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　　1：為什么要接地?
　　
　　Answer：接地技術(shù)的引入zui初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護建筑物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時，設(shè)備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求了。

2：接地的定義
　　
　　Answer:在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說，該術(shù)語的含義通常是‘線路電壓的參考點’；對于系統(tǒng)設(shè)計師來說，它常常是機柜或機架；對電氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
　　
　　3：常見的接地符號
　　
　　Answer:PE,PGND,FG－保護地或機殼；BGND或DC-RETURN－直流－48V（+24V）電源（電池）回流；GND－工作地；DGND－數(shù)字地；AGND－模擬地；LGND－防雷保護地
　　
　　4：合適的接地方式
　　
　　Answer:接地有多種方式，有單點接地，多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一般來說，單點接地用于簡單電路，不同功能模塊之間接地區(qū)分，以及低頻（f<1MHz）電子線路。當設(shè)計高頻（f>10MHz）電路時就要采用多點接地了或者多層板（完整的地平面層）。
　　
　　5：信號回流和跨分割的介紹
　　
　　Answer：對于一個電子信號來說，它需要尋找一條zui低阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這個信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
　　
　　*，根據(jù)公式可以知道，輻射強度是和回路面積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形成的環(huán)越大，它對外輻射的干擾也越大，所以，PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路面積。
　　
　　第二，對于一個高速信號來說，提供有好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層（或電源層）為參考來計算的，如果高速線附近有連續(xù)的地平面，這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù)，如果有段線附近沒有了地參考，這樣阻抗就會發(fā)生變化，不連續(xù)的阻抗從而會影響到信號的完整性。所以，布線的時候要把高速線分配到靠近地平面的層，或者高速線旁邊并行走一兩條地線，起到屏蔽和就近提供回流的功能。
　　
　　第三，為什么說布線的時候盡量不要跨電源分割，這也是因為信號跨越了不同電源層后，它的回流途徑就會很長了，容易受到干擾。當然，不是嚴格要求不能跨越電源分割，對于低速的信號是可以的，因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認真檢查，盡量不要跨越，可以通過調(diào)整電源部分的走線。（這是針對多層板多個電源供應(yīng)情況說的）
　　
　　6：為什么要將模擬地和數(shù)字地分開，如何分開?
　　
　　Answer：模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地，因為數(shù)字信號變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大，而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會影響到模擬信號。
　　
　　一般來說，模擬地和數(shù)字地要分開處理，然后通過細的走線連在一起，或者單點接在一起?？偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
　　
　　7：單板上的信號如何接地?
　　
　　Answer：對于一般器件來說，就近接地是的，采用了擁有完整地平面的多層板設(shè)計后，對于一般信號的接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續(xù)性，減少過孔數(shù)量；靠近地平面或者電源平面，等等。
　　
　　8：單板的接口器件如何接地?
