标签: 单点接地

  随着产品的复杂程度越来越高，对测量精度和可靠性的要求也是水涨船高。由于版面限制，我将用这篇文章分成三部分，介绍一下仪器和被测件正确的布线和接地方法， 以 达到减少测量误差的目的。当然，在文章中涉及的原理，可以应用于基本测量设置、 数据采集系统和自动测试系统。 电缆规格 可以使用各种各样的通用和专用的电缆。下列因素会影响您选择的电缆类型。   ·          信号的要求 —  如电压、 频率、 准确性和测量速度。 ·          互连的要求 —  比如线缆直径、 电缆长度和电缆布线。 ·          维护要求 —  过渡接头、 电缆终端、 应变、 电缆长度的限制、电缆布线等。   国际上通常会用到各种各样的方法标定电缆。请务必检查您打算使用的电缆类型， 务必关注以下的指标。   ·           标称阻抗 ( 绝缘电阻 ) —  在电缆上可以找到， 从直流到一定的频率。 它随输入信号的频率变化而变化。检查高、低之间，通道与通道之间的屏蔽。高频和射频应用对电缆的阻抗有特别的要求。 ·           绝缘电压 — 对您的应用， 必须足够高。 特别要注意是，为了防止电气振荡或设备损坏、 系统中所有通道绝缘要考虑到最大值。建议你使用 600 V 额定绝缘的电线。 ·           电缆电阻 — — 不同线径和长度的电缆的电阻都不同。 尽可能使用最大线径， 且尽量减少电缆的长度， 以尽可能降低电缆的电阻。下表列出了典型几种线径的铜线电缆电阻 （铜线温度系数是 0.35%° C ）。在一些仪器中， 会用到 仪器特殊的感应线，例如数字万用表四线电阻测量和高性能电源的远端感应， 可以补偿电缆电阻引起的电压损耗。 ·           电缆电容 — — 电容随着不同的保温材料类型、 电缆长度和电缆屏蔽而改变。电缆应尽量短，这样可以减少电缆电容。在某些情况下，可以使用低电容电缆。        接地技术 接地的目的之一是为了避免地环路， 并尽量减少共模噪声。大多数系统应具有至少三个单独的地环路：   1. 第一是信号的接地 。您还需要在高电平信号、低电平信号和数字信号之间，提供分开的信号地。 2. 第二是高噪声硬件的接地， 例如继电器、 马达、 和大功率设备。 3. 第三是个接地是用于机箱、 机架和机柜。 交流电源接地一般应连接到这第三个接地。       一般情况下，对于频率低于 1 MHz 或低电平信号，使用单点接地 。并联接地是比较好的，但这样做成本高，接线也困难一些，并联之后再单点接地是必须的。  最重要一点， 特别是 对于小信号或最精确的测量要求， 应该是就近接地。 10 MHz 以上的频率，使用分开的接地系统。对于 1 MHz 和 10 MHz 之间的信号，您可以使用单点接地系统，如果最长的地线回路不超过波长的 1/20 。 在所有情况下，回路电阻和电感应尽量减少。         先谈到这来，我会在第二部分中继续。       专家谈测试：通过正确的线缆连接减少测量误差（一） 专家谈测试：通过正确的线缆连接减少测量误差（二） 专家谈测试：通过正确的线缆连接减少测量误差（三）

通常，地线分区是要满足和保证电路性能的设计要求。比如在音频电路中，为保证音频信号的低噪声提高保真度，模拟信号地会跟数字信号地分开并在电源端单点接地以避免开关信号对模拟电路产生干扰。再比如在某些高精度数据采集电路中，如果采集的模拟信号非常微弱，模拟地不与数字地分开，数字开关噪声甚至会将微弱的模拟信号淹没而无法分辨采集放大。因此，地线分区是电路抗干扰设计的基本要求。   但对于EMC设计，一个很重要的设计原则就是要提供一个保证高频信号镜像返回电流的低阻而连续的返回路径。否则，高频电流只能自己寻找路径绕行返回。这样一则会增大返回电流密度，二则增加电流的环路面积，其结果都会增加电路的EMI的辐射强度，降低电路的抗干扰性能。   因此，线路板的层数越少，地线层越不容易完整， EMC的设计越困难。由于成本的限制，我曾见过2层线路版的机顶盒设计。虽然元件密度很高，但对于单纯排版布线走通是没多大问题，然而对EMC设计工程师来讲，将会面临极大挑战。（待续）  

EMC，包括EMI/ESD的问题，通常80-90%与接地设计有关。而最容易出现EMI/ESD问题的就是所谓模拟、数字及电源等接地分区以及接地方式。 其实分割地的问题对EMC设计来讲本来不应该是个问题，分割地其实并不应该是EMC设计的要求。但是，相信大家一定读了不少的有关EMC设计的书籍。可以这么说，有些EMC书籍中，大讲什么分割模拟地、数字地以及电源部分等在EMC设计中的重要性，以及如何进行模拟、数字及电源等部分的分区及分区的EMC设计。从某种意义上说，其实是本末倒置，没有真正理解接地及EMC设计的精髓。根据笔者的经验，在与输出端口相连的情况下，在初次设计时，分割地-比如模拟音响地与系统地单点接地-出现EMI/ESD问题的几率几乎是100%。 从理论上讲，地线分区违背了EMC设计的最基本准则。但是在某些情况下，不同电路及地线的分区又是必须的，这是为什么呢？  

EMC，包括EMI/ESD的问题，通常80-90%与接地设计有关。而最容易出现EMI/ESD问题的就是所谓模拟、数字及电源等接地分区以及接地方式。 其实分割地的问题对EMC设计来讲本来不应该是个问题，分割地其实并不应该是EMC设计的要求。但是，相信大家一定读了不少的有关EMC设计的书籍。可以这么说，有些EMC书籍中，大讲什么分割模拟地、数字地以及电源部分等在EMC设计中的重要性，以及如何进行模拟、数字及电源等部分的分区及分区的EMC设计。从某种意义上说，其实是本末倒置，没有真正理解接地及EMC设计的精髓。根据笔者的经验，在与输出端口相连的情况下，在初次设计时，分割地-比如模拟音响地与系统地单点接地-出现EMI/ESD问题的几率几乎是100%。 从理论上讲，地线分区违背了EMC设计的最基本准则。但是在某些情况下，不同电路及地线的分区又是必须的，这是为什么呢？ 注：如有转载或引用，请注明出处！