Сигнальное заземление что это

Сигнальное заземление что это

Заземление (earthing, grounding) представляет собой физическое присоединение нескольких цепей к общему потенциалу. Сигнальное заземление соответствует со­зданию точки общего нулевого потенциала для измерительных сигналов. Теорети­чески все точки, которые должны быть заземлены, присоединяются к этому нулево­му потенциалу без каких-либо сопротивлений или индуктивностей. К сожалению, на практике это невыполнимо. Проблемы, связанные с низким качеством заземления, являются наиболее распространенными, и именно их труднее всего обнаружить.

Рис. 4. Простая измерительная схема с двумя заземлениями.

На рис. 4 представлена схема с источником напря­жения vs, присоединенным к заземлению P1, и собственно измерительные устрой­ства, присоединенные к заземлению Р2. Два отдельных заземления редко имеют одинаковый потенциал, поэтому между ними существует ток утечки. Вольтметр покажет не правильное значение напряжения vs, а искаженную величину vs + vg. В больших и сложных системах часто имеются отдельные заземления для датчиков, кабелей, компьютерного оборудования, силовых элементов и шасси аппаратуры. Все эти отдельные системы заземления должны быть присоединены к общей точке заземления, как это показано на рис. 5.

Практическое правило для кабелей, по которым передаются аналоговые сигналы, — заземление должно быть как можно ближе к источнику сигнала, т. е. датчику.

Раздельное заземление рекомендуется производить для релейных схем, двигате­лей и других устройств, которые потребляют большие токи. Наконец, шасси аппара­туры должны быть присоединены к отдельному заземлению, а это последнее — к об­щему заземлителю.

Экраны сигнальных кабелей обычно также заземляют. Чтобы избежать замкну­тых контуров в схемах заземления, экраны соединяют с "землей" только в одной точ­ке — или вблизи от источника сигнала (датчика), или вблизи последующих элект­ронных устройств. Первый вариант дает лучшее ослабление помех (рис.6).

Проблемы, связанные с заземлением в контрольно-измерительных системах, можно обобщить в следующих правилах.

• Необходимо четко определить пути протекания тока. Токи, текущие от силового оборудования, должны возвращаться к тем же устройствам. Проводники, присоединенные к электрическим элементам, могут называться "землей", но в действительности функционировать как замкнутый контур и вызывать искажение напряжения или пиковые возмущения из-за импеданса кабелей. Следует применять провода соответствующего сечения как для силовых цепей, так и для цепей заземления.

• Цифровые и аналоговые цепи должны заземляться раздельно. Когда цифровая система изменяет свое логическое состояние, на "цифровом заземлении" могут появляться значительные всплески напряжения. Поскольку аналоговые цепи обычно очень чувствительны к возмущениям, то раздельное заземление снижает влияние резистивной связи.

Провода заземления и заземленные экраны могут доставить много неприятностей.Сущность проблемы такова:ток,протекая по линии заземления,может возбудить сигнал,который воспринимает другая часть схемы,сидящая на том же проводе заземления.Часто используют решение в лоб:

все линии заземления сходятся в одной точке ,но это не всегда самое верное решение.

Обычные ошибки заземления.Общая ситуация представлена на рис.1.В одном приборе находятся усилитель низкого уровня и мощный усилитель с большим потребляемым током.Первая схема сделана правильно:оба усилителя присоединены непосредствено к измерительным выводам стабилизатора напряжения питания, поэтому падение напряжения IR на проводах,идущих к мощному каскаду,не оказывает влияние на напряжения питания усилителя низкого уровня.К тому же ток нагрузки,проходя на землю,не появляется на входе низкого уровня;вообще,никакой ток не идет по проводу заземления входа усилителя низкого уровня к схемной "Мекке".

Читайте также:  Обзор тв приставок на андроид с алиэкспресс

Во-второй схеме имеются две грубые ошибки.Флуктуации напряжения питания,поожденные токами нагрузки каскада высокого уровня,отражаются на напряжении питания каскада низкого уровня.Если входной каскад имеет недостаточно высокий коэффициент ослабления флуктуаций питания,то это может привести к возникновению автоколебаний.Далее,ток нагрузки,возвращаясь к источнику питания,вызывает флуктуации потенциала на "земле" корпуса по отношению к заземлению источника питания.Входной каскад оказывается привязанным к этой "переменной земле",а это,очевидно,плохо.Т.е. надо следить,где протекают большие токи сигнала и смотреть,чтобы они не влияли на вход.В некоторых случаях разумно отделить источник питания от каскада низкого уровня небольшой RC-цепью.

Межприборное заземление.

Идея главной точки заземления внутри одного приборра хороша,но не годится,если сигнал идет из одного прибора в другой и у каждого свое представление о "земле".В таких случаях можно использовать одно из следующих предложений.

