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【原創(chuàng )】化二專(zhuān)稿:工業(yè)控制系統中的接地設計

發(fā)布時(shí)間:2014-02-17 來(lái)源:化二為一 責任編輯:cicy

【導讀】“化二為一”作為一名高級硬件以及資深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,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(guò)輻射騷擾問(wèn)題診斷技術(shù)研究 ,今天給大家帶來(lái)工業(yè)控制系統中的接地設計。

 本文為網(wǎng)友化二為一提供原創(chuàng )文章,未經(jīng)本人許可,禁止轉載!

一、常規接地設計注意事項 

 在工業(yè)控制系統中,接地是抑制噪聲的重要方法,如果能將接地和屏蔽正確結合起來(lái)使用,可解決工業(yè)控制系統大部分噪聲或電磁干擾問(wèn)題。工業(yè)控制系統中地線(xiàn)結構大致分為系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和電源模擬地等。就理論而言,在地線(xiàn)設計中應注意以下幾點(diǎn):

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

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

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

4、將PCB上的地線(xiàn)構成地平面層 或全部鋪銅
設計只由數字電路組成的印刷電路板的地線(xiàn)系統時(shí),將地線(xiàn)做成構成地平面層 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(xiàn)粗細的限制,會(huì )在地結上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結構成環(huán)路或電源平面(PCB中單獨的地平面),則會(huì )縮小電位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。

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二、工控系統中的接地方法

1、 數字地和模擬地應分開(kāi)
 在要求高電路中,數字地與模擬地必需分開(kāi)。即使是對于A(yíng)/D、D/A轉換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開(kāi),僅在系統一點(diǎn)上把兩種“地”連接起來(lái)。
 
2、浮地與接地
 系統浮地,是將系統電路的各部分的地線(xiàn)浮置起來(lái),不與大地相連

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