电磁兼容第四章-接地

1、第四章第四章 接地与搭接技术接地与搭接技术主要内容主要内容1. 1. 接地的概念接地的概念2. 2. 安全接地安全接地3. 3. 信号接地信号接地4. 4. 地线回路干扰及其抑制地线回路干扰及其抑制5. 5. 电缆屏蔽体的接地电缆屏蔽体的接地6. 6. 屏蔽盒的接地屏蔽盒的接地7. 7. 搭接搭接4.14.1 接地的概念接地的概念基本概念基本概念接地：接地：在系统的某个选定点与某个电位基准面之间建立一条在系统的某个选定点与某个电位基准面之间建立一条低阻抗低阻抗的导电通路的导电通路(1) 接大地接大地：以地球的电位为基准：以地球的电位为基准(零电位零电位)，把电子，把电子设备的金属外壳等通过由接

2、地线、接地电极等组设备的金属外壳等通过由接地线、接地电极等组成的接地装置与地相连接成的接地装置与地相连接(2) 系统基准地系统基准地(系统地系统地)：指信号回路的基准导体：指信号回路的基准导体(电电子设备通常以金属底座、机壳、屏蔽罩或粗铜线子设备通常以金属底座、机壳、屏蔽罩或粗铜线等作为基准导体等作为基准导体)，并设该基准导体电位为相对零，并设该基准导体电位为相对零电位，但不是大地零电位。电位，但不是大地零电位。地：地：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）接地接地的两种含义：的两种含义：理想的基准导体理想的基准导体(接地平面接地平面) 必须是一个零电

3、位、零阻抗的物理实体，其上各必须是一个零电位、零阻抗的物理实体，其上各点之间不应存在电位差，它可以为系统中所有信号电点之间不应存在电位差，它可以为系统中所有信号电平的参考点。一个理想的接地平面，可以为系统中得平的参考点。一个理想的接地平面，可以为系统中得任何位置的信号提供公共的电位参考点。或者说，在任何位置的信号提供公共的电位参考点。或者说，在一个系统中，各个理想接地点之间不存在任何电位差。一个系统中，各个理想接地点之间不存在任何电位差。实际情况实际情况 地线为信号流回源的路径地线为信号流回源的路径; ;信号回路阻抗不为零信号回路阻抗不为零. .地线阻抗不为零，电流流过有限阻抗时，必然会导致地

4、线阻抗不为零，电流流过有限阻抗时，必然会导致电压降电压降; ;接地体接地体( (导线或导电平面导线或导电平面) ) 各接地点之间有电各接地点之间有电位差位差. .良好的接地平面良好的接地平面 良好的接地平面不一定要和大地具有相同的电位。良好的接地平面不一定要和大地具有相同的电位。在某些情况下，也不必与大地相连通。在某些情况下，也不必与大地相连通。接地平面与大地连接的优点：接地平面与大地连接的优点：(1)(1)提高电子设备电路系统工作的稳定性；提高电子设备电路系统工作的稳定性；(2)(2)使系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果；使系统的屏蔽接地，取得良好的电磁屏蔽效果；(3)(3)泄放因静电感

5、应在机壳上积累的电荷，避免电荷泄放因静电感应在机壳上积累的电荷，避免电荷 积累过多形成的高压导致设备内部放电而造成干积累过多形成的高压导致设备内部放电而造成干扰；扰；(4)(4)防止雷电放电或事故导致金属外壳上出现过高对防止雷电放电或事故导致金属外壳上出现过高对地电压而危及操作人员和设备的安全。地电压而危及操作人员和设备的安全。PHNcontact indirect4.24.2 安全接地安全接地基本概念基本概念安全接地安全接地(保险接地保险接地)：采用低阻抗的导体将用电设备的采用低阻抗的导体将用电设备的外壳连接到大地上，使操作人员不致因设备外壳漏电或外壳连接到大地上，使操作人员不致因设备外壳漏

