《电磁干扰与防护》PPT课件.ppt

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1、 电磁干扰和抗干扰措施电磁干扰和抗干扰措施一、电磁兼容（一、电磁兼容（EMCEMC）概念概念 我国从世纪我国从世纪8080年代至今已制定了上百个年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气设备必电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气设备必须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不合格产品。合格产品。电磁兼容电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环是指电子系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中能正常工作的能力，而且也不向处于同一环境的其它设备释放超过允许范围的电磁干扰境的其它设备释放超过允许范围的电磁干扰 。10/

2、27/20221二、电磁干扰的来源二、电磁干扰的来源 电磁干扰源分类：电磁干扰源分类：自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源 有意干扰和无意干扰有意干扰和无意干扰 传导型干扰和辐射型干扰传导型干扰和辐射型干扰 10/27/20222三、电磁干扰的传播途径三、电磁干扰的传播途径电磁干扰的形成必须同时具备三项因素：电磁干扰的形成必须同时具备三项因素：n干扰源干扰源n干扰途径干扰途径传导型干扰（路）、辐射型干扰（场）传导型干扰（路）、辐射型干扰（场）n对电磁干扰敏感性较高的接收电路对电磁干扰敏感性较高的接收电路消除或减弱电磁干扰，可针对这三项因素采取措施：消除或减弱电磁干扰，可针对这三项因

3、素采取措施：n消除或抑制干扰源消除或抑制干扰源n切断干扰途径切断干扰途径n削弱接受回路对干扰的敏感性削弱接受回路对干扰的敏感性10/27/20223电吹风机干扰电视机的演示电吹风机干扰电视机的演示 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干扰生的电磁波干扰以两种途径到达以两种途径到达电视机：一是通电视机：一是通过共用的电源插过共用的电源插座，二是以空间座，二是以空间电磁场传输的方电磁场传输的方式由电视机的天式由电视机的天线接收。应设法线接收。应设法切断这些干扰途切断这些干扰途径。径。10/27/20224干扰途径干扰途径传导型（通过路的干扰）：传导型（通过路的干扰）：供电干扰（电源干扰）：供电干扰（电源

4、干扰）：来自电源本身或来自电源本身或由于电源异常抖动引起的干扰由于电源异常抖动引起的干扰 强电干扰（信号通道干扰）：强电干扰（信号通道干扰）：来自信号通来自信号通道内部的各种干扰道内部的各种干扰 接地干扰：接地干扰：由于接地不当引起的干扰由于接地不当引起的干扰辐射型（通过场的干扰）：辐射型（通过场的干扰）：辐射干扰：辐射干扰：来自空间的电磁干扰来自空间的电磁干扰 10/27/20225由电源配电由电源配电回路引入的回路引入的干扰干扰 交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸收各种干扰的网络收各种干扰的网络,而且十分方便地以电路传导的形而且十分方便地以

5、电路传导的形式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它使工频的高次谐波使工频的高次谐波 (从低频一直延伸至高频从低频一直延伸至高频)经电源经电源线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。10/27/20226由磁场耦合引起的干扰由磁

6、场耦合引起的干扰 磁场耦合干扰的实质磁场耦合干扰的实质是互感性耦合干扰。防止磁是互感性耦合干扰。防止磁场耦合干扰途径的办法有：场耦合干扰途径的办法有：使信号线使信号线远离强电流干扰源，远离强电流干扰源，从而减小互感量从而减小互感量M；采用采用低频磁屏蔽低频磁屏蔽，从而减小信号，从而减小信号线感受到的磁场；采用绞扭线感受到的磁场；采用绞扭导线使引入到信号处理电路导线使引入到信号处理电路两端的干扰电压大小相等、两端的干扰电压大小相等、相位相同，使差模干扰转变相位相同，使差模干扰转变成共模干扰成共模干扰 。C型变压器的漏感比型变压器的漏感比E型的小型的小10/27/20227由电焊引起的干扰由电焊引

7、起的干扰 电焊机电缆产生强磁场干扰电焊机电缆产生强磁场干扰磁场交链磁场交链信号线信号线10/27/20228四四 几种电磁兼容控制技术几种电磁兼容控制技术 抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控制技术。制技术。针对针对破坏干扰途径破坏干扰途径的目标，常用的抗干的目标，常用的抗干扰技术有扰技术有屏蔽屏蔽、接地接地、滤波滤波、隔离隔离等技术。等技术。10/27/20229四四 常见的电磁兼容控制技术常见的电磁兼容控制技术 屏蔽技术屏蔽技术：可抑制电磁干扰在空间的传播，并切断辐射：可抑制电磁干扰在空间的传播，并切断辐射 干扰的传播途径干扰的传播途径接地技术接地技术：保护

