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【原創】化二專稿:工業控制系統中的接地設計

發布時間:2014-02-17 來源: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,與技術打交道已六載有余。化二兄一直在我們論壇分享他的技術經驗,為大家解決各種技術難題。如今他將自己所學到的經驗整理成文,以便大家更深刻的領會其中的精華。之前他給大家講解過輻射騷擾問題診斷技術研究 ,今天給大家帶來工業控制系統中的接地設計。

 本文為網友化二為一提供原創文章,未經本人許可,禁止轉載!

一、常規接地設計注意事項 

 在工業控制系統中,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使用,可解決工業控制系統大部分噪聲或電磁干擾問題。工業控制系統中地線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,在地線設計中應注意以下幾點:

 1、正確選擇單點接地與多點接地
在低頻電路中,信號的工作頻率小于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流對噪聲影響較大,因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHz時,地線阻抗變得很大,此時應盡量降低地線阻抗,應采用就近多點接地。當工作頻率在1~10MHz時,如果采用一點接地,其地線長度不應超過波長的 1/20,否則應采用多點接地法。

2、將數字與模擬電路分開
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,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩、抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗,使它能通過三位于印刷電路板的允許電流,如有可能,接地線的寬度應大于3mm。

4、將PCB上的地線構成地平面層 或全部鋪銅
設計只由數字電路組成的印刷電路板的地線系統時,將地線做成構成地平面層 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,因受接地線粗細的限制,會在地結上產生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結構成環路或電源平面(PCB中單獨的地平面),則會縮小電位差值,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
 在要求高電路中,數字地與模擬地必需分開。即使是對于A/D、D/A轉換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統一點上把兩種“地”連接起來。
 
2、浮地與接地
 系統浮地,是將系統電路的各部分的地線浮置起來,不與大地相連

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