6、电或静电放电而发生触电危险。静电放电而发生触电危险。解释解释大地具有非常大的电容量，是理想的零电位，不论往大大地具有非常大的电容量，是理想的零电位，不论往大地注入多大的电流或电荷，在稳态时其电位都保持为零。地注入多大的电流或电荷，在稳态时其电位都保持为零。实际情况实际情况与一般用电设备一样，电子设备金属外壳必须接大地，与一般用电设备一样，电子设备金属外壳必须接大地，这样可以避免因事故导致金属外壳出现过高对地电压而这样可以避免因事故导致金属外壳出现过高对地电压而危及操作人员和设备的安全危及操作人员和设备的安全220V0VZ2Z1U1U2机箱机箱Z1 + Z2 Z2U2 U1Z1: 高压部件与机箱

7、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，电压就是电源电压，危险危险! 若接地，若接地， Z2 = 0，U2 = 0, 安全安全安全地安全地人体的电参数人体的电参数人体电阻人体电阻：人体电阻变化范围很大，人体的皮肤处于干：人体电阻变化范围很大，人体的皮肤处于干燥洁净和无破损情况时，人体电阻可高达燥洁净和无破损情况时，人体电阻可高达40-100K;人体处于出汗、潮湿状态时，人体电阻降至人体处于出汗、潮湿状态时，人体电阻降至10000 。流经人体的安全电流值流经人体的安全电流值：对

8、于交流电为：对于交流电为15-20mA；对于直流电为对于直流电为50mA。当流经人体的电流高达。当流经人体的电流高达100mA时，就可能导致死亡。因此，我国规定的人体时，就可能导致死亡。因此，我国规定的人体安全电压为安全电压为36V和和12V。一般家用电器的安全电压为。一般家用电器的安全电压为36V，以保证触电时流经人体的电流值小于，以保证触电时流经人体的电流值小于40mA。接地带来的安全接地带来的安全将机壳接地：当人体接触带电机壳时，人体电阻与接地将机壳接地：当人体接触带电机壳时，人体电阻与接地导线的阻抗并联，人体电阻远大于接地导线的阻抗，大导线的阻抗并联，人体电阻远大于接地导线的阻抗，大部

9、分漏电电流流经接地导线旁路流入大地。通常规定接部分漏电电流流经接地导线旁路流入大地。通常规定接地电阻值为地电阻值为5-10，所以流经人体的电流值将减小为原，所以流经人体的电流值将减小为原先的先的1/200-1/100.4.34.3 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信号接地方式信号接地方式串联单点接地串联单点接地并联单点接地并联单点接地信号接地方式的种类信号接地方式的种类 4.3.1 单点接地单点接地(1) 串联单点接地串联单点接地 4.3.1 单点接地单点接地(1) 串联单点接地串联单点接地缺点缺点：通常地线的直流电阻不为零，特别是在高频情况：通

10、常地线的直流电阻不为零，特别是在高频情况下，地线的交流阻抗比其直流电阻大，因此共用地线上下，地线的交流阻抗比其直流电阻大，因此共用地线上A、B和和C点的电位不为零，并且各点电位受到所有电点的电位不为零，并且各点电位受到所有电路注人地线电流的影响。从抑制干扰的角度考虑，这种路注人地线电流的影响。从抑制干扰的角度考虑，这种接地方式是最不适用的。接地方式是最不适用的。优点优点： 这种接地方式的结构比较简单，各个电路的接这种接地方式的结构比较简单，各个电路的接地引线比较短，其电阻相对小，所以，这种接地方式常地引线比较短，其电阻相对小，所以，这种接地方式常用于设备机柜中的接地。如果各个电路的接地电平差别

