(jì)者的考驗(yàn)。注意之一接地線愈短愈好；電纜屏蔽層終接時(shí)應(yīng)環(huán)接；電子線路中及低頻使用時(shí)應(yīng)規(guī)劃不同的接地系統(tǒng)以配合不同之回路（Return

）,如信號(hào)、屏蔽、電源、機(jī)殼或組架。唯這些回路最后可接在一起，然后以單點(diǎn)接地；接地面應(yīng)具有高傳導(dǎo)性（Conductivity）；線路中之元件若經(jīng)常產(chǎn)生大量的急變電流，則該線路應(yīng)備有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，或至少應(yīng)備有單獨(dú)之回路，以免影響其它線路。低能量信號(hào)之接地應(yīng)與其它接地隔離；切忌雙股電纜分開(kāi)安裝；注意之二低頻宜采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，高頻應(yīng)采用多點(diǎn)接地系統(tǒng)；良好的接地系統(tǒng)；減少由共同導(dǎo)體所引入的雜訊電壓，盡量避免產(chǎn)生接地環(huán)路；已接地的放大器接于未接地之電源，其輸入導(dǎo)線之屏蔽應(yīng)接于放大器之接地點(diǎn)。若未接地之放大器接于接地之電源，則輸入導(dǎo)線之屏蔽應(yīng)于電源端接地。高增益放大器之屏蔽應(yīng)接于放大器之接地點(diǎn)；若信號(hào)線路兩端接地，則所產(chǎn)生的接地環(huán)路易受磁場(chǎng)及地電位差的干擾；去除接地環(huán)路的方法有使用隔離變壓器、光電耦合器、差動(dòng)放大器、扼流圈。串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地實(shí)例模擬電路1模擬電路2模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路混合接地實(shí)例

線路板上的地線噪聲模擬數(shù)字地線設(shè)計(jì)原則是在設(shè)計(jì)線路板時(shí)，要將模擬地、數(shù)字地以及大功率驅(qū)動(dòng)電路的地分開(kāi)的依據(jù)。長(zhǎng)地線的阻抗設(shè)備Z0=(L/C)1/2RRLLCCFP1=1/2(LC)1/2ZP=(L)2/RRAC

