第4章 电磁干扰抑制的接地技术

1、第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4.1 接地的概念接地的概念 4.2 安全接地安全接地 4.4 屏蔽体接地屏蔽体接地 4.5 地回路干扰及其抑制地回路干扰及其抑制 4.6 搭接搭接 4.3 信号接地信号接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4.1 接地的概念接地的概念 指电路或系统的电位基准面（相对电位零点）指电路或系统的电位基准面（相对电位零点） 接地的两种含义：接地的两种含义： （2）系统基准系统基准“地地” 指电路、设备、或系统与指电路、设备、或系统与“地地”所所 建立的建立的低阻通路低阻通路。如设备外壳、金属底座、屏。如设备外

2、壳、金属底座、屏 蔽罩、粗铜线、铜带等。蔽罩、粗铜线、铜带等。 什么是地什么是地？ 接地接地：在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻 的导电通路的导电通路。 （1） 接接“大地大地”，以地球电位作为基准，并以大地，以地球电位作为基准，并以大地 作为零电位。提供放电通路。作为零电位。提供放电通路。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 几点说明：几点说明： 理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，表面两理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，表面两 点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。点之间也存在电抗效应，

3、实际只是近似而已。 接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、 宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。 如：如：用于安装固定设备的接地平面应当有整块铜板或网格用于安装固定设备的接地平面应当有整块铜板或网格 （25cm25cm）或更密一些的铜栅网组成。对多路发或更密一些的铜栅网组成。对多路发 射机装置要求用薄铜板作接地平面。射机装置要求用薄铜板作接地平面。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 接地平面还应对大地呈现很大的电容。在组装时，接地平面接地平面还应

4、对大地呈现很大的电容。在组装时，接地平面 应延伸到所有设备底面的下方，而且应比设备底面最大尺寸伸长应延伸到所有设备底面的下方，而且应比设备底面最大尺寸伸长 1.8m或更远。或更远。 如：如：大功率发射机要求接地平面在径向延伸到最低工作频率大功率发射机要求接地平面在径向延伸到最低工作频率 波长的波长的1/4, ,以便排除地电流。还需设计一条接地母线，以便排除地电流。还需设计一条接地母线， 以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔1.8 m或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。 第第4 4章章 电磁干

5、扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 避免因静电感应，使机壳上积累过多电荷，产生高电压，避免因静电感应，使机壳上积累过多电荷，产生高电压， 导致设备内部放电造成干扰；导致设备内部放电造成干扰； “接地接地”不一定与大地相通，但在某些情况下必须相通不一定与大地相通，但在某些情况下必须相通。 为操作人员提供安全保障。为操作人员提供安全保障。 Z2 Z1 U1 U2 机箱机箱 Z1 + Z2 Z2 U2 U1 Z1: 高压部件与机箱间的阻抗；高压部件与机箱间的阻抗； Z2: 机箱与大地之间的阻抗。机箱与大地之间的阻抗。 若不接地，若不接地，Z2为无限大，机箱为无限大，机箱 电压就是电源电压，电压就

6、是电源电压，危险危险! 若接地，若接地， Z2 = 0，U2 = 0, 安全安全 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 使整个系统有一个公共的零电位基准面，并给高频干使整个系统有一个公共的零电位基准面，并给高频干 扰电压提供低阻抗通路，以达到系统稳定工作的目的。扰电压提供低阻抗通路，以达到系统稳定工作的目的。 为系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果，达为系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果，达 到抑制电磁干扰的目的。到抑制电磁干扰的目的。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 在电磁兼容领域，最容易犯的错误是忽视了导线电感引起的在电磁兼容领域

7、，最容易犯的错误是忽视了导线电感引起的 阻抗，特别是当频率较高时，电感的感抗会远远大于电阻。阻抗，特别是当频率较高时，电感的感抗会远远大于电阻。 ,5000.65 72 1 5 00 0 00 111 9.4cm0.58m 5.18 10(/2) 25 10157m 88 2 8 22 ln(1),(0.5 0.2235) 22 cuKHzD lm iDCL iAC ee R Df LlXL Ll r hhw t LlLl rw tl 9.07m157 65. 0 4 . 94 LX L )2235. 0 2 12 (ln 2 0 l tW tW ll Le ) 1 2 (ln 2 0 r l

8、l Le 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 作作 用用 分分 类类 安全接地安全接地 信号接地信号接地 单点接地单点接地 多点接地多点接地 混合接地混合接地 悬浮接地悬浮接地 设备安全设备安全 接零保护接零保护 防雷接地防雷接地 接地的分类接地的分类 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4.2 安全接地安全接地 设备安全接地设备安全接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 动力电气设备（如电动机），除了外壳接地外，还应与电动力电气设备（如电动机），除了外壳接地外，还应与电 网零线连接，称为接零保护。网零线连接，称为

