1、8 接地与搭接接地与搭接主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.1 电子设备接地的目的电子设备接地的目的作为信号传输的返回通路和各级电路的作为信号传输的返回通路和各级电路的供电回路；供电回路；提供电位基准（不一定是大地零电位）；提供电位基准（不一定是大地零电位）；设备设备“地地”与大地连接：与大地连接：n提
2、高设备工作稳定性；提高设备工作稳定性；n泻放机箱上积累的静电电荷；泻放机箱上积累的静电电荷；n为设备和操作人员提供安全保障为设备和操作人员提供安全保障主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.2 安全地线安全地线为什么设置安全地线：为什么设置安全地线：n绝缘破坏时安全地线能起保护作用；绝缘破坏时安全地线能起保
3、护作用；n防止设备感应带电而造成电击；防止设备感应带电而造成电击；n防止雷击事故防止雷击事故8.2 安全地线安全地线设置安全地线的方法：设置安全地线的方法：n单相供电单相供电n三相供电三相供电三相五线制三相五线制三相四线五线制三相四线五线制8.2 安全地线安全地线接地装置：接地装置：n埋设铜板埋设铜板n打入地桩打入地桩n钻孔法钻孔法n埋设导线埋设导线n地下管道地下管道主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电
4、缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.3 地线中的干扰地线中的干扰本部分所讨论的地线是指电子设备中各种本部分所讨论的地线是指电子设备中各种电路单元电位基准的连接线，即电源地线电路单元电位基准的连接线，即电源地线或信号地线。或信号地线。理想地线是一个零阻抗、零电位的物理实理想地线是一个零阻抗、零电位的物理实体，它不仅是各相关电路中所有信号电平体，它不仅是各相关电路中所有信号电平的参考点，而且当有电流通过时也不产生的参考点，而且当有电流通过时也不产生压降。压降。8.3 地线中的干扰地线中的干扰地阻抗干扰地阻抗干扰L1i11ggRRUZ
5、U)(2Li2L11 i1L2gnRRRRURZU8.3 地线中的干扰地线中的干扰地环路干扰地环路干扰tBSteddddiei环路中的感应电势环路中的感应电势(V)；S环路在磁场垂直方向上的投影面积环路在磁场垂直方向上的投影面积(m2)；B穿过环路的磁通密度穿过环路的磁通密度(T，1T=V s/m2)。8.3 地线中的干扰地线中的干扰地线中的等效干扰电动势地线中的等效干扰电动势假设某一段地线的电阻为假设某一段地线的电阻为Rg，电感为，电感为Lg，流过的，流过的电流为电流为ig，则在这段地线上产生的压降，则在这段地线上产生的压降Ug为为Ug=ig(Rg+j Lg)假设这段地线与电源正极馈线假设这
6、段地线与电源正极馈线(或信号线或信号线)构成的环路构成的环路面积为面积为S。则在这段地线上产生的总的干扰电动势为。则在这段地线上产生的总的干扰电动势为tBSLRieUedd)j(gggigg8.3 地线中的干扰地线中的干扰地线中的等效干扰电动势地线中的等效干扰电动势减小地线干扰的措施：减小地线干扰的措施：减小地线阻抗和电源馈线阻抗；减小地线阻抗和电源馈线阻抗；正确选择接地方式和阻隔地环路。正确选择接地方式和阻隔地环路。主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电
7、子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.4 低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计地线阻抗地线阻抗Zg包括电阻分量包括电阻分量Rg和电和电感分量感分量Lg，可记为：，可记为：ZgRg+j Lg8.4 低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计孤立圆直导体射频电阻与直流电阻孤立圆直导体射频电阻与直流电阻之比和频率、直径的关系之比和频率、直径的关系)10/(89dcRfxr8.4 低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计圆截面铜直导体的电感圆截面铜直导体的电感 H)(75.04lg302.2002.0gdll