RDC

串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振當(dāng)?shù)鼐€在地平面上時(shí)，類似一條傳輸線，可用LCR模型來(lái)描述。L、C決定了傳輸線的阻抗Z。隨著頻率升高，電感的感抗不斷增加，一直增加到第一個(gè)諧振點(diǎn)。超過(guò)第一個(gè)諧振點(diǎn)后，電路的阻抗為：Z=Z0tan[X(L/C)1/2]式中，X是沿導(dǎo)線到接地點(diǎn)的長(zhǎng)度。隨著頻率的增加，交流電阻增加，電路的損耗增加，因此諧振的峰值和峰谷越來(lái)越不明顯。為了保證接地阻抗很小，地線的長(zhǎng)度要小于最小波長(zhǎng)的1/20。長(zhǎng)地線的阻抗2多點(diǎn)接地：適用于高頻電路R1R2R3L1L2L3電路1電路2電路3為了減小地線電感，在高頻電路和數(shù)字電路中經(jīng)常使用多點(diǎn)接地。在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，每個(gè)電路就近接到低阻抗的地線面上，如機(jī)箱。電路的接地線要盡量短，以減小電感。在頻率很高的系統(tǒng)中，通常接地線要控制在幾毫米的范圍內(nèi)。如前所述，多點(diǎn)接地時(shí)容易產(chǎn)生公共阻抗耦合問(wèn)題。在低頻的場(chǎng)合，通過(guò)單點(diǎn)接地可以解決這個(gè)問(wèn)題。但在高頻時(shí)，只能通過(guò)減小地線阻抗（減小公共阻抗）來(lái)解決。由于趨膚效應(yīng)，電流僅在導(dǎo)體表面流動(dòng)，因此增加導(dǎo)體的厚度并不能減小導(dǎo)體的電阻。在導(dǎo)體表面鍍銀能夠降低導(dǎo)體的電阻。通常1MHz以下時(shí)，可以用單點(diǎn)接地；10MHz以上時(shí)，可以用多點(diǎn)接地，在1MHz和10MHz之間時(shí)，可如果最長(zhǎng)的接地線不超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，可以用單點(diǎn)接地，否則用多點(diǎn)接地。3混合接地－轉(zhuǎn)換接地實(shí)例~Vs地電流Rs~Vs安全接地Rs安全接地地環(huán)路電流用電容接地來(lái)避免低頻電流回路帶高頻隔離的安全接地電源頻率下低阻抗接地混合接地系統(tǒng)在不同的頻率呈現(xiàn)不同的接地結(jié)構(gòu)。上圖是一個(gè)系統(tǒng)工作在低頻狀態(tài)，為了避免公共阻抗耦合，需要系統(tǒng)串聯(lián)單點(diǎn)接地。但這個(gè)系統(tǒng)暴露在高頻強(qiáng)電場(chǎng)中，因此屏蔽電纜需要雙端接地（在電纜屏蔽一章中會(huì)看到：屏蔽高頻需要多點(diǎn)接地）。圖中所示的接地結(jié)構(gòu)解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于電纜中傳輸?shù)牡皖l信號(hào)，系統(tǒng)是單點(diǎn)接地的，而對(duì)于電纜屏蔽層中感應(yīng)的高頻干擾信號(hào)，系統(tǒng)是多點(diǎn)接地的。接地電容的容量一般在10nF以下，取決于需要接地的頻率。要注意電容的諧振問(wèn)題（見(jiàn)濾波一章），在諧振點(diǎn)電容的容抗最小。下圖所示的是一個(gè)系統(tǒng)受到地環(huán)路電流的干擾。如果將設(shè)備的安全地?cái)嚅_(kāi)，地環(huán)路就被切斷，可以解決地環(huán)路電流干擾。但是出于安全的考慮，機(jī)箱必須接到安全地上。圖中所示的接地系統(tǒng)解決了這個(gè)問(wèn)題，對(duì)于頻率較高的地環(huán)路電流，地線是斷開(kāi)的，而對(duì)于50Hz的交流電，機(jī)箱都是可靠接地的。4放大器屏蔽殼的接地C1SC3SC2SC1SC3SC2S等效電路為了防止外界電場(chǎng)的影響，高增益放大器通常放在屏蔽殼內(nèi)。這時(shí)放大器與屏蔽殼之間的寄生電容C3S和C1S構(gòu)成了一個(gè)從輸出到輸入的反饋通路。這個(gè)反饋會(huì)引起放大器的振蕩。解決辦法：為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須將放大器的公共端與屏蔽殼連接起來(lái)。通過(guò)將屏蔽殼與放大器公共端連接起來(lái)，寄生電容C2S被短路，反饋被消除。七、屏蔽電纜的接地技術(shù)屏蔽電纜的應(yīng)用是十分廣泛的。但是真正取得滿意效果的卻很少。特別是關(guān)于電纜層的接地問(wèn)題，似乎是一個(gè)令人十分困惑的問(wèn)題。電纜屏蔽層的接地方式與要抑制的干擾的頻率有關(guān)。一般分為低頻電場(chǎng)、低頻磁場(chǎng)和高頻電磁波等種類。屏蔽的對(duì)象不同，電纜屏蔽層的接地方式也不同。對(duì)電場(chǎng)的屏蔽，屏蔽層只要接地就能獲得滿意的效果，而對(duì)于磁場(chǎng)屏蔽，則屏蔽層的接地方式就要復(fù)雜一些。對(duì)于高頻電磁波的屏蔽，一般要與屏蔽機(jī)箱形成完整的屏蔽體才能起作用。這就是平常所說(shuō)的，對(duì)于高頻電磁波，屏蔽電纜與屏蔽機(jī)箱要360搭接。低頻時(shí)電纜屏蔽體的接地點(diǎn)選擇1、信號(hào)源不接地，放大器接地低頻時(shí)電纜屏蔽體的接地電選擇1、信號(hào)源不接地，放大器接地的最佳方法2、放大器不接地，信號(hào)源接地2、放大器不接地，信號(hào)源接地的最佳方法低頻電纜屏蔽體可行的接地方法工作頻率高于1MHz時(shí)，導(dǎo)體長(zhǎng)度超過(guò)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，采用多點(diǎn)接地高頻時(shí)電纜屏蔽體的接地點(diǎn)選擇高頻下，雜散電容會(huì)造成地環(huán)路的情況屏蔽層引入的噪聲電壓：當(dāng)屏蔽層的兩端地點(diǎn)位不同或外界有磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)在屏蔽層上產(chǎn)生電流IS，這時(shí)，信號(hào)回路的電壓方程為：

