1、屏蔽技術(shù) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1屏蔽的定義 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽可通過(guò)各種屏蔽體來(lái)吸收或反射電磁場(chǎng)騷擾的侵入, 達(dá)到阻斷騷擾傳播的目的; 或者屏蔽體可將騷擾源的電磁輻射能量限制在其內(nèi)部, 以防止其干擾其它設(shè)備。（對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離, 以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。） 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.一種是主動(dòng)屏蔽, 防止電磁場(chǎng)外泄; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.一種是被動(dòng)屏蔽, 防止某一區(qū)域受騷擾的影響。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽就是具體講, 就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái), 防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散; 用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)

2、包圍起來(lái), 防止它們受到外界電磁場(chǎng)的影響。因?yàn)槠帘误w對(duì)來(lái)自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗) 、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射) 和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分干擾電磁波) 的作用, 所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.屏蔽的分類 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽可分為電場(chǎng)屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三類。電場(chǎng)屏蔽又包括靜電場(chǎng)屏蔽和交變 來(lái)文來(lái)自博研論壇 電場(chǎng)屏蔽; 磁場(chǎng)屏蔽又包括靜磁屏蔽和交變磁場(chǎng)屏蔽。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.靜電屏蔽常用于防止靜電耦合和

3、騷擾, 即電容性騷擾; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.電磁屏蔽主要用于防止高頻電磁場(chǎng)的騷擾和影響; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3.磁屏蔽主要用于防止低頻磁感應(yīng), 即電感性騷擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.1靜電場(chǎng)屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 用來(lái)防止靜電耦合產(chǎn)生的感應(yīng)。屏蔽殼體采用高導(dǎo)電率材料并良好接地,以隔斷兩個(gè)電路之間的分布電容偶合，達(dá)到屏蔽作用。靜電屏蔽的屏蔽殼體必須接地。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 以屏蔽導(dǎo)線為例,說(shuō)明靜電屏蔽的原理。靜電感應(yīng)是通過(guò)靜電電容構(gòu)成的,因此,靜電屏蔽是以隔斷兩個(gè)電路之間的分布電容。靜電感應(yīng),既兩條線路位于地線之上時(shí),若相對(duì)于地線對(duì)導(dǎo)體1 加有V1的電壓,則導(dǎo)體2 也將產(chǎn)生與V1

4、成比例的電V2。由于導(dǎo)體之間必然存在靜電電容,若 來(lái)文來(lái)自博研論壇 設(shè)電容為C10、C12 和C20,則電壓V1 就被C12 和C20 分為兩部分,該被分開(kāi)的電壓就為V2,可用下式加以計(jì)算； 來(lái)文來(lái)自博研論壇 導(dǎo)體1 和2 之間加入接地板便可構(gòu)成靜電屏蔽。這樣,在接地板與導(dǎo)體1、導(dǎo)體2之間就產(chǎn)生了靜電電容C10 和C20。等效電路,增加了對(duì)地靜電電容，消除了導(dǎo)體1、2 之間直接偶合的靜電電容。按示2.1，由于C12=0,故與V 1 無(wú)關(guān),V2=0。這就是靜電屏蔽的原理。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇

5、 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 我們?nèi)粲媒饘贇んw將干擾源屏蔽起來(lái), C1 為干擾源與屏蔽殼體之間的電容, C2 為電子設(shè)備與屏蔽殼體之間的電容, Zm 為屏蔽殼體對(duì)地阻抗。可求得屏蔽后電子設(shè)備上的耦合干擾電壓:V sm = 2 C1 C2 Zm ZsV N / (2 C1 C2 Zm Zs - 1)- j ( C1 + C2) Zm + C

6、2 Zs (2) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 如果將屏蔽殼體理想接地,即Zm = 0 ,則V sm= 0 ,耦合干擾可完全消除, 也就是說(shuō), 要想完全消 來(lái)文來(lái)自博研論壇 除上述干擾的必要條件是要求屏蔽殼體良好接地,在實(shí)際工作中, 一般要求接地電阻小于2m 就可以了。如果我們使用了屏蔽殼體,但不接地時(shí),此時(shí)Zm = ,且C1 C , C2 V s ,可知屏蔽后的耦合干擾, 不但不能抑制, 反而更加嚴(yán)重。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 同樣, 如果干擾源不屏蔽, 而將電子設(shè)備屏蔽,結(jié)果與上述屏蔽效果類似。在實(shí)際工作中,是屏蔽干擾源還是屏蔽受感器,建議進(jìn)行綜合全盤(pán)考慮,應(yīng)根據(jù)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、操作方便、場(chǎng)地等具體情況而定。對(duì)

7、于平行導(dǎo)線, 由于分布電容較大, 耦合干擾尤其嚴(yán)重, 需采用同軸電纜導(dǎo)線。有關(guān)同軸電纜導(dǎo)線的抗干擾問(wèn)題,后面將另行分析討論。耦合干擾的大小與頻率有關(guān),頻率升高,干擾增加。故此,頻率越高,采用屏蔽越有必要,屏蔽后的效果越明顯。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.2電磁屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 電磁屏蔽的機(jī)理就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在外界交變電磁場(chǎng)作用下，通過(guò)電磁感應(yīng)屏蔽殼體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而這感應(yīng)電流在屏蔽空間又產(chǎn)生了與外界電磁場(chǎng)方向相反的電磁場(chǎng)，從而抵消了外界電磁場(chǎng),產(chǎn)生屏蔽效果。因此，電磁屏蔽較適用于高頻。低頻時(shí)感應(yīng)電流小，屏蔽效果差；應(yīng)保

