Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ ２０１２年７月第２１期 科技视界 机械与电子 电子设备“接地”分析 王小伟段振军曹顺周李荣娜 巩义４５１２００） （义煤集团巩义铁生沟煤业有限公司 河南【摘要】在电子设备中，正确的接地是抑制噪声和防止干扰的主要方法，如果不注意这个问题，不仅会降低电路的精度，甚 至可能引起反馈，使电路无法正常工作。对电子线路的接地方式以及不同的接地方式对电路的影响进行分析，保证电子设备性 能参数，使电子设备安全可靠运行。 【关键词】电子设备；接地；干扰抑制 大家知道．一台电子设备需要由多种电路组成。例如在 一安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接 地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设 备附近的一些金属构件．有ＰＥ线连接起来，但严禁将ＰＥ线 与Ｎ线连接，的安全保护接地电阻应小于等于４欧。保 个由传感器、运算放大器、伺服电机和直流稳压电源等组 的“地”。并非大地．可以理解为等电位点，即电路或系统的基 成的控制系统中，对每一级来说都有接地的问题。这里所说 准电位点。假若该接“地”点经一低阻通路接至大地，这个点 就是真正的大地电位了。 护接地系统，在变配电所内适当位置设总等电位铜排。从等 电位铜排引出ＰＥ强电干线．每层在适当位置设辅助等电位 铜排，从辅助等电位铜排引接地线至设备外壳及金属管道 等。 １．４直流接地 １ 接地类型 １．１防雷接地 为把雷电迅速引入大地，以防止雷害为目的的接地。防 雷装置如与电报设备的工作接地合用一个总的接地网时，接 地电阻应符合其最小值要求，的防雷保护接地电阻应小 于等于１０欧。防雷接地系统接地体一般利用智能大厦桩基， 桩基上端钢筋通过承台面钢筋连在一起；防雷接地系统引下 一为了使各个电子设备的准确性好、稳定性高，除了需要 个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。 可采用较大截面积的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准 电位连接，另一端供电子设备直流接地，的直流工作接 地电阻应小于等于４欧。直流接地系统。直流接地系统基准 线一般利用柱子内钢筋；防雷接闪器用避雷带和避雷针结合 的方式．智能大厦３０米及以上，每三层利用圈梁钢筋与柱筋 电位引自总等电位铜排，采用３５铜芯绝缘线，穿钢管保护直 接引至设备附近，作直流接地用。 １．５屏蔽接地与防静电接地 连在一起构成均压环；接地电阻要求小于１欧姆。 １．２交流工作接地 为防止智能化大楼内电子计算机机房干燥环境产生的 静电对电子设备的干扰而进行的接地称为防静电接地，防静 电接地电阻一般要求小于等于１００欧。为了防止外来的电磁 将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备与大地作金 属连接。工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（Ｎ线） 接地。Ｎ线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接 线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线 端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地、屏蔽接 地、防静电接地等混接；也不能与ＰＥ线连接，的交流工 作接地电阻应小于等于４欧。工作接地系统线就是电力系统 中的Ｎ线。 场干扰．将电子设备外壳体及设备内外的屏蔽线或所穿金属 管进行的接地，称为屏蔽接地。