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资深工程师共享:接地办法

接地是电路设计中最基础的内容,但又是几乎没人说得清的,几乎每次的培训和交流都会有人问到“老师,有没有一种通用的接地方法可以参考啊?”如果想知道这个问题的答案,请继续耐着性子

  接地是电路规划中最根底的内容,但又是简直没人说得清的,简直每次的训练和沟通都会有人问到“教师,有没有一种通用的接地办法能够参阅啊?”假如想知道这个问题的答案,请持续耐着性质读下去。 我先给出一个直截了当的答案:“没有”。那咋办呢,咱们总不能像我国的厨师相同,教学徒炒菜时,用到的配料都是“少量”“色彩微黄”“微焦”等感觉性词语吧,当然不是。

  为了更好的明晰接地的技巧办法,下文中将不再考究任何的文字技巧,而是言必有中的道出接地问题的实质来。 接地办法←接地意图←接地的功用,所以采纳哪种接地办法,要看地是哪类地,这类地的作用意图是什么,这两个问题处理了,接地办法则可瓜熟蒂落。 接地的意图决议了接地办法。相同的电路,不同的意图,或许都要采纳不同的接地办法。这个观念必定记住。比方相同的电路,用在便携设备上,静电累积泄放不掉,接地的意图是地电位均衡;用在不行移动的设备上,一般会有安全接地办法,对静电泄放的接地意图是导通阻抗足够低,尤其是关于尖峰脉冲的高频导通阻抗。 一下解说地的留意事项分红几个独立的观念别离介绍,每一条的内容尽管简略,主张必定重复读上N遍,象面临一杯好茶,让心跳在60bpm以下的状况,细细的品,感觉其间的美感和内在。然后才或许从简略的词语中悟出深入的道理来。

  从功用分,接地分红四类: 安全接地、作业接地(数字地、模仿地、功率器材地)、防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)、防静电接地。 前文书中讲过,“接地的意图决议了接地办法”,意图即指其完成的功用。底子上一切的接地都能够归结到这四类里边来。每个接地前都要先清晰该接地归于哪一种。 接地寻求的方针是地阻抗低、地安稳、地均衡 地阻抗低很好了解,用粗的线缆即可,但有一个问题必定不能忽视,比方我经过一个大电感接地了,假如地线上跑的地电流的动摇频率是 0.00000001Hz,这个大电感的理性效应体现得就很不明显,等同于直接接地了,但假如动摇电流是1,000,000Hz的话,感抗=j ω L=j 2 π f L,就显得很大了,这种状况下,适当于高频接地很差。各位看官或许会说了,你胡来吧你,谁会用个大电感接地呢,第一是在某种状况下会有这种办法的,第二是即便不这样接个电感,一般电缆的走线电感在高频下也是不容忽视的。

  总结为一句话,低频接地 ≠ 高频接地。

  即低阻抗的接地要剖析是归于高频仍是低频的接地。 地安稳是比较好了解的,一般来说,接地阻抗足够低的话,地电流泻放简略,且不会在底线上发生啥子压降,就如一个超大的电容,电荷的海洋,具有无限广大的胸襟,多少进来都波澜不惊。 地均衡比较简略被忽视,关于一个信号来说,有用部分是两条线上的压差,假如地线漂移了,两条线上对地线的压差平等的上升或下降,即差模电压值保持不变,共模电压发生改变,其实电路功用是照旧完成的。就像水涨船高,您比我高3cm,站在船上,船上浮了,您依然仍是高我3cm。这种状况在静电防护的时分常用到,一个静电脉冲经过空气打到电路板上,针对部分的电路,间隔远近的不同,肯定会导致发生静电感应的压差。这时分用一块金属板隔一下的话,即便该金属板浮空,对金属板后边的电路板来说,感应的将是均匀的电场,尽管感应搅扰依然存在,但最少电路上是底子均衡的。当然假如此金属板接地更好啦。

  当然共模电压一般不会保持住,由于传输线的阻抗不均匀,往往会转成差模电压搅扰,地均衡的问题最好不要让咱们面临,但没办法的时分,如浮地设备,不得不遭到静电冲击的电路板,防护时分要考虑地均衡问题。 共地阻抗耦合搅扰 共地阻抗耦合搅扰是接地里边每天都要面临的核心问题,而且简直躲避不开。