8、人身和设备安全；提供参考零电位；：保护人身和设备安全；提供参考零电位；阻隔地环路阻隔地环路滤波技术滤波技术：根据频率选择性地抑制干扰信号：根据频率选择性地抑制干扰信号隔离技术隔离技术：阻断干扰信号传导通路，并抑制干扰信：阻断干扰信号传导通路，并抑制干扰信 号强度号强度 10/27/202210一）屏蔽技术一）屏蔽技术 利用金属材料制利用金属材料制成容器，将需要防护成容器，将需要防护的电路包围在其中，的电路包围在其中，可以防止电场或磁场可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为耦合干扰的方法称为屏蔽屏蔽。屏蔽可分为。屏蔽可分为静静电屏蔽电屏蔽、低频磁屏蔽低频磁屏蔽和和电磁屏蔽电磁屏蔽等几种。等几种。根

9、据不同的对象，使根据不同的对象，使用不同的屏蔽方式。用不同的屏蔽方式。未加屏蔽罩时，中频变未加屏蔽罩时，中频变压器线圈易受外界干扰。压器线圈易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器10/27/2022111.静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，把需要屏蔽的为材料制作成封闭的金属容器，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反之，若封闭的金属容器与响其内部的电路，反之，若封闭的金属容器与地线连接，容器内电路产生的电力线也无法影地线

10、连接，容器内电路产生的电力线也无法影响外电路。响外电路。不仅能防止静电干扰，也能防止交变电场干扰不仅能防止静电干扰，也能防止交变电场干扰。静电屏蔽的容器壁上允许有较小的孔洞（作静电屏蔽的容器壁上允许有较小的孔洞（作为引线孔或调试孔），它对屏蔽的影响不大。为引线孔或调试孔），它对屏蔽的影响不大。10/27/202212各种静电屏蔽各种静电屏蔽 仪器设备的屏蔽仪器设备的屏蔽外壳必须接地外壳必须接地带孔带孔屏蔽板屏蔽板10/27/202213各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）开关电源采用带孔的屏开关电源采用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄可防止电磁干扰外泄10/2

11、7/202214各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）带调试孔的屏蔽盒带调试孔的屏蔽盒10/27/202215屏蔽线屏蔽线 三绞扭屏蔽线三绞扭屏蔽线铜芯铜芯4对双绞扭屏蔽线对双绞扭屏蔽线（屏蔽层接地）（屏蔽层接地）聚氟乙烯聚氟乙烯绝缘层绝缘层铜线铜线编织网编织网（接地）（接地）10/27/2022162.低频磁屏蔽低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是用来隔离低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指低频（主要指50Hz）磁场和固定磁场磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施。磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽

12、线或静电屏蔽盒对低频磁场不静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用起隔离作用。必须采用高导磁材料高导磁材料作屏蔽层，作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的铁质蛇皮管或普通铁管内，同线穿在接地的铁质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。10/27/202217低频磁屏蔽举例低频磁屏蔽举例 多数仪器的外壳采用导磁多数仪器的外壳采

13、用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的内部电路免受低受外壳保护的内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。如果频磁场耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则同时达到静电将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的。屏蔽和低频磁屏蔽的目的。参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料10/27/2022183.高频磁屏蔽高频磁屏蔽 高频磁屏蔽是采用导电良好高频磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒的金属材料做成屏蔽罩

14、、屏蔽盒等等不同的外形，将被保护的电路不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象包围在其中。它屏蔽的干扰对象是高频（是高频（40kHz以上）磁场。以上）磁场。干干扰源产生的高频磁场遇到导电良扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表好的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流，从而面感应出同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量。消耗了高频干扰源磁场的能量。其次，电涡流也将产生一个新的其次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的能量，从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。电路免