8、證屏蔽殼體各部分具有良好的電氣連續(xù)，使感應(yīng)電流能在殼體中流暢，以便產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電磁場(chǎng)來(lái)抵消外界電磁場(chǎng)，否則將影響屏蔽效果。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 所謂電磁感應(yīng)，即回路與回路之間的電磁偶合。當(dāng)電流i1、i2 通過(guò)導(dǎo)線1 和2 時(shí),若分別構(gòu)成回路,則相互之間就產(chǎn)生電磁偶合。所謂偶合,即在導(dǎo)體2 流過(guò)i1 的成分，在導(dǎo)體1又流過(guò)i2成分。對(duì)導(dǎo)體1來(lái)說(shuō),i2為不需要的電流,因此,它只能是對(duì)i1 的噪聲成分。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 回路1與回路2之間的磁通便不相連接，這樣即可完成屏蔽。但是，實(shí)際上，在防騷擾措施上很少采用裝入磁性材料的方法來(lái)進(jìn)行屏蔽。這是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)膸罡咝阅艽艓П容^昂貴的緣

9、故。真正有效而實(shí)用的辦法是盡可能避免組成回路。以上談到的屏蔽問(wèn)題，重要的是要分清騷擾究竟是源于電壓還是起源于電流。必須按照不同的情況來(lái)決定采用靜電屏蔽還是采用電磁屏蔽。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在交變場(chǎng)中, 電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是同時(shí)存在的, 這時(shí)屏蔽要考慮對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽, 也就是電磁屏蔽。電磁屏蔽不是電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的簡(jiǎn)單疊加。在前面所述的4種情況中, 把高頻和低頻電場(chǎng)或磁場(chǎng)分開(kāi)討論本身也是一種簡(jiǎn)化, 因?yàn)榈皖l和高頻中間的過(guò)渡

10、是非常復(fù)雜的。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 一般情況, 在頻率較低的范圍內(nèi), 電磁干擾一般出現(xiàn)在近場(chǎng)區(qū)(感應(yīng)場(chǎng)) 。而近場(chǎng)根據(jù)干擾源的性質(zhì)不同, 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小有很大差別。如高電壓小電流的干擾源以電場(chǎng)干擾為主, 磁場(chǎng)干擾可忽略不計(jì),只考慮電場(chǎng)屏蔽即可; 而低電壓高電流干擾源則以磁場(chǎng)干擾為主, 電場(chǎng)干擾可以忽略不計(jì), 這時(shí)只考慮磁場(chǎng)屏蔽即可。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)頻率較高時(shí), 干擾源的電磁輻射能力增加, 會(huì)產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)即遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(輻射場(chǎng)) 。遠(yuǎn)場(chǎng)干擾中的電場(chǎng)干擾和磁場(chǎng)干擾都不可忽略, 需要同時(shí)實(shí)行電場(chǎng)和磁場(chǎng)屏蔽, 一般的做法是采用電阻率和磁導(dǎo)率都低的導(dǎo)體做成屏蔽盒并良好接地。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自

11、博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.3 磁場(chǎng)屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)干擾源以電流形式出現(xiàn)時(shí)，此電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)互感耦合對(duì)臨近信號(hào)形成干擾。抑制這類干擾，有效辦法是施行磁場(chǎng)屏蔽。磁場(chǎng)屏蔽首先應(yīng)注意到干擾源的頻率高低，因?yàn)殡S干擾頻率的不同，屏蔽原理也不同，它將涉及到屏蔽材料的選用以及屏蔽殼體設(shè)計(jì)、制作等諸方面的問(wèn)題，若不加分析就不可能達(dá)到抑制干擾的效果。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.3.1 低頻磁場(chǎng)屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 這里所指低頻一般在100kHz 以下。設(shè)相近的兩平行導(dǎo)線1 和導(dǎo)線2。導(dǎo)線1 對(duì)導(dǎo)線2 的磁場(chǎng)耦合干擾為：U2=jMI1 來(lái)文來(lái)自博研論壇 式中：M為兩導(dǎo)線間的分布互感，M=/I1；

12、I1 為導(dǎo)線1 流過(guò)的電流；為電流；I1 產(chǎn)生的對(duì)導(dǎo)線2 交連的磁通。為抑制磁場(chǎng)耦合干擾，應(yīng)盡量減少分布互感M，也就是減少干擾源與被干擾電路之間的交連磁通。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽對(duì)策 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽此類干擾，建議選用具有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料做成屏蔽殼體，將干擾源屏蔽起來(lái)，這樣能使干擾源產(chǎn)生的磁通被引導(dǎo)至鐵磁材料中，從而不與被干擾的電路交連。同理，也可將被干擾的電路屏蔽起來(lái)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 有關(guān)屏蔽殼體的制作，應(yīng)注意下列事項(xiàng)： 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.所選用材料磁路的磁阻Rm 越小越好Rm=L/S（L 為磁路長(zhǎng)度；S 為磁路橫切面積；為導(dǎo)磁率）。選用

13、值高的鐵、硅鋼片、坡莫合金等； 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.在屏蔽殼體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使殼體有足夠的厚度以增大S，達(dá)到增加屏蔽效果的目的；在垂直于磁通方向不能開(kāi)口，以免增大磁阻； 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3.為了更好地提高屏蔽效果，有時(shí)采用多層屏蔽，在安裝時(shí)要注意將屏蔽殼體擰緊。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.3.2 高頻磁場(chǎng)屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 頻率在100kHz 以上高頻磁場(chǎng)的屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到目的。上述鐵磁材料在高頻情況下，其磁性損耗太大，不利于在屏蔽殼體上形成盡量大的渦流，達(dá)不到有效消除高頻磁場(chǎng)干擾的目的。一個(gè)良導(dǎo)體制成的屏蔽殼體對(duì)一個(gè)電子線路的屏蔽等效電路圖。