9、接零保护。 接零保护接零保护 机壳机壳 相线相线 零线零线 地线地线 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 防雷接地：防雷接地： 避雷针由三部分组成：避雷针由三部分组成： 接闪器接闪器（指高架避雷塔上的金属棒、金属针，建（指高架避雷塔上的金属棒、金属针，建 筑物或构筑物上的避雷网、避雷线）筑物或构筑物上的避雷网、避雷线） 引下线引下线 接地体接地体 把可能受到雷击的物体和大地连接，以便提供泄放把可能受到雷击的物体和大地连接，以便提供泄放 大电流的通路大电流的通路。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 信号接地：信号接地：为信号电流提供流回信号源

10、的低阻抗路径为信号电流提供流回信号源的低阻抗路径 接地电流流经接地线时，会产主传输线效应和天线效应。接地电流流经接地线时，会产主传输线效应和天线效应。 当线条长度为当线条长度为14波长时，可以表现出很高的阻抗，接地波长时，可以表现出很高的阻抗，接地 线实际上是开路的，接地线反而成为向外辐射的天线。线实际上是开路的，接地线反而成为向外辐射的天线。 4.3 信号接地信号接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 单点接地单点接地多点接地多点接地混合接地混合接地悬浮接地悬浮接地 信号接地方式信号接地方式 串联单串联单 点接地点接地 并联单并联单 点接地点接地 信号接地方式的种

11、类信号接地方式的种类 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 33 232 1321 )( )( RIUU RIIUU RIIIU BC AB A (1) 串联单点接地串联单点接地 优点优点: 结构简单，易于实现结构简单，易于实现。 缺点缺点: 各点的地电位相互影各点的地电位相互影 响较大，最容易引起响较大，最容易引起 干扰。干扰。 实践处理实践处理: 具有最低接地电平的电路放在具有最低接地电平的电路放在 最靠近接地点的地最靠近接地点的地 方；方； 敏感设备放在最靠近接地点的敏感设备放在最靠近接地点的 地方；地方； 大功率电路与小功率电路的混大功率电路与小功率电路的混 合

12、系统，应避免单点接地合系统，应避免单点接地。 N1N2 N3 R1R2R3 I1 I2I3 A BC 单点接地（低频）单点接地（低频） 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 接地点的选择接地点的选择 1231 () AL UIII R 接地点靠近最低电平电路接地点靠近最低电平电路 N1N2 N3 R1R2R3 I1 I2I3 A BC 接地点靠近最高电平电路接地点靠近最高电平电路 N1N2 N3 R1 R2 R3 I1 I2I3 A BC 12123 1231 () () AH UI RIIR IIIR ALAH UU 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制

13、的接地技术 ( 2 ) 并联单点接地并联单点接地 33 22 11 RIU RIU RIU C B A 优点优点: 各电路互相不影响各电路互相不影响 缺点缺点: 1) 结构复杂、不便于使用；结构复杂、不便于使用； 2）各地线间可能形成电容各地线间可能形成电容 性和电感性耦合。性和电感性耦合。 结论结论：单点接地只适用于低频电路单点接地只适用于低频电路 当当l 接近于接近于 /4时，有很强的天线效应，向外辐射；时，有很强的天线效应，向外辐射； 高频时分布电容与分布电感的影响，难以实现真正的单点高频时分布电容与分布电感的影响，难以实现真正的单点 接地。接地。 各电路的地电位各电路的地电位 R1R2

14、 R3 N1N2 I1 I2 I3 N3 A BC R1R2 R3 N1N2 I1 I2 I3 N3 A BC 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 说明说明: )( )( )( 333 222 111 LjRIU LjRIU LjRIU C B A 各电路的地电位各电路的地电位 优点优点: 接地线较短，适用于高频及数字电路。接地线较短，适用于高频及数字电路。 缺点缺点: 形成各种地回路，可能造成地回路干扰。形成各种地回路，可能造成地回路干扰。 R2 N2 I2 B L1 N1 I1 A R3 I3 N3 C L2L3 R1 多点接地（多点接地（高高频）频） 多点接地，

15、应尽可能减少接地线长度，使高频阻抗减至多点接地，应尽可能减少接地线长度，使高频阻抗减至 最小。一般情况下，电子设备往往以镀银版作为接地母最小。一般情况下，电子设备往往以镀银版作为接地母 线，以减少表面阻抗。线，以减少表面阻抗。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 小结小结： 单点接地适用于低频，多点接地适用于高频；单点接地适用于低频，多点接地适用于高频； 1MHzf 当当 时，时， 一般采用单点接地；一般采用单点接地； 10MHzf 当当 时，时， 一般采用多点接地；一般采用多点接地； 当当 时，若时，若 ，则采用多点接地；，则采用多点接地； 若若 ，则采用多点接地。