15、受高频干扰磁场的影响。镀铜镀铜电电磁屏蔽盒磁屏蔽盒10/27/2022193.高频磁屏蔽高频磁屏蔽 高频磁屏蔽层所需的厚度与干扰频率有关。高频磁屏蔽层所需的厚度与干扰频率有关。1）f 1MHz时，用时，用0.05mm厚的金属制成的屏蔽体可厚的金属制成的屏蔽体可将场强度减为原场强的将场强度减为原场强的1/100左右左右2）f 10MHz时，用时，用0.01mm厚的金属制成的屏蔽体可厚的金属制成的屏蔽体可将场强度减为原场强的将场强度减为原场强的1/100甚至更低甚至更低3）f 100MHz时，可在塑料壳体上镀或喷以铜层或银时，可在塑料壳体上镀或喷以铜层或银层制成屏蔽体。层制成屏蔽体。若将高频屏蔽层

16、接地，就同时具有静电屏蔽的功能，若将高频屏蔽层接地，就同时具有静电屏蔽的功能，也常成为电磁屏蔽。也常成为电磁屏蔽。10/27/202220军用屏蔽帐篷军用屏蔽帐篷几种用导电纤维材导电纤维材料编织而成的军用料编织而成的军用电磁屏蔽器材电磁屏蔽器材（参考（参考常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）军用军用 电子方舱电子方舱屏蔽通信车屏蔽通信车10/27/202221防电磁波屏蔽围裙防电磁波屏蔽围裙几种用几种用导电纤维材料编织而成的导电纤维材料编织而成的电磁屏蔽服电磁屏蔽服辐射源辐射源防电磁波防电磁波屏蔽服装屏蔽服装防电磁波屏蔽防电磁波屏蔽围裙的使用围裙的使用10/27/202

17、222屏蔽室屏蔽室 导电导电PVC地板地板 用于防静电及用于防静电及 底部底部屏蔽屏蔽干扰信号无法穿透干扰信号无法穿透钢板屏蔽室钢板屏蔽室10/27/202223二）二）隔离技术隔离技术 变压器隔离：变压器隔离：采用隔离变压器，隔离低频干扰信号采用隔离变压器，隔离低频干扰信号 （只能传输交流信号）（只能传输交流信号）扼流圈隔离：扼流圈隔离：抑制高频干扰（可传输交、直流信号）抑制高频干扰（可传输交、直流信号）光电耦合隔离：光电耦合隔离：光电耦合器是一种电光电耦合器是一种电光光电耦合器电耦合器 件，输入量、输出量都是电流，但两者件，输入量、输出量都是电流，但两者 之间是绝缘的。可隔离两电路单元间之

18、间是绝缘的。可隔离两电路单元间 的干扰信号。的干扰信号。继电器隔离：继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功 率设备。但有触点，通断时会产生火花率设备。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。或电弧引起干扰。晶闸管隔离：晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花可代替继电器驱动负载，不会产生火花 或电弧干扰。或电弧干扰。10/27/202224光电耦合技术光电耦合技术 光耦合器光耦合器，也称光电耦合器（光电隔离器），也称光电耦合器（光电隔离器）或光耦，它可较大地提高系统的抗共模干扰能或光耦，它可较大地提高系统的抗共模干扰能力。力。光耦合器是一种电

19、光耦合器是一种电光光电耦合器件，它电耦合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达的绝缘电阻可高达1010、耐压超过、耐压超过1kV。光光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、极管，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可以是光敏达林顿管，甚至可以是光敏双向晶闸管、光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。集成电路等。10/27/202225光耦的外形光耦的外形双列直插

20、式双列直插式贴片式贴片式10/27/202226光耦的隔离、传输作用举例光耦的隔离、传输作用举例 下图是用光耦传递信号并将输入回路与输出回路隔离的电下图是用光耦传递信号并将输入回路与输出回路隔离的电路。光耦路。光耦的红外发光二极管经两只限流电阻的红外发光二极管经两只限流电阻R1、R2跨接到三相跨接到三相电源电路中。电源电路中。请分析当交流接触器未吸合时和吸合后两种状态请分析当交流接触器未吸合时和吸合后两种状态下流过光耦中的红外发光二极管下流过光耦中的红外发光二极管V1的电流、光耦中的光敏三的电流、光耦中的光敏三极管极管V1的状态，以及的状态，以及Ue、o的电平。的电平。10/27/202227

