接地線的作用?
在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說,該術(shù)語的含義通常是‘線路電壓的參考點’;對于系統(tǒng)設(shè)計師來說,它常常是機柜或機架;對電氣工程師來說,它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
常見的接地符號:PE,PGND,FG-保護地或機殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;GND-工作地;DGND-數(shù)字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護地。
接地有多種方式,有單點接地,多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一般來說,單點接地用于簡單電路,不同功能模塊之間接地區(qū)分,以及低頻(f<1MHz)電子線路。當設(shè)計高頻(f>10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平面層)。
對于一個電子信號來說,它需要尋找一條zui低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個信號回流就變得非常的關(guān)鍵。*,根據(jù)公式可以知道,輻射強度是和回路面積成正比的,就是說回流需要走的路徑越長,形成的環(huán)越大,它對外輻射的干擾也越大,所以,PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路面積。第二,對于一個高速信號來說,提供好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量,這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來計算的,如果高速線附近有連續(xù)的地平面,這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù),如果有段線附近沒有了地參考,這樣阻抗就會發(fā)生變化,不連續(xù)的阻抗從而會影響到信號的完整性。所以,布線的時候要把高速線分配到靠近地平面的層,或者高速線旁邊并行走一兩條地線,起到屏蔽和就近提供回流的功能。第三,為什么說布線的時候盡量不要跨電源分割,這也是因為信號跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會很長了,容易受到干擾。當然,不是嚴格要求不能跨越電源分割,對于低速的信號是可以的,因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認真檢查,盡量不要跨越,可以通過調(diào)整電源部分的走線。(這是針對多層板多個電源供應情況說的)。
有些單板會有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網(wǎng)口RJ45連接器等等,如果對它們的接地設(shè)計得不好也會影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會成為對外的電磁干擾源,把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨分割出一塊獨立的接口地,與信號地的連接采用細的走線連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的,對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。
地與電(信號),這是一對形影不離的雙胞胎。接地,通常是指用導體與大地相連??稍陔娮蛹夹g(shù)中的地,可能就與大地毫不相關(guān),它只是電路中的一等電位面。如收音機、電視機中的地,它只是接收機線路里的一電位基準點。接地,在電力和電子技術(shù)中,既簡單,又復雜,而且還*。按接地的作用,可分為工作接地、保護接地、過壓保護接地、防靜電接地、屏蔽接地、信號地等多種。在廣電技術(shù)中,以上幾種接地類型都會遇到。現(xiàn)就結(jié)合實際對某些接地技術(shù)問題作一闡述。
一.保護接地
保護接地是為防止絕緣損壞造成設(shè)備帶電危及人身安全而設(shè)置的保護裝置,它有接地與接零兩種方式。按電力規(guī)定,凡采用三相四線供電的系統(tǒng),由于中性線接地,所以應采用接零方式,而把設(shè)備的金屬外殼通過導體接至零線上,而不允許將設(shè)備外殼直接接地。這在廣電系統(tǒng)的配電房中的開關(guān)設(shè)備,*空調(diào)機、發(fā)射機等電源開關(guān)設(shè)備和大耗電設(shè)備中尤為常見。在規(guī)劃設(shè)計時,應從地網(wǎng)中引出接地母線至各設(shè)備上,再將機器外殼用導體連至接地母線上。值得指出的是:接地線應接在設(shè)備的接地端子上,另一端使用焊接。
有時設(shè)備外殼會麻手,這是由于交流漏電而設(shè)備外殼沒接零造成的。一般可將電源插頭拔出調(diào)換一下位置再插入即可解決。這在一些常移動的編錄設(shè)備中,由于接零線常常被忽略,操作人員有的可能會雙手同時接觸接零和不接零的設(shè)備,就有可能發(fā)生上述現(xiàn)象。
二. 過壓保護接地
這是為防雷電而設(shè)置的接地保護裝置。防雷裝置zui廣泛使用的是避雷針和避雷器。避雷針通過鐵塔或建筑物鋼筋入地,避雷器則通過地線入地。避雷器每年雷雨季節(jié)來臨之前須檢驗,以防失效。如我臺的接入器遭雷擊,就是因話線防雷器失效所致。在防雷引下線上,絕不要連接其他設(shè)備的地線,防雷引下線只能單獨直接入地,否則雷電會通過引下線損壞其他設(shè)備。如某臺衛(wèi)星電視接收機曾數(shù)次遭雷擊,其原困是饋線與房頂金屬護欄摩擦而絕緣損壞,而金屬護欄與避雷針引下體焊在一起,以至雷電竄入而擊壞接收機。
三. 屏蔽地
為防止電磁感應而對視、音頻線的屏蔽金屬外皮、電子設(shè)備的金屬外殼、屏蔽罩、建筑物的金屬屏蔽網(wǎng)(如測靈敏度、選擇性等指標的屏蔽室)進行接地的一種防護措施。在所有接地中,屏蔽地zui復雜,有種說不清,道不明的感覺。因為屏蔽本身既可防外界干擾,又可能通過它對外界構(gòu)成干擾,而在設(shè)備內(nèi)各元器件之間也須防電磁干擾,如大家熟知的中周外殼、電子管屏蔽罩就是例子。
屏蔽不良、接地不當會引起干擾,這些干擾主要有:
1.交流干擾,這主要由交流電源引起。對交流干擾的防護,通常對電源進行濾波或在電源變壓器初次級間加屏蔽層并接地。在大的雜散電磁場外,為防電磁干擾進行屏蔽接地十分必要。例如,我市新亞新商城開工典禮時,錄擴設(shè)備附近有臺變壓器,其電磁場就干擾現(xiàn)場的錄擴音。后通過把錄擴設(shè)備屏蔽接地,解決了這一問題。
2.高頻干擾。這類干擾來自各類無線發(fā)射臺的變頻或超變頻信號,它們竄入電子設(shè)備后在機內(nèi)得到非正常解調(diào)而形成聲頻干擾。
信號頻率越高,建筑物或設(shè)備的金屬網(wǎng)孔眼就應越小,信號線屏蔽層的編織就應越密,否則將失去屏蔽作用。對頻繁拔插的信號線,應防止屏蔽層在插頭處松動和脫落。因有時儀器設(shè)備的屏蔽是通過信號線的屏蔽入地的(它們通過插頭插座聯(lián)接起來),若屏蔽脫落,則很容易造成干擾。如我在汕頭某電子廠時,測試人員反應,衛(wèi)星電視接收機中有時會有一種滋滋作聲的干擾并影響圖像質(zhì)量。經(jīng)跟蹤觀察,與飛機的經(jīng)過有關(guān),顯然是澄海機場雷達信號的竄入并得到非正常解調(diào)所致。經(jīng)分析查找,原來是信號線的屏蔽層在插頭外脫落,使衛(wèi)星電視接收機屏蔽沒接地所致。
四. 信號地
各種電子電路,都有一個基準電位點,這個基準電位點就是信號地。它的作用是保證電路有一個統(tǒng)一的基準電位,不致于浮動而引起信號誤差。
信號地的連接是:同一設(shè)備的信號輸入端地與信號輸出端地不能聯(lián)在一起,而應分開;前級(設(shè)備)的輸出地只有與后級(設(shè)備)的輸入地相連。否則,信號可能通過地線形成反饋,引起信號的浮動。這在設(shè)備的測試中,信號地的連接尤其要引起注意。