电子设备接地及其抗干扰技术

电子设备接地及其抗干扰技术云平成斌4迎春抗干扰方1概述在测试系统中，无论是人为的还是寄生的，欧姆性的还是电感性的，接地连接都可能构成大量令人厌的干扰源特别是火型电子设备流大地的屯流将造成各接地连接之间的电位差，形成较强的干扰随着电子设备准确度与分辨率的不断提高，微小的外界千扰都会产生很大的误差，甚至会使整个电子系统无法正常工作接地作为项必需技术在保证系统工作稳定可靠，隔绝内外电场的相互影响避免环境噪声对系统的干扰，以及保证设备及人员的安全方面起着重要作用。

2接地体及接地电阻接地体是指为建立与大地的低阻接触而设置的，通常是由些金属接地棒电线管道或其他金属结构连接而成的种网络，然后通过接地连线连接到设备接地端个接地体的有效性取决于其对大地的电阻值不同的设备对接地电阻的要求是不样的。对电气线路及设备故障保护系统来说，其接地电阻要求较低，可用根接地棒或接地板构成单电极接地棒是*普通的人造电极，它是将金属棒或管子直接打入地下，通常在土壤厚度超过31的±也方常采用此方法对于底岩接近地面的地方，因无法使用接地棒，则可埋设水平导体，即采用水平金属条带实心电线等，埋设于地下，5对于通信电子设备及些精密大型电子系统来说，其接地电阻要求较高，则需要用格栅系统来满足要求格栅系统由埋设在地下约15深的金属棒组成，并形成个矩形网络，通常金属棒间隔对于某些对接地电阻要求更高的设备，可采用板状电极板状电极由矩形或圆形的铁板或铜板组成，厚度不得小于6，应埋于地平面以下1.525处当然，接地电阻数值越小，其保护作用越好，相应的其造价也越高。所以，应根据设备实1小边求选择适的接地方式接地体的接地电阻值艰土壤条你所采用接地体的形状及季节有很大关系下面提供些常用的计算方法供读者参考但*准确的是采用接地电阻测试仪现场测试的结果接地板=单根管及地板厚度。0；埋设深度在般较好的土壤条件下，采用定规格的铜板或，1方艮锌管，可使其接地电阻达到12左右。

3保护接地接地作为种保护措施，起源于强电技术，主要目的是防止强电的高电压大容量危及人身安全。因此，从安全角度考虑，所有测试现场使用的电子设备的外壳底盘机座都应接地，使之与大地保持等电位，当强大的故障电流通过时可使断路器跳闸或熔断器熔断，从而保证在故障状态下人身及设备的安全。

3.1设备使用中的故障保护接地无论是配电系统还是与此系统有关的电气设备中发生的直接短路或电弧，都将直接威胁工作人员及设备的安全。不正确的装配及故障状态都会对人身构成伤害，所承当因故障如设备绝缘被击穿使电源火线与设备外壳接触时，如果设备没有接地，则其外壳的电压将升为22，这将给设备工作人员带来致命伤害的危险如果此时机壳通过导线接地，则故障电流可通过故障通道电阻流回电源，低阻的通道将使故障电流迅速增大，从而使电路中的过荷保护器跳闸，起到故障保护作用。但要注意，过荷保护器定要串在电网的相线上，若只在中线上串入，虽然过荷保护器跳闸，但机箱仍带有相电压，不能排除触电危险3.2动力线路的接地为保证设备及人员的安全，电力线路的接地是必须的。在采用单相220交流电源供电系统中，特别是在野外测试采用油机供电时，应采用线制，即供电的导线中应有根是接地导线在正常情况下，负载电流流过相线火线，经中线零线返回，地线不流过电流若出现故障，则地线流过大电流，使保险丝熔断。

对于形供电系统，应采用线制供电，即除常规的根相线和根中线外，还应再有根Vi9942014故障点故障通道电阻单独的安全地线，方斤。其中线不但应在供电断路装置电源引入线处接地，同时还要在配电变压器上接地，以防止可能出现的碰壳触电事故变压器中线接地大地电极系统，1备，安全接地线4信号接地信号接地通常定义为个等电位点或等电位面，以用作设备或系统工作的参考电位这种接地参考系统将同时提供故障保护静电放电和信号电流所必须的回流通道，目的是利用上述种接地功效，减少干扰和噪声。

信号接地系统无论是在台设备中供所有电路用，还是在套系统中供许多台设备用，其通常采用的配置形式综合起来有类悬浮接地单点接地和多点接地。

4.1悬浮接地悬浮接地系统撕在个系统中，这种信号接地系统在电气上是与其它接地系统及其它导电系统相隔离的；同样，其信号回流通道也与设备机柜相隔离。这样，其它接地系统以及机柜的噪声电流就不会直接耦合至信号电路。

悬浮接地系统的有效性取决于悬浮系统与临近导体的隔离程度，但设备中很难获得真正的隔离，即使作到了隔离在设备的使用中也很难保持同时，被隔离的信号电路中产生的静电没有泻放回路，从而极易发生电击和火花发电的危险。此外，在大部分电子设备中，其外部电源是以大地为接供电断路装置地参考点的，信号系统与电源的短路故障将使整个信号系统相对于其他导电系统的电压升高到危险电压；特别是当遇雷电袭击时，信号系统与结构物之间就会因高压而产生绝缘物击穿或飞弧所以般不推荐米用此接地系统4.2单点接地理想的单点接地系统中，各条接地导体从设备的接地系统的同点出发，并延伸至整个设备的各种电路的回流通道上。通常这种接地方法需要大量的导线，不够经济，所以经常采用9的近似单点接地系统，即采用公共母线的单点接地系统。

