1、1接地设计技术接地设计技术电磁兼容技术讲座2主要内容主要内容接地设计技术&地的分类地的分类&地干扰问题地干扰问题&地的拓扑结构地的拓扑结构&实用接地技术实用接地技术3什么是地什么是地 接地设计技术 电子工程师：地是电路的基准电压电子工程师：地是电路的基准电压 结构工程师：地是设备的金属外壳结构工程师：地是设备的金属外壳 电工：地是大地，即地球电工：地是大地，即地球4安全地安全地接地设计技术220V0V大地大地电子设备的金属外壳与大地相连接，其目电子设备的金属外壳与大地相连接，其目的是防止当事故状态时金属外壳上出现过高的对地的是防止当事故状态时金属外壳上出现过高的对地电压而危及操作人员的安全电压
2、而危及操作人员的安全 5信号地信号地接地设计技术信号电流流回信号源的低阻抗路径信号电流流回信号源的低阻抗路径6电位基准点电位基准点接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3设备内各电路的电压参考点7地的分类地的分类接地设计技术 安全地安全地大地（地球）大地（地球）系统地系统地信号回路的电位基准点信号回路的电位基准点,也称工作地也称工作地 模拟地模拟地连接模拟元器件接地引出端形成的地线连接模拟元器件接地引出端形成的地线 数字地数字地连接数字元器件接地引出端形成的地线连接数字元器件接地引出端形成的地线 保护地保护地连接保护元器件接地引出端形成的地线连接保护元器件接地引出端形成的地线8二
3、个概念二个概念接地设计技术F 实际的地（线或平面）一般并不是等电位的实际的地（线或平面）一般并不是等电位的?电路中的回流总是走最小阻抗的路径电路中的回流总是走最小阻抗的路径9实际地平面电位分布实际地平面电位分布接地设计技术 2mV200mV2mV 10mV10mV 20mV20mV 100mV100mV 200mV10导线的阻抗导线的阻抗接地设计技术Z=RAC+jL =1/(f )1/2 RAC=0.076r f1/2 RDC深度深度r电流电流0.37II趋肤效应趋肤效应ACACSlRl 导线越短、截面积导线越短、截面积越大，其阻抗越小越大，其阻抗越小)()75.043.2ln(2.0Hdll
4、L11接地引线电感接地引线电感HdbcH)()75.04ln303.2(002.0HdHHL)()2235.05.02ln303.2(002.0HHcbcbHHL各线度量的单位均为各线度量的单位均为cm接地设计技术12接地引线电感接地引线电感HdbcH例：例：H=100cm，导体的横截面积均为35mm2.d=6.68mmb=35mm,c=1mmL=2.8 uHL=1.95 uH接地设计技术13导线的阻抗导线的阻抗接地设计技术频率 Hz d=0.65cm 10cm 1m d=0.27cm 10cm 1m d=0.06cm 10cm 1m d=0.04cm 10cm 1m 10Hz 51.4 51
5、7 327 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429 7.14m 632 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4
6、77 150M 63.9 81 107 115 14接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术地环路15接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术V VG GI16接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术 电路回路电路回路 HdssHE)(回路面积越大，电路工作时对回路面积越大，电路工作时对外产生的电磁骚扰越大外产生的电磁骚扰越大回路面积越大，电路工作时抗回路面积越大，电路工作时抗电磁干扰的能力越小电磁干扰的能力越小q 尽可能使回路面积小，尽可能使回路面积小，特别是对于高频电路特别是对于高频电路17接地问题地环路接地问题地环路接地设计技术abcdefI1I2I3地环路P1P218减小地环路影响的对
7、策减小地环路影响的对策接地设计技术源负载 电路单点接地示意图电路单点接地示意图源负载混合接地示意图混合接地示意图C 改变接地方式改变接地方式19减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术CPVGVSVNRLC2VG12C1屏蔽金属屏蔽层必须接金属屏蔽层必须接2 2点点 采用隔离变压器采用隔离变压器20减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术发送接收RLVGVS光耦器件Cp 采用光耦器件采用光耦器件21减小地环路影响的对策减小地环路影响的对策接地设计技术 采用采用共模扼流圈共模扼流圈发送接收RLVGVS22接地问题接地问题共阻抗耦合共阻抗耦合接地设计技术电路1电路2地电流I
8、1ZgVNVN=I1 Zg23接地问题接地问题共阻抗耦合共阻抗耦合接地设计技术I1I2Z2Z1ZgV2V124地的拓扑结构地的拓扑结构接地设计技术 浮地浮地 单点接地单点接地 多点接地多点接地 混合接地混合接地25浮浮 地地接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部地系统上干扰的影响地系统上干扰的影响缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰，有可能产缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰，有可能产生危险电压生危险电压26单点接地（串联）单点接地（串联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1