Сигналы выского уровня.Если сигналы имеют напряжение несколько вольт или это логические сигналы,то можно просто соединить то,что нужно,и зыбыть об этом.(рис.3).Источник напряжения(обозначен между 2мя заземлениями)представляет собой разность потенциалов между 2мя выводами линий питания в одной и той же или в разных комнатах здания.Эта разность потенциалов состоит частично из напряжения,наведенного от сети,гармоник частоты сети,радиочастотных сигналов ,разных всплесков и прочего "мусора".Если наши сигналы достаточно велики,то все это,в общем-то,не важно.

Малые сигналы и длинные линии.Для малых сигналов такая ситуация нетерпима.Несколько идей для этой цели содержит рис.4.На первой схеме коаксиальный экранированный кабель присоединен к корпусу и схемному заземлению источника сигнала,но изолирован от корпуса приемника.Благодаря дифференциальному усилителю для буферизации входного сигнала подавляется синфазный сигнал в цепи заземления,выделяющийся на экране.Также полезно подключить резистор с малым сопротивлением и шунтирующий конденсатор на землю для ограничения сдвига "напряжения заземления" и предупреждений входного каскада.Еще одна схема демонстрирует использование "псевдодифференциального" входного включения для усилительного каскада с одним выходом .Сопротивление 10 Ом включенного между общей точкой усилителя и схемной землей резистора достаточно велико(во много раз больше полного сопротивления заземления источника),так что потенцал в этой точке задает опорная земля источника сигнала.Разумеется, любой шум,присутствующий в этом узле схемы,появится также на выходе,однако это становится неважным,если каскад имеет достаточно высокий коэффициент усиления Ku,поскольку отношение полезного сигнала к шумам заземления увеличивается в Ku раз.Таким образом,хотя данная схема не является подлинно дифференциальной(КОСС ),тем не менее работает она достаточно хорошо(с эффективным КОСС=Ku).Такой прием псевдодифференциального включения с отслеживанием потенциала земли можно использовать также для сигналов низкого уровня внутри самого прибора,когда возникают проблемы с шумами заземления.

Во-второй схеме используется экранированная витая пара, экран которой присоединен к корпусу на обоих концах.Это не опасно,т.к. по экрану сигнал не идет.Дифференциальный усилитель используется,как и раньше,на приемном конце.Если передается логический сигнал,то имеет смысл передавать дифференциальный сигнал(сигнал и его инверсию),как показано на рисунке.

Читайте также:  Как включить в биосе запуск с флешки

На радиочастотах подходящий способ подавления синфазного сигнала на приемном конце дает трансформаторная связь;она также облегчает получение дифференциального биполярного сигнала на передающем конце.Трансформаторы также популярны в звуковой аппаратуре,хотя они громоздки и ведут к некоторому искажению сигнала.

Для очень длинных кабельных линий(измеряемых километрами) полезно принять меры против больших токов в экранах на радиочастотах.Способ достижения этого показан на рис.5.Как было показано выше, дифференциальный усилитель работает с витой парой и на него не влияет напряжение экрана.Путем связи экрана через небольшую катушку индуктивности с корпусом удается сохранить малое напряжение постоянного тока,а большие радиочастотные токи исключить.На .той схеме также показана защита от выхода синфазного напряжения за пределы В.

Хорошая схема защиты многопроводного кабеля,в котором требуется исключить синфазные наводки,показана на рис.6.Так как у всех сигналов наводка одна и та же,то единственный провод,подключенный к земле на передающем конце,служит для компенсации синфазных сигналов во всех n проводах сигнала. Просто этот сигнал считывается по отношению к земле на приемном конце и используется как опорный входной сигнал для всех n дифференциальных усилителей,работающих с остальными сигналами.

Приведенные схемы хорошо подавляют синфазные помехи на низких и средних частотах,но против РЧ-помех они могут оказаться неэффективными из-за низкого КОСС в приемном дифференциальном усилителе.

Плавающий источник сигнала.Та же несогласованность напряжений заземления в разных местах проявляется еще более серьезно на входах низкого уровня,поскольку там сигналы очень малы .Если заземлить экран на обоих концах,то разность напряжений заземления появится в качестве сигнала на входе усилителя.Лучше всего отделить экран от заземления в источнике(рис.7).

Изолирующие усилители.Другим решением связанных с заземлением проблем является использование "изолирующего усилителя".Изолирующие усилители-готовые устройства, предназначенные для передачи аналогового сигнала(с полосой частот,начинающейся от постоянного тока)от схемы с одним опорным уровнем заземления к другой схеме,имеющей совершенно другую землю(рис.8).На практике в некоторых экзотических ситуациях потенциалы этих "земель" могут отличаться на много киловольт.Применение изолирующих усилителей обязательно в медицинской электронике-там,где электроды прикладываются к телу человека,с тем,чтобы полностью изолировать такие контакты от измерительных схем,питающихся непосредственно от сети переменного тока.

