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接地線的作用

發(fā)布時(shí)間:2023-11-17
接地線大多連接著裝備或者裝置的外殼,當(dāng)有漏電情況發(fā)生的時(shí)候,就可以通過接地線傳入大地,從而避免人們被電擊的危險(xiǎn)。
在現(xiàn)代接地概念中、對(duì)于線路工程師來說,該術(shù)語(yǔ)的含義通常是‘線路電壓的參考點(diǎn)’;對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說,它常常是機(jī)柜或機(jī)架;對(duì)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(gè)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(hào):pe,pgnd,fg-保護(hù)地或機(jī)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(hù)地。 接地有多種方式,有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地以及混合類型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來說,單點(diǎn)接地用于簡(jiǎn)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(dāng)設(shè)計(jì)高頻(f>10mhz)電路時(shí)就要采用多點(diǎn)接地了或者多層板(完整的地平面層)。 對(duì)于一個(gè)電子信號(hào)來說,它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個(gè)信號(hào)回流就變得非常的關(guān)鍵。第一,根據(jù)公式可以知道,輻射強(qiáng)度是和回路面積成正比的,就是說回流需要走的路徑越長(zhǎng),形成的環(huán)越大,它對(duì)外輻射的干擾也越大,所以,pcb布板的時(shí)候要盡可能減小電源回路和信號(hào)回路面積。第二,對(duì)于一個(gè)高速信號(hào)來說,提供好的信號(hào)回流可以保證它的信號(hào)質(zhì)量,這是因?yàn)閜cb上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來計(jì)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(huì)發(fā)生變化,不連續(xù)的阻抗從而會(huì)影響到信號(hào)的完整性。所以,布線的時(shí)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(shí)候盡量不要跨電源分割,這也是因?yàn)樾盘?hào)跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會(huì)很長(zhǎng)了,容易受到干擾。當(dāng)然,不是嚴(yán)格要求不能跨越電源分割,對(duì)于低速的信號(hào)是可以的,因?yàn)楫a(chǎn)生的干擾相比信號(hào)可以不予關(guān)心。對(duì)于高速信號(hào)就要認(rèn)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(duì)多層板多個(gè)電源供應(yīng)情況說的)。
有些單板會(huì)有對(duì)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(duì)它們的接地設(shè)計(jì)得不好也會(huì)影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會(huì)成為對(duì)外的電磁干擾源,把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會(huì)單獨(dú)分割出一塊獨(dú)立的接口地,與信號(hào)地的連接采用細(xì)的走線連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來阻隔信號(hào)地上噪音過到接口地上來。同樣的,對(duì)接口地和接口電源的濾波也要認(rèn)真考慮。 地與電(信號(hào)),這是一對(duì)形影不離的雙胞胎。接地,通常是指用導(dǎo)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(jī)、電視機(jī)中的地,它只是接收機(jī)線路里的一電位基準(zhǔn)點(diǎn)。接地,在電力和電子技術(shù)中,既簡(jiǎn)單,又復(fù)雜,而且還必不可少。按接地的作用,可分為工作接地、保護(hù)接地、過壓保護(hù)接地、防靜電接地、屏蔽接地、信號(hào)地等多種。在廣電技術(shù)中,以上幾種接地類型都會(huì)遇到?,F(xiàn)就結(jié)合實(shí)際對(duì)某些接地技術(shù)問題作一闡述。
一.保護(hù)接地
保護(hù)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(hù)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(yīng)采用接零方式,而把設(shè)備的金屬外殼通過導(dǎo)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,中央空調(diào)機(jī)、發(fā)射機(jī)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(jì)時(shí),應(yīng)從地網(wǎng)中引出接地母線至各設(shè)備上,再將機(jī)器外殼用導(dǎo)體連至接地母線上。值得指出的是:接地線應(yīng)接在設(shè)備的接地專用端子上,另一端最好使用焊接。 有時(shí)設(shè)備外殼會(huì)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(dòng)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(huì)雙手同時(shí)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(hù)接地
這是為防雷電而設(shè)置的接地保護(hù)裝置。防雷裝置最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,避雷器則通過專用地線入地。避雷器每年雷雨季節(jié)來臨之前須檢驗(yàn),以防失效。如我臺(tái)的熱線電話接入器遭雷擊,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(dú)直接入地,否則雷電會(huì)通過引下線損壞其他設(shè)備。如某臺(tái)衛(wèi)星電視接收機(jī)曾數(shù)次遭雷擊,其原困是饋線與房頂金屬護(hù)欄摩擦而絕緣損壞,而金屬護(hù)欄與避雷針引下體焊在一起,以至雷電竄入而擊壞接收機(jī)。
三. 屏蔽地
為防止電磁感應(yīng)而對(duì)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(cè)靈敏度、選擇性等指標(biāo)的屏蔽室)進(jìn)行接地的一種防護(hù)措施。在所有接地中,屏蔽地最復(fù)雜,有種說不清,道不明的感覺。因?yàn)槠帘伪旧砑瓤煞劳饨绺蓴_,又可能通過它對(duì)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(dāng)會(huì)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(duì)交流干擾的防護(hù),通常對(duì)電源進(jìn)行濾波或在電源變壓器初次級(jí)間加屏蔽層并接地。在大的雜散電磁場(chǎng)外,為防電磁干擾進(jìn)行屏蔽接地十分必要。例如,我市新亞新商城開工典禮時(shí),錄擴(kuò)設(shè)備附近有臺(tái)變壓器,其電磁場(chǎng)就干擾現(xiàn)場(chǎng)的錄擴(kuò)音。后通過把錄擴(kuò)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(tái)的變頻或超變頻信號(hào),它們竄入電子設(shè)備后在機(jī)內(nèi)得到非正常解調(diào)而形成聲頻干擾。 信號(hào)頻率越高,建筑物或設(shè)備的金屬網(wǎng)孔眼就應(yīng)越小,信號(hào)線屏蔽層的編織就應(yīng)越密,否則將失去屏蔽作用。對(duì)頻繁拔插的信號(hào)線,應(yīng)防止屏蔽層在插頭處松動(dòng)和脫落。因有時(shí)儀器設(shè)備的屏蔽是通過信號(hào)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(shí),測(cè)試人員反應(yīng),衛(wèi)星電視接收機(jī)中有時(shí)會(huì)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(jī)的經(jīng)過有關(guān),顯然是澄海機(jī)場(chǎng)雷達(dá)信號(hào)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(hào)線的屏蔽層在插頭外脫落,使衛(wèi)星電視接收機(jī)屏蔽沒接地所致。
四. 信號(hào)地
各種電子電路,都有一個(gè)基準(zhǔn)電位點(diǎn),這個(gè)基準(zhǔn)電位點(diǎn)就是信號(hào)地。它的作用是保證電路有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位,不致于浮動(dòng)而引起信號(hào)誤差。 信號(hào)地的連接是:同一設(shè)備的信號(hào)輸入端地與信號(hào)輸出端地不能聯(lián)在一起,而應(yīng)分開;前級(jí)(設(shè)備)的輸出地只有與后級(jí)(設(shè)備)的輸入地相連。否則,信號(hào)可能通過地線形成反饋,引起信號(hào)的浮動(dòng)。這在設(shè)備的測(cè)試中,信號(hào)地的連接尤其要引起注意。
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