　　
　　Answer：有些單板會有對外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網(wǎng)口RJ45連接器等等，如果對它們的接地設(shè)計得不好也會影響到正常工作，例如網(wǎng)口互連有誤碼，丟包等，并且會成為對外的電磁干擾源，把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨分割出一塊獨立的接口地，與信號地的連接采用細的走線連接，可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。
　　
　　9：帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
　　
　　Answer：屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上，這是因為信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號地上，噪聲電壓會驅(qū)動共模電流沿屏蔽層向外干擾，所以設(shè)計不好的電纜線一般都是電磁干擾的zui大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的干凈。
　　
　　抗干擾接地處理的主要內(nèi)容：（1）避開地環(huán)電流的干擾；（2）降低公共地線阻抗的耦合干擾。
　　
　　“一點接地”有效地避開了地環(huán)電流；而在“一點接地”前提下，并聯(lián)接地則是降低公共地線阻抗的耦合干擾的有效措施；它們是工業(yè)控制系統(tǒng)采用的zui基本的接地方法。
　　
　　工業(yè)控制系統(tǒng)接地的含義不一定就是接大地。例如直流接地只是定義電路或系統(tǒng)的基準電位。它可以懸浮，但要求與大地嚴格絕緣。通常，其絕緣電阻要達到50MΩ以上。直流地懸浮隔離了交流地網(wǎng)的干擾，經(jīng)濟簡便，工程中經(jīng)常使用。直流地懸浮的缺點是機器容易帶靜電，如果該靜電電位過高，會損壞器件，擊傷操作人員等等；而且，如果這時直流地與大地的絕緣電阻減小，可能會產(chǎn)生很多原先沒有想到的干擾。直流地接大地，按照國家標準，要埋設(shè)一個不大于４Ω的獨立接地體。但無論直流地懸浮或者接大地，直流地與大地之間的電位都存在著間接或者直接的關(guān)系。工業(yè)控制機所操作的各種輸入輸出信號之間接地是否合理，不只是形成相互耦合干擾的問題，有時還危及計算機系統(tǒng)的安全。在實際的工業(yè)控制系統(tǒng)中，各種通道的信號頻率大多在１MHz內(nèi)，屬于低頻范圍。因此，談?wù)劦皖l范圍的接地。
　　
　　1.串聯(lián)接地
　　
　　在串聯(lián)接地方式中，各電路各有一個電流i1、i2、i3等流向接地點。由于地線存在電阻，因此，每個串聯(lián)接點的電位不再是零，于是各個電路間相互發(fā)生干擾。尤其是強信號電路將嚴重干擾弱信號電路。如果必須要這樣使用，應(yīng)當盡力減小公共地線的阻抗，使其能達到系統(tǒng)的抗干擾容限要求。串聯(lián)的次序是：zui怕干擾的電路的地應(yīng)zui接近公共地，而zui不怕干擾的電路的地可以稍遠離公共地。
　　
　　2.并聯(lián)接地
　　
　　并聯(lián)接地方式：在工業(yè)控制機中的模擬通道和數(shù)字通道采用并聯(lián)接地。并聯(lián)接地中各個電路的地電位只與其自身的地線阻抗和地電流有關(guān)，互相之間不會造成耦合干擾。因此，有效地克服了公共地線阻抗的耦合干擾問題，工業(yè)控制機應(yīng)當盡量采用并聯(lián)接地方式。值得注意的是，雖然采用了并聯(lián)接地方式，但是地線仍然要粗一些，以使各個電路部件之間的地電位差盡量減小。這樣，當各個部件之間有信號傳送時，地線環(huán)流干擾將減小。
　　