11、用于设备机柜中的接地。如果各个电路的接地电平差别不大，也可以采用这种接地方式。反之，高电平电路会不大，也可以采用这种接地方式。反之，高电平电路会干扰低电平电路。干扰低电平电路。接地点的选择接地点的选择1231()ALUIII R接地点靠近最低电平电路接地点靠近最低电平电路C1C2C3R1R2R3I1I2I3ABC接地点靠近最高电平电路接地点靠近最高电平电路C1C2C3R1R2R3I1I2I3ABC121231231()()AHUI RIIRIIIRAHALUU设电路设电路1、2和和3三级的电平依次由低到高三级的电平依次由低到高 4.3.1 单点接地单点接地(1) 串联单点接地串联单点接地结论：

12、结论：地电位对低电平级电路的干扰最小地电位对低电平级电路的干扰最小( 2 ) 并联单点接地并联单点接地332211RIURIURIUCBA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

13、地电位各电路的地电位R1R2R3N1N2I1I2I3N3ABC 4.3.1 单点接地单点接地(3) 串联单点、并联单点混合接地串联单点、并联单点混合接地模拟电路模拟电路1模拟电路模拟电路2模拟电路模拟电路3数字逻辑控制电路数字逻辑控制电路数字信息处理电路数字信息处理电路继电器驱动电路继电器驱动电路马达驱动电路马达驱动电路 4.3.1 单点接地单点接地4.3.2 多点接地（适用于高频）多点接地（适用于高频）)()()(333222111LjRIULjRIULjRIUCBA各电路的地电位各电路的地电位多点接地多点接地:指电子设备指电子设备(或系统或系统)中各个接地点都有直接接到中各个接地点都有直接

14、接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。这里距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。这里所说的接地平面可以是设备的底板，也可以是贯通整个系所说的接地平面可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的接地母线。统的接地母线。R2N2I2BL1N1I1AR3I3N3CL2L3R14.3.2 多点接地（适用于高频）多点接地（适用于高频）经验经验: (1)多点接地，应尽可能减少接地线长度，使高频阻抗多点接地，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减至最小。一般情况下，电子设备往往以镀银版作为接 地子母线，以减少表面阻抗。地子母线，以减少表面阻抗。

15、(2) (2)频率低于频率低于1MHz1MHz时，采用单点接地较好；频率高于时，采用单点接地较好；频率高于10MHz10MHz时，采用多点接地。对于时，采用多点接地。对于1-10MHZ1-10MHZ间的频率而言，只要间的频率而言，只要最长接地线的长度小于最长接地线的长度小于/20，则可以采用单点接地方案以，则可以采用单点接地方案以避免公共阻抗耦合。避免公共阻抗耦合。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。4.3.3 4.3.3 浮地浮地 设备地线系统在电气上设备地线系统在

16、电气上与大地相绝缘。减小由于地与大地相绝缘。减小由于地电流引起的电磁干扰。电流引起的电磁干扰。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 可以避免安全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产减少由于不当的接地而产 生的干扰；生的干扰； 对传导干扰也有较好的抑对传导干扰也有较好的抑 制作用。制作用。 不能适应复杂的电磁环境，特不

17、能适应复杂的电磁环境，特 别是对于一个较大的电子系别是对于一个较大的电子系 统，对地的分布电容较大，不统，对地的分布电容较大，不 能做到真正的悬浮；能做到真正的悬浮； 雷击、静电感应时，会击穿绝雷击、静电感应时，会击穿绝 缘，甚至引起弧光放电。缘，甚至引起弧光放电。4.3.3 4.3.3 浮地浮地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地低频低频：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N1N2N3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

18、单点、高频多点混合接地高频：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、低频多点混合接地如如：多个机箱安全接地，高频电路则单点接地。多个机箱安全接地，高频电路则单点接地。低频多点、高频单点混合接地低频多点、高频单点混合接地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地4.3.4 4.3.4 混合接地混合接地 如图，某电路，为一低电平视频电路，在从音频到高如图，某电路，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频下，实现了低频单点、高频多点，避免了低频地电流回路