14、 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 L 為電子電路的電感；M為電子電路與屏蔽殼體的互感；Ls 為屏蔽殼體的電感；I 為電子電路的電流；Rs 為屏蔽殼體的電阻。從而可得出 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽殼體上形成的渦流為：Is=jMI/(Rs+jLs) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)頻率高時(shí)，LsRs，此時(shí)Rs 可忽略不計(jì)，則可簡(jiǎn)化為IsMI/Ls 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)頻率低時(shí)，LsRs，此時(shí)Ls 可忽略不計(jì)，則可簡(jiǎn)化為IsjMI/Rs 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽對(duì)策 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.渦流隨頻率升高而增大，這說(shuō)明高頻磁場(chǎng)屏蔽應(yīng)選用導(dǎo)電材料。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2.在高頻段，渦流大小與頻率無(wú)關(guān)，即渦流隨頻率升高

15、增大到一定程度后，繼續(xù)升高頻率其屏蔽效果就不再增強(qiáng)了。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3.在低頻段，低，Is 小，其屏蔽效果差；Rs 小，Is 大，屏蔽效果好，而且屏蔽損耗也少，這就要求屏蔽材料選用良導(dǎo)體。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由于高頻集膚效應(yīng)，渦流僅在屏蔽殼體表面薄層流過(guò)，因此，在設(shè)計(jì)高頻屏蔽殼體時(shí)，與低頻屏蔽殼體不同，無(wú)需做得很厚，只需保證一定的機(jī)械強(qiáng)度即可，一般為0.20.8mm。對(duì)于屏蔽導(dǎo)線，通常采用多股線編織網(wǎng)，因其在相同體積下有更大的表面積 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3屏蔽常用分析 來(lái)文來(lái)自博研論壇 因同軸電纜線在實(shí)際中應(yīng)用非常普遍,對(duì)它的屏蔽問(wèn)題, 單獨(dú)進(jìn)行討論是非

16、常必要的。在電場(chǎng)中采用同軸電纜對(duì)抑制容性耦合是十分有效的,但在磁耦合中, 同軸電纜線的抗干擾問(wèn)題就復(fù)雜多了。其復(fù)雜所在是同軸電纜線由中心導(dǎo)線與屏蔽層組成,在一定的條件下能形成屏蔽層與中心導(dǎo)線的磁耦合。現(xiàn)進(jìn)行分析如下: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (1) 銅軸電纜的中心導(dǎo)線是受感器時(shí), 為分析方便, 視中心導(dǎo)線無(wú)電流通過(guò), 而屏蔽層有均勻軸 來(lái)文來(lái)自博研論壇 向電流IS 流過(guò)。這時(shí)屏蔽層產(chǎn)生的自感為L(zhǎng) s =/ Is ,屏蔽層與中心導(dǎo)線之間產(chǎn)生的互感M = 來(lái)文來(lái)自博研論壇 / Is ,由于IS 所產(chǎn)生的磁通全部包圍著中心導(dǎo)線,故上述兩式中的相等。V s是外界因素在屏蔽層上感應(yīng)的電壓, Is 是V s所產(chǎn)

17、生的電流,加之屏蔽層自感L s 和電阻Rs 的存在, 使得Is對(duì)中心導(dǎo)線產(chǎn)生了感應(yīng)電壓V n。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 V N = jMIs ，Is = V s/ ( Rs + jL s) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 將式(6) 代入式(7) ,且L s = M = / Is 得 來(lái)文來(lái)自博研論壇 V N = V s/ (1 - jRs/ L s) (8) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 屏蔽層的截止角頻率c = R/ L s ,故取模V = V

18、 s/ 1 + (c/ ) 2當(dāng) = 0 (直流) 時(shí), V N = 0 ,當(dāng) = 5c 時(shí),V n = 0. 98 V s 。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)屏蔽中有電流時(shí),中心導(dǎo)線上將感應(yīng)一個(gè)電壓V n ,此電壓在頻率5c 時(shí)接近于屏蔽層上的電壓V S ,并隨著頻率升高而增大。我們將屏蔽層兩端接地并不能抑制磁耦合干擾,因?yàn)槠帘螌又械碾娏魉a(chǎn)生的磁通會(huì)與中心導(dǎo)線交連。通常只將屏蔽層上感應(yīng)的電荷泄放入地,起到電場(chǎng)屏蔽作用。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (2) 同軸電纜的中心導(dǎo)線是干擾源時(shí),即中心導(dǎo)線有電流流過(guò)。這時(shí)如將屏蔽層的一端接地,那么中心導(dǎo)線在屏蔽層上感應(yīng)的電荷被泄放入地,起到了電場(chǎng)屏蔽作用,但對(duì)磁場(chǎng)來(lái)說(shuō),

19、其作用是非常小的。如果將屏蔽兩端接地,所示, 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由A RSL SB 支路到方程:( Rs + jL s) Is - jMI1 = 0由于M = L s , 來(lái)文來(lái)自博研論壇 代入可得:IS = jI1/ ( j + C) 及I = Is/ 1 + (c/ ) 2 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 如果中心導(dǎo)線電流I1 的頻率遠(yuǎn)大于屏蔽層的截止頻率c 時(shí), 屏蔽層電流IS 將接近于外

