為什么接地可以抗干擾？詳解電磁兼容與抗干擾技術(shù)

電磁兼容是工程師在設(shè)計(jì)中必須要考慮的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，那么為什么接地可以抗干擾？大家都知道接地?屏蔽?濾波并稱為電磁兼容的三大抑制技術(shù)。我們下面來(lái)詳解電磁兼容與抗干擾技術(shù)。

接地技術(shù)

一?接地技術(shù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1?與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，電磁兼容性設(shè)計(jì)的手段?方法和指標(biāo)要求并不具有明確的數(shù)值關(guān)系。有時(shí)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)比理論分析更具有價(jià)值。

2?具有效果突出?經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。

3 ?看似容易但又難以掌握的一種抑制干擾的方法。

二?基本概念

按接地的作用分為保護(hù)性接地和功能性接地兩類。地線為電流回流提供一條低阻抗路徑和為電路或系統(tǒng)提供等電位參考點(diǎn)或面。

1?保護(hù)性接地又分為：

1）防電擊接地：防止電器設(shè)備絕緣損壞導(dǎo)致?lián)舸┗蚵╇姡瑸楣收想娏鬟M(jìn)入大地提供一個(gè)低阻抗通道。

2）防雷接地：為雷擊電流提供泄放通道。

3）防靜電接地：防止由于靜電積累對(duì)人體和設(shè)備造成危害，為靜電電荷提供泄漏通道及時(shí)將靜電引入大地。

2?功能性接地又分為：

1）懸浮地：懸浮地是指設(shè)備的地線系統(tǒng)與殼體構(gòu)件的接大地系統(tǒng)在電氣上相互絕緣，以防止殼體構(gòu)件中的電磁干擾傳導(dǎo)到設(shè)備中去。

但懸浮地的設(shè)備容易出現(xiàn)靜電積累，當(dāng)積累到一定程度會(huì)發(fā)生靜電放電，特別是處在雷電的環(huán)境中。當(dāng)電網(wǎng)相線一旦與殼體短路也會(huì)引起觸電危險(xiǎn)。為了消除靜電放電，絕緣電阻應(yīng)控制在100k?~100M ?范圍內(nèi)。所以懸浮地方式不宜用于通信系統(tǒng)。

2）單點(diǎn)接地：把整個(gè)系統(tǒng)中某一結(jié)構(gòu)點(diǎn)作為接地基準(zhǔn)點(diǎn)，系統(tǒng)中所有各單元的信號(hào)地都連接到這一點(diǎn)上。其中又分并聯(lián)單點(diǎn)接地和串聯(lián)單點(diǎn)接地。

串聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：有公共阻抗耦合

并聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：無(wú)公共阻抗耦合缺點(diǎn)：接地線過(guò)長(zhǎng)高頻能差

串、并聯(lián)單點(diǎn)接地

a）串聯(lián)單點(diǎn)接地因各單元共用一條接地基準(zhǔn)線，易引起公共地阻抗耦合。為了減小公共地阻抗耦合，多級(jí)電路低電平輸入級(jí)的接地點(diǎn)應(yīng)最接近參考地，若把參考地移到高電平端，會(huì)造成輸入級(jí)接地點(diǎn)對(duì)參考地的電位差最大，是極不穩(wěn)定的。

b）并聯(lián)單點(diǎn)接地在低頻時(shí)能有效避免各單元之間的地阻抗干擾，高頻時(shí)相鄰地線之間的電感和電容耦合增強(qiáng)，造成各單元之間的相互干擾。所以并聯(lián)單點(diǎn)接地適用于頻率《1MHz場(chǎng)合。

3）多點(diǎn)接地設(shè)備中的各個(gè)接地點(diǎn)都就近接到接地平面上，使接地線最短。接地平面可以是低板或機(jī)殼。注意接地平面與接地基準(zhǔn)線是有很大區(qū)別的。多點(diǎn)接地常用于》30MHz的頻率上。

4）混合接地為了抑制地線耦合，工程應(yīng)用時(shí)根據(jù)不同接地的特點(diǎn)常常采用混合接地方式，即采用串聯(lián)和并聯(lián)單點(diǎn)接地的混合接地和單點(diǎn)和多點(diǎn)接地的混合接地。

