接地的三个目标

原创 加油射频工程师 2022-12-07 13:09
大型设施中的电子系统和设备,通常情况下,共享相同的金属结构。比如说,飞机,轮船,汽车或者卫星等。

除了让飞机看上去像飞机,轮船看上去像轮船,汽车看上去像汽车,卫星看上去像卫星外,这些金属结构还有其他的用途。
比如作为电力的回流路径,闪电释放的路径,作为信号的参考,信号的回流路径。

这些金属结构对电子系统的作用,就类似于大地对固定地面装置一样。

看到“接地”这个词,通常是指零阻抗结构或者等电位面,但是在实际应用的过程中,并没有真的实现零阻抗的概念。

任何导体都有阻抗,当电流流过这些导体时,会在导体上引入压降。
而且,当信号频率升高时,即使是电阻接近于0的超导体,仍然会有电感。所以,对交流信号而言,导体仍然具有非零阻抗。
对于低频信号,如电源频率,零阻抗或者等电位面可以被认为是有效的。
但是,当频率升高时,导体的电感会产生比较大的阻抗,就不能认为是等电位面。

如上面所述,上面的金属结构需要实现不同的接地目标,而每个目标可能需要使用不同的规则。
而设备系统安装设计成功的关键,是了解不同接地目标之间的区别以及他们在系统实施中的相互关系。

不同的接地目标,可以分为三类:
1 安全接地(Safety Grounding)
这类接地,主要是为了排除与电气危相关的危险。比如说防止触电,还有防止火灾,以及避免设备损坏。
安全接地,主要与相对低频的应用相关,比如说电力系统等。

2 信号接地(Signal Grounding)
信号接地,主要是为电路和系统提供可靠的统一参考,以确保设备和系统的性能。
当信号接地被正确执行时,可以防止设备的功能失真或者运行出现问题。
信号地也用作信号的电流返回路径。
信号接地,并不只针对低频,它的频率从DC开始,一直到系统中所涉及的最高频率。

3 EMI控制接地(EMI control Grounding)
EMI控制接地,目的是为了获得令人满意的系统EMC性能。
其主要是为了发挥滤波器,瞬态和浪涌抑制器以及其他终端保护装置的高效性能。
通过使用这些装置,使得设备在正常工作时,不影响别人,也不被别人影响。

安全接地要求从系统到大地存在一条低阻抗路径;但对于信号和EMI控制接地而言,可能会,也可能不会连接到实际的接地电位。
比如卫星在没有与大地连接的情况下,也能成功运行。

当要同时考虑安全接地和信号接地时,可能会出现困难。因为适合安全目的的接地可能不适合信号接地,甚至可能会加剧EMI。

参考文献:Grounds for Grounding

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