设计中需要注意的接地问题

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简介:今天讨论一个并不复杂但常被忽视的接地隐患问题。

今天讨论一个并不复杂但常被忽视的接地隐患问题。

理论上讲,如果有一个超级大电容的地层,多少电荷上去都几乎不会引起地层电平的浮动,而且电荷泄放到此地线层的路径阻抗为0(交流阻抗和直流阻抗均为0)的话,具备了这两个特征的地,则是理想的地,这样的地是可以随便接的,反正它总是稳的。但实际上因为超级大电容难实现,而且泄放地线也不可能阻抗为0,才导致出现了形形色色的接地问题。以下探讨的就是因为地不理想才产生的问题。

示波器的220V输入三芯线里的地线,与表笔的信号地线常常是相通的。如果被测设备的保护地和信号地是隔离的,示波器接上则有将保护地与信号地意外联通的隐患,除了话费,“联通”并不总是好的。

如果信号测量时表笔信号地接的不是信号地,而是电路中的某一中间电平,您的目的是为测一个差分信号,后果则是中间电平被强行拉地,电路还能否正常工作都是个问题。即使能工作,测量也未必准,以一个不一定准确的测量结果,来判断一个电路的状态,相当于医疗上的误诊,后果很严重。

所以常常有人把示波器的Gnd针拔掉,但如果示波器的壳体是金属的,也是有隐患的。会通过示波器入口滤波器的共模滤波电容分压导致机壳带100来伏的电压,人摸上去有电击的风险。

曾有一次电力设备设计审核,我问设计师信号地和外壳地是否是通的,设计师肯定的告诉我没有,绝对没有,已经隔离了。出于对人品的认可,认可了他的答复。但后来怎么弄都不好。趁伊上厕所的空隙,手欠的拿万用表随手量了一下两个地,表居然叫了,非常意外。伊身轻气爽的回来后,听到这消息也是颇为惊诧。经反复查找,发现问题出在天线安装部位,天线及收发模块是外购的,天线安装的基座固定在机壳上,而收发系统的信号地与天线基座相通,基座与外壳又通过螺钉相通了。人际关系学上有个“六分度理论”,任何人,通过最多六个人,可以结识地球上的任何人。电路上的不同地不知是否也符合这条理论。不过相信来自星星的都教授肯定是不符合的了。

另一次案例,卫星通信设备,因为波导管及天线的特殊结构,设计成了设备金属基座是信号地,在设备中,保护地通过网电源的地走出去了到大地,基座平时浮起来与大地是隔离的。后来安装在船上,船出海时设备良好,船一靠岸,为了环保节能,换上市电,设备就容易这疼那痒的坏。原因是在船上,基座(也是信号地)接到了船体,海上的船体接地环境是良好的,接了就接了,但岸边的接地环境不佳,不干净的大地通过联通接到了信号地上,想不坏点什么也难,出淤泥而不染,是需要点定力的。

凡此类型,案例多多,常见的潜在点有几个地方:

传感器线缆的屏蔽层,有些传感器厂家为了保证传感器测量效果的准确度,会把传感器的外壳与信号地相通,而传感器外壳又是接线缆屏蔽层的,即使我们自己设计的设备保护地和信号地隔离了,一旦接上传感器,还是会通过 线缆屏蔽层 - 传感器电路 - 再返回到我们的主机 ,使两个地纠结不清。

无线通讯收发模块、功率机构的驱动板卡、电源模块、相连设备的数据线缆的意外联通机理基本同上。

以上问题不难,小心即可。较好的做法可参考正规大电源厂家生产的模块,其将220V保护地、+12V的地、+5V的地全都在接线端子处单独给出(这俩的12V地与5V地来自于不同的变压器绕组的情况下),毫不相连。这种办法就不错,如小肥羊吃火锅,想吃什么自己去拼就好了。人自己选择的东西,即使出了问题,从他自己身上找原因,不好吃也得将就了,怪不得旁人来。

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