三?應(yīng)用舉例

1）串、并聯(lián)單點(diǎn)接地混合使用方法是采用編組方法即根據(jù)設(shè)備的功率和運(yùn)行電平進(jìn)行編組。把低功率和敏感設(shè)備編為一阻；一般設(shè)備編為一組；高功率及干擾大的設(shè)備編為一組。各組內(nèi)采串聯(lián)單點(diǎn)接地，各組間采用并聯(lián)單點(diǎn)接地。

2）電子設(shè)備的混合接地，把設(shè)備的地線分成電源地與信號(hào)地。設(shè)備中各部分電源地線都接到電源總地線上而信號(hào)總地線匯集到公共參考地。

a）電源地

電源為許多電路所公用，除能在負(fù)載電流變化時(shí)，為所有負(fù)載提供恒定電源電壓外，不允許成為這些電路相互耦合的通道，避免地電位的波動(dòng)對(duì)這些電路造成影響。為了減少電源線對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的騷擾，電源線的一端必須良好接地。具有交流和直流系統(tǒng)的產(chǎn)品，應(yīng)分別建立交流，直流接地通路，并在接地平面上相互隔離以減少地線間的耦合。直流供電系統(tǒng)，應(yīng)使正極接地，以防止帶電導(dǎo)線受到電化學(xué)腐蝕。

b）信號(hào)地

由于電源地線上兩點(diǎn)間的電壓有幾毫伏～幾伏的范圍，對(duì)信號(hào)電平來(lái)講是非常嚴(yán)重的騷擾。因此電源地線不能用作信號(hào)地線。信號(hào)線應(yīng)有自己的地線。

c）屏蔽地不能將屏蔽體本身作為回流導(dǎo)體，屏蔽體應(yīng)單點(diǎn)和接地平面相連。屏蔽電纜長(zhǎng)度?1/6?時(shí)，為低頻電纜，對(duì)低頻電場(chǎng)，屏蔽要求在接收端單點(diǎn)接地;對(duì)低頻磁場(chǎng)，屏蔽要求在兩端接地。屏蔽電纜長(zhǎng)度?1/6?時(shí)，為高頻電纜，要求多點(diǎn)接地，除兩端接地外，并以1/6?或1/10?的間隔接地。電纜屏蔽層應(yīng)與屏蔽體之間構(gòu)成3600端接，成為屏蔽體的延伸端。

四?地環(huán)路耦合

任何地線既有電阻又有電抗，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，地線上必然產(chǎn)生壓降，兩個(gè)不同接地點(diǎn)之間必然存在地電壓。當(dāng)電路多點(diǎn)接地，而各電路間又有信號(hào)線聯(lián)系時(shí)將構(gòu)成地環(huán)路，產(chǎn)生共模電流并在負(fù)載兩端產(chǎn)生差模電壓，對(duì)有用信號(hào)構(gòu)成騷擾。抑制方法是切斷地環(huán)路或在兩個(gè)電路間插入隔離變壓器、共模扼流圈、光電耦合器。

五?抑制地線耦合的途徑

1?插入隔離變壓器這時(shí)地噪聲出現(xiàn)在變壓器的繞組間而不是電路的輸入端。噪聲耦合主要受變壓器繞組間分布電容的影響，所以繞組間要采用法拉弟屏蔽。它的缺點(diǎn)是：體積大?頻響有限?不能通直流?電路間有多少個(gè)信號(hào)就需要多少個(gè)變壓器。

2?光隔離器

這時(shí)地噪聲出現(xiàn)光耦上而不是電路的輸入端。光隔離器或光纖是一種非常有效的方法，特別是兩個(gè)接地間有很大的電壓差（甚至幾千伏）時(shí)最有效。在數(shù)字電路中光耦尤其有用，但因光耦的線性不理想，所以不太適合用于模擬電路，除非采用光反饋技術(shù)來(lái)補(bǔ)償固有的非線性。

3?共模扼流圈

共模扼流圈可以在傳輸直流和差模信號(hào)的同時(shí)抑制共模交流信號(hào)。這時(shí)地噪聲出現(xiàn)在扼流圈的線圈上而不是電路的輸入端。由于共模扼流圈對(duì)傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)沒(méi)有影響，所以多個(gè)信號(hào)線可以繞在同一個(gè)磁芯上，而相互之間不會(huì)串?dāng)_。

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原文標(biāo)題：電磁兼容的三大抑制技術(shù)之一_接地技術(shù)

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