8、Ll导体的长度导体的长度(cm)；d导体的直径导体的直径(cm)。8.4 低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计矩形铜直导体的电感为矩形铜直导体的电感为 H)(2235.05.02lg302.2002.0gltwtwllL表明在截面积一定的情况下，增加宽度可减表明在截面积一定的情况下，增加宽度可减小导体的电感量。小导体的电感量。因此，无论从导体的射频电阻还是电感方面因此，无论从导体的射频电阻还是电感方面考虑，采用宽考虑，采用宽/厚比值大的扁铜带制作地线都厚比值大的扁铜带制作地线都是合理的。是合理的。8.4 低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计低阻抗电源馈线低阻抗电源馈线电源馈线的特性阻抗电源馈线的特性阻
9、抗ZC00C/CLZ 减小馈线的分布电感，增加分布电容：减小馈线的分布电感，增加分布电容：当负载电流突变时，负载两端瞬时电压变化值为：当负载电流突变时，负载两端瞬时电压变化值为：UL=ILZC减小电源馈线的特性阻抗，就可减小馈线上的瞬态压降。减小电源馈线的特性阻抗，就可减小馈线上的瞬态压降。低阻抗馈线还可减小馈线的环路面积，有利于抑制地环路低阻抗馈线还可减小馈线的环路面积，有利于抑制地环路干扰。干扰。采用长宽比小的扁导体；采用长宽比小的扁导体；在满足耐压条件下，尽量减小正负馈线的间距。在满足耐压条件下，尽量减小正负馈线的间距。主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干
10、扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施为有效地传输信号、抑制干扰，就需采取措为有效地传输信号、抑制干扰，就需采取措施使信号施使信号US能顺利地输至电路能顺利地输至电路2，而地线中的，而地线中的干扰干扰Ug在输至电路在输至电路2时受到阻挡。时受到阻挡。这种措施称这种措施称为阻隔地环路。为阻隔地环路。8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔
11、地环路干扰的措施变压器耦合变压器耦合LnRIU)2/(jLLgnfCRRUU取上述复数之模得取上述复数之模得2Lgn)2/(111fCRUU当直接由信号线传输时，地线中干扰电压当直接由信号线传输时，地线中干扰电压Ug全部加到全部加到RL上；采用变压器后，加到上；采用变压器后，加到RL上的电压减为上的电压减为Un8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施2Lgn)2/(111fCRUU变压器抑制干扰的能力变压器抑制干扰的能力8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施纵向扼流圈纵向扼流圈(中和变压器中和变压器)传输信号传输信号8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施纵向扼流圈纵
12、向扼流圈(中和变压器中和变压器)传输信号传输信号2C2C2SgL)/(1/1)/2(1/1/)(ffRfLUIRfC=RC2/(2 L)是纵向扼流圈自身参数确定的截止频是纵向扼流圈自身参数确定的截止频率，其物理意义表示：当传输频率等于截止频率率，其物理意义表示：当传输频率等于截止频率时，信号电流将有时，信号电流将有70流过地线。流过地线。2Cgn)/(1/1/ffUU8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施纵向扼流圈纵向扼流圈(中和变压器中和变压器)传输信号传输信号2Cgn)/(1/1/ffUU当当f5fC时，地线中的干扰在负载上所反映的电压仅时，地线中的干扰在负载上所反映的电压仅为为
