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1、接地设计技术接地设计技术电磁兼容技术讲座主要内容主要内容接地设计技术&地地的的分类分类&地干扰问题地干扰问题&地的拓扑结构地的拓扑结构&实用接地技术实用接地技术什么是地什么是地 接地设计技术 电子工程师：地是电路的基准电压电子工程师：地是电路的基准电压 结构工程师：地是设备的金属外壳结构工程师：地是设备的金属外壳 电工：地是大地，即地球电工：地是大地，即地球安全地安全地接地设计技术220V0V大地大地电子设备的金属外壳与大地相连接，其目电子设备的金属外壳与大地相连接，其目的是防止当事故状态时金属外壳上出现过高的对地的是防止当事故状态时金属外壳上出现过高的对地电压而危及操作人员的安全电压而危及操
2、作人员的安全 信号地信号地接地设计技术信号电流流回信号源的低阻抗路径信号电流流回信号源的低阻抗路径电位基准点电位基准点接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3设备内各电路的电压参考点地的分类地的分类接地设计技术 安全地安全地大地（地球）大地（地球）系统地系统地信号回路的电位基准点信号回路的电位基准点,也称工作地也称工作地 模拟地模拟地连接模拟元器件接地引出端形成的地线连接模拟元器件接地引出端形成的地线 数字地数字地连接数字元器件接地引出端形成的地线连接数字元器件接地引出端形成的地线 保护地保护地连接保护元器件接地引出端形成的地线连接保护元器件接地引出端形成的地线二个概念二个概念接
3、地设计技术F 实际的地（线或平面实际的地（线或平面）一般并不是等电位的一般并不是等电位的?电路中的回流总是走最小阻抗的路径电路中的回流总是走最小阻抗的路径实际地平面电位分布实际地平面电位分布接地设计技术 2mV200mV2mV 10mV10mV 20mV20mV 100mV100mV 200mV导线的阻抗导线的阻抗接地设计技术Z=RAC+jL =1/(f )1/2 RAC=0.076r f1/2 RDC深度深度r电流电流0.37II趋肤效应趋肤效应 导线越短、截面积导线越短、截面积越大，其阻抗越小越大，其阻抗越小接地引线电感接地引线电感HdbcH各线度量的单位均为各线度量的单位均为cm接地设计
4、技术接地引线电感接地引线电感HdbcH例：例：H=100cm，导体的横截面积均为35mm2.d=6.68mmb=35mm,c=1mmL=2.8 uHL=1.95 uH接地设计技术导线的阻抗导线的阻抗接地设计技术接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术地环路接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术V VG GI接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术 电路回路电路回路 Hd回路面积越大，电路工作时对外回路面积越大，电路工作时对外产生的电磁骚扰越大产生的电磁骚扰越大回路面积越大，电路工作时抗电回路面积越大，电路工作时抗电磁干扰的能力越小磁干扰的能力越小q 尽尽可可能能使使回回路路面面积积小小，特特
5、别别是是对对于于高高频频电电路路接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术abcdefI1I2I3地环路P1P2减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术源负载 电路单点接地示意图电路单点接地示意图源负载混合接地示意图混合接地示意图C 改变接地方式改变接地方式减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术CPVGVSVNRLC2VG12C1屏蔽金属屏蔽层必须接金属屏蔽层必须接2 2点点 采用隔离变压器采用隔离变压器减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术发送接收RLVGVS光耦器件Cp 采用光耦器件采用光耦器件减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术 采用
6、采用共模扼流圈共模扼流圈发送接收RLVGVS接地问题接地问题共阻抗耦合共阻抗耦合接地设计技术电路1电路2地电流I1ZgVNVN=I1 Zg接地问题接地问题共阻抗耦合共阻抗耦合接地设计技术I1I2Z2Z1ZgV2V1地的拓扑结构地的拓扑结构接地设计技术 浮地浮地 单点接地单点接地 多点接地多点接地 混合接地混合接地浮浮 地地接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部地系统上干扰的影响地系统上干扰的影响缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰，有可能产有可
7、能产生危险电压生危险电压单点接地（串联）单点接地（串联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3单点接地（串联）单点接地（串联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3I1I2I3优点：简单优点：简单缺点：存在共阻抗耦合缺点：存在共阻抗耦合单点接地（并联）单点接地（并联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3单点接地（并联）单点接地（并联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3I1I2I3优点：没有共阻抗耦合优点：没有共阻抗耦合缺点：接地线过多缺点：接地线过多单点接地单点接地接地设计技术电路电路 高频下接地导线的特性高频下接地导线的特
