Problema de conexión a tierra del circuito
(1) Tierra digital: también llamada tierra lógica, es el potencial cero de varias señales de conmutación (señales digitales).
(2) Tierra analógica: Es el potencial cero de varias señales analógicas.
(3) Tierra de señal: normalmente la tierra del sensor.
(4) Tierra CA: El cable de tierra de la fuente de alimentación CA suele ser la tierra que genera ruido.
(5) Tierra CC: la tierra de la fuente de alimentación CC.
(6) Conexión a tierra de blindaje: También llamada conexión a tierra de casquillo, está diseñada para evitar la inducción electrostática y la inducción de campos magnéticos.
El manejo de líneas aéreas es un tema importante en el diseño, instalación y puesta en servicio del sistema. Las siguientes son algunas opiniones sobre la conexión a tierra:
(1) El sistema de control debe estar conectado a tierra en un punto. En términos generales, los circuitos de alta frecuencia deben conectarse a tierra en varios puntos cercanos y los circuitos de baja frecuencia deben conectarse a tierra en un punto. En los circuitos de baja frecuencia, la inductancia entre el cableado y los componentes no es un gran problema, pero el bucle formado por la conexión a tierra tiene un gran impacto, por lo que a menudo se utiliza un punto como punto de conexión a tierra; sin embargo, la conexión a tierra de un solo punto no es adecuada; altas frecuencias, porque a altas frecuencias, la línea de tierra Hay inductancia, lo que aumenta la impedancia del cable de tierra y, al mismo tiempo, se produce un acoplamiento inductivo entre los cables de tierra. En términos generales, si la frecuencia es inferior a 1 MHz, una pequeña conexión a tierra es suficiente; cuando es superior a 10 MHz, se utiliza conexión a tierra multipunto en el rango de 1 ~ 10 MHz, se puede utilizar uno o varios puntos de conexión a tierra.
(2) La tierra de comunicación y la tierra de señal no se pueden utilizar juntas. Debido a que habrá un voltaje de varios mV o incluso varios voltios entre dos puntos de un cable de tierra de suministro de energía, esta es una interferencia muy importante para los circuitos de señal de bajo nivel, por lo que debe aislarse y evitarse.
(3) Comparación entre terreno flotante y puesta a tierra. Toda la máquina flota, es decir, cada parte del sistema flota con la tierra. Este método es simple, pero la resistencia de aislamiento de todo el sistema a tierra no debe ser inferior a 50 MΩ. Este método tiene cierta capacidad antiinterferente, pero una vez que cae el aislamiento, provocará interferencias. Otro método es conectar a tierra la carcasa y dejar el resto flotando. Este método tiene una gran capacidad antiinterferente, es seguro y fiable, pero es complicado de implementar.
(4) Terreno simulado. La conexión a tierra analógica es muy importante. Para mejorar la capacidad de resistir la interferencia del modo * * *, la señal analógica puede utilizar tecnología flotante blindada. El tratamiento de puesta a tierra de señales analógicas específicas debe diseñarse estrictamente de acuerdo con los requisitos del manual de operación.
(5) Puesta a tierra del blindaje. En el sistema de control, para reducir el ruido de acoplamiento capacitivo en la señal y detectar y controlar la señal con precisión, es necesario tomar medidas de protección para la señal. La conexión de la tierra de blindaje es diferente según los diferentes propósitos de blindaje. El blindaje de campo eléctrico resuelve el problema de la capacitancia distribuida y, generalmente, el blindaje electromagnético está conectado a tierra para evitar interferencias de campos electromagnéticos de alta frecuencia como radares y radio. Está hecho de material metálico de alta conductividad y baja resistencia y puede conectarse a tierra. El blindaje de campo magnético se utiliza para evitar la inducción magnética de imanes, motores, transformadores, bobinas, etc. El método de protección consiste en utilizar materiales de alta permeabilidad magnética para cerrar el circuito magnético. Generalmente, la conexión a tierra es mejor. Cuando el circuito de señal está conectado a tierra en un punto, la capa protectora del cable de baja frecuencia también debe estar conectada a tierra en un punto. Si el cable tiene más de una capa de blindaje, se generarán corrientes de ruido, formando una fuente de interferencias de ruido. Cuando un circuito tiene una fuente de señal sin conexión a tierra conectada a un amplificador con conexión a tierra en el sistema, el blindaje en la entrada debe conectarse al terminal público del amplificador; a la inversa, cuando una fuente de señal con conexión a tierra está conectada a un amplificador sin conexión a tierra en el sistema, la entrada del amplificador también debe conectarse al terminal macho de la fuente de señal.
