信號(hào)接地_信號(hào)線屏蔽層接地方法_信號(hào)接地處理方法

　　很多人不太理解信號(hào)接地和電源接地的區(qū)別，甚至誤以為兩者其實(shí)就是一個(gè)東西，其實(shí)并不是，本文對(duì)各種信號(hào)的接地處理以及信號(hào)接地與電源接地的去別進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)您的學(xué)習(xí)有所幫助。

　　信號(hào)地（SG）是各種物理量的傳感器、信號(hào)源零電位以及電路中信號(hào)的公共基準(zhǔn)地線（相對(duì)零電位）。

　　此處信號(hào)一般指模擬信號(hào)或者能量較弱的數(shù)字信號(hào)，易受電源波動(dòng)或者外界因素的干擾，導(dǎo)致信號(hào)的信噪比（SNR）下降。特別是模擬信號(hào)，信號(hào)地的漂移，會(huì)導(dǎo)致信噪比下降；信號(hào)的測量值產(chǎn)生誤差或者錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。

　　因此對(duì)信號(hào)地的要求較高，也需要在系統(tǒng)中特殊處理，避免和大功率的電源地、數(shù)字地以及易產(chǎn)生干擾地線直接連接。尤其是微小信號(hào)的測量，信號(hào)地通常需要采取隔離技術(shù)。

　　電源（電氣裝置）接地，主要目的：

　　1、保障人身和設(shè)備安全，防止電氣裝置絕緣損壞時(shí)外殼可能帶電，人觸及會(huì)有電擊危險(xiǎn)；

　　2、系統(tǒng)運(yùn)行需要，如交流電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地、直流系統(tǒng)中的電源正極或中點(diǎn)接地。

　　信號(hào)電路接地的目的：

　　保證信號(hào)具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位。

　　為使電子設(shè)備工作時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的參考電位，避免有害電磁場的干擾，使電子設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作，電子設(shè)備中的信號(hào)電路應(yīng)接地，簡稱為信號(hào)地。

　　電源地主要是針對(duì)電源回路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過的電流較大，而信號(hào)地主要是針對(duì)兩塊芯片或者模塊之間的通信信號(hào)的回流所流過的路徑，一般來說信號(hào)地流過的電流很小，其實(shí)兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白在布PCB板時(shí)要清楚地了解電源及信號(hào)回流各自所流過的路徑，然后在布板時(shí)考慮如何避免電源及信號(hào)共用回流路徑，如果共用的話，有可能會(huì)導(dǎo)致電源地上大的電流會(huì)在信號(hào)地上產(chǎn)生一個(gè)電壓差（可以解釋為：導(dǎo)線是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流過的電流較大時(shí)，也會(huì)在此導(dǎo)線上產(chǎn)生電位差，這也叫共阻抗干擾），使信號(hào)地的真實(shí)電位高于0V，如果信號(hào)地的電位較大時(shí)，有可能會(huì)使信號(hào)本來是高電平的，但卻誤判為低電平。

　　當(dāng)然電源地本來就很不干凈，這樣做也避免由于干擾使信號(hào)誤判。所以將兩者地在布線時(shí)稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會(huì)產(chǎn)生大的問題，因?yàn)閿?shù)字電路的門限較高。

　　屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當(dāng)信號(hào)線傳輸距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)接地點(diǎn)電位不同，此時(shí)如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對(duì)信號(hào)形成干擾，因此這種情況下一般采取一點(diǎn)接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。兩端接地屏蔽效果更好，但信號(hào)失真會(huì)增大

　　請(qǐng)注意：兩層屏蔽應(yīng)是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應(yīng)視為單層屏蔽！

　　最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強(qiáng)度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時(shí)所感應(yīng)的電壓；

　　而最內(nèi)層屏蔽一端接地，由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應(yīng)。下面的規(guī)范是最好的佐證！

　　《GB 50217-1994電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》——3.6.8 控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：

　?。?）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號(hào)回路控制電纜屏蔽層，不得構(gòu)成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，宜用集中式一點(diǎn)接地。

　　（2）除（1）項(xiàng)等需要一點(diǎn)接地情況外的控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)的干擾較大，宜采用兩點(diǎn)接地；靜電感應(yīng)的干擾較大，可用一點(diǎn)接地。雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽，宜對(duì)內(nèi)、外屏蔽分用一點(diǎn)，兩點(diǎn)接地。