20、部磁場(chǎng)近于互相抵消, 起到了防磁輻射的目的。而低頻時(shí), 效果欠佳。當(dāng)然, 這種連接方法不能使IS 全等于I1 ,因?yàn)榈仉娏鱅C 還有分路作用。為了使IS = I1 ,則可采用連接方式,I1 除IS 外無(wú)別的返回支路,使得IS 與I1 大小相等,方向相反。兩者所產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消, 從而起到抑制磁場(chǎng)輻射的目的。這種連接無(wú)論高頻還是低頻都有良好的屏蔽效果。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 一微弱信號(hào)經(jīng)放大器的示意圖,其中E1 是信號(hào)源與其輸入端大地的共模噪聲電壓, E2 是信號(hào)源端地與放大器端地的電位差噪聲信號(hào), C 是屏蔽層或屏蔽罩對(duì)地分布電容。圖 來(lái)文來(lái)

21、自博研論壇 (a)所示電路, 導(dǎo)線屏蔽層與屏蔽罩相連并在信號(hào)端接地。圖中由E1 、E2 及屏蔽層和屏蔽罩耦合進(jìn)來(lái)的噪聲等信號(hào)引起的地線干擾電流只流過(guò)導(dǎo)線屏蔽層和放大器屏蔽罩, 干擾電壓對(duì)放大器不造成干擾,這種接法是合理的。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (b)所示電路,是導(dǎo)線屏蔽層未接到信號(hào)源端地。則由E1 、E2 及屏蔽層和屏蔽罩耦合進(jìn)來(lái)的噪聲等信號(hào)引起的干擾電流將流經(jīng)信號(hào)源到放大器的信號(hào)線, 對(duì)放大器造成極大干擾,導(dǎo)線屏蔽層相當(dāng)于未接, 沒(méi)有起到預(yù)期的屏蔽效果,故B 接法不合理。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (c) 所示電路,放大器未與屏蔽罩相連接,存在從放大器的輸出端到輸入端的寄生反饋, 這種反饋可能引起振蕩

22、。對(duì)放大器造成極大干擾, 屏蔽罩也不起作用,這種接法也不合理。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由上述分析,我們得出在信號(hào)源接地、放大器浮地時(shí),要得到期望的屏蔽效果應(yīng)做到:第一,導(dǎo)線屏蔽層應(yīng)在信號(hào)接地處與零信號(hào)參考電位點(diǎn)相連接;第二,必須將屏蔽罩內(nèi)電路的零信號(hào)參考電位點(diǎn)與屏蔽罩相連接。在信號(hào)源浮地、放大器接地時(shí),也可相應(yīng)得到:導(dǎo)線屏蔽層應(yīng)連接到放大器的輸入?yún)⒖级恕?來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 4電子儀器的屏蔽 來(lái)文來(lái)自博研論壇 根據(jù)上述電磁屏蔽的原理,在設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體要求和生產(chǎn)工藝條件對(duì)屏蔽進(jìn)行整體設(shè)

23、計(jì)。考慮干擾源的性質(zhì)、頻率,區(qū)分是近場(chǎng)區(qū)還是遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),分析儀器本身的輻射發(fā)射以及耦合方式,找出敏感組件,確定屏蔽要求,再開(kāi)始電磁屏蔽的設(shè)計(jì),對(duì)于電子儀器的屏蔽,主要考慮以下因素: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 結(jié)構(gòu)形式: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 儀器結(jié)構(gòu)采取哪種結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)根據(jù)屏蔽要求進(jìn)行選擇,對(duì)于屏蔽要求較高的儀器,可選用雙層屏蔽,儀器的結(jié)構(gòu)應(yīng)注意整體的電氣連續(xù)性,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)對(duì)儀器的力學(xué)性能也許沒(méi) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 有影響,但對(duì)屏蔽效果卻很重要。對(duì)中間裝置,以前往往采用底板和蓋板薄板形式,用螺釘將它們與框架連接起來(lái),為了密封在它們與框架之間墊上橡膠墊,這樣,不但底板和蓋板與框架之間增加了一道縫,

24、而且其間的電氣連續(xù)性也只能通過(guò)螺釘來(lái)聯(lián)系,大大降低了其屏蔽效果,如果底板與蓋板之間采用金屬接觸,縫隙寬度會(huì)降到最小,屏蔽效果得以提高。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 材料選擇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 材料的電導(dǎo)率、磁通率越高,屏蔽效果越好,但材料的選用還受到強(qiáng)度、重量、散熱性、工藝性等因素的制約。當(dāng)屏蔽效果不太好時(shí),可考慮對(duì)其進(jìn)行表面處理。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 壁厚的選擇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 壁厚增大,對(duì)電磁流的吸收損耗越大,屏蔽效果越好,但壁厚受重量等因素的制約,應(yīng)綜合權(quán)衡。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 縫隙 來(lái)文來(lái)自博研論壇 縫隙引起電磁波的泄漏,縫隙越長(zhǎng),泄漏越多,設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1) 減少縫隙數(shù)量

25、。采用合理的結(jié)構(gòu)使縫隙數(shù)量最小。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2) 增加縫隙深度。增加縫隙深度可增大縫隙的傳輸損耗。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3) 減少縫隙長(zhǎng)度。可以減少電磁波的泄漏。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 4) 改變縫隙的形式。如將平縫改為坡縫,可增大電磁波的反射損耗和傳輸損耗。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 5) 用導(dǎo)電墊代替普通墊。導(dǎo)電墊的變形量控制在15 %左右,可發(fā)揮較好作用。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 表面處理 來(lái)文來(lái)自博研論壇 表面處理直接影響到殼體表面的導(dǎo)電性,影響接觸面的接觸電阻,影響整體殼體的電氣連續(xù)性,從而影響儀器的屏蔽效果,如果用化學(xué)導(dǎo)電氧化代替陽(yáng)極氧化,既可防腐,又有較好的屏蔽效果。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 接插