　　工業(yè)現(xiàn)場的干擾來源是多渠道的，針對不同的項目和不同的現(xiàn)場，應(yīng)該有不同的處理方法。屏蔽和接地是由工控系統(tǒng)操作的一項技術(shù)內(nèi)容。能否正確設(shè)計和利用它們，不僅關(guān)系到系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行、良好地抑制干擾，而且是工控項目是否成熟的重要標志。
　　
　　工控系統(tǒng)的屏蔽處理
　　
　　工業(yè)現(xiàn)場動力線路密布，設(shè)備啟停運轉(zhuǎn)繁忙，因此存在嚴重的電場和磁場干擾。而工業(yè)控制系統(tǒng)又有幾十乃至幾百個甚至更多的輸入輸出通道分布在其中，導(dǎo)線之間形成相互耦合是通道干擾的主要原因之一。它們主要表現(xiàn)為電容性耦合、電感性耦合、電磁場輻射三種形式。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，由前兩種耦合造成的干擾是主要的，第三種是次要的。它們對電路主要造成共模形式的干擾。
　　
　　*，地球是一個靜電容量很大的導(dǎo)體，其電位非常恒定。如果把一個導(dǎo)體與大地緊密連接，那么該導(dǎo)體的電位也是恒定的。我們把它的電位叫作零電位，它是電位的參考點。然而，工程上不可能做到這種緊密連接，總是存在一定的接地電阻。當有電流經(jīng)該導(dǎo)體入地時，它的電位就有波動。于是，不同的接地點之間會有電位差。當我們用一根導(dǎo)線連接不同的接地點時，在導(dǎo)線中就可能有電流流動，這稱為地環(huán)電流。接地抗干擾技術(shù)就是解決以地環(huán)電流為中心的一系列技術(shù)問題。
　　
　　1.電場耦合的屏蔽和抑制技術(shù)
　　
　　克服電場耦合干擾zui有效的方法是屏蔽。因為放置在空心導(dǎo)體或者金屬網(wǎng)內(nèi)的物體不受外電場的影響。請注意，屏蔽電場耦合干擾時，導(dǎo)線的屏蔽層不要兩端連接當?shù)鼐€使用。因在有地環(huán)電流時，這將在屏蔽層形成磁場，干擾被屏蔽的導(dǎo)線。正確的作法是把屏蔽層單點接地，一般選擇它的任一端頭接地。造成電場耦合干擾的原因是兩根導(dǎo)線之間的分布電容產(chǎn)生的耦合。當兩導(dǎo)線形成電場耦合干擾時，導(dǎo)線１在導(dǎo)線２上產(chǎn)生的對地干擾電壓VN為：V1和ω是干擾源導(dǎo)線1的電壓和角頻率；R和C2G是被干擾導(dǎo)線2的對地負載電阻和總電容；C12是導(dǎo)線1和導(dǎo)線2之間的分布電容。從式（2）可以看出，在干擾源的角頻率ω不變時，要想降低導(dǎo)線2上的被干擾電壓VN，應(yīng)當減小導(dǎo)線1的電壓V1，減小兩導(dǎo)線之間的分布電容C12，減小導(dǎo)線2對地負載電阻R以及增大導(dǎo)線2對地的總電容C2G。在這些措施中，可操作性的是減小兩導(dǎo)線之間的分布電容C12。即采用遠離技術(shù)：弱信號線要遠離強信號線敷設(shè)，尤其是遠離動力線路。工程上的“遠離”概念，通常取干擾導(dǎo)線直徑的40倍，即認為足夠了。同時，避免平行走線也可以減小C12。
　　
　　2.磁場耦合的抑制技術(shù)
　　
　　抑制磁場耦合干擾的好辦法應(yīng)該是屏蔽干擾源。大電機、電抗器、磁力開關(guān)和大電流載流導(dǎo)線等等都是很強的磁場干擾源。但把它們都用導(dǎo)磁材料屏蔽起來，在工程上是很難做到的。通常是采用一些被動的抑制技術(shù)。當回路1對回路2造成磁場耦合干擾時，其在回路2上形成的串聯(lián)干擾電壓VN為：
　　
　　VN=jωBAcosθ（3），式中，ω是干擾信號的角頻率；B是干擾源回路1形成的磁場鏈接至回路2處的磁通密度；A為回路2感受磁場感應(yīng)的閉合面積，θ是和兩個矢量的夾角?？梢钥闯?，在干擾源的角頻率ω不變時，要想降低干擾電壓VN，首先應(yīng)當減小B。對于直線電流磁場來說，B與回路1流過的電流成正比，而與兩導(dǎo)線的距離成反比。因此，要有效抑制磁場耦合干擾，仍然是遠離技術(shù)。同時，也要避免平行走線。