16、，则采用多点接地。 /20l 1MHz10MHzf /20l 1MHzf 当当 时，时， 一般采用单点接地；一般采用单点接地； 如果电路对电压降很敏感，则接地线长度应比如果电路对电压降很敏感，则接地线长度应比 更小；更小； 若电路只是一般敏感，则接地线可大于若电路只是一般敏感，则接地线可大于 。 / 20 / 20 准则准则/20 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 第一类接地系统：第一类接地系统： 敏感信号和小信号接地系统。敏感信号和小信号接地系统。 包括低电平、小信号检测、传感器包括低电平、小信号检测、传感器 输入、前级放大、混频器电路等。输入、前级放大、混频器电

17、路等。 第二类接地系统：第二类接地系统： 非敏感信号或大信号接地非敏感信号或大信号接地 系统，包括高平电路、末级放系统，包括高平电路、末级放 大器电路以及大功率电路。大器电路以及大功率电路。 （1）不同不同接地系统的特点接地系统的特点 特点特点：特别容易受到干扰，出现电特别容易受到干扰，出现电 路失效或电路性能降低，接地导线路失效或电路性能降低，接地导线 应尽量避免混杂其他电路。应尽量避免混杂其他电路。 特点特点：必须将其与小信号接必须将其与小信号接 地线分开设置。地线分开设置。 按照电路各自的特点，对不同的电路采用不同的接地方式。按照电路各自的特点，对不同的电路采用不同的接地方式。 混合接地

18、混合接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 第三类接地系统：第三类接地系统： 干扰源器件、设备的接地系统。干扰源器件、设备的接地系统。 如电动机、继电器、火花塞等。如电动机、继电器、火花塞等。 第四类接地系统：第四类接地系统： 机壳、设备底座、系统金属机壳、设备底座、系统金属 构架等。构架等。 注意注意：工程实践中，模拟地与数字地必须分别设置；工程实践中，模拟地与数字地必须分别设置； 直流地与交流地必须分别设置。直流地与交流地必须分别设置。 特点特点：干扰频带宽、瞬态电平高。干扰频带宽、瞬态电平高。 除屏蔽外，必须与其它接地分开除屏蔽外，必须与其它接地分开 设置。设

19、置。 特点特点：保证人身安全和设备工作保证人身安全和设备工作 的稳定。的稳定。 模拟电路模拟电路 窄带窄带 低电平（低电平（V, mV） 数字电路数字电路 宽带宽带 中电平（中电平（V） 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 ( (2) ) 低频电路的串、并联混合接地低频电路的串、并联混合接地 低电平电路低电平电路串联接地串联接地 高电平、强噪声电平电路高电平、强噪声电平电路串联接地串联接地 机箱、机架机箱、机架串联接地串联接地 并联接地并联接地 G 低电平电路低电平电路 高电平、强噪高电平、强噪 声电平电路声电平电路 机箱、机架机箱、机架 第第4 4章章 电磁干扰抑制

20、的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 9音轨数字磁带机的典型接地方法音轨数字磁带机的典型接地方法 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 机架机架2 机架机架1 机箱机箱 机箱机箱 安置在机架上的电子电路必须有各自的接地线安置在机架上的电子电路必须有各自的接地线 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 ( ( 3 ) ) 高、低频电路单点与多点混合接地高、低频电路单点与多

21、点混合接地 低频低频：电容的阻抗大电容的阻抗大单点接地单点接地 高频高频：电容的阻抗小电容的阻抗小多点接地多点接地 N1 N2N3 低频单点、高频多点混合接地低频单点、高频多点混合接地 如如：抗高频干扰的低频传输屏抗高频干扰的低频传输屏 蔽电缆。蔽电缆。 低频单点、高频多点混合接地低频单点、高频多点混合接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 如图所示为一低电平视频电路，在从音频到高频下，实现了如图所示为一低电平视频电路，在从音频到高频下，实现了 低频单点、高频多点，避免了低频地电流回路的形成。低频单点、高频多点，避免了低频地电流回路的形成。 注意注意: 避免电容与引

22、线电感发生谐振。避免电容与引线电感发生谐振。 音频端音频端 高频端高频端 大地或车辆的接地面大地或车辆的接地面 N1N2 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 高频：高频：电感的阻抗大电感的阻抗大单点接地单点接地 低频：低频：电感的阻抗小电感的阻抗小多点接地多点接地 N1N2N3 高频单点、低频多点混合接地高频单点、低频多点混合接地 低频多点、高频单点混合接地低频多点、高频单点混合接地 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 如图所示，计算机及其外设一般需要导线接地，但是容易引起电气如图所示，计算机及其外设一般需要导线接地，但是容易引起电气 干扰。