VIN=VOUT-jMIS+jLSIS+RSIS

由于：M=LS，（假設(shè)屏蔽層上的電流均勻分布，則從自電感的定義：L=/I，和互電感的定義：M=/I，容易證明），則回路電壓方程變?yōu)椋?/p>

VIN=

VOUT

+RSIS

從式中可以看出，在電路的輸入端引入了噪聲電壓RSIS

，

為了避免這種噪聲：電纜的屏蔽層不要作為信號(hào)的回流線（信號(hào)地線）；電纜的屏蔽層要單點(diǎn)接地；說(shuō)明：

IS的主要來(lái)源之一是工頻電壓，不同的接地點(diǎn)之間往往有較大的電位差，會(huì)產(chǎn)生較大的電流，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電纜屏蔽層過(guò)熱，造成電纜損壞。這是在進(jìn)行工程施工中需要注意問(wèn)題。解決的辦法是鋪設(shè)一塊電阻很低的金屬板作為公共地線，減小電位差。抑制磁場(chǎng)干擾的試驗(yàn)數(shù)據(jù)1001M1M1M100100每米18節(jié)(A)(B)(D)(E)(C)0271313281M1M100100抑制磁場(chǎng)干擾的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1001M1M1M100100每米18節(jié)(F)(G)(I)(J)(H)80557063771M1M100100接地位置不當(dāng)造成的干擾實(shí)例

穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源

火災(zāi)報(bào)警器

火災(zāi)報(bào)警器問(wèn)題：某內(nèi)含微處理器的設(shè)備需要通過(guò)在電源線上施加幅度為1500V的電快速脈沖的敏感度試驗(yàn)，結(jié)果當(dāng)試驗(yàn)脈沖幅度達(dá)到700V左右時(shí)，發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。問(wèn)題：某內(nèi)含微處理器的設(shè)備需要通過(guò)在電源線上施加幅度為1500V的電快速脈沖的敏感度試驗(yàn)，結(jié)果當(dāng)試驗(yàn)脈沖幅度達(dá)到700V左右時(shí)，發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。檢查結(jié)果1：設(shè)備的電源線入口處雖然安裝了安裝電源線濾波器，但濾波器安裝方式不對(duì)（電源輸入線過(guò)長(zhǎng)、濾波器與金屬機(jī)箱之間沒(méi)有良好搭接）。解決方法1：重新安裝濾波器，使?jié)M足濾波器安裝要求。效果1：稍微改善，但仍達(dá)不到要求。檢查結(jié)果2：濾波器插入損耗不足。解決方法2：更換濾波器（原濾波器為單級(jí)，更換為兩級(jí)濾波電路）。效果2：可以滿足要求。奇怪的現(xiàn)象：此產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)，抽查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試驗(yàn)電壓為1000V以下時(shí)，又發(fā)生死機(jī)。檢查結(jié)果3：經(jīng)過(guò)與原機(jī)（通過(guò)試驗(yàn)的樣機(jī)）對(duì)比，發(fā)現(xiàn)新設(shè)備除了電源輸入變壓器上比原機(jī)的電源變壓器多了一根接地線外，其它完全一樣。解決方法3：斷開(kāi)電源變壓器上的接地線。效果2：可以滿足要求。原因分析：經(jīng)向制造廠家了解，新產(chǎn)品為了更可靠地通過(guò)試驗(yàn)，將原來(lái)的普通變壓器更換為隔離變壓器（初次級(jí)之間加一金屬屏蔽層），這根接地線是隔離層的接地線。但是這根地線連接到了濾波器的接地點(diǎn)，結(jié)果濾波器濾除的干擾直接串到變壓器的隔離層上，通