　　
　　3.屏蔽線的使用
　　
　　屏蔽線的接地有三種情況，即：單端接地方式、兩端接地方式、屏蔽層懸浮。（1）單端接地方式：假設(shè)信號電流i1從芯線流入屏蔽線，流過負載電阻RL之后，再通過屏蔽層返回信號源。因為i1與i2大小相等方向相反，所以它們產(chǎn)生的磁場干擾相互抵消。這是一個很好的抑制磁場干擾的措施。同時它也是一個很好的抵制磁場耦合干擾的措施。（2）兩端接地方式：由于屏蔽層上流過的電流是i2與地環(huán)電流iG的迭加，所以它不能*抵消信號電流所產(chǎn)生的磁場干擾。因此，它抑制磁場耦合干擾的能力也比單端接地方式差。單端接地方式與兩端接地方式都有屏蔽電場耦合干擾作用。（3）屏蔽層懸浮：只有屏蔽電場耦合*力，而無抑制磁場耦合*力。
　　
　　4.雙絞線的使用
　　
　　如果雙絞線的絞扭一致的話，那么這些小回路的面積相等而法方向相反，因此，其磁場干擾可以相互抵消。雙絞線的結(jié)構(gòu)對電場耦合干擾的抑制毫無能力。當給雙絞線加上屏蔽層后，一個價廉物美的傳輸線就誕生了。根據(jù)國外專家的實驗測定，屏蔽層接地方法不同對磁場干擾的抑制dB數(shù)也不同。（1）單端接地方式，對磁場干擾具有高達55dB的衰減能力?？梢姡p絞線確實有很好的效果。（2）兩端接地方式，地線阻抗與信號線阻抗不對稱，地環(huán)電流造成了雙絞線電流不平衡，因此降低了雙絞線抗磁場干擾的能力，只有13dB的磁場干擾衰減能力。（3）使用屏蔽雙絞線，其屏蔽層一端接地，另一端懸空，因此屏蔽層上沒有返回信號電流，所以它的屏蔽層只有抗電場*力，而無抑制磁場耦合*力。與單端接地方式一樣衰減55dB。（4）屏蔽層單端接地，而另一端又與負載冷端相連，因此它具有兩端接地方式的效果，但它的屏蔽層上的電流由于被雙絞線中的一根分流，又比兩端接地方式稍差。具有77dB的衰減。（5）屏蔽層雙端接地，具有一定的抑制磁場耦合*力，加上雙絞線本身的作用，因此具有63dB的衰減。（6）屏蔽層和雙絞線都兩端接地，其效果具有28dB衰減。
　　
　　雙絞線的應(yīng)用是作平衡式傳輸線路。因為兩條線的阻抗一樣，自身產(chǎn)生的磁場干擾或外部磁場干擾都可以較好的抵消。同時，平衡式傳輸又*很強的抗共模*力，因此成為大多數(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)的傳輸線。例如，物理層采用RS422A或RS485通信接口，就是很好的平衡傳輸模式。
　　
　　一、接地和接零的類型
　　
　　電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地和接零，按其不同的作用分為工作接地、保護接地、重復(fù)接地和接零。為防止雷電的危害所作的接地稱為過電壓保護接地；為防止管道腐蝕的接地采用電法保護接地；還有靜電接地和隔離接地等。
　　
　　1、工作接地
　　
　　在正?；蚴鹿是闆r下，為保證電氣設(shè)備可靠地運行，必須在電力系統(tǒng)中某點（如發(fā)電機或變壓器的中性點，防止過電壓的避雷器之某點）直接或經(jīng)特殊裝置如消弧線圈、電抗、電阻、擊穿熔斷器與地作金屬連接,如圖1所示。
　　
　　圖1工作接低、重復(fù)接地、接零示意圖
　　
　　2、保護接地
　　
　　電氣設(shè)備的金屬外殼，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止這種電壓危及人身安全的接地，稱為保護接地，如圖2所示，這種接地，一般在中性點不接地系統(tǒng)中采用。
　　
　　圖2保護接地示意圖
　　
　　3、重復(fù)接地
　　
　　將零線上的一點或多點與地再次作金屬的連接，稱為重復(fù)接地，如1所示。
　　
　　4、接零
　　
　　與變壓器和發(fā)電機中性點連接的中性線，或直流回路中的接地中線相連，稱為接零，如圖1所示。