23、通过加线圈（干扰。通过加线圈（1mH：f = 50Hz，Z 0.4；f = 50k 1 MHz，Z 约约 为为1k ）这种方式有助于抑制地线中的感应、瞬变和干扰进入逻辑总线。）这种方式有助于抑制地线中的感应、瞬变和干扰进入逻辑总线。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4. 浮地浮地 设备地线系统在电气上与设备地线系统在电气上与 大地相绝缘。大地相绝缘。 N1 信号地信号地 安全地安全地 N2N3 利用悬浮机壳内的屏蔽层降低地回路干扰利用悬浮机壳内的屏蔽层降低地回路干扰 机壳机壳 屏蔽层屏蔽层 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 可以避免安全

24、接地回路中可以避免安全接地回路中 的干扰电流影响信号接地的干扰电流影响信号接地 回路。回路。 可以减少由于地电流引起可以减少由于地电流引起 的共模干扰；的共模干扰； 优点优点： 缺点缺点： N1 信号地信号地 安全地安全地 N2N3 减少由于不当的接地而减少由于不当的接地而 产生的干扰；产生的干扰； 对传导干扰也有较好的对传导干扰也有较好的 抑制作用。抑制作用。 不能适应复杂的电磁环境，特不能适应复杂的电磁环境，特 别是对于一个较大的电子系统，别是对于一个较大的电子系统， 对地的分布电容较大，不能做对地的分布电容较大，不能做 到真正的悬浮；到真正的悬浮； 雷击、静电感应时，会击穿绝雷击、静电感

25、应时，会击穿绝 缘，甚至引起弧光放电。缘，甚至引起弧光放电。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4.4 屏蔽体接地屏蔽体接地 1. 单层屏蔽盒的接地单层屏蔽盒的接地 放大器输出端电压，形成反馈，此反馈放大器输出端电压，形成反馈，此反馈 不除，放大器将产生自激震荡。不除，放大器将产生自激震荡。 2 C1S 1 C2S C3S UN U3 3 3 Zin 1 1 2 2 3 3 C C2S 2S C C3S 3S C C1S 1S U3 Zin 消除此干扰的方法消除此干扰的方法： 屏蔽盒与放大器的公共端短接。屏蔽盒与放大器的公共端短接。 注意注意：这种连接方式在放大器公

26、共端不接地也适用。这种连接方式在放大器公共端不接地也适用。 1 1 1 Sin NAB Sin j C Z UU j C Z 3 3 123 S AB SSS C UU CCC 1 1/() inS ZC 通常通常 ，则，则 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 2. 双层屏蔽盒的接地双层屏蔽盒的接地 不正确的接地方式不正确的接地方式 正确的接地方式正确的接地方式 内屏蔽层内屏蔽层 外屏蔽层外屏蔽层 内屏蔽层内屏蔽层 外屏蔽层外屏蔽层 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 3. 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 ( 1 ) 放大器接地，信号源不放

27、大器接地，信号源不 接地接地 f 1MHz时，电缆一般采时，电缆一般采 取取一端接地。一端接地。 四种可能的接地方式：四种可能的接地方式： A、B、C、D 结论结论：方式方式D最好最好 方式方式A 干扰会直接流入一条芯干扰会直接流入一条芯 线，产生干扰线，产生干扰，不合适不合适。 US UG1 UG2 A BC D 1 2 C1S C12 C2S 方式方式B 1 12 112 () S NGG S C UUU CC C1S UG2 UG1 1 2 UN 屏屏 蔽蔽 体体 B C2S 等效电路等效电路C12 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 方式方式C 0 N U 1

28、 1 112 S NG S C UU CC 仍然不理想仍然不理想 方式方式D D US UG1 UG2 A BC D 1 2 C1S C12 C2S C1S UG2 UG1 1 2 UN 屏屏 蔽蔽 体体 C C2S C12 C1S UG2 UG1 1 2 UN 屏屏 蔽蔽 体体 D C2S C12 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 US UG1 UG2 A B C D 1 2 C1S C12 C2S ( 2 ) 放大器不接地，信号源接地放大器不接地，信号源接地 结论结论：方式方式A最好最好 小结：小结： 当电路有一个接地信号源与一个不接地的放大器连接时，连接当电路

29、有一个接地信号源与一个不接地的放大器连接时，连接 电缆的屏蔽层接地应接至信号源的公共端；电缆的屏蔽层接地应接至信号源的公共端； 当电路有一个不接地信号源与一个接地的放大器连接时，连接当电路有一个不接地信号源与一个接地的放大器连接时，连接 电缆的屏蔽层接地应接至放大器的公共端。电缆的屏蔽层接地应接至放大器的公共端。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 同轴电缆同轴电缆 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 同轴电缆同轴电缆 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 同轴电缆与同轴电缆与屏蔽双绞线的接地方式屏蔽双绞线的接地方式 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 采用保护层的电路通