19、的形成。路的形成。音频端音频端高频端高频端N1 N2大地或车辆的接地面大地或车辆的接地面注意注意: 避免电容与引线电感发生谐振。避免电容与引线电感发生谐振。4.3.5 转换接地转换接地 如图，某电路，计算机及其外设，一般需要导线接地。但是容易如图，某电路，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，通过加线圈（引起电气干扰，通过加线圈（1mH：f = 50Hz，Z 0.4；f = 50k 1 MHz，Z 约为约为1K ）这种方式有助于抑制地线中的感应、瞬变和干扰）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进入逻辑总线4.3.5 转换接地转换接地4.44.4 信地线回路的

20、干扰信地线回路的干扰及抑制技术及抑制技术4.4 4.4 地回路干扰及其抑制地回路干扰及其抑制4.4.1 4.4.1 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: :实际地线本实际地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过地线时，就要产生压降有电流通过地线时，就要产生压降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2UG地电流地电流IGISZG场对导线的共模干扰场对导线的共模干扰计

21、算地电流的等效电路计算地电流的等效电路UGIGZGZCZSZLGGGLCSUIZZZZ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4.4 4.4 地回路干扰及其抑制地回路干扰及其抑制4.4.2 4.4.2 两点接地时的噪声电压两点接地时的噪声电压 两个接地点的电位很少相同，故当接地点位置有好几处时，两个接地点的电位很少相同，故当接地点位置有好几处时，接地点间的电位差将反映到电路中接地点间的电位差将反映到电路中。 放大器的输入电压除与信号源电压放大器的输入电压除与信号源电压UsUs有关外，有关外，A A点与点与B B点间点间的地电位差的

22、地电位差U UG G也会在放大器的输入端形成噪声电压也会在放大器的输入端形成噪声电压Un.Un. RL UNRGUG RC1 RS RC2等效电路等效电路AB22CSCLRRRR通常通常212()()LCNGLSCGCR RUURRRRR4.4.2 4.4.2 两点接地时的噪声电压两点接地时的噪声电压故故 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ZSG22CSCLRRRR当当21LCNGLSCSGRRUURRRZ RL UNRGUG RC1 RS RC2等效电路等效电路AB ZSG2SGGCZRR且且4.4.2 4.4.2 两点接地时的噪声电压两点接地时的噪声电压 在信号源的接地端

23、接入一阻抗在信号源的接地端接入一阻抗ZSG RL UNRGUG RC1 RS RC2等效电路等效电路AB ZSGSGZ 当当 时，时，0NU4.4.2 4.4.2 两点接地时的噪声电压两点接地时的噪声电压21LCNGLSCSGRRUURRRZ 例：例：设设RC1RC21、RS500、RL10k、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4410110mV9.4mV10500110.014461010mV0.0095V(105001)10解：解

24、：212()()LCNGLSCGCR RUURRRRR21()LCNGLSCSGR RUURRRZ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。4.4.2 4.4.2 两点接地时的噪声电压两点接地时的噪声电压4.4 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光纤在数据线路中使用光

25、电耦合器或光纤 使用差分放大器使用差分放大器原理原理：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11/()1 1/()LNGGLLRUUURj Cj CR或或21/11/()NGLUUCR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；减少绕组间的分布电容； 降低负载阻抗降低负载阻抗电路模型电路模型4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术1 1 在信号电路中使用隔离变压器在信号电路中使用隔离

26、变压器讨论讨论:1LCR/1NGUU 当当 时，时， 当当 时，时，1LCR/1/ 2NGUU3dBGNUU适用范围适用范围: ，即，即01LCR01/(2)LfCR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。和低频信号电路不宜采用。 对低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；果不好；4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术1 1 在信号

27、电路中使用隔离变压器在信号电路中使用隔离变压器结构结构：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4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术2 2 在信号电路中使用纵向在信号电路中使用纵向扼流圈扼流圈(中和变压器中和变压器)适用情况适用情况：传输的信号中含有直流分量或信号频率很低时：传输的信号中含有直流分量或信号频率很低时 对于流过接地线的共模干扰电流，流经两线电流方向相同对于流过接地线的共模干扰电流，流经两线电流方向相同, , 所产生的磁场相长，扼流圈对回路干扰电流呈现高