21、光耦的隔离、传输、电平转换作用举例光耦的隔离、传输、电平转换作用举例 下图是下图是NPN常开型接近开关光耦电路。请分析当常开型接近开关光耦电路。请分析当金属板靠近接近开关至额定动作距离时，发光二极管金属板靠近接近开关至额定动作距离时，发光二极管 V2的状态。的状态。GND1与与GND2接在一起接在一起会有什么不良效会有什么不良效果？果？金金属属板板10/27/202228三）三）滤波技术滤波技术 按滤波器频率特性分类：按滤波器频率特性分类：高通、低通、带通、带阻高通、低通、带通、带阻按滤波器对干扰信号的处理方式分类：按滤波器对干扰信号的处理方式分类：反射式、吸收（损耗式）反射式、吸收（损耗式）

22、按滤波器构成形式：按滤波器构成形式：硬件滤波器、软件滤波器硬件滤波器、软件滤波器 10/27/202229四）接地技术：四）接地技术：保护人身和设备安全；保护人身和设备安全；提供参考零电位；提供参考零电位；阻隔地环路；阻隔地环路；屏蔽层（线接地）。屏蔽层（线接地）。10/27/202230抗干扰措施抗干扰措施 1.1.供电系统的抗干扰措施供电系统的抗干扰措施 对交流供电网络：稳（压）、滤（波）、对交流供电网络：稳（压）、滤（波）、隔（离）、隔（离）、UPS UPS 10/27/202231 滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。有有RCRC滤波器滤波器

23、和和LCLC滤波器等几种。滤波器等几种。1.RC滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无源源RCRC低通滤波器将对串模干扰有较好的抑制效果。低通滤波器将对串模干扰有较好的抑制效果。a）单节单节RC滤波器与放大器的连接滤波器与放大器的连接 b）双节双节RC滤波器滤波器 c）低通滤波器图形符号低通滤波器图形符号 d）频率特性频率特性 10/27/2022322.2.交流电源滤波器交流电源滤波器 电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用LC滤

24、波器滤波器来抑制混入电源的噪声。来抑制混入电源的噪声。10/27/202233交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形 10/27/202234交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形带带交流电源交流电源 滤波器的插座滤波器的插座10/27/202235交流电源滤波器的内部电路交流电源滤波器的内部电路 图图中中的的100 H电电感感、0.1 F电电容容组组成成高高频频滤滤波波器器，用用于于吸吸收收从从电电源源线线传传导导进进来来的的中中短短波波段段的的高高频频噪噪声声干干扰扰；图图中中两两只只对对称称的的5mH电电感感是是由由绕绕在在同同一一只只铁铁心心两两侧侧、匝匝数数相相等等的的电电感感绕绕组组构

25、构成成的的，称称为为共共模模电电感感，用用于于吸吸收收因因电电源源波波形形畸畸变变而而产产生生的的谐谐波波干干扰扰；图图中中的的压压敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。10/27/202236交流电源滤波器的内部电路（续）交流电源滤波器的内部电路（续）共模电感共模电感差模电感差模电感10/27/202237开关电源内部的电源滤波器及共模电感开关电源内部的电源滤波器及共模电感 10/27/202238电源滤波器中的共模电感电源滤波器中的共模电感 当当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线电流流经共模电感时，由于进线与出线产生的磁场方向相反，相互

26、抵消，不会产生压降，产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降，但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。三相共模电感三相共模电感 10/27/202239交流电源滤波器的使用效果交流电源滤波器的使用效果使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器使用电源滤波器后干扰消失后干扰消失10/27/202240对直流电源：直流电源滤波器对直流电源：直流电源滤波器 直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通过电源内阻造成几个电路间互相干扰，应在每个电过电源内阻造成几个电路间互相干扰，应在每个电路的直流电源上加

27、上路的直流电源上加上RC或或LC退耦滤波器。下图中退耦滤波器。下图中的电解电容用来滤除低频噪声，电解电容旁边并联的电解电容用来滤除低频噪声，电解电容旁边并联一个一个0.010.1 F的磁介电容或独石电容，用来滤除的磁介电容或独石电容，用来滤除高频噪声。高频噪声。10/27/202241实行电源分组供电实行电源分组供电 将微机系统的主机电源与输入通道电源分将微机系统的主机电源与输入通道电源分开；将驱动电路电源与控制系统电源分开，开；将驱动电路电源与控制系统电源分开，以防止设备间干扰。以防止设备间干扰。10/27/2022422.2.针对强电干扰（信号通道干扰）的措施针对强电干扰（信号通道干扰）的