30、常为信号能量或功率相当低的电路，或是噪声采用保护层的电路通常为信号能量或功率相当低的电路，或是噪声 干扰相当大的场合。干扰相当大的场合。 保护屏蔽层维持在保护屏蔽层维持在A点的电位，以消除噪声电流点的电位，以消除噪声电流 放大器保护层经由电缆接于放大器保护层经由电缆接于A点点两道屏蔽措施的安排两道屏蔽措施的安排 由屏蔽绞线接至已接地的信号源的放大器器由屏蔽绞线接至已接地的信号源的放大器器 除了使用各种噪声抑制技术外，再加上屏蔽层的保护措施，可使噪声除了使用各种噪声抑制技术外，再加上屏蔽层的保护措施，可使噪声 干扰降至最小。干扰降至最小。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地

31、技术 例例 如图所示的例子，如图所示的例子，R1=R2=0，Rs=2.6k，C1G=C2G=100pF而而 VG为为60Hz、 100mV的信号。的信号。 加上保护层的例子加上保护层的例子加上保护层可减小输入端与接地点间的分布电容加上保护层可减小输入端与接地点间的分布电容 使用保护层，使导线到地端的电容降为使用保护层，使导线到地端的电容降为2pF，到放大器输入端的噪声，到放大器输入端的噪声 电压为电压为0.2V，有，有34dB的改善。的改善。 =10V 因因100pF在在60Hz时的阻抗为时的阻抗为26M ，则无保护层时，放大器输入端的电，则无保护层时，放大器输入端的电 压可写成：压可写成：

32、第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 4.5 地回路干扰及其抑制地回路干扰及其抑制 1. 地回路干扰地回路干扰 由地回路中的共模干扰电压在受害回路输入端引起的干扰电压。由地回路中的共模干扰电压在受害回路输入端引起的干扰电压。 地回路干扰的来源地回路干扰的来源: : 共地阻抗的共模干扰；共地阻抗的共模干扰； 场对导线的共模干扰。场对导线的共模干扰。 地回路干扰模型地回路干扰模型 信号电流信号电流 电路电路 1 电路电路 2 UG 地电流地电流 IG IS ZG 地回路耦合系数地回路耦合系数: : (dB)20log/ NG CLCUU 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技

33、术电磁干扰抑制的接地技术 计算地电流的等效电路计算地电流的等效电路 UG IGZG ZC ZS ZL G G GLCS U I ZZZZ 干扰源电压干扰源电压 地阻抗地阻抗 负载阻抗负载阻抗线路阻抗线路阻抗 电源阻抗电源阻抗 地电流的计算地电流的计算 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 R C 1 A RC2 US B UG RS RG RL 信号源与放大器都接地信号源与放大器都接地 RL UN RG UG R C 1 RS R C 2 等效电路等效电路 A B 22CSCL RRRR 通常通常 2 2 C ABG GC R UU RR 则则 2 112 ()() L

34、CL NABG LSCLSCGC R RR UUU RRRRRRRR 故故 两点接地的噪声干扰两点接地的噪声干扰 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 在信号源的接地端接入一阻抗在信号源的接地端接入一阻抗ZSG 22CSCL RRRR 当当 22 2 CC ABGG GCSGSG RR UUU RRZZ 则则 1 2 1 () L NAB LSC LC G LSCSG R UU RRR R R U RRRZ 故故 R C 1 A R C 2 US B UG RS RG RL 信号源端接入一阻抗信号源端接入一阻抗 Z S G RL UN RG UG R C 1 RS R

35、C 2 等效电路等效电路 A B Z S G 2SGGC ZRR 且且 SG Z 当当 时，时，0 N U 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 例：例：设设RC1=RC2=1、RS= 500、RL = 10k、RG = 0.01、 UG =10mV，试计算在放大器输入端的干扰电压值。，试计算在放大器输入端的干扰电压值。 若若在信号源与地之间加一个很大的阻抗在信号源与地之间加一个很大的阻抗 ZSG=1M ，则，则 4 4 101 10mV9.4mV 10500110.01 4 46 10 10mV0.0095 V (105001)10 解：解： 2 12 ()() LC

36、 NG LSCGC R R UU RRRRR 2 1 () LC NG LSCSG R R UU RRRZ 接地干扰接地干扰 电压几乎电压几乎 全部施加全部施加 于放大器于放大器 输入端的输入端的 输入端输入端 有效抑制了地干扰对放有效抑制了地干扰对放 大器输入端的影响。大器输入端的影响。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 2. 地回路干扰抑制技术地回路干扰抑制技术 在信号回路中使用隔离变压器在信号回路中使用隔离变压器 在信号回路中使用中和变压器（在信号回路中使用中和变压器（共模扼流圈）共模扼流圈） 在信号线上使用磁环在信号线上使用磁环 在数据线路中使用光电耦合器或

