電路中的「地」

admin @ 2014-03-17 , reply:0

“地”是電子技術中一個很重要的概念。由於“地”的分類與作用有多種, 容易混淆,故總結一下“地”的概念。
   “接地”有設備內部的信號接地和設備接大地,兩者概念不同,目的也不同。“地”的經典定義是“作為電路或系統基準的等電位點或平面”。
 
    一:  信號“地”又稱參考“地”,就是零電位的參考點,也是構成電路信號迴路的公共端 。
      (1) 直流地:直流電路“地”,零電位參考點。
      (2) 交流地:交流電的零線。應與地線區別開。
      (3) 功率地:大電流網路器件、功放器件的零電位參考點。
      (4) 模擬地:放大器、採樣保持器、A/D轉換器和比較器的零電位參考點。
      (5) 數字地:也叫邏輯地,是數字電路的零電位參考點。

      (7) “冷地”:由於開關電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由於其反饋電路常用光電耦合器,既能傳送反饋信號,又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”,它不帶電。

      信號接地

     設備的信號接地,可能是以設備中的一點或一塊金屬來作為信號的接地參考點,它為設備中的所有信號提供了一個公共參考電位。

     有單點接地,多點接地,浮地和混合接地。(這裡主要介紹浮地)
     單點接地是指整個電路系統中只有一個物理點被定義為接地參考點,其他各個需要接地的點都直接接到這一點上。在低頻電路中,布線和元件之間不會產生太大影響。通常頻率小於1MHz的電路,採用一點接地。
    多點接地是指電子設備中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上(即設備的金屬底板)。在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大於10MHz的電路,常採用多點接地。
    浮地,即該電路的地與大地無導體連接。『 虛地:沒有接地,卻和地等電位的點。』 其優點是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地(強電地)和信號地(弱電地)之間的隔離電阻很大,所以能阻止共地阻貳電路性耦合產生的電磁干擾。其缺點是該電路易受寄生電容的影響,而使該電路的地電位變動和增加了對模擬電路的感應干擾。
     一個折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個阻值很大的泄放電阻,用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻貳,太低的電阻會影響設備泄漏電流的合格性。

   1:浮地技術的應用

     a交流電源地與直流電源地分開

      一般交流電源的零線是接地的。但由於存在接地電阻和其上流過的電流,導致電源的零線電位並非為大地的零電位。另外,交流電源的零線上往往存在很多干擾,如果交流電
源地與直流電源地不分開,將對直流電源和後續的直流電路正常工作產生影響。因此,採用把交流電源地與直流電源地分開的浮地技術,可以隔離來自交流電源地線的干擾。

     b 放大器的浮地技術

      對於放大器而言,特別是微小輸入信號和高增益的放大器,在輸入端的任何微小的 干擾信號都可能導致工作異常。因此,採用放大器的浮地技術,可以阻斷干擾信號的進入, 提高放大器的電磁兼容能力。

      c 浮地技術的注意事項

        1)盡量提高浮地系統的對地絕緣電阻,從而有利於降低進入浮地系統之中的共模干擾電流。

         2)注意浮地系統對地存在的寄生電容,高頻干擾信號通過寄生電容仍然可能耦合到浮地系統之中。

         3)浮地技術必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術相互結合應用,才能收到更好的預期效果。

          4)採用浮地技術時,應當注意靜電和電壓反擊對設備和人身的危害。
  

    2:混合接地

    混合接地使接地系統在低頻和高頻時呈現不同的特性,這在寬頻敏感電路中是必要的。
    電容對低頻和直流有較高的阻貳,因此能夠避免兩模塊之間的地環路形成。當將直流地和射頻地分開時,
    將每個子系統的直流地通過10~100nF的電容器接到射頻地上,這兩種地應在一點有低阻貳連接起來,
    連接點應選在最高翻轉速度(di/dt)信號存在的點。

   二: 設備接大地  

    在工程實踐中,除認真考慮設備內部的信號接地外,通常還將設備的信號地,機殼與大地連在一起,
    以大地作為設備的接地參考點。設備接大地的目的是

    1)保護地,保護接地就是將設備正常運行時不帶電的金屬外殼(或構架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。 為了保護人員安全而設置的一種接線方式。保護“地”線一端接用電器外殼,另一端與大地作可靠連接。

    2)防靜電接地,泄放機箱上所積累的電荷,避免電荷積累使機箱電位升高,造成電路
工作的不穩定。

    3)屏蔽地,避免設備在外界電磁環境的作用下使設備對大地的電位發生變化,造成設備工作的不穩定。



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