Защита сигнала.Это также способ уменьшения эффектов входной емкости и утечек при малых сигналах и большом полном сопротивлении.Если мы работаем с сигналами от микроэлектродов или емкостных датчиков с внутренним полным сопротивлением в сотни мегаом,то даже входная емкость в несколько пикпфарад может в этом случае совместно с этим сопротивлением обрразовать фильтр нижних частот со спадом,начинающимся с нескольких герц.К тому же конечное значение сопротивления изоляции в соединительном кабеле легко может на порядки ухудшить рабочие параметры усилителя со сверхнизким током входного сигнала(ток смещения меньше пикоампера) за счет утечек.Обе эти проблемы решаются путем использования защитного электрода(рис.9).

Внутренний экран соединен с повторителем;это эффективно исключает токи и резистивных,и емкостных утечек за счет нулевой разности потенциалов между сигнальным прроводом и его окружением.Внешний заземленный экран предохраняет от помех защитный электрод;не доставляет хлопот работа повторителя на емкость и утечку между экранами,т.к. у повторителя малое полное выходное сопротивление.

Читайте также:  Ваз 2107 синий цвет

Этот прием не следует применять чаще,чем это необходимо; имеет смысл ставить повторитель как можно ближе к источнику сигнала,защищая лишь небольшой отрезок кабеля,соединяющий сигнал после повторителя с его низким полным выходным сопротивлением к отдаленному усилителю можно и по обычному экранированному кабелю.

Заземление (earthing, grounding) представляет собой физическое присоединение нескольких цепей к общему потенциалу. Сигнальное заземление соответствует со­зданию точки общего нулевого потенциала для измерительных сигналов. Теорети­чески все точки, которые должны быть заземлены, присоединяются к этому нулево­му потенциалу без каких-либо сопротивлений или индуктивностей. К сожалению, на практике это невыполнимо. Проблемы, связанные с низким качеством заземления, являются наиболее распространенными, и именно их труднее всего обнаружить.

Рис. 4. Простая измерительная схема с двумя заземлениями.

На рис. 4 представлена схема с источником напря­жения vs, присоединенным к заземлению P1, и собственно измерительные устрой­ства, присоединенные к заземлению Р2. Два отдельных заземления редко имеют одинаковый потенциал, поэтому между ними существует ток утечки. Вольтметр покажет не правильное значение напряжения vs, а искаженную величину vs + vg. В больших и сложных системах часто имеются отдельные заземления для датчиков, кабелей, компьютерного оборудования, силовых элементов и шасси аппаратуры. Все эти отдельные системы заземления должны быть присоединены к общей точке заземления, как это показано на рис. 5.

Практическое правило для кабелей, по которым передаются аналоговые сигналы, — заземление должно быть как можно ближе к источнику сигнала, т. е. датчику.

Раздельное заземление рекомендуется производить для релейных схем, двигате­лей и других устройств, которые потребляют большие токи. Наконец, шасси аппара­туры должны быть присоединены к отдельному заземлению, а это последнее — к об­щему заземлителю.

Экраны сигнальных кабелей обычно также заземляют. Чтобы избежать замкну­тых контуров в схемах заземления, экраны соединяют с "землей" только в одной точ­ке — или вблизи от источника сигнала (датчика), или вблизи последующих элект­ронных устройств. Первый вариант дает лучшее ослабление помех (рис.6).

Проблемы, связанные с заземлением в контрольно-измерительных системах, можно обобщить в следующих правилах.

• Необходимо четко определить пути протекания тока. Токи, текущие от силового оборудования, должны возвращаться к тем же устройствам. Проводники, присоединенные к электрическим элементам, могут называться "землей", но в действительности функционировать как замкнутый контур и вызывать искажение напряжения или пиковые возмущения из-за импеданса кабелей. Следует применять провода соответствующего сечения как для силовых цепей, так и для цепей заземления.

• Цифровые и аналоговые цепи должны заземляться раздельно. Когда цифровая система изменяет свое логическое состояние, на "цифровом заземлении" могут появляться значительные всплески напряжения. Поскольку аналоговые цепи обычно очень чувствительны к возмущениям, то раздельное заземление снижает влияние резистивной связи.

Ссылка на основную публикацию
Сигнал flash в телефоне panasonic
● 19.12.08 13:08 - krepsky - 9 / 19.12.08 Два дня ломаю голову… Такая ситуация - купили партию телефонов Panasonic...
Самые популярные теги в вк
Хештег — это слово или фраза со знаком «решетки», которое работает как гиперссылка для поиска по социальной сети. Хештеги поддерживают...
Самые популярные интернет магазины одежды в россии
Мы собрали для вас список лучших интернет-магазинов одежды и обуви с доставкой по всей России. Lamoda.ru (Россия) Крупный онлайн-магазин модной...
Сигналы материнской платы при загрузке
BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода). Программа системного уровня, предназначенная для первоначального запуска компьютера, настройки оборудования и обеспечения...
Adblock detector