　　
　　5、過電壓保護接地
　　
　　過電壓保護裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)，為消除過電壓危險影響的接地，稱為過電壓保護接地。
　　
　　6、防靜電接地
　　
　　防止可能產(chǎn)生或聚集靜電荷，對設(shè)備、管道和容器等所進行的接地，稱為防靜電接地。
　　
　　7、隔離接地
　　
　　把電器設(shè)備用金屬機殼封閉，防止外來信號干擾，或把干擾源屏蔽，使它不影響屏蔽體外的其它設(shè)備的金屬屏蔽接地，稱為隔離接地。
　　
　　8、電法保護接地
　　
　　為保護管道不受腐蝕，采用陰極保護或犧牲陽極保護等到的接地,稱為電法保護接地。
　　
　　二、接地和接零的作用
　　
　　1、工作接地的作用
　　
　　在工作和事故情況下，保證電氣設(shè)備可靠地運行，降低人體的接觸電壓，迅速切斷故障設(shè)備，降低電氣設(shè)備和電線路的絕緣水平。
　　
　　2、保護接地的作用
　　
　　如果電氣設(shè)備沒有接地，當電氣設(shè)備某處絕緣損壞時，外殼將帶電，同時由于線路與大地間存在電容，人體觸及此絕緣損壞的電氣設(shè)備外殼，則電流流經(jīng)人體形成通路，將遭受觸電危險。設(shè)有接地裝置后，接地短路電流將同時沿著接地體的人體兩條通路流過，接地體電阻愈小，流經(jīng)人體的電流將幾乎等于零，使人體避免觸電的危險。
　　
　　3、重復(fù)接地的作用
　　
　　當系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或接地短路時，可以降低零線的對地電壓；當零線發(fā)生斷裂時，可以使故障程度減輕。
　　
　　4、接零的作用
　　
　　在中性點直接接地的1千伏以下的系統(tǒng)中，必須采用接零保護，將電氣設(shè)備的外殼直接接到系統(tǒng)的零線上，如發(fā)生碰殼短路時，即形成單相短路，使保護設(shè)備能可靠地迅速動作，以斷開故障設(shè)備，使人體避免觸電的危險。
　　
　　5、過電壓保護接地的作用
　　
　　對于直擊雷，避雷裝置（包括過電壓保護接地裝置在內(nèi)）促使雷云正電荷和地面感應(yīng)負電荷中和，以防止雷擊的產(chǎn)生，對于靜感應(yīng)雷，感應(yīng)產(chǎn)生的靜電荷，其作用是迅速地把它們導(dǎo)入地中，以避免產(chǎn)生火花放電或局部發(fā)熱造成易燃或易爆物品燃燒爆炸的危險。
　　
　　6、防靜電接地的作用
　　
　　設(shè)備移動或物體在管道中流動，因磨擦產(chǎn)生靜電，它聚集在管道，容器和貯灌或加工設(shè)備上，形成很高電位，對人身安全及對設(shè)備和建筑物都有危險。作為靜電接低，靜電一旦產(chǎn)生,就導(dǎo)入地中,以消除其聚集的可能。
　　
　　7、隔離接地的作用
　　
　　把干擾源產(chǎn)生的電場限制在金屬屏蔽的內(nèi)部，使外界免受金屬屏蔽內(nèi)于擾源的影響。也可以把防止于擾的電器設(shè)備用金屬屏蔽接地，任何外來干擾源所產(chǎn)生的電場不能穿進機殼內(nèi)部，使屏蔽內(nèi)的設(shè)備，不受外界干擾源的影響。
　　
　　8、電法保護接地
　　
　　輸送介質(zhì)的長距離管道，為防止各種腐蝕因素的危害，確保管道投產(chǎn)后長期安全運轉(zhuǎn),通常全線路采用以外電源陰極保護為主，犧牲陽極保護為輔的電法保護，作為管道防腐的第二道防線。
　　
　　三、注意事項
　　
　?。?）保護接地適用于不接地（對地絕緣）電網(wǎng)；保護接零適用于低壓中性點直接接地，電壓為380/220V的三相四線制電網(wǎng)。兩者不能互換。
　　
　?。?）中性點接地系統(tǒng)中，不允許個別設(shè)備接地而不拉零。當接地設(shè)備發(fā)生漏電時，其它接零設(shè)備會出現(xiàn)危險電壓，并且零線不應(yīng)該裝設(shè)開關(guān)或熔斷器