37、光纤在数据线路中使用光电耦合器或光纤 使用差分放大器使用差分放大器 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 原理原理：地回路被隔离变压器阻隔地回路被隔离变压器阻隔 分析分析：由于绕组间存在由于绕组间存在分布电容分布电容， 仍会产生一定干扰仍会产生一定干扰 1 1/()1 1/() L NGG LL R UUU Rj Cj CR 或或 2 1 / 11/() NG L UU CR 讨论讨论:1 L CR/1 NG UU 当当 时，时， 对低频干扰有较对低频干扰有较 好的抑制能力好的抑制能力 提高抑制干扰能力的措施提高抑制干扰能力的措施: 减少绕组间的分布电容；减少绕组间的分

38、布电容； 降低负载阻抗降低负载阻抗 C UG RL 干扰等效电路干扰等效电路 电路电路 1 电路电路 2 UG C 电路模型电路模型 隔离变压器对隔离变压器对地回路干扰的抑制地回路干扰的抑制 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 当当 时，时，1 L CR/1/ 2 NG UU 3dB GN UU 适用范围适用范围: ，即，即01 L CR 01/(2) L fCR 电路电路 1 电路电路 2 UG C 结论结论： 不能传输直流信号，对低频信号影响较大。因此，对直流和低频不能传输直流信号，对低频信号影响较大。因此，对直流和低频 信号电路不宜采用。信号电路不宜采用。 对低

39、频干扰有较好的抑制能力；对低频干扰有较好的抑制能力； 变压器的初、次级之间有寄生电容，对高频干扰的抑制效果不好；变压器的初、次级之间有寄生电容，对高频干扰的抑制效果不好； 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 结构结构：两个绕向相同、匝数相同的绕组构成两个绕向相同、匝数相同的绕组构成 电路电路2 电路电路 1 扼流圈的一扼流圈的一 种安装方式种安装方式 电路模型电路模型 信号电流信号电流 电路电路 1 电路电路 2 UG 地电流地电流 UG US M L1 L2 RC1 RC2 RL 等效电路等效电路 共模扼流圈对共模扼流圈对地回路干扰的抑制地回路干扰的抑制 第第4 4

40、章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 对于流过接地线的共模干扰电流，流经两线电流方向相对于流过接地线的共模干扰电流，流经两线电流方向相 同同, , 所产生的磁场相长，故扼流圈对回路干扰电流呈现所产生的磁场相长，故扼流圈对回路干扰电流呈现 高阻抗，起到抑制地回路的作用。高阻抗，起到抑制地回路的作用。 对于正常信号，流过的电流相反，所产生的磁场相消，对于正常信号，流过的电流相反，所产生的磁场相消， 对电流没有影响，且不会切断直流回路；对电流没有影响，且不会切断直流回路； 原理：原理： 电路模型电路模型 信号电流信号电流 电路电路 1 电路电路 2 UG 地电流地电流 UG US M

41、L1 L2 RC1 RC2 RL 等效电路等效电路 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 对干扰信号的抑制对干扰信号的抑制 设两绕组上的电流分别为设两绕组上的电流分别为I1、I2 ，则，则 1 121 22122 GL GC Uj L Ij MII R Uj L Ij MII R 2 2222 12 , ()() C CCCC G LG LLLL R U R U II j L RRR Rj L RRR R （令（令US0） UG M L1 L2 RC1 RC2 RL 等效电路等效电路 在一般情况下在一般情况下 112 , CL RRLLM 22 2222 1 ()1/

42、NcLc GcLcLcc UR RR Uj L RRR Rj LRj L R 2 /1/ 1 ( /) NGC UUff 当当 时，时，5 C ff/1/5 NG UU 得得 故故 2 /(2) CC fRL 扼流圈的截止频率扼流圈的截止频率 I2 I1 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 对信号的影响对信号的影响 设两绕组上的电流分别为设两绕组上的电流分别为IS、IG ，则，则 1 22 ()() 0()() SSLSG SGCS UIRjLIIj M IIRjLj MI 2 22 2 22 () () () () C CC C CC S S L S S LLL R

43、jL U I RRjLjLR RjL U U R RjL RRR （令（令UG0） 结论结论：对高频干扰具有较好的抑制能力对高频干扰具有较好的抑制能力 得得 2 2 1/ CS GS CC RI II RjLjff 1 / 5 GS II US M L1 L2 RC1 RC2 RL 等效电路等效电路 IG IS IS- - IG 当当 时时5 C ff 2 2 C C R f L 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 原理原理：同纵向扼流圈同纵向扼流圈 1 ()0 SSS IRjLj MI 1 1 1/ S S S SC jLI II RjLjff 结论结论：信号电流主

44、要流经同轴线的屏蔽层信号电流主要流经同轴线的屏蔽层 得得 当当 时，时，5 C ff 1 /1 S II 分析分析：由由ARSLSBA构成的构成的 回路中回路中 /(2) CSS fRL同轴线的截同轴线的截 止频率止频率 M LS I1 RS RL 等效电路等效电路 IG IS AB 同轴电缆同轴电缆对对地回路干扰的抑制地回路干扰的抑制 电路电路 1 电路电路 2 UG ZG IS I1 IG 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 铁氧体磁环是高导磁率和高电阻率的材料，对高频干扰有很好的铁氧体磁环是高导磁率和高电阻率的材料，对高频干扰有很好的 抑制损耗，而对低频电路的损