26、件與電纜 來(lái)文來(lái)自博研論壇 接插件和電纜是傳導(dǎo)干擾的重要途徑,插座孔還是電磁泄漏的重要部位。因此對(duì)于電磁兼容要 來(lái)文來(lái)自博研論壇 求主的儀器,除選用屏蔽電纜外,還應(yīng)選用具有屏蔽效果和濾波能力的接插件。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 接地 來(lái)文來(lái)自博研論壇 儀器殼體要具有完好的屏蔽效果,還必須接地良好,這對(duì)電屏蔽來(lái)說(shuō)尤為重要。當(dāng)抑制外界對(duì)同軸電纜線的干擾時(shí),應(yīng)采取屏蔽層一端接地,另一端懸空的連接方法。當(dāng)同軸電纜中心導(dǎo)線是干擾源時(shí),應(yīng)采取屏蔽層一端接地,另一端串聯(lián)一個(gè)電阻的方法。這時(shí)無(wú)論是高頻還是低頻,對(duì)磁屏蔽都能收到良好的效果。 接地技術(shù)討論 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.1地的概念 來(lái)文來(lái)自博研論壇 “地”是電子

27、技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種 來(lái)文來(lái)自博研論壇 “接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地，兩者概念不同，目的也不同。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 “地”的經(jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 信號(hào)“地”又稱參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公共端 。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (1) 直流地：直流電路“地”，零電位參考點(diǎn)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (2) 交流地：交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開(kāi)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (3) 功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (4) 模擬地：放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器

28、的零電位參考點(diǎn)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (5) 數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (6) “熱地”：開(kāi)關(guān)電源無(wú)需使用工頻變壓器，其開(kāi)關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān)，即所謂的“熱地”，它是帶電的 。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (7) “冷地”：由于開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離；又由于其反饋電路。常用光電耦合器，既能傳送反饋信號(hào)，又將雙方的“地”隔離；所以輸出端的地稱之為“冷地”，它不帶電。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.2接地的方法 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在復(fù)雜的大系統(tǒng)中,

29、既有高頻信號(hào),又有低頻信號(hào);既有強(qiáng)電電路,又有弱電電路;既有頻繁開(kāi)關(guān)動(dòng)作的設(shè)備,又有極為敏感的弱信號(hào)裝置. 這樣的綜合性系統(tǒng),僅僅將電路按需要設(shè)置接地方式是不能滿足電磁兼容性要求的,還必須采用分門(mén)別類的方法將不同類型的信號(hào)電路分成若干類型,以同類電路構(gòu)成接地系統(tǒng). 一般有兩種分類法:四類法和三類法. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 四類法是將所有電路按信號(hào)特性分成四類,分別接地,形成四個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),每個(gè)“地”系統(tǒng)可能采用不同的接地方式. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 四類法的第一類是敏感信號(hào)和小信號(hào)“地”系統(tǒng). 包括低電平電路、弱信號(hào)檢測(cè)電路、傳感器輸入電路、前級(jí)放大電路、混頻器等,由于這些電路工作電平低,信號(hào)幅度

30、弱項(xiàng),特別容易受到干擾而失效或降級(jí),因此它們的地線應(yīng)避免混雜于其他電路中. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 第二類是不敏感信號(hào)和大信號(hào)電路的的線系統(tǒng). 它包括高電平電路、末級(jí)放大器、大功率電路等. 因?yàn)樵谶@些電路中,工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,因此必須和小信號(hào)電路的地線分開(kāi)設(shè)置,否則通過(guò)地線的耦合作用必然對(duì)小信號(hào)電路造成干擾,使電路不能正常工作. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 第三類是干擾源設(shè)備地系統(tǒng),它包括電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器等. 由于這類元件在工作時(shí)產(chǎn)生火花或沖擊電流等,往往對(duì)電子電路產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,除了要采取屏蔽隔離技術(shù)外,地線必須和電子電路分開(kāi)設(shè)置. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 第四類是金屬構(gòu)件地. 它

31、包括機(jī)殼、底板、機(jī)門(mén)、面板等. 為了防止發(fā)生人身觸電事故、雷擊事故、外界電磁場(chǎng)的干擾以及摩擦產(chǎn)生靜電等,必須將機(jī)殼等接地. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由于“四類法”中四種電路的地都分別設(shè)置,因此可以較完善地達(dá)到接地的設(shè)計(jì)要求. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 “三類法”與“四類法”的分類原則相同,只是將上述第一類和第二類的地線分別集中連接到機(jī)殼,并略去第四類,成為三類地系統(tǒng). 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在工程實(shí)踐中,按電路性質(zhì)分類接地的措施還包括數(shù)字信號(hào)地和模擬信號(hào)地分別設(shè)置,交流電源的地和直流電源的地分開(kāi)等分門(mén)別類的措施. 它們都是抑制干擾行之有效的方法. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在同類電路中,有一個(gè)共同的接地導(dǎo)線系統(tǒng)(或接地

32、面) ,根據(jù)各種電路接地點(diǎn)的連接方式不同,通常可以分成四種接地系統(tǒng). 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1) 單點(diǎn)接地：?jiǎn)吸c(diǎn)接地是為許多在一起的電路提供公共電位參考點(diǎn)的方法，這樣信號(hào)就可以在不同的電路之間傳輸。若沒(méi)有公共參考點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信號(hào)傳輸。單點(diǎn)接地要求每個(gè)電路只接地一次，并且接在同一點(diǎn)。該點(diǎn)常常一地球?yàn)閰⒖肌?shí)際上接地的三條連接導(dǎo)線會(huì)有兩種布線方案:1. 三條線各自引向接地點(diǎn);2. 三條線串聯(lián)后連向接地點(diǎn). 不管怎么布線,導(dǎo)線上均有一定電阻,分析這些電阻的影響,會(huì)有兩種可能的實(shí)際等效電路. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)三條線分別引到接地點(diǎn)焊接時(shí),其等效電路如圖 (a) 所示,圖中R1 ,