屏蔽接地及防静电接地，自总 等电位铜排引出ＰＥ弱电干线，每层在适当位置设弱电辅助 等电位铜排，电子设备的外壳，金属管路的屏蔽及抗静电接 地均引起至弱电辅助等电位铜排。 １．６功率接地系统 １．３安全保护接地 作者简介：王小伟（１９８２．７一），男，河南淮阳人，２００６年毕业于平顶山工业职业技术学院，矿山机电专业，助理工程师，现任义煤集团巩义铁 生沟煤业有限公司机电科副科长。 段振军（１９６４．２一），男，河南偃师人，机电一体化专业，助理工程师，现任义煤集团巩义铁生沟煤业有限公司机电科科长。 曹Ｊ顶周（１９６７．ｌ７一），男，河南渑池人，机电一体化专业，工程师，现在义煤集团巩义铁生沟煤业有限公司副总经理。 李荣娜（１９８２．５一），女，助理工程师，现在义煤集团巩义铁生沟煤业公司工作，善长机械ＣＡＤ制图。 １ ４８ Ｉ科技视界ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｃＨＮ０Ｌ０ＧＹ ＶＩＳＩＯＮ ｌ １ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 机械与电子 科技视界 ２０１２年７月第２１期 电子设备中，为防止各种频率的干扰电压通过交直流电 源线侵入，影响低电平信号的工作而装有交直流滤波器，滤 波器的接地称功率接地，功率接地。用与相导体等截面的绝 缘铜芯线从楼层配电箱与相导体一起引来．在ＴＮ—Ｓ系统中 就是中性线Ｎ。 ２接地方式 在由若干级运放串接组成的低频或直流放大器中，每一 级都有自己的基准电位。其输入、输出信号的大小和极性也 都是相对于这个基准电位而言的。因此，当放大器前后级之 间以及放大器与传感器相连时，它们的基准“地”都应该连在 一起，即应该是等电位的。而这些放大器与传感器又都由各 种直流或交流电源供电，故这些电源的“地”也应与放大器的 “地”连接一起。在大多数自动控制系统中，来自传感器的信 号经电压放大、功率放大后去控制执行机构（例如直流伺服 电机），有些情况下伺服电机控制绕组的一端也需要接地，这 样，当另一端来的是正信号时，控制电流经电枢流入地使电 机正转；当另一端来的是负信号时，控制电流经电枢流人地 使电机反转。所以电机控制绕组的一端也应和放大器有一 个共用的等电位基准地。再有，为了减小来自外界的电磁干 扰，控制箱或设备的机壳通常也要予以接地。如此等等。但 如果随意地把这些部分的接地点简单的用一根导线连接起 来，如图１所示。就会影响电路工作的稳定，给我们带来麻 烦。因此对一个实际电路的究竟如何接地，必须具体分析。 １５Ｖ １５Ｖ ＋３ＯＶ 图１简单接地 图２串联接地 图３并联接地 图４串联接地分析 图５并连接地分析 图６接地点设在最后级 图７功放和前置级单独接地 一般的接地方式有两种，即一点接地和多点接地。多点 接地适用于高频电路。在直流电路或低频电路中应采用一点 接地方式。 ３接地方式分析 一点接地又有串联接地和并联接地之分，如图２、图３。 由于所有的导线都具有一定的阻抗（包括电阻和电抗），当直 流或交流电流流过接地线时将产生一定的电压降，这就使地 线上的两点间电位不相等。如图４所示的串联接地电路中， Ｒ。、Ｒ： 、Ｒ，分别为相应各段地线的等效电阻，Ｉ 、Ｉ２，Ｉ 则为放大 器Ａ。、Ａ 、Ａ］流人接地点的电流，则有：Ｖ ：（Ｉ ＋Ｉ：＋Ｉ，）Ｒ。；Ｖ ＝ ＶＡ＋（Ｉ２＋Ｉ３）Ｒ２；Ｖｃ＝ＶＡ＋ＶＢ＋Ｉ３Ｒ３。图５所示的并联接地电路中， Ａ、Ｂ、Ｃ三点的电位分别为：ＶＡ＝ＩｌＲｌ；ＶＢ＝Ｉ２Ｒ２；Ｖｃ＝Ｉ３Ｒ３。显而易 见，无论是串联一点接地还是并联一点接地方式．三级放大 器各接地端Ａ、Ｂ、Ｃ的电位均不为零。 ｓｃＩＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖ ｓＩｏＮ科技视界ｌ １ ４９ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃ１１１１０ｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ ２０１２年７月第２１期 科技视界 机械与电子 比较以上两种接地方式可以看出，对同样的放大器和同 等的地线阻抗来说，并联接地时各放大器接地点电位点更接 电路接入同一组地线中去。 除依据信号电平大小接人分开的地线外。对各组电源以 及继电器、电动机等噪声电平较高的设备和控制电路的机 壳，均应分别引出分开的地线（习惯称为电源地线、噪声地线 和金属件地线）。为清楚起见，下面以图９所示的低速转台控 近于地电位，且各级电路之间的信号的电流不会形成相互的 耦合干扰。而对串联接地如图４电路中的Ａ点电位，除受本 级工作电流Ｉ 的影响外，变化的Ｉ２．Ｉ 通过Ｒ 也将形成干扰 信号（ＡＩ ＋ＡＩ，）Ｒ ，并通过Ａ点送人放大器Ａ 形成不应用的 制电路接地示意图为例加以说明。转台调速信号通过电位器 ｗ给出，并在运算放大器的反向输入端与来自测速机ＣＹＤ一６ 级间耦合。当这种级间耦合构成正反馈时，有可能使电路的 稳定性降低，甚至形成自激振荡。所以，在低频或直流放大器 速度反馈信号相减。这里的给定信号和反馈信号源都通过同 中采用并联一点接地方式较为理想。 串联一点接地虽不如并联接地合理，但由于比较简单， 便于印制板电路的布线，因而在前、后级电路的信号电平差 别不大（如都是小信号前置级放大）时，也可使用。不过应当 注意把接地点设置在信号电平最低的最前端（如图４中的Ａ 点），因为该点最接近与地电位。而不应设置在图６所示的最 后级，因为这时Ａ点电位偏离地电位最多，各级电流对输入 级的影响最大。 若各电路间的信号强度相差很多（如前置放大级与功率 放大级在一起），就不宜采用串联接地了，因为这时功放级很 大的地线电流将对前置级形成较大的干扰。故功放级地线应 和前置级地线分开单独引出接地线接到公共接地点，见图７ 中Ａ 。 在高频放大电路中，不宜采用并联接地方式。这是因为 地线也有一定的电感，为实现一点接地而形成较长的地线增 加了地线的阻抗，地线间的分布电容和地线电感的影响会造 成放大器前后级相互的电容和电感耦合，这对于干扰的抑制 是很不利的。 图８串、并联综合一点接地 在控制系统中，经常采用各种传感器作为信号源．传感 器给出的微弱信号通过同轴电缆接至放大器．以抑制噪声干 扰，并采用图８所示的一点接地方式，即传感器接地端不直 接接地，而通过低频电缆的屏蔽层接到接地端。图８电路中 的小信号电路并联接地．大信号电路经另外一组地线与小信 号电路并联接地，这就是所谓的串、并联综合接地。设计接地 线时，应该注意不要把功率相差很多、噪声电平相差很大的 １ ５。Ｉ科技视界ｓｃ ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ Ｖ ｓ 。Ｎ Ｉ轴电缆引入放大器．电缆屏蔽层与放大器前置级公共端Ａ连 接后再接地。控制电路的前置放大由运算放大器Ａ。、Ａ：、Ａ 组 成并共用一块电路板，因为前置级均属于小信号放大，为简 化印制板电路布线设计，Ａ 、Ａ 、Ａ３采用串联一点接地方式也 接至Ａ点，最后共用一条地线接至电路的总接点０。转台的 功率放大级由分立元件组成差动输入，差动输出功放电路单 独使用一块印制电路板，采用串联一点接地方式，其它地线 则单独引出再并联接至电路总接点０。电路所需￣Ｉ５Ｖ和一 ３０Ｖ稳压电源分别采用两块电路板，其地线也都分别引出并 与控制箱机壳引出的接地线一起接到总接地点０．故这里采 用的是并联的一点接地方式。 图９低速转台控制电路接地示意图 为进一步抑制外界干扰，对高增益的前置放大器采用金 属屏蔽罩，见图９中的双点划线所示，金属屏蔽层罩的接地 线应接至前置放大器的公共端Ａ。ｅ ［责任编辑：王洪泽］