  就像电影院里散场的时分,你从最里头的一号厅出来,没几个人,走来很晓畅,忽然二号厅也散场了,一会儿通道就拥挤了,再持续前行,坏了,三号厅正在放观众进场,一会儿,人流就动摇起来了。这和共地阻抗是一个原理,信道适当于地线,人适当于电流。假如一、二、三号厅活动的人差不多,相互之间影响不太大,但假如3号厅是大厅,人员是一、二号厅的好多倍,那进出三号厅的人员将会对一、二号厅人员活动速度的影响很大。一、二、三号艇的客人都要走过的这段路就成了共地阻抗。

  以下图为例,图1中,RAB段的电阻便是共地阻抗部分,流过这段的地电流Io、Ia、Id三部分在这段会相互影响;假如这三个电流不同较大,差出了1-2 个数量级的话,相互之间的影响就不能够忽视了,尤其是某个弱地电流支路是用于定量丈量、扩大或AD转化电路的时分;图2则把Id对别的两个之路的影响阻隔掉了;图3则是三个地电流悉数别离阻隔了。

  

资深工程师共享:接地办法

 

  较通用型的接地办法 这个标题用了个“较”字,是有原因的,由于通用的接地办法底子不存在,这仅仅个根底的模型,真实运用中的时分,还需求结合实际状况灵敏变通处理,就像言语,相同一句话“你厌烦”,用不同口气讲出的时分,传递的信息但是千差万别。 底子思路是,在规划上,把安全维护地、作业数字地、作业模仿地、作业功率地、雷击浪涌地、屏蔽地先确保各自独立的独自衔接,终究在体系联调的时分,再依据各地之间要处理的问题,即依据接地的意图,将这几个地依照下列的之间的联接办法处理下,衔接办法包含: a地——地间黄绿导线直联 这种接法最好了解,便是简略的使两个地牢靠的低阻抗导通。但牢记,此种接法仅限于中低频信号电路地之间的接法。

  由于这类导线上有必定的走线电感和走线电阻,对高频动摇地电流,在电感作用下,电缆起到的是大阻抗的作用,适当于低频接地,高频下大阻抗接地了,底子不能完成高频下的牢靠导通。 b地——地间宽扁平电缆直联 扁平电缆主要是处理上面导线直联不能处理的问题,静电测验作业台的接地电缆不必直线便是这个道理,它在高频下能够完成地阻抗对地导通。 c地——地间大电阻衔接 大电阻的特点是一旦电阻两头呈现压差,就会发生很弱的导通电流,把地线上电荷泻放掉之后,终究完成两头的压差=0V,这个特点在期望电荷泻放,但又不期望快速泻放的时分,会体现得酣畅淋漓。出产作业现场的防静电台垫,导通电阻一般是106-109欧,便是这个意图。

  防静电台垫适当所以作业电路板的地与维护大地间的大电阻。 c地——地间电容衔接 电容的特性是直流截止,沟通导通,对期望完成这类功用的场合能够考虑采纳此办法。比方一个开关电源供电的产品,外壳和维护接地衔接,里边的电路板上的地有凌乱动摇搅扰,但又无处泻放的话,在24V、12V、5V等的直流电源地与维护接地间跨接大电容,动摇能够被泻放掉,但直流成分能确保是较稳的;留意,这种状况下,维护地和外壳地的安稳不能确保的话,作用或许会拔苗助长欧。 d地——地间磁珠衔接 在这里,磁珠的特性需求清晰一下,许多工程师常常把磁珠与电感划等号,这是底子性过错。

  磁珠等同于一个随频率改变的电阻,它体现的是电阻特性,是耗费性质的;电感则是储能性质的,适当于销峰填谷。所以跨接磁珠的地之间一般是有快速小电活动摇的状况,由于磁珠会饱满,电流太大了,它耗费不了。一般用在弱信号的地——地之间。 e地——地间电感衔接 电感具有按捺电路状况改变的特性,经过电感的衔接,能够销峰填谷,关于有较大电活动摇的地——地,跨接电感能够处理这个问题。 f地——地间小电阻衔接 小电阻要处理的问题是增加了一个阻尼,阻止地电流快速改变的过冲,在电流改变时分,使冲击电流上升沿变缓,适当于晶振输出端、总线输出端为削减过冲振铃的匹配电阻。

  安全地、防雷击浪涌接地的接法 由于雷击浪涌、安全地的电流一般会远大于信号电流对人的损害,这两个接地主张别离独自接到大地,在真实的大地处单点相接,尤其是防雷击接地。 这篇文章耗时大约月余,各种思路一向回旋扭转于心,却有无从做起,在我的身上,也印证了接地这个问题与咱们的联系,最了解又最生疏,最简略又最杂乱,最易上路又最难到达结尾。期望经过浅显的总结,为咱们浮在云里雾端的接地规划供给一个落地的云梯,使接地的规划真实能接到地气上来。

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