13、20，表明纵向扼流圈将对地线干扰起到有效的抑，表明纵向扼流圈将对地线干扰起到有效的抑制作用。制作用。8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施纵向扼流圈纵向扼流圈(中和变压器中和变压器)传输信号传输信号纵向扼流圈有如下特点纵向扼流圈有如下特点：a.它既能传输交流信号，又可传输直它既能传输交流信号，又可传输直流信号；流信号；b.扼流圈对地线中高频干扰的抑制能扼流圈对地线中高频干扰的抑制能力强；力强；c.扼流圈可有效地抑制线路中所传输扼流圈可有效地抑制线路中所传输的高频信号对其他电路单元的干扰。的高频信号对其他电路单元的干扰。8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电路单元间用同轴电
14、缆传输信号电路单元间用同轴电缆传输信号 两电路单元间的信号传输采用同轴电缆，两电路单元间的信号传输采用同轴电缆，能有效地抑制地环路干扰。其等效电路与能有效地抑制地环路干扰。其等效电路与纵向扼流圈类似。纵向扼流圈类似。8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施光耦合器光耦合器8.5 阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施用差分放大器减小由地电位差引起的干扰用差分放大器减小由地电位差引起的干扰主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻
15、抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.6 电子设备的接地电子设备的接地接地的种类接地的种类悬浮地单点接地多点接地悬浮地悬浮地悬浮地缺点：悬浮地缺点：设备容易出现静电积累设备容易出现静电积累有引起触电的危险。有引起触电的危险。悬浮地应用：悬浮地应用：用变压器或光耦合器传输信号、用变压器或光耦合器传输信号、阻隔地环路干扰的措施，就是阻隔地环路干扰的措施，就是把个别单元电路的信号地对整把个别单元电路的信号地对整个设备接地系统悬浮的实例。个设备接地系统悬浮的实例。不宜用于通信系统和不宜用于通信系统和一般的电子
16、设备一般的电子设备8.6 电子设备的接地电子设备的接地单点接地单点接地串联式单点接地因各串联式单点接地因各单元共用一条线，易单元共用一条线，易引起共地阻抗干扰。引起共地阻抗干扰。低频时可有效地避免各单元间的低频时可有效地避免各单元间的地阻抗干扰；地阻抗干扰；高频时，相邻地线间的耦合高频时，相邻地线间的耦合(电电感性和电容性感性和电容性)增强，易造成各单增强，易造成各单元间的相互干扰；元间的相互干扰；并联式接地的地线总数大大增加，并联式接地的地线总数大大增加，导致设备的重量和体积增大，成导致设备的重量和体积增大，成本提高。本提高。8.6 电子设备的接地电子设备的接地多点接地多点接地接地平面接地平
17、面:可以是设备的底板可以是设备的底板;可以是贯通整个系统的接地母线可以是贯通整个系统的接地母线;在比较大的系统中，还可以是设备结构框架等。在比较大的系统中，还可以是设备结构框架等。多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单，多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单，接地线上出现高频驻波现象的可能性显著减小。接地线上出现高频驻波现象的可能性显著减小。采用多点接地后设备内部会增加许多地线回路。采用多点接地后设备内部会增加许多地线回路。接地点的增加，必须加强维护，以免腐蚀、振动、接地点的增加，必须加强维护，以免腐蚀、振动、温度变化等因素使接地系统中出现高阻抗点。温度变化等因素使接地系统中出现高阻抗
18、点。8.6 电子设备的接地电子设备的接地混合接地混合接地多点接地系统中存在着各多点接地系统中存在着各种地线回路，它们对于设种地线回路，它们对于设备内较低电平的信号单元备内较低电平的信号单元可能产生不良影响。可能产生不良影响。设备内的地线分为两大类：设备内的地线分为两大类：电源地与信号地。电源地与信号地。在信号地中，应根据不同在信号地中，应根据不同的工作频率采用相应的接的工作频率采用相应的接地方式：射频、中频放大地方式：射频、中频放大部分采用多点接地；显示部分采用多点接地；显示器、记录仪等低频电路则器、记录仪等低频电路则采用单点接地方式。采用单点接地方式。8.6 电子设备的接地电子设备的接地多级