28、阻所产生的磁场相长，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。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；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2UG地电流地电流UGUSML1L2RC1RC2RL等效电路等效电路4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术2 2 在信号电路中使用纵向在信号电路中使用纵向扼流圈扼流圈(中和变压器中和变压器)4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干

29、扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术2 2 在信号电路中使用纵向在信号电路中使用纵向扼流圈扼流圈(中和变压器中和变压器)UGUSML1L2RC1RC2RL等效电路等效电路11111212221222112()0()UIZjLI jMIZZjLI jM电感性耦合的电感性耦合的干扰电压干扰电压3.3 传导耦合分析传导耦合分析：电感性耦合：电感性耦合 对信号对信号( (差模电流差模电流) )的影响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122()()0()()SSLSGSGCSUIRjLIIj MIIRjLj MI222222()()()()CCCCCCSSLSSLLL

30、RjL UIRRjLjLRRjL UUR RjL RRR（令（令UG0，且注意，且注意RC1RL）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221/CSGSCCRIIIRjLjff1/5GSIIUSML1L2RC1RC2RL等效电路等效电路IGISIS- - IG当当 时时5Cff22CCRfL加入扼流圈对信号传输没有影响加入扼流圈对信号传输没有影响 对干扰信号对干扰信号( (共模电流共模电流) )的抑制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 12122122GLGCUjL Ij MII RUjL Ij MII R2222212,(

31、)()CCCCCGLGLLLLR UR UIIj L RRR Rj L RRR R（令（令US0）UGML1L2RC1RC2RL等效电路等效电路在一般情况下在一般情况下112,CLRRLLM2222221()1/NcLcGcLcLccUR RRUj L RRR Rj LRj L R2/1/ 1 ( /)NGCUUff当当 时，时，5Cff/1/5NGUU得得故故2/(2)CCfRL 扼流圈的截止频率扼流圈的截止频率I2I1 铁氧体磁环是高导磁率和高电阻率的材料，对高频干扰有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，而对低频电路的损耗较小。很好的抑制损耗，而对低频电路的损

32、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2UGZG电路电路1电路电路2UGZG对差模干扰的抑制对差模干扰的抑制4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术3 3 在信号传输线上使用铁氧体磁环在信号传输线上使用铁氧体磁环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2UGZG 利用发光二极管的发光强度随通过它的电流的变化特征，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，从而完成电路弱不同

33、的光信号转换成信号电流，从而完成电路1和电路和电路2之之间的信号传输。间的信号传输。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术4 4 在数据线路中使用光电耦合器在数据线路中使用光电耦合器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2UGZG 光电耦合器利用光来传输信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息，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电耦合器件使得输入和输出在电气上完全隔绝，因而能有效地抑气上完全隔绝，因而能有效地抑制干扰。制干扰。 光电耦合器适用于数字电路，不适用于模拟电路。因为其线光电耦合器适用于

34、数字电路，不适用于模拟电路。因为其线性不好，会引起模拟信号失真。性不好，会引起模拟信号失真。 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） 限制了光电耦合器在高频端的使用。限制了光电耦合器在高频端的使用。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术4 4 在数据线路中使用光电耦合器在数据线路中使用光电耦合器用光纤消除地回路耦合用光纤消除地回路耦合电路电路1电路电路2UGZG 光纤的优点是具有无感应性和高度隔离性，相当于在共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

35、消除干扰，常用于模地回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。线。4.4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术4 4 在数据线路中使用光纤在数据线路中使用光纤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当两个输入端对地平衡时，即为差分平衡器件。时，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2UGZGKU0= K（U1 U2） U0输入端输入端 U1 U212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K4.

