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【原創(chuàng)】化二專稿:工業(yè)控制系統(tǒng)中的接地設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2014-02-17 來源:化二為一 責(zé)任編輯:cicy

【導(dǎo)讀】“化二為一”作為一名高級(jí)硬件以及資深EMC工程師,與技術(shù)打交道已六載有余?;忠恢痹谖覀冋搲窒硭募夹g(shù)經(jīng)驗(yàn),為大家解決各種技術(shù)難題。如今他將自己所學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)整理成文,以便大家更深刻的領(lǐng)會(huì)其中的精華。之前他給大家講解過輻射騷擾問題診斷技術(shù)研究 ,今天給大家?guī)砉I(yè)控制系統(tǒng)中的接地設(shè)計(jì)。

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一、常規(guī)接地設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 

 在工業(yè)控制系統(tǒng)中,接地是抑制噪聲的重要方法,如果能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用,可解決工業(yè)控制系統(tǒng)大部分噪聲或電磁干擾問題。工業(yè)控制系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致分為系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和電源模擬地等。就理論而言,在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

 1、正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地
在低頻電路中,信號(hào)的工作頻率小于1MHz,它的布線和組件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)噪聲影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過波長(zhǎng)的 1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。

2、將數(shù)字與模擬電路分開
如果電路板上有高速邏輯電路,又有線性模擬電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相 混,分別與電源端地線相連或某一處相連(通過磁珠),并要盡量加大線性電路的接地面積。

3、盡量加粗接地線
若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)、抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過三位于印刷電路板的允許電流,如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。

4、將PCB上的地線構(gòu)成地平面層 或全部鋪銅
設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí),將地線做成構(gòu)成地平面層 或全部鋪銅可以明顯的提高 抗噪聲能力,其原因在于:印刷電路板上有很多集成電路組件,尤其遇有耗電多的組件時(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路或電源平面(PCB中單獨(dú)的地平面),則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

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二、工控系統(tǒng)中的接地方法

1、 數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開
 在要求高電路中,數(shù)字地與模擬地必需分開。即使是對(duì)于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統(tǒng)一點(diǎn)上把兩種“地”連接起來。
 
2、浮地與接地
 系統(tǒng)浮地,是將系統(tǒng)電路的各部分的地線浮置起來,不與大地相連

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