19、电路的接地多级电路的接地前两级放大器和带通滤波器单独用地线与总地前两级放大器和带通滤波器单独用地线与总地线相连接。末级功率放大器和高电平信号电路线相连接。末级功率放大器和高电平信号电路共用一根地线接到总地线，这样高电平电路所共用一根地线接到总地线，这样高电平电路所产生的地线干扰不会影响低电平电路。产生的地线干扰不会影响低电平电路。多级电路接地点应选在低电平电路的输入端，多级电路接地点应选在低电平电路的输入端，使其最接近于基准地位。尽量缩短输入级的接使其最接近于基准地位。尽量缩短输入级的接地线，减小受干扰的可能性。地线，减小受干扰的可能性。主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4
20、阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.7 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地屏蔽电缆抑制干扰的能力除与其屏蔽层本身的屏蔽电缆抑制干扰的能力除与其屏蔽层本身的质量有关外，还与屏蔽层的接地方法密切相关。质量有关外，还与屏蔽层的接地方法密切相关。传输信号的频率不同，屏蔽层也应采用不同的传输信号的频率不同，屏蔽层也应采用不同的方法接地。方法接地。8.7 电缆屏蔽层的接地
21、电缆屏蔽层的接地低频时电缆屏蔽层的接地低频时电缆屏蔽层的接地屏蔽层接地方式对磁场干扰抑制能力的影响屏蔽层接地方式对磁场干扰抑制能力的影响(100kHz测试）测试）8.7 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层单点接地时接地点的选择电缆屏蔽层单点接地时接地点的选择为使单点接地的电缆屏蔽层兼有最好的电屏蔽为使单点接地的电缆屏蔽层兼有最好的电屏蔽效能，其接地点应有所选择。效能，其接地点应有所选择。信号源不接地时电缆屏蔽层接地点的选择信号源不接地时电缆屏蔽层接地点的选择低频时电缆屏蔽层的接地低频时电缆屏蔽层的接地8.7 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层单点接地时接地点的选择电缆屏蔽层单点
22、接地时接地点的选择信号源接地时电缆屏蔽层接地点的选择信号源接地时电缆屏蔽层接地点的选择8.7 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层单点接地时接地点的选择电缆屏蔽层单点接地时接地点的选择接地点的优选方案接地点的优选方案屏蔽双绞线屏蔽双绞线同轴电缆同轴电缆8.7 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地高频时电缆屏蔽层的接地高频时电缆屏蔽层的接地当频率高于当频率高于lMHz或电缆长度超过波长的或电缆长度超过波长的1/20时，时，由于集肤效应的作用，使信号电流沿同轴电缆由于集肤效应的作用，使信号电流沿同轴电缆芯线的外表面流动，返回电流则集中在同轴电芯线的外表面流动，返回电流则集中在同轴电缆屏蔽层的内表
23、面流动。由于干扰所产生的噪缆屏蔽层的内表面流动。由于干扰所产生的噪声电流只在屏蔽层外表面通过，因此屏蔽层通声电流只在屏蔽层外表面通过，因此屏蔽层通常采用多点接地，以保证其外表面有最低的地常采用多点接地，以保证其外表面有最低的地电位。电位。主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.8 电缆引入屏蔽盒的接地电缆引
24、入屏蔽盒的接地8.8 电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地主要内容主要内容安全地线安全地线8.18.28.38.4阻隔地环路干扰的措施阻隔地环路干扰的措施电子设备接地的目的电子设备接地的目的地线中的干扰地线中的干扰8.5电子设备的接地电子设备的接地8.6低阻抗地线的设计低阻抗地线的设计电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 8.7电缆引入屏蔽盒的接地电缆引入屏蔽盒的接地8.8搭接搭接8.98.9 搭接搭接搭接是将设备、组件、元件的金属外壳或构搭接是将设备、组件、元件的金属外壳或构架用机械手段连接在一起，形成一个电气上架用机械手段连接在一起，形成一个电气上连续的整体。连续的整体。搭接对设备的雷电防