33、R2 , R3 分別為三條引線的電阻,此時(shí)各電路的電位分別為UA = R1 I1 , UB = R2 I2 , UC = R3 I3 . 這種情況下,各設(shè)備(或各支路) 的地電位僅與各自的地電流I 及地線電阻有關(guān),不受其他電路影響,對(duì)防止各電路之間的相互干擾及地回路干擾是很有效的. 特別是當(dāng)電路頻率較低、連接導(dǎo)線比較短的場(chǎng)合,經(jīng)常采用這種接地方式. 它的缺點(diǎn)是不適用于高頻電路. 對(duì)于并列設(shè)備(或支路) 很多的情況,需要很多根連接地線,結(jié)構(gòu)笨重. 設(shè)備越多,勢(shì)必布局分散,就會(huì)使地線導(dǎo)線加長(zhǎng),引起阻抗增加,還會(huì)由于各地線間相互耦合,使線間電感耦合和電容耦合增大. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 單點(diǎn)接地的另一種

34、實(shí)際布線的等效電路如圖 (b) 所示. 圖中接地點(diǎn)至A 點(diǎn)的一段線為電路1 、電路2 、電路3 的共用地線, AB 段為電路2 和電路3 的共用地線. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 設(shè)R1 為接地點(diǎn)至A 點(diǎn)的等效電阻, R2 , R3 分別為AB 和BC 段的等效電阻, I1 , I2 , I3 分別為電路1 、電路2 、電路3 的電流,則各接地點(diǎn)之地電位為: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 A 點(diǎn)UA = ( I1 + I2 + I3) R1 B 點(diǎn)UB = ( I1 + I2 + I3) R1 + ( I2 + I3) R2 來(lái)文來(lái)自博研論壇 C 點(diǎn)UC = ( I1 + I2 + I3) R1 + ( I2 +

35、I3) R2 + I3 R3 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由此可見(jiàn), A , B , C 各點(diǎn)的電位不僅不為零,且受其它電路的影響. 因此,從防止噪聲和抑制干擾角度,這種接地方式不適用. 但這種接地方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,各電路的接地線短電阻較小,所以在設(shè)備機(jī)柜中是常用的一種接地方式. 當(dāng)然,如果各電路的地線中電流相差很大時(shí)就不能使用,因?yàn)楦麟娐窌?huì)通過(guò)接地線相互影響. 在采取這種接地方式時(shí)還必須注意要把最低電平電路放在最靠近接地點(diǎn)的A 處,以使B 點(diǎn)及C 點(diǎn)的電位受影響最小 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2) 多點(diǎn)接地：設(shè)備內(nèi)電路都以機(jī)殼為參考點(diǎn)，而各個(gè)設(shè)備的機(jī)殼又都以地為參考點(diǎn)。這種接地結(jié)構(gòu)能夠提供

36、較低的接地阻抗，這是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地時(shí)，每條地線可以很短；并且多根導(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)體的總電感。在高頻電路中必須使用多點(diǎn)接地，并且要求每根接地線的長(zhǎng)度小于信號(hào)波長(zhǎng)的1/20。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 多點(diǎn)接地的等效電路如圖 (b) 所示. 設(shè)每個(gè)電路接至機(jī)殼或地線系統(tǒng)的地線電阻為Ri ,電感為L(zhǎng) i ,地電流為Ii ,則電路對(duì)地的電位Ui 為: Ui = ( Ri + jwL i) Ii . 來(lái)文來(lái)自博研論壇 為了降低電路的地電位,每個(gè)電路的地線應(yīng)盡可能縮短,以便降低地線阻抗. 在導(dǎo)體截面積相同的情況下,矩形截面之周邊較圓形截面之周邊長(zhǎng). 為了減少電阻,常用矩形截面導(dǎo)體作地線帶,通常還在地線上鍍銀,

37、以提高其表面電導(dǎo)率. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 多點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單,而且由于接地線短,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小. 但由于多點(diǎn)接地后,設(shè)備內(nèi)部會(huì)增加許多地線回路,它們對(duì)較低電平的電路會(huì)引起干擾,帶來(lái)不良影響. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 綜上所述,可以把低頻和高頻接地系統(tǒng)選擇準(zhǔn)則歸納如下: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 對(duì)于低頻( 1MHz ) 和公共接地面尺寸小的情況( l 10MHz) 和公共接地面尺寸大的情況( l / 20) ,要選用多點(diǎn)接地方式. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 頻率為1MHz - 10MHz 及接地面尺寸為l/ 20 時(shí),一般可采用單點(diǎn)和多點(diǎn)的混合接地方式. 來(lái)文來(lái)自博研論

38、壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3) 混合接地：混合接地既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。例如，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地，而射頻信號(hào)又要求多點(diǎn)接地，這時(shí)就可以采用混合接地。對(duì)于直流，電容是開(kāi)路的，電路是單點(diǎn)接地，對(duì)于射頻，電容是導(dǎo)通的，電路是多點(diǎn)接地。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性，這在寬帶敏感電路中是必要的。 電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗，因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開(kāi)時(shí)，將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過(guò)10100nF的電容器接到射頻地上，這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來(lái)，連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度（di/dt）信號(hào)存在的點(diǎn)。 來(lái)文來(lái)