28、措施n对电感性负载引起的强电干扰对电感性负载引起的强电干扰：可用吸收：可用吸收（滤波、稳压），隔离（光隔、变压器、（滤波、稳压），隔离（光隔、变压器、扼流圈、继电器、差动运算放大器、隔离扼流圈、继电器、差动运算放大器、隔离运算放大器等）运算放大器等）n来自空间的辐射干扰来自空间的辐射干扰：滤波，屏蔽（信号：滤波，屏蔽（信号传输线必须屏蔽），双线平衡技术（双绞传输线必须屏蔽），双线平衡技术（双绞线）。如双绞线外加屏蔽层，效果更好。线）。如双绞线外加屏蔽层，效果更好。n尽早完成信号放大；尽早完成尽早完成信号放大；尽早完成A/D转换转换10/27/2022433 3、针对接地干扰的抗干扰措施、针对接

29、地干扰的抗干扰措施1).1).地线的种类地线的种类 保安地线保安地线 接地起源于强电技术，它的本意是接大接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着眼于安全。这种地线也称为地，主要着眼于安全。这种地线也称为“保保安地线安地线”。它的接地电阻值必须小于规定的它的接地电阻值必须小于规定的数值。数值。10/27/202244四种触电情况四种触电情况 10/27/202245保安地线保安地线 电烙铁的外壳电烙铁的外壳必须必须良好地接大地，良好地接大地，以保证人身安全以及以保证人身安全以及焊接对象不致被静电焊接对象不致被静电击穿。击穿。10/27/202246接大地与防静电的关系接大地与防静电的关系 人

30、在工频电场中工作人在工频电场中工作时，身体可能感应出几十时，身体可能感应出几十伏以上的电压；当人在地伏以上的电压；当人在地板上行走时，也可能因摩板上行走时，也可能因摩擦而带上几百伏以上的静擦而带上几百伏以上的静电。因此在焊接集成电路电。因此在焊接集成电路时，人体时，人体必须必须良好地接大良好地接大地，以保证集成电路的地，以保证集成电路的CMOS输入端不致被静电输入端不致被静电击穿。人体接地的方法击穿。人体接地的方法之之一是带上接地的一是带上接地的防静电手防静电手腕带。腕带。防静电手腕带防静电手腕带10/27/202247防静电手腕带防静电手腕带的使用的使用接地接地10/27/2022482.2

31、.信号地线信号地线n对于仪器、通讯、计算机等电子技术来对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，说，“地线地线”多是指电信号的基准电位，多是指电信号的基准电位，也称为也称为“公共参考端公共参考端”，它除了作为各，它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路级电路的电流通道之外，还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也可以与大地隔绝。常将仪以接大地，也可以与大地隔绝。常将仪器设备中的公共参考端称为器设备中的公共参考端称为信号地线信号地线。10/27/202249信号地线分类信号地线分类 模拟信号地线模拟信号地线(Grounded Wire of

32、Analog Signal)模模拟拟信信号号地地线线是是模模拟拟信信号号的的零零信信号号电电位位公公共共线线，作作为为变变送送器器、放放大大器器、ADCADC、DACDAC中模拟电路的零电位。中模拟电路的零电位。因因为为模模拟拟信信号号电电压压多多数数情情况况下下均均较较弱弱、易易受受干干扰扰，易易形形成成级级间间不不希希望望的的反反馈馈，所所以模拟信号地线的横截面积应尽量大些。以模拟信号地线的横截面积应尽量大些。10/27/202250数字信号地线数字信号地线 (Grounded Wire of Digital Signal)数字信号地线是数字信号的零电平公数字信号地线是数字信号的零电平公共

33、线（作为各种数字电路的零电位）。由于共线（作为各种数字电路的零电位）。由于数字信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流数字信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成为微弱模拟在接地阻抗上产生的压降往往成为微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信号对模拟信信号的干扰源，为了避免数字信号对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设置，再汇集号的干扰，两者的地线应分别设置，再汇集于所选择的一点。于所选择的一点。10/27/202251信号源地线信号源地线 (Grounded Wire of Signal Source)传感器可看作是测量装置的信号源，传感器可看作是测量装置的信号源，多数情况下信号较

