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            電路設(shè)計中接地分析

            作者: 時間:2012-04-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/190449.htm

            (一)單點接地

            工作頻率低(1MHz)的采用單點接地式(即把整個電路系統(tǒng)中的一個結(jié)構(gòu)點看作接地參考點,所有對地連接都接到這一點上,并設(shè)置一個安全接地螺栓),以防兩點接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。多個電路的單點接地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種(如圖4所示)。由于串聯(lián)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合,所以低頻電路最好采用并聯(lián)的單點接地式。


            串聯(lián)接地和并聯(lián)接地

            為防止工頻和其他雜散電流在信號地線上產(chǎn)生干擾,信號地線應(yīng)與功率地線和機殼地線相絕緣,且只在功率地、機殼地和接往大地的接地線的安全接地螺栓上相連(浮地式除外)。

            (二)多點接地

            工作頻率高(>10MHz)的采用多點接地式(如圖4-5所示)。在該電路系統(tǒng)中,用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路。因為接地引線的感抗與頻率和長度成正比,工作頻率高時將增加共地阻抗,從而將增大共地阻抗產(chǎn)生的電磁干擾,所以要求地線的長度盡量短。采用多點接地時,盡量找最接近的低阻值接地面接地。此處電路板最好設(shè)計為多層電路(4層以上),提供一層作為地平面。


            多點接地

            (三)混合接地

            工作頻率介于1MHz~10MHz, 的電路采用混合接地式。當接地線的長度小于工作信號波長的1/20時,采用單點接地式,否則采用多點接地式。根據(jù)系統(tǒng)的需求和電路的需要進行合理的安排。

            (四)懸浮接地

            懸浮接地是系統(tǒng)的地與大地不直接連接,而是通過變壓器耦合或者直接不連接,處于懸浮狀態(tài)。懸浮接地應(yīng)注意以下幾點:

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

            (2)注意浮地系統(tǒng)對地存在的較大寄生電容,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,在設(shè)計時一定要注意。

            (3)懸浮接地技術(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,系統(tǒng)容易積累靜電,當靜電積累到一定應(yīng)程度后,可以對人和設(shè)備產(chǎn)生很多的損害,所以要注意靜電和電壓反擊對設(shè)備和人身的危害。

            三、接地電阻

            (一)對接地電阻的要求

            對電路系統(tǒng)而言,接地電阻越小越好,因為當有電流流過接地電阻時,其上將產(chǎn)生電壓。該電壓除產(chǎn)生共地阻抗的電磁干擾外,還會使設(shè)備受到反擊過電壓的影響,并使人員受到電擊傷害的威脅,同時還帶來系統(tǒng)的工作的不穩(wěn)定性和發(fā)熱。為了保護系統(tǒng)的正常工作,我們在設(shè)備接地時對接地電阻提出要求,一般要求接地電阻小于4Ω;對于移動設(shè)備,接地電阻可小于10Ω。系統(tǒng)接地的等效電路如圖4-6所示。系統(tǒng)接地不好,還會帶來寄生電感和寄生電容,這些可以導(dǎo)致地平面發(fā)生振蕩。


            接地電阻的影響

            (二)降低接地電阻的方法

            接地電阻由接地線電阻、接觸電阻和地電阻三部分組成。為此,降低接地電阻的方法有以下三種:

            1、降低接地線電阻

            降低接地線電阻的方法有增大導(dǎo)線的寬度,或者采用多層板,給出一層或者多層電源層,降低導(dǎo)線的內(nèi)阻。信號層可以對采用覆銅的方式。覆銅的類型有:

            (1)整板(全部)覆銅;

            (2)局部(部分)覆銅;

            (3)分區(qū)覆銅(用于地種類復(fù)雜,而且地線有不同的分區(qū),比如模數(shù)混合電路);

            (4)分網(wǎng)絡(luò)覆銅(系統(tǒng)的特許需要,對某個或者幾個特定的網(wǎng)絡(luò)覆銅)。

            2、降低接觸電阻

            降低接觸電阻,為此要將接地線與接地螺栓、接地極牢靠地連接,同時要考慮系統(tǒng)接地極和土壤之間的接觸面積與緊密度。增加地極和土壤之間的接觸面積與緊密度,可以減小接觸電阻。

            有的設(shè)備為了降低接觸點之間的電阻,在接觸點采用導(dǎo)電性能良好的材料;為了防止金屬被氧化而增加接觸電阻,必要時可以在接觸點鍍銀或者鍍金來保持良好的接觸效果,減小接觸電阻。

            3、降低地電阻

            降低地電阻,有些特殊系統(tǒng),必須增加接地極的表面積和增加土壤的導(dǎo)電率(如在土壤中注入鹽水)。

            則系統(tǒng)的垂直接地極接地電阻R為:


            接地電阻計算公式

            例如,黃土ρ取200Ω.m,L為2cm,d為0.05,則垂直接地極接地電阻R為80.67Ω。

            如在土壤中注入鹽水,使ρ=20Ω.m時,則接地極接地電阻R為8.067Ω。

            從上面的比較中,可以清楚地看出,接地電阻隨著大地電阻率降低而減少。在一些特許系統(tǒng)中,對接地電阻和地電阻要求比較嚴格時,降低大地的電阻率,增加大地的導(dǎo)電性能是一個很好的辦法。

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