39、自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在工程實(shí)踐中，除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外，通常還將設(shè)備的信號(hào)地，機(jī)殼與大地連在一起，以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1） 保護(hù)地，保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼（或構(gòu)架）和接地裝置之間作良好的電氣連接。 為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼，另一端與大地作可靠連接。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2） 防靜電接地，泄放機(jī)箱上所積累的電荷，避免電荷積累使機(jī)箱電位升高，造成電路工作的不穩(wěn)定。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3） 屏蔽地，避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對(duì)大地的電位發(fā)生變化，造成設(shè)備工作的不穩(wěn)

40、定。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 4） 浮地 ：即該電路地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。(虛地:沒(méi)有接地，卻和地等電位的點(diǎn)) 其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地（強(qiáng)電地）和信號(hào)地（弱電地）之間的隔離電阻很大，所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。 其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻，用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗，太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄漏電流的合格性。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1） 交流電源地與直流電源地分開(kāi) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 一般交流電源的

41、零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過(guò)的電流，導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外，交流電源的零線上往往存在很多干擾，如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi)，將對(duì)直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此，采用把交流電源地與直流電源地分開(kāi)的浮地技術(shù)，可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2） 放大器的浮地技術(shù) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 對(duì)于放大器而言，特別是微小輸入信號(hào)和高增益的放大器，在輸入端的任何微小的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致工作異常。因此，采用放大器的浮地技術(shù)，可以阻斷干擾信號(hào)的進(jìn)入，提高放大器的電磁兼容能力。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3） 浮地技術(shù)的注意事項(xiàng) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 i.

42、盡量提高浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 ii. 注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 iii. 浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用，才能收到更好的預(yù)期效果。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 iv. 采用浮地技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.3接地的原因 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)許多相互連接的設(shè)備體積很大（設(shè)備的物理尺寸和連接電纜與任何存在的干擾信號(hào)的波長(zhǎng)相比很大）時(shí)，就存在通過(guò)機(jī)

43、殼和電纜的作用產(chǎn)生干擾的可能性。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，干擾電流的路徑通常存在于系統(tǒng)的地回路中。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在考慮接地問(wèn)題時(shí)，要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題，一個(gè)是系統(tǒng)的自兼容問(wèn)題，另一個(gè)是外部干擾耦合進(jìn)地回路，導(dǎo)致系統(tǒng)的錯(cuò)誤工作。由于外部干擾常常是隨機(jī)的，因此解決起來(lái)往往更難。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 要求接地的理由很多，下面列出幾種： 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1) 安全接地：使用交流電的設(shè)備必須通過(guò)黃綠色安全地線接地，否則當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機(jī)殼之間的絕緣電阻變小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電擊傷害。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2) 雷電接地：設(shè)施的雷電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭組成。該接地系統(tǒng)通常與

44、用做電源參考地及黃綠色安全地線的接地是共用的。雷電放電接地僅對(duì)設(shè)施而言，設(shè)備沒(méi)有這個(gè)要求。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 3) 電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地，包括： 來(lái)文來(lái)自博研論壇 a) 屏蔽接地：為了防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν饨珉妶?chǎng)敏感，必須進(jìn)行必要的隔離和屏蔽，這些隔離和屏蔽的金屬必須接地。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 b) 濾波器接地：濾波器中一般都包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時(shí)，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 c) 噪聲和干擾抑制：對(duì)內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多點(diǎn)與地相連，從而為干擾信號(hào)提供

45、“最低阻抗”通道。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 d) 電路參考：電路之間信號(hào)要正確傳輸，必須有一個(gè)公共電位參考點(diǎn)，這個(gè)公共電位參考點(diǎn)就是地。因此所有互相連接的電路必須接地。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 電磁兼容接地:出于電磁兼容設(shè)計(jì)而要求的接地,它包括: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (1) 屏蔽接地為了防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生干擾、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν饨珉妶?chǎng)敏感,必須進(jìn)行必要的隔離和屏蔽,這些隔離和屏蔽的金屬必須接地; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (2) 濾波器接地:濾波器中一般都包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容,當(dāng)濾波器不接地時(shí),這些電容就處于懸浮狀態(tài),起不到旁路的作用; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (3) 噪聲和干擾抑制:對(duì)內(nèi)部噪聲

46、和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多點(diǎn)與 來(lái)文來(lái)自博研論壇 地相連,從而為干擾信號(hào)提供“最低阻抗”通道; 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (4) 電路參考:電路之間信號(hào)要正確傳輸,必須有一個(gè)公共電位參考點(diǎn),這個(gè)公共電位參考點(diǎn)就是地. 因此所有互相連接的電路必須接地. 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.4接地的應(yīng)用 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2. 1信號(hào)電纜的接地技術(shù) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 電纜的屏蔽層必須接地,如不接地,由于寄生耦合,其干擾程度反而比不帶屏蔽層嚴(yán)重,使導(dǎo)線增加干擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (1) 1MHz下低頻電纜的接地技術(shù)。低頻信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)一點(diǎn)接地。屏蔽層單端接地時(shí),流過(guò)屏蔽層的信號(hào)電流大小

47、相等、方向相反,它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾相互抵消;屏蔽層兩端接地時(shí),屏蔽層上流過(guò)的是信號(hào)電流與地環(huán)電流的疊加,不能完全抵消信號(hào)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾。因此,屏蔽層單端接地對(duì)電磁場(chǎng)干擾具有很好的抑制作用,而屏蔽層兩端接地抑制電磁場(chǎng)耦合干擾的能力比單端接地要差。故低頻信號(hào)電纜以采取單端接地的屏蔽雙絞線的抗電磁干擾效果最佳。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 至于接地點(diǎn), 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 a) 當(dāng)電路中有一個(gè)不接地的信號(hào)源與一個(gè)接地的放大器相連時(shí),輸入端的屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論