La puesta a tierra de los sistemas eléctricos se debe clasificar según los requisitos y finalidades de la puesta a tierra. Los diferentes tipos de conexión a tierra no se pueden conectar entre sí de manera simple y arbitraria, sino que deben dividirse en varios subsistemas de conexión a tierra independientes. Cada subsistema tiene su propio punto de conexión a tierra o troncal de conexión a tierra y, finalmente, conectarse entre sí para implementar la conexión a tierra general.
P1: ¿Por qué debería estar conectado a tierra?
Respuesta: La introducción de la tecnología de conexión a tierra fue originalmente una medida de protección para evitar que los equipos eléctricos o electrónicos fueran alcanzados por un rayo. La finalidad es introducir la corriente generada por el rayo en la tierra a través del pararrayos, protegiendo así el edificio. Al mismo tiempo, la conexión a tierra también es un medio eficaz para proteger la seguridad personal. Cuando el cable de fase (como un aislamiento deficiente del cable, un circuito envejecido, etc.) entra en contacto con la carcasa del equipo por algún motivo, se generará un voltaje peligroso en la carcasa del equipo y la corriente de falla resultante fluirá a tierra a través del Cable de PE, desempeñando así un papel protector. Con el desarrollo de campos digitales como las comunicaciones electrónicas, considerar únicamente la protección contra rayos y la seguridad del sistema de puesta a tierra está lejos de cumplir con los requisitos.
Por ejemplo, en los sistemas de comunicación, la interconexión de señales entre una gran cantidad de dispositivos requiere que cada dispositivo tenga una "tierra" de referencia como tierra de referencia para la señal. Y con la complejidad de los equipos electrónicos, la frecuencia de las señales es cada vez mayor. Por lo tanto, en el diseño de puesta a tierra, se debe prestar especial atención a las cuestiones de compatibilidad electromagnética, como la interferencia mutua entre señales. De lo contrario, una conexión a tierra inadecuada afectará gravemente la confiabilidad y estabilidad del funcionamiento del sistema. Recientemente, el concepto de "tierra" también se ha introducido en la tecnología de reflujo de señales para señales de alta velocidad.
P2: Definición de conexión a tierra
Respuesta:
En los conceptos modernos de conexión a tierra, para los ingenieros de línea, el término generalmente significa "referencia al voltaje de línea" a un sistema. diseñador, que suele ser un gabinete o bastidor; para un ingeniero eléctrico, significa un cable de tierra o tierra de seguridad verde. Una definición común es "La tierra es un camino de baja impedancia para que la corriente eléctrica regrese a su fuente". Tenga en cuenta que los requisitos son "baja impedancia" y "camino".
P3: Símbolos comunes de conexión a tierra
Respuesta:
Zona o casquillo de protección Pe, pgnd, fg o BGND o DC-return-DC-48V (+ 24V); ) retorno de la fuente de alimentación (batería); GND - lugar de trabajo; DGND - tierra digital; LGND - tierra de protección contra rayos; GND generalmente se considera el punto de referencia de voltaje en un circuito. En un sentido eléctrico, GND se divide en tierra de potencia y tierra de señal. PG es la abreviatura de power ground. El otro es la señal de tierra. De hecho, pueden estar relacionados (¡no necesariamente mezclados!). Los dos nombres son principalmente para facilitar el análisis del circuito. Además, debido a las diferentes formas de los circuitos, hay dos "tierras" que deben distinguirse: tierra digital y tierra analógica. Tanto la tierra digital como la analógica tienen tierra de señal y tierra de alimentación. Entre tierra digital y tierra analógica, algunos circuitos se pueden conectar directamente, algunos circuitos deben conectarse a un reactor y algunos circuitos no se pueden conectar.