34、为微弱，通常传感器安多数情况下信号较为微弱，通常传感器安装在生产设备现场，而测量装置设在离现装在生产设备现场，而测量装置设在离现场一定距离的控制室内，从测量装置的角场一定距离的控制室内，从测量装置的角度看，可以认为传感器的公共参考端就是度看，可以认为传感器的公共参考端就是信号源地线，它必须与测量装置进行正确信号源地线，它必须与测量装置进行正确的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能力。力。10/27/202252负载（功率）地线负载（功率）地线 (Load Grounded Wire)是大电流功率驱动电路的零电位。负载是大电流功率驱动电路的零电位。负载的电流一般

35、都比前级信号电流大得多，负载的电流一般都比前级信号电流大得多，负载地线上的电流有可能干扰前级微弱的信号，地线上的电流有可能干扰前级微弱的信号，因此负载地线必须与其他信号地线分开。因此负载地线必须与其他信号地线分开。10/27/2022532).单点单点接地和多点接地接地和多点接地 串联式单点接地串联式单点接地 若将多级电路的地若将多级电路的地线逐级串联，在最后一线逐级串联，在最后一段地线上将存在一定的段地线上将存在一定的对地电位差，有可能产对地电位差，有可能产生共阻抗耦合干扰，生共阻抗耦合干扰，应应采取并联接地方式，采取并联接地方式，才才不易产生级与级之间的不易产生级与级之间的相互干扰。相互干

36、扰。负载负载电流电流干扰干扰压降压降10/27/2022542)单点单点接地和多点接地接地和多点接地 并联式单点接地并联式单点接地n并联单点接地方式不易产生共阻抗耦合干扰，但需要多根地并联单点接地方式不易产生共阻抗耦合干扰，但需要多根地线，在低频时效果较好，但在高频时反而会引起各地线间的线，在低频时效果较好，但在高频时反而会引起各地线间的互感耦合干扰，因此只在频率为互感耦合干扰，因此只在频率为1 MHz以下时予以采用。以下时予以采用。n设计多级电路的地线应注意以下两个原则：一是公用地线截设计多级电路的地线应注意以下两个原则：一是公用地线截面积应尽量大些，以减小地线的内阻，二是应把电流最大的面积

37、应尽量大些，以减小地线的内阻，二是应把电流最大的电路放在距电源的接地点最近的地方。电路放在距电源的接地点最近的地方。10/27/202255多级电路的单点接地原则的改错多级电路的单点接地原则的改错请请指出下图的电源接地错误指出下图的电源接地错误监控电路监控电路电源盒电源盒第二级放大器第二级放大器第一级放大器第一级放大器地线地线1地线地线3+12V地线地线210/27/2022562）单点）单点接地和多点接地接地和多点接地 多点接地多点接地 当信号频率较高时，应采取当信号频率较高时，应采取“多点接地多点接地”，即各单元电路分别连至最近的地线上。，即各单元电路分别连至最近的地线上。多点接地的地线一

38、般采用金属导带组成的栅多点接地的地线一般采用金属导带组成的栅格网络或整块金属板。格网络或整块金属板。因为接地面积很大，内阻很低，事实上因为接地面积很大，内阻很低，事实上相当于一点接地，相当于一点接地，不易产生级与级之间的共不易产生级与级之间的共阻耦合，阻耦合，抗干扰能力强。抗干扰能力强。10/27/202257多点接地多点接地 10/27/202258系统两点接地（错误）系统两点接地（错误）检测系统的一点接地检测系统的一点接地10/27/202259检测系统的一点接地检测系统的一点接地（传感器侧接地）（传感器侧接地）nCi1,Ci2很小（几百很小（几百pF），），对对50Hz的大地环流阻抗很大

39、的大地环流阻抗很大n当当Ci1,Ci2相等，则两路环流相等，则两路环流IN1，IN2基本相等，在基本相等，在ZS1,ZS2上压上压降也相等，最终降也相等，最终A,B两端只是很小的共模电压。两端只是很小的共模电压。10/27/202260检测系统的一点接地检测系统的一点接地 有许多传感器采用两线制电流输出形式，它有许多传感器采用两线制电流输出形式，它的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表测公共电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表测公

40、共参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接大地了。大地了。在这种情况下，传感器的公共参考端在这种情况下，传感器的公共参考端绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干扰。扰。10/27/202261检测系统一点接地原则（二次仪表侧接地）检测系统一点接地原则（二次仪表侧接地）10/27/202262