48、壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 b) 當(dāng)一個(gè)不接地的放大器與一個(gè)接地的信號(hào)源相連時(shí),應(yīng)在信號(hào)源的輸出端接地,這樣放大器輸入端沒(méi)有干擾電壓。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在光纜傳輸系統(tǒng)中,各監(jiān)控點(diǎn)的光端機(jī)外露導(dǎo)電部分、光纜加強(qiáng)芯等都采用一點(diǎn)接地,一般與系統(tǒng)的接地裝置相連。因?yàn)楣饫|傳輸信號(hào)是在微弱的電流下進(jìn)行的,要求各級(jí)工作電路都有良好的信噪比,采用這種方法接地可以加強(qiáng)屏蔽,防止干擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 (2) 1MHz以上高頻電纜的接地技術(shù)。對(duì)于屏蔽雙絞線對(duì)電纜,高頻集膚效

49、應(yīng)使干擾電流在屏蔽層外表面流動(dòng),而信號(hào)電流在屏蔽層內(nèi)表面流動(dòng),從而減少屏蔽層上信號(hào)電流和干擾電流的耦合。為了保證屏蔽層為地電位, 1 MHz以上高頻電纜通常采用多點(diǎn)接地技術(shù) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.5抑制接地干擾 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.應(yīng)用隔離變壓器 來(lái)文來(lái)自博研論壇 通過(guò)隔離變壓器阻隔地回路的形成來(lái)抑制地回路干擾。電路1 的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器耦合到電路2 ，而地環(huán)路

50、則被變壓器所阻隔。但是，變壓器繞組間存在分布電容，通過(guò)此分布電容形成地環(huán)路的等效電路所示，該圖中設(shè)輸出電路的內(nèi)阻為零，變壓器繞組之間的分布電容為C ，輸入電路的輸入電阻為RL。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在分析隔離變壓器阻隔地環(huán)路的干擾時(shí)，根據(jù)電路分析的疊加原理，可以不考慮信號(hào)電壓的傳輸，即將信號(hào)電壓短路，只考慮地環(huán)路電壓UG。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由地環(huán)路電壓U G 產(chǎn)生的地環(huán)路電流為:式中，為地回路電壓UG的角頻率，I、UG分別為地回路電流、電壓。地回路電流I 在RL上的產(chǎn)生的壓降為: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 （x-2） 來(lái)文來(lái)自博研論壇 將上式整理，得: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 （x-3）

51、來(lái)文來(lái)自博研論壇 因此有: 來(lái)文來(lái)自博研論壇 （x-4） 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 當(dāng)沒(méi)有采用隔離變壓器，直接采用信號(hào)線傳輸時(shí)，干擾電壓UG 全部加到Rl上，而采用隔離變壓器后加到RL上的電壓為UN。所以，（x -4 ）式表示隔離變壓器抑制地回路 來(lái)文來(lái)自博研論壇 干擾的能力，|UN/UG| 越小，變壓器抑制干擾的能力就越大。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 由（x-4）式可知，當(dāng)CRl1 時(shí)，|UN/UG| 1。所以，要提高隔離變壓器的抗干擾能力，有效地辦法是減小變壓器繞組間的分布電容C （因?yàn)槭菬o(wú)法改變的，而減小負(fù)載電阻Rl會(huì)影響信號(hào)的傳輸）。如在變壓器繞組之間加一電屏蔽，就可以有效的減小變壓

52、器繞 來(lái)文來(lái)自博研論壇 組間的分布電容C ，從而有效地阻隔了地回路的干擾。為了防止地回路電壓UG通過(guò)電屏蔽層與繞組間的分布電容耦合加至負(fù)載Rl造成干擾，電屏蔽層應(yīng)接至負(fù)載Rl的接地端。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 必須指出，采用隔離變壓器不能傳輸直流信號(hào)，也不適于傳輸頻率很低的信號(hào)。但是，隔離變壓器對(duì)地線中較低頻率的干擾具有很好的抑制能力。同時(shí)，電路中的信號(hào) 來(lái)文來(lái)自博研論壇 電流只在變壓器繞組連線中流過(guò)，因此可避免對(duì)其他電路的干擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 2. 應(yīng)用光耦合隔離 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在兩電路間采用光耦合器是切斷兩電路單元間地環(huán)路的有效方法之一。電路1 的信號(hào)電流通過(guò)發(fā)光二極管

53、后，發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)弱隨通過(guò)它的電流變化，這樣就把電路1 的信號(hào)電流變成強(qiáng)弱不同的光信號(hào)。再由光電三極管把強(qiáng)弱不同的光轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電流，從而實(shí)現(xiàn)了電路間的信號(hào)傳輸。通常發(fā)光二極管和光電三極管封裝在一起，構(gòu)成一個(gè)光耦合器。這種光耦合器可把兩電路間的地環(huán)路完全隔斷，有效地抑制地線干擾。由于光耦合器電流與發(fā)光強(qiáng)度的線性關(guān)系較差，傳輸模擬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的失真，所以應(yīng)用受到限制。但它對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸非常適用，如在固態(tài)繼電器中隔離控制信號(hào)的干擾。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 1.4常見(jiàn)的問(wèn)題 來(lái)文來(lái)自博研論壇 Q1：為什么要接地? 來(lái)文來(lái)自博研論壇 接地技術(shù)的引入最初是為了防止

54、電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí)，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時(shí)，設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間信號(hào)的互連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn)地作為信號(hào)的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號(hào)頻率越來(lái)越高，因此，在接地設(shè)計(jì)中，信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近，高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了地的概念。 來(lái)文來(lái)自博研論壇 來(lái)文來(lái)自博研論壇 Q2：接地的定義 來(lái)文來(lái)自博研論壇 在現(xiàn)代接