P4: Método de conexión a tierra adecuado
Respuesta:
Hay muchas formas de conexión a tierra, incluida la conexión a tierra de un solo punto, la conexión a tierra de múltiples puntos y la conexión a tierra híbrida. La puesta a tierra de un solo punto se divide en puesta a tierra de un solo punto en serie y puesta a tierra de un solo punto en paralelo. En términos generales, la conexión a tierra de un solo punto se utiliza para circuitos simples, diferenciación de conexión a tierra entre diferentes módulos funcionales y bajas frecuencias (F
P5: Introducción al reflujo de señal y la división cruzada
Respuesta: Para una señal electrónica, es necesario encontrar un método con la impedancia más baja para que la corriente regrese a tierra, por lo que cómo manejar este retorno de señal se vuelve muy crítico.
Primero, según la fórmula, podemos conocer la intensidad de la radiación. Es directamente proporcional al área del cordón de soldadura por reflujo, es decir, cuanto más largo es el cordón de soldadura por reflujo, mayor es el cordón de soldadura por reflujo y mayor es su interferencia con la radiación externa. Por lo tanto, al colocar la PCB, el área del bucle de alimentación y del bucle de señal debe reducirse tanto como sea posible.
En segundo lugar, para una señal de alta velocidad, proporcionar un buen retorno de señal puede garantizar su señal. calidad, porque la impedancia característica de la línea de transmisión en la PCB generalmente se calcula con referencia a la capa de tierra (o capa de energía). Hay un plano de tierra continuo cerca de la línea, y la impedancia de esta línea puede permanecer continua si lo hay. No hay referencia a tierra cerca de una sección de línea, la impedancia cambiará y la discontinuidad de la impedancia afectará la integridad de la señal. Por lo tanto, al realizar el cableado, las líneas de alta velocidad deben distribuirse en el piso cerca del plano de tierra. al lado de la línea de alta velocidad y uno o dos cables de tierra, proteja y proporcione un flujo de retorno cercano.
En tercer lugar, ¿por qué intentar no dividir la fuente de alimentación al realizar el cableado? Después de diferentes fuentes de alimentación, el camino de retorno será muy largo y susceptible a interferencias. Por supuesto, no es estrictamente necesario no cruzar la división de potencia, pero está bien para señales de baja velocidad porque la interferencia generada es insignificante en comparación con la. señal de alta velocidad verifique e intente no cruzar. Puede ajustar el cableado de la sección de fuente de alimentación (esto es para placas multicapa de alimentación múltiple).
P6: ¿Por qué la tierra analógica y? ¿Se separará la tierra digital?
Respuesta: Tanto las señales analógicas como las digitales fluirán de regreso al suelo debido a que la señal digital cambia rápidamente, causará mucho ruido en la tierra digital. referencia de tierra limpia Si la tierra analógica y la tierra digital se mezclan, el ruido afecta las señales analógicas. En términos generales, la tierra analógica y la tierra digital deben manejarse por separado y luego conectarse a través de pistas delgadas o puntos únicos. desde la tierra digital del escape a la tierra analógica y, por supuesto, no es muy estricto que las tierras digitales deban separarse. Si las tierras digitales cerca de la parte analógica aún están limpias, se pueden combinar.
P7: ¿Cómo se conectan a tierra las señales en la placa?
Respuesta: Para equipos generales, lo mejor es una conexión a tierra cercana. La conexión a tierra de señales comunes se vuelve mucho más fácil con un diseño de placa multicapa con un plano de tierra completo. El principio básico es asegurar la continuidad del cableado y reducir el número de vías. Cerca del plano de tierra o plano de potencia, etc.
P8: ¿Cómo conectar a tierra el equipo de interfaz de la placa única?
Respuesta: Algunas placas base tendrán interfaces de entrada/salida externas, como conectores serie y conectores RJ45. Si su diseño de puesta a tierra no es bueno, también afectará su funcionamiento normal. Por ejemplo, si hay errores en la interconexión de los puertos de red y pérdida de paquetes, se convertirán en una fuente de interferencias electromagnéticas externas y emitirán ruido dentro de la placa. En términos generales, una interfaz de tierra independiente se divide por separado y la conexión a la tierra de la señal se conecta con un cable delgado, que se puede conectar con una resistencia de 0 ohmios o una resistencia pequeña. Se pueden utilizar trazas delgadas para evitar que el ruido de la tierra de la señal se transmita a la tierra de la interfaz. Asimismo, también se debe considerar cuidadosamente el filtrado de la tierra de la interfaz y de la fuente de alimentación de la interfaz.