36、4.3 4.4.3 抑制地回路耦合电磁干扰的技术抑制地回路耦合电磁干扰的技术5 5 使用差分放大器使用差分放大器 对干扰的抑制对干扰的抑制，则，则12,LGLGRRRR通常通常120121122()()LLNGLCSLCRRUK UUKURRRRR0SR 若若0oNU，且，且1212,LLCCRRRR ，则，则RGRC1RC2U1U2BRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA抑制干扰的方法：增大放大器的输入阻抗抑制干扰的方法：增大放大器的输入阻抗R RL1L1和和R RL2L2或减小信号源或减小信号源内阻内阻RsRs(A(A、B B两点不是同电位两

37、点不是同电位) )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=？1211224.76mV()0.5mVLLNGLCSLCRRUURRRRR解解：RGRC1RC2U1U2CRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA改进电路改进电路RRACACGGACRUURRR11221122()()LCSLCACLCSLCRRRRRRRRRRRA A、C C两点间的电压为：两点间的电压为：提高放大器的输入阻抗提高放大器的输入阻抗( (接入电阻接入电

38、阻R)R)A A、C C两点间的电阻为：两点间的电阻为：C1201122()LLNACLCSLCRRUKURRRRRRGRC1RC2U1U2CRL2RSRL1AUG U0RC1RGRL2RL1RSRC2 U1 U2US UGBA改进电路改进电路RRU UG G在放大器输入端引起的噪声电压为在放大器输入端引起的噪声电压为因此，可大为因此，可大为减少干扰，同减少干扰，同时对信号而言，时对信号而言，也没有增加输也没有增加输入阻抗。入阻抗。提高放大器的输入阻抗提高放大器的输入阻抗( (接入电阻接入电阻R)R)1201122()LLACNGLCSLCGACRRRUKURRRRRRRR4.54.5 电缆屏

39、蔽体的接地电缆屏蔽体的接地4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地1 放大器接地，信号源不接地放大器接地，信号源不接地低频电缆屏蔽体接地点选择低频电缆屏蔽体接地点选择：低频：低频(f 100kHz)电路使电路使用的电缆，其屏蔽体也要接地，原则上采用单点接地。用的电缆，其屏蔽体也要接地，原则上采用单点接地。如果接地点超过一处，就可能有噪声干扰到信号电路。如果接地点超过一处，就可能有噪声干扰到信号电路。 四种可能的接地方式：四种可能的接地方式： A、B、C、D4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 方式方式A 会将屏蔽体中的会将屏蔽

40、体中的噪声电流引入放大器噪声电流引入放大器的输入端，并在输入的输入端，并在输入端阻抗上产生一个干端阻抗上产生一个干扰电压，此干扰电压扰电压，此干扰电压叠加于正常信号电压叠加于正常信号电压上，上，不合适不合适。USUG1UG2ABDC12C1SC12C2S(1) 放大器接地，信号源不接地放大器接地，信号源不接地4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 方式方式B112112()SNGGSCUUUCCUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择(1) 放大器接地，信号源

41、不接地放大器接地，信号源不接地此种接法不合适此种接法不合适4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 方式方式CUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择(1) 放大器接地，信号源不接地放大器接地，信号源不接地此种接法可行此种接法可行4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地 方式方式DUSUG1UG2ABDC12C1SC12C2S11112SNGSCUUCC4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择(1) 放大器接地，信号源不接地放大器接地，信号源不接地此种接法不合适此种接法不合适USUG1UG2ABCD1

42、2C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信号源接地放大器不接地，信号源接地4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信号源接地放大器不接地，信号源接地4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择 方式方式A 此种接法可行此种接法可行USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信号源接地放大器不接地，信号源接地4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择 方式方式B 11211GSSNUCCCU此种接法不合适此种接法不合适USUG1UG2ABCD12C1SC12C2S( 2 ) 放大器不接地，信号源接地放大器不接地，信号源接地4.5 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地4.5.1 低频电缆屏蔽体接地点的选择低频电缆屏蔽体接地点的选择 方式方式D 211211GGSSNUUCCCU此种接法不合适此种接法不合适小结