　?。?）兩點(diǎn)接地的選擇，還宜考慮在暫態(tài)電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

　　《GB50057-2000建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》——第6.3.1條規(guī)定：……當(dāng)采用屏蔽電纜時(shí)其屏蔽層應(yīng)至少在兩端等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí)，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。

　　其原理是：1.單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應(yīng)。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內(nèi)層屏蔽一端等電位接地。此時(shí)，外層屏蔽由于電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強(qiáng)度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時(shí)所感應(yīng)的電壓。

　　如果是防止靜電干擾，必須單點(diǎn)接地，不論是一層還是二層屏蔽。因?yàn)閱吸c(diǎn)接地的靜電放電速度是最快的。

　　但是，以下兩種情況除外：

　　1、外部有強(qiáng)電流干擾，單點(diǎn)接地?zé)o法滿足靜電的最快放電。

　　如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點(diǎn)接地。當(dāng)然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。

　　否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強(qiáng)度，不是消除干擾，這時(shí)必須多點(diǎn)接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點(diǎn)接地是最佳選擇。比如，企業(yè)中的電纜橋架其實(shí)就是外屏蔽層，它是必須多點(diǎn)接地的，第一道防線，減小干擾源的強(qiáng)度。內(nèi)層屏蔽層（其實(shí)，大家不會(huì)買雙層的電纜，一般是外層就是電纜橋架，內(nèi)層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點(diǎn)接地，因?yàn)橥獠繌?qiáng)度已經(jīng)減少，盡快放電，消除干擾才是內(nèi)層的目的。

　　2、外部電擊和防雷等安全的要求。

　　這種情況必須要兩層防護(hù)，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的，保證人身和設(shè)備安全的，必須多點(diǎn)接地。內(nèi)層才是防止干擾的，所以必須單點(diǎn)接地。

　　除了正確進(jìn)行接地設(shè)計(jì)、安裝，還要正確進(jìn)行各種不同信號(hào)的接地處理?？刂葡到y(tǒng)中，大致有以下幾種地線：

　?。?）數(shù)字地：也叫邏輯地，是各種開關(guān)量（數(shù)字量）信號(hào)的零電位。

　?。?）模擬地：是各種模擬量信號(hào)的零電位。

　?。?）信號(hào)地：通常為傳感器的地。

　?。?）交流地：交流供電電源的地線，這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。

　?。?）直流地：直流供電電源的地。

　?。?）屏蔽地：也叫機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)。

　　以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的一個(gè)重要問題。下面就接地問題提出一些看法：

　?。?）控制系統(tǒng)宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下，高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。在低頻電路中，布線和元件間的電感并不是什么大問題，然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大，因此，常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn);但一點(diǎn)接地不適用于高頻，因?yàn)楦哳l時(shí)，地線上具有電感因而增加了地線阻抗，同時(shí)各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下，可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地;在1～10MHz之間可用一點(diǎn)接地，也可用多點(diǎn)接地。

　?。?）交流地與信號(hào)地不能共用。由于在一段電源地線的兩點(diǎn)間會(huì)有數(shù)mV甚至幾V電壓，對(duì)低電平信號(hào)電路來說，這是一個(gè)非常重要的干擾，因此必須加以隔離和防止。

　?。?）浮地與接地的比較。全機(jī)浮空即系統(tǒng)各個(gè)部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個(gè)系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力，但一旦絕緣下降就會(huì)帶來干擾。還有一種方法，就是將機(jī)殼接地，其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠，但實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

　　（4）模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力，對(duì)于模擬信號(hào)可采用屏蔽浮技術(shù)。對(duì)于具體模擬量信號(hào)的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊(cè)上的要求設(shè)計(jì)。

　?。?）屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號(hào)中電容耦合噪聲、準(zhǔn)確檢測和控制，對(duì)信號(hào)采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺(tái)等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng)，其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí)，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。如果電纜的屏蔽層地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí)，將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時(shí)，輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端;相反，當(dāng)接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時(shí)，放大器的輸入端也應(yīng)接到信號(hào)源的公共端。

　　對(duì)于電氣系統(tǒng)的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若干獨(dú)立的接地子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有其共同的接地點(diǎn)或接地干線，最后才連接在一起，實(shí)行總接地。