25、护、静电泄放、人员安搭接对设备的雷电防护、静电泄放、人员安全保护是必不可少的措施。全保护是必不可少的措施。8.9 搭接搭接搭接的类型和搭接方法搭接的类型和搭接方法直接搭接无需用中间过渡导体而直接把两直接搭接无需用中间过渡导体而直接把两个需搭接的金属构件连接在一起。个需搭接的金属构件连接在一起。间接搭接是借助中间过渡导体间接搭接是借助中间过渡导体(搭接条或搭接条或片片)把两金属构件在电气上连接在一起，性把两金属构件在电气上连接在一起，性能不如直接搭接好。能不如直接搭接好。搭接的方法有搭接的方法有:螺栓联接、铆钉、熔焊或钎焊。螺栓联接、铆钉、熔焊或钎焊。8.9 搭接搭接搭接条搭接条(片片)的形式和
26、选材的形式和选材搭接条最好用导电性能好搭接条最好用导电性能好的扁平薄板料制造。为减的扁平薄板料制造。为减小搭接条的射频阻抗，推小搭接条的射频阻抗，推荐长宽比不超过荐长宽比不超过5:1。搭接效能是被搭接对象在搭接效能是被搭接对象在采用搭接条前后所检测到采用搭接条前后所检测到的外界感应电压之比值。的外界感应电压之比值。8.9 搭接搭接搭接条搭接条(片片)的形式和选材的形式和选材搭接条材料通常采用铜或铝。搭接条材料通常采用铜或铝。由于非同种金属间会产生电化学腐蚀作由于非同种金属间会产生电化学腐蚀作用，所以搭接条材料的电极电位应与被搭用，所以搭接条材料的电极电位应与被搭接金属的电极电位相接近。接金属的
27、电极电位相接近。当两者电位相差很大时，可对搭接条镀当两者电位相差很大时，可对搭接条镀以合适的电镀层，或在搭接过程中加进日以合适的电镀层，或在搭接过程中加进日后可更换的中介垫圈等辅料予以弥补。后可更换的中介垫圈等辅料予以弥补。8.9 搭接搭接搭接面的处理搭接面的处理接触面上的油漆、氧化层、阳极氧化膜和灰接触面上的油漆、氧化层、阳极氧化膜和灰尘油污等均应仔细清除；尘油污等均应仔细清除；清除面积比实际接触面周界大清除面积比实际接触面周界大3mm；搭接后重新涂覆时，应防止油漆渗入接触面搭接后重新涂覆时，应防止油漆渗入接触面之间。之间。8.9 搭接搭接间接搭接结构举例间接搭接结构举例8.9 搭接搭接搭接
28、技术的一般原则搭接技术的一般原则搭接良好的关键在确保金属表面之间紧密接触。搭接良好的关键在确保金属表面之间紧密接触。对有较大相对运动的对象，搭接条要有一定的抗对有较大相对运动的对象，搭接条要有一定的抗振性能和较好的柔性，以延长其工作寿命。振性能和较好的柔性，以延长其工作寿命。要确保搭接条或搭接片能够承受可能出现的最大要确保搭接条或搭接片能够承受可能出现的最大电流，以免搭接条过载熔断造成更大危害。电流，以免搭接条过载熔断造成更大危害。搭接条和被搭接金属间应考虑防止电化学腐蚀，搭接条和被搭接金属间应考虑防止电化学腐蚀，衬以相应的垫圈，搭接处应采用防潮和防其他腐蚀衬以相应的垫圈，搭接处应采用防潮和防
29、其他腐蚀的保护措施，以确保搭接点的电气稳定性。的保护措施，以确保搭接点的电气稳定性。搭接条应尽量短、宽搭接条应尽量短、宽(粗粗)、直，以满足搭接的低电、直，以满足搭接的低电阻和小电感要求。阻和小电感要求。习题习题8.1地线有哪些类型地线有哪些类型?接地系统设计应遵循的原则是接地系统设计应遵循的原则是什么什么?8.2 试述接地与搭接的异同点。搭接效能的物理含试述接地与搭接的异同点。搭接效能的物理含义是什么义是什么?实施搭接应考虑哪些问题实施搭接应考虑哪些问题?8.3 有一直径为有一直径为0.8mm。长。长1.2m的铜导线，计算它的铜导线，计算它在在50Hz和和50MHz时的电阻值；若用截面积相当的时的电阻值；若用截面积相当的0.05mm 10mm铜扁导线，求在铜扁导线，求在50Hz和和50MHz时时的电阻值。的电阻值。8.4 有一铝制接地平板长有一铝制接地平板长2m、宽、宽1m，当工作频率，当工作频率分别为分别为10MHz和和1GHz时，在其长度方向上的阻抗时，在其长度方向上的阻抗值为多少？值为多少？习题习题8.5 如图所示为变压器平衡输入的单端放大器，如图所示为变压器平衡输入的单端放大器，RL200，RC1=RC20.5，RS800，Rg=0.02，求地线中干扰电压求地线中干扰电压Ug在负载在负载RL上所引起的干扰电压上所引起的干扰电压Un。