45、耗较小。抑制损耗，而对低频电路的损耗较小。 对共模干扰的抑制对共模干扰的抑制 电路电路 1 电路电路 2 UG ZG 对异模干扰的抑制对异模干扰的抑制 在信号线上使用铁氧体磁环在信号线上使用铁氧体磁环 电路电路 1 UG ZG 电路电路 2 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 用光电耦合器断开地回路用光电耦合器断开地回路 电路电路 1 电路电路 2 UG ZG 光电耦合器对信号的传输光电耦合器对信号的传输 利用发光二极管的发光强度随通过它的电流的变化特征，把电路利用发光二极管的发光强度随通过它的电流的变化特征，把电路1 的信号变换成强弱不同的光信号；光敏三极管再把强弱

46、不同的光信号的信号变换成强弱不同的光信号；光敏三极管再把强弱不同的光信号 转换成信号电流，从而完成电路转换成信号电流，从而完成电路1和电路和电路2之间的信号传输。之间的信号传输。 使用光电耦合器抑制地回路干扰使用光电耦合器抑制地回路干扰 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 用光电耦合器断开地回路用光电耦合器断开地回路 电路电路 1 电路电路 2 UG ZG 光电耦合器对干扰的抑制光电耦合器对干扰的抑制 光电耦合器利用光来传输信息，光电耦合器利用光来传输信息， 从输入端传送到输出端的光电耦合器从输入端传送到输出端的光电耦合器 件使得输入和输出在电气上完全隔绝，件使得输入

47、和输出在电气上完全隔绝， 因而能有效地抑制干扰。因而能有效地抑制干扰。 光电耦合器适用于数字电路，不适用于模拟电路。光电耦合器适用于数字电路，不适用于模拟电路。 光电耦合器的输入光电耦合器的输入 输出端之间的杂散电容（输出端之间的杂散电容（0.3pF10pF）限制了）限制了 光电耦合器在高频端的使用。光电耦合器在高频端的使用。 使用光电耦合器抑制地回路干扰使用光电耦合器抑制地回路干扰 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 光纤的优点是具有无感应性和高度隔离性，相当于在共模地回光纤的优点是具有无感应性和高度隔离性，相当于在共模地回 路中引入一个高阻抗，能从比值上消除干扰，

48、常用于作强电磁干扰路中引入一个高阻抗，能从比值上消除干扰，常用于作强电磁干扰 环境中的信号传输线以及作微弱检测信号传输线。环境中的信号传输线以及作微弱检测信号传输线。 光纤光纤对对地回路干扰的抑制地回路干扰的抑制 用光纤消除地回路耦合用光纤消除地回路耦合 电路电路 2 UG ZG 电路电路 1 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 差分放大器的输出电压差分放大器的输出电压 当两个输入端对地平衡时，当两个输入端对地平衡时， 即为差分平衡器件。即为差分平衡器件。 电路连接电路连接 电路电路 1 电路电路 2 UG ZG K U0= K（U1 U2） U0 输入端输入端 U1

49、 U2 1 2 输出端输出端 公共端公共端 差分放大器示意图差分放大器示意图 K 使用差分放大器抑制地回路干扰使用差分放大器抑制地回路干扰 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 对干扰的抑制对干扰的抑制 ，则则 12 , LGLG RRRR通常通常 12 012 1122 ()() LL NG LCSLC RR UK UUKU RRRRR 0 S R 若若 0 N U ，且，且 1212 , LLCC RRRR ，则，则 RG RC1 RC2 U1U2 B RL2 RS RL1 A UG U0 RC1 RG RL2 RL1 RS RC2 U1 U2 US UG B A

50、等效电路等效电路 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 例例：UG= 100mV，RG= 0.1，RS = 500, RC1= RC2= 1 ， RL1= RL2= 10k ，求，求UN=？若？若RL1=RL2=100k时时, UN=？ 12 1122 4.76mV () 0.5mV LL NG LCSLC RR UU RRRRR 解解： 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 12 0 1122 () LL NAB LCSLC RR UKU RRRRR AB RR 当当 ABG UU ，则，则 RG RC1 RC2 U1U2 B RL2 RS R

51、L1 A UG U0 RC1 RG RL2 RL1 RS RC2 U1 U2 US UG B A 改进电路改进电路 R R AB ABG AB R UU RR 21 11 () LLS AB LCS RRR R RRR 其中其中 如此，大为减如此，大为减 少干扰，同时少干扰，同时 对信号而言，对信号而言， 也没有增加输也没有增加输 入阻抗入阻抗。 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 搭接搭接：两个金属物体之间的结构连接。两个金属物体之间的结构连接。 4.6 搭接搭接 目的目的：为电流提供一个电气上连续的结构面和低阻抗通路。为电流提供一个电气上连续的结构面和低阻抗通路。