该系统利用多条接地母线从接地系统延伸到各个独立的电子设备上在每个电子设备内又将各种电子分系统单独连接到该接地母线的同点。

单点接地的优点是，它有助于控制传导耦合的干扰，不但可以避免在信号接地网络中形成干扰电流的闭合环路，而且设备接地系统中减少设备接地系统中可能出现的低频噪声电流4.3多点接地系统上面所说的单点接地系统般只适用于工作频率低于1厘出的设备系统中，当工作频率高于厘出或系统内信号地线长度超过波长的120时，即对于通常所说的高频设备系统，此时如继续采用单点接地方式，不仅容易形成较长的地线而增加地线的阻抗，而且信号线间的杂散电感及分布电容也会造成信号间的耦合，从而造成系统工作不稳定。当频率进步增加时，地线的长度达到信号1破长或其奇数倍时，地线会由于谐振使阻抗迅速减小，从而向外辐射噪声信号，此时的干扰将更为严重所以，为降低地线阻抗，高频系统设备地阻抗般来讲，系统的工作频率在1厘1以下时可以采用点接地方式；当频率高于12时，多点接地是唯实用的方法；工作频率在10倾2之间如采用点接地时其地线长度不得超过信号波长的l20如10MHz时不超过l，5m，否则应采用多点接地。

常用于电子设备测试中的屏蔽线，有用于低频设备的单芯两芯及多芯普通屏蔽线，双绞屏蔽线和用于高频设备的同轴电缆等由于其使用环境条件及传输信号的不同，因此在实施屏蔽时的接地方式也不同5.1低频设备屏蔽线的接地用于低频设备测试连接的屏蔽线的屏蔽层通常采用单点接地方式。如果此时采用的屏蔽线的屏蔽层有两个以上接地点时，有可能通过屏蔽层构成噪声地线回路而产生噪声电流，从而在屏蔽芯线上产生噪声电压，所以应尽量避免。但即使采用点接地，芯线与屏蔽层间的分布电容也将产生噪声费合在实际的测试工作中，由于对屏蔽接地的认识不足，或是具体的实施方法不适当，都有可能有意或无意的造成屏蔽接地的不当，从而形成意想不到的干扰或造成屏蔽防护作用的降低。所以，在测试中进行信号屏蔽线连接时应注意以下几个问3.在低频电路中，为了得到*好的噪声抑制效果，屏蔽层不能作为信号导线来使用屏蔽线的屏蔽层定要接地，浮空的屏蔽层往往会形成更严重的干扰；屏蔽层接地点以接信号源的地为*好，而接测量设备的地极易形成噪声干扰，1信号源浮空时，屏蔽层只能接测量设备的公共地；6.对于信号源和测量设备均不接地时，屏蔽层应接于信号源对地低阻抗端。

5.2高频设备屏蔽线的接地对高频信号，不宜继续采用低频时的屏蔽层点接地的方式因为此时导线间的杂散电容的影响作用已不可忽视，尤其是传输电缆越长，这种影响也就越显著。电缆屏蔽层的两端接地是高频设备连接屏蔽线的种实用的接地方法对于用长电缆传输信号的场合，电缆屏蔽层应多点接地，保证两接地点间的电缆长度不超过信号波长的14，以减少接地阻抗和防止电缆传输中的反射干扰。

对于要求宽频带工作的系统，可以采用刺接地方式，在屏蔽层端用小电容代替杂散电容来兼顾高频设备的多点接地和低频设备的单点接地要求，即在高频时，小电容阻抗十分小，可视为短路，屏蔽层实现多点接地；而在低频时小电容的阻抗很大，可视为开路，屏蔽层实现点接地。这种方法在实际使用中十分方便。

现代测试中使用的电子设备种类繁多，频率从直流到微波能量从微弱信号到大功率都有它们的接地系统也应该根据设1种类件能测试要求等不同分别厂以考虑电子设备的接地+又仅是为了保证人员和设备的安全，更重要的是为了提高设备的抗干扰性能，提高测试和控制的准确度和可靠性因为在电子设备中，即使其绝缘蚀能很好。也避免不了分布电容所引起的杂散屯流对于在市电频率工作时，这些电容电流很小，可以忽略不计但当频率高达5河出以上时，这种电容电流较在市电频率时约大十万倍，它对电子仪器的工作将有很大影响*有效的方法就是用金属板外壳将整个仪器全部屏蔽起来此时如电产设备外立不接地。它与地之间将6成分布电界。当频率增高时，容抗减小；当频率非常高时，仪器外壳等于接地但为了可靠起，般还是用短而粗的导线与地相连，接地线的长度要考虑电子信号的波长例如，当频率为3012时，其1破长仅为25米；如接地线的长度为2.5女其奇数倍，在接地线上即产生驻波，靠近地的。端为地电位，而另端则丁以有较高的对地电压，反而容易发生人身事故所以，接地线般不宜超过波长的14，如工程中无法避免，至少不能为1破长的奇数倍因此，应在测试现场设置专门的接地体，然后再与总接地线连接起来，从而缩短现场设备的接地距离，外，不应用地下水管或暖气等自然接地体作为接地线，大为它们分布在建筑物的各个部分，很容易与市电供电线靠近，而这些输电线都是干扰源，反而会使接受设备带来干扰邛，2519.电子设备和设施的接地搭接和屏蔽设计指南。国防科工委军标出版发行社。19926楠等。电子电路抗干扰实用技术。国防工业出版社，1996美0.享利。电子系统噪声抑制技术。铁道部北京七通信工厂科研所翻译组译。人民铁道出版社，1978张国屏。电子仪器的干扰和抑制。水利电力出版社，1989