9、1电路电路3 327单点接地（串联）单点接地（串联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3I1I2I3优点：简单优点：简单缺点：存在共阻抗耦合缺点：存在共阻抗耦合28单点接地（并联）单点接地（并联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 329单点接地（并联）单点接地（并联）接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3I1I2I3优点：没有共阻抗耦合优点：没有共阻抗耦合缺点：接地线过多缺点：接地线过多30单点接地单点接地接地设计技术电路电路 高频下接地导线的特性高频下接地导线的特性高频情况下接地导线与地系统须考虑传输线效应高频情况下接地导线与地系统须考虑传
10、输线效应31终端短路时传输线上的阻抗分布终端短路时传输线上的阻抗分布长度接近四分之一波长时，其阻抗非常大长度接近四分之一波长时，其阻抗非常大00.050.10.150.20.25012345678910 x1/abSZ(x)/Zcq 一般要求，接地线长度一般要求，接地线长度小于二十分之一波长小于二十分之一波长xU(x)、I(x)cZ,)()()(xIxUxZ接地设计技术32多点接地多点接地接地设计技术电路电路2 2电路电路1 1电路电路3 3优点：尽可能少的高频干扰问题优点：尽可能少的高频干扰问题缺点：有地环路问题缺点：有地环路问题33混合接地混合接地接地设计技术电路电路3 3电路电路1 1电
11、路电路4 4电路电路2 2f 10MHz34混合接地混合接地接地设计技术35实用接地技术实用接地技术接地设计技术q 电路的分类电路的分类 模拟电路模拟电路 窄带窄带 有增益有增益 低电平（低电平（uV,mVuV,mV）数字电路数字电路 宽带宽带 无增益无增益 中电平（中电平（V V）噪声电路（电源或控制电路）噪声电路（电源或控制电路）宽带宽带 高电平（高电平（kVkV）36实用接地技术实用接地技术接地设计技术q 应根据电路的分类及特性来设计设备的地系统应根据电路的分类及特性来设计设备的地系统电源电路电源电路SPGSPG数字电路数字电路MPGMPG模拟电路模拟电路SPGSPG37实用接地技术实用
12、接地技术接地设计技术显示电路显示电路控制电路控制电路数字电路数字电路模拟电路模拟电路供电电路供电电路38实用接地技术实用接地技术接地设计技术显示电路显示电路控制电路控制电路数字电路数字电路模拟电路模拟电路供电电路供电电路39实用接地技术实用接地技术接地设计技术模拟工作地模拟工作地数字工作地数字工作地电源地电源地保护地保护地保护地保护地汇流条汇流条电源地电源地汇流条汇流条工作地工作地汇流条汇流条机架机架接地点接地点汇接点汇接点40实用接地技术实用接地技术接地设计技术220VACLN内部地悬浮41实用接地技术实用接地技术接地设计技术220VACLNPE内部地悬浮42实用接地技术实用接地技术接地设计
13、技术内部地单点接保护地220VACLNPE43实用接地技术实用接地技术接地设计技术 对于无法接大地的设备，如果其机身对于无法接大地的设备，如果其机身为金属壳体，则将工作地、保护地直接为金属壳体，则将工作地、保护地直接接到其金属壳体上接到其金属壳体上 44PCBPCB接地设计接地设计接地设计技术q 梳形电源、地结构（双面板）梳形电源、地结构（双面板）适用于低速电路、适用于低速电路、PCBPCB上信号走向较单一、走线密度较低的情况上信号走向较单一、走线密度较低的情况 对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜皮，用多个过孔将
14、两层的地连接在一起，可以改善回路面积大的问题皮，用多个过孔将两层的地连接在一起，可以改善回路面积大的问题45PCBPCB接地设计接地设计接地设计技术q 栅格形地结构（双面板）栅格形地结构（双面板）适用于低速的适用于低速的CMOSCMOS和普通的和普通的TTLTTL电路，但应该注意对较高速电路，但应该注意对较高速的信号加足够的地保护的信号加足够的地保护46保护器件保护器件接地设计接地设计接地设计技术在印制版上，在印制版上，1000V1000V以上级别的雷击浪涌保护器件必须以上级别的雷击浪涌保护器件必须单独设立保护地。保护器件应尽可能靠近插座或印制板单独设立保护地。保护器件应尽可能靠近插座或印制板
15、的边缘，保护地线应尽可能粗、短且均匀。一般地，保的边缘，保护地线应尽可能粗、短且均匀。一般地，保护地除了与保护器件相连以外不能与其它元器件和其它护地除了与保护器件相连以外不能与其它元器件和其它地线相连，保护地与其它焊盘、走线应隔离足够距离。地线相连，保护地与其它焊盘、走线应隔离足够距离。保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护地层上。保护地线应独立引出单板，接到后背板的保护地层上。47线缆线缆接地设计接地设计接地设计技术信号传输采用屏蔽双绞线时，其屏蔽层收发两端均信号传输采用屏蔽双绞线时，其屏蔽层收发两端均要接地。要接地。信号传输时采用同轴电缆时，同轴电缆的外导体收信号传输时采用同轴电缆时，同
16、轴电缆的外导体收发两端均要接地。为了避免地电位差的不良影响，发两端均要接地。为了避免地电位差的不良影响，同轴电缆收端可通过一电容器（同轴电缆收端可通过一电容器（0.1F0.1F陶瓷电容）陶瓷电容）接地。接地。48线缆线缆接地设计接地设计接地设计技术信号传输时采用同轴电缆时，同轴电缆的外导体收信号传输时采用同轴电缆时，同轴电缆的外导体收发两端均要接地。为了避免地电位差的不良影响，发两端均要接地。为了避免地电位差的不良影响，同轴电缆收端可通过一电容器（同轴电缆收端可通过一电容器（0.1F0.1F陶瓷电容）陶瓷电容）接地。接地。49案例（一）案例（一）接地设计技术不同接地方式对50kHz磁场干扰的相对衰减值。第一个电路的测量结果是基准。50案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA现象现象：进行电源端口的：进行电源端口的SURGESURGE试验时，在试验时，在E E、A A二点二点间加入间加入1kV1kV，1212欧内阻的雷欧内阻的雷电压（电压（1.2/50uS1.2/50uS）时，设备）时，设备的的通信中断通信中断。51案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA52案例（二）案例（二）接地设计技术EDCBA53谢谢 谢谢接地设计技术