52、 搭接的概念搭接的概念 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 减小设备间的电位差；减小设备间的电位差； 减小接地阻抗、降低接地公共阻抗干扰和地回路干扰；减小接地阻抗、降低接地公共阻抗干扰和地回路干扰； 实现屏蔽、滤波和接地技术的设计目的；实现屏蔽、滤波和接地技术的设计目的； 防止雷电放电的危害、保护设备等的安全；防止雷电放电的危害、保护设备等的安全； 避免静电放电。避免静电放电。 良好搭接的作用良好搭接的作用 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 搭接阻抗搭接阻抗 LBRB 搭接的高频等效电路搭接的高频等效电路 CB 不良搭接的影响不良搭接的影响

53、 干扰干扰 源源 敏感敏感 设备设备 L RB C LB C 1 BBL Rj LR j C 若若 影响滤波效果影响滤波效果 不不良搭接的影响良搭接的影响 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 间接搭接间接搭接: :采用搭接条或者其他辅助导体将两个金属物体采用搭接条或者其他辅助导体将两个金属物体 连接起来。连接起来。 直接搭接直接搭接：两金属表面直接接触。两金属表面直接接触。 搭接的类型搭接的类型 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 永久性搭接永久性搭接：利用铆接、熔焊、压接等工艺方法使两个金属利用铆接、熔焊、压接等工艺方法使两个金属 物体保持

54、固定连接。物体保持固定连接。 半永久性搭接半永久性搭接：利用螺栓、螺钉、夹具等辅助器件使两个金利用螺栓、螺钉、夹具等辅助器件使两个金 属物体保持连接。属物体保持连接。 搭接电阻极小，搭接性能稳定，不能变化搭接电阻极小，搭接性能稳定，不能变化 存在一定的搭接电阻，搭接性能不稳定，灵活，可分开存在一定的搭接电阻，搭接性能不稳定，灵活，可分开 搭接的方法搭接的方法 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 搭接面的表面处理是为了保证真正良好的电接触。搭接面的表面处理是为了保证真正良好的电接触。 在搭接前，要仔细清除搭接面上的油污、油漆、残屑、灰尘以在搭接前，要仔细清除搭接面上的油

55、污、油漆、残屑、灰尘以 及绝缘氧化薄膜，有时还应覆盖一层导电层如镀银或镀金等。及绝缘氧化薄膜，有时还应覆盖一层导电层如镀银或镀金等。 在搭接之后，为了避免腐蚀有时也需覆盖一层保护层。在搭接之后，为了避免腐蚀有时也需覆盖一层保护层。 不同金属长时间接触时，会出现腐蚀与合金化，影响搭接的接不同金属长时间接触时，会出现腐蚀与合金化，影响搭接的接 触电阻及质量稳定性。因此对搭接材料应加以选择，避免腐蚀触电阻及质量稳定性。因此对搭接材料应加以选择，避免腐蚀 的发展和减小接触电阻。的发展和减小接触电阻。 搭接面的表面处理搭接面的表面处理 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 常用金

56、属的电化学序常用金属的电化学序 金金 属属 电动势电动势 （V） 金金 属属 电动势电动势 （V） 镁镁-2.37镍镍-0.25 铍铍-1.85锡锡-0.14 铝铝-1.66铅铅-0.13 锌锌-0.76铜铜+0.34 铬铬-0.74银银+0.80 铁铁-0.44铂铂+1.20 镉镉-0.40金金+1.50 第第4 4章章 电磁干扰抑制的接地技术电磁干扰抑制的接地技术 电极电位越低，腐蚀的速度越快，电极电位增加，腐蚀的灵敏电极电位越低，腐蚀的速度越快，电极电位增加，腐蚀的灵敏 度逐渐递减。度逐渐递减。 两种不同组的金属接触时，主要是靠序列上部的金属即阳极金两种不同组的金属接触时，主要是靠序列上部的金属即阳极金 属发生腐蚀。属发生腐蚀。 搭接材料在选择时：一是搭接在一起的金属应尽量选用同一组搭接材料在选择时：一是搭接在一起的金属应尽量选用同一组 金属，或序列中尽量靠近的两种金属；二是要保证干燥和减小金属，或序列中尽量靠近的两种金属；二是要保证干燥和减小 接触电阻。接触电阻。 设备主体金属应为电化学序大的金属，或者在两种不同组的主设备主体金属应为电化学序大的金属，或者在两种不同组的主 体金属之间插入可更换的垫片。体金属之间插入可更换的垫片。 对不同金属进行搭接时，金属间的电化学电位差不超过对不同