8、性高频情况下接地导线与地系统须考虑传输线效应高频情况下接地导线与地系统须考虑传输线效应终端短路时传输线上的阻抗分布终端短路时传输线上的阻抗分布长度接近四分之一波长时，其阻抗非常大长度接近四分之一波长时，其阻抗非常大q 一一般般要要求求，接接地地线线长长度度小小于于二二十十分分之之一一波波长长xU(x)、I(x)接地设计技术31多点接地多点接地接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3优点：尽可能少的高频干扰问题优点：尽可能少的高频干扰问题缺点：有地环路问题缺点：有地环路问题混合接地混合接地接地设计技术电路电路3 3电路电路1 1电路电路4 4电路电路2 2f 10MHz混合接地混合
9、接地接地设计技术实用接地技术实用接地技术接地设计技术q 电路的分类电路的分类 模拟电路模拟电路 窄带窄带 有增益有增益 低电平（低电平（uVuV,mV,mV）数字电路数字电路 宽带宽带 无增益无增益 中电平（中电平（V V）噪声电路（电源或控制电路）噪声电路（电源或控制电路）宽带宽带 高电平（高电平（kVkV）实用接地技术实用接地技术接地设计技术q 应根据电路的分类及特性来设计设备的地系统应根据电路的分类及特性来设计设备的地系统电源电路电源电路SPGSPG数字电路数字电路MPGMPG模拟电路模拟电路SPGSPG实用接地技术实用接地技术接地设计技术显示电路显示电路控制电路控制电路数字电路数字电路
10、模拟电路模拟电路供电电路供电电路实用接地技术实用接地技术接地设计技术显示电路显示电路控制电路控制电路数字电路数字电路模拟电路模拟电路供电电路供电电路实用接地技术实用接地技术接地设计技术模拟工作地模拟工作地数字工作地数字工作地电源地电源地保护地保护地保护地保护地汇流条汇流条电源地电源地汇流条汇流条工作地工作地汇流条汇流条机架机架接地点接地点汇接点汇接点实用接地技术实用接地技术接地设计技术220VACLN内部地悬浮实用接地技术实用接地技术接地设计技术220VACLNPE内部地悬浮实用接地技术实用接地技术接地设计技术内部地单点接保护地220VACLNPE实用接地技术实用接地技术接地设计技术 对于无法
11、接大地的设备，如果其机身对于无法接大地的设备，如果其机身为金属壳体，则将工作地、保护地直接为金属壳体，则将工作地、保护地直接接到其金属壳体上接到其金属壳体上 PCBPCB接地设计接地设计接地设计技术q 梳形电源、地结构（双面板）梳形电源、地结构（双面板）适用于低速电路、适用于低速电路、PCBPCB上信号走向较单一、走线密度较低的情况上信号走向较单一、走线密度较低的情况 对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜皮，用多个过孔将两层的地连接在一起，可以改善回路面积大的问题皮，用多个过孔将两层的地连接在一起，可以改善回路面积
12、大的问题PCBPCB接地设计接地设计接地设计技术q 栅格形地结构（双面板）栅格形地结构（双面板）适用于低速的适用于低速的CMOSCMOS和普通的和普通的TTLTTL电路，但应该注意对较高速电路，但应该注意对较高速的信号加足够的地保护的信号加足够的地保护保护器件保护器件接地设计接地设计接地设计技术在在印印制制版版上上，1000V1000V以以上上级级别别的的雷雷击击浪浪涌涌保保护护器器件件必必须须单单独独设设立立保保护护地地。保保护护器器件件应应尽尽可可能能靠靠近近插插座座或或印印制制板板的的边边缘缘，保保护护地地线线应应尽尽可可能能粗粗、短短且且均均匀匀。一一般般地地，保保护护地地除除了了与与
13、保保护护器器件件相相连连以以外外不不能能与与其其它它元元器器件件和和其其它它地地线线相相连连，保保护护地地与与其其它它焊焊盘盘、走走线线应应隔隔离离足足够够距距离离。保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护地层上。保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护地层上。线缆线缆接地设计接地设计接地设计技术信信号号传传输输采采用用屏屏蔽蔽双双绞绞线线时时，其其屏屏蔽蔽层层收收发发两两端端均均要接地。要接地。信信号号传传输输时时采采用用同同轴轴电电缆缆时时，同同轴轴电电缆缆的的外外导导体体收收发发两两端端均均要要接接地地。为为了了避避免免地地电电位位差差的的不不良良影影响响，同同轴轴电电缆缆收收端端可可通
14、通过过一一电电容容器器（0 0.1F.1F陶陶瓷瓷电电容容）接地。接地。线缆线缆接地设计接地设计接地设计技术信信号号传传输输时时采采用用同同轴轴电电缆缆时时，同同轴轴电电缆缆的的外外导导体体收收发发两两端端均均要要接接地地。为为了了避避免免地地电电位位差差的的不不良良影影响响，同同轴轴电电缆缆收收端端可可通通过过一一电电容容器器（0 0.1F.1F陶陶瓷瓷电电容容）接地。接地。案例（一）案例（一）接地设计技术不同接地方式对50kHz磁场干扰的相对衰减值。第一个电路的测量结果是基准。案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA现象现象：进行电源端口的：进行电源端口的SURGESURGE试验时，在试验时，在E E、A A二点二点间加入间加入1kV1kV，1212欧内阻的雷欧内阻的雷电压（电压（1.2/50uS1.2/50uS）时，设备时，设备的的通信中断通信中断。案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA谢谢 谢谢接地设计技术53