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今天，我想讨论以下问题

为什么接地？

接地回路问题及解决方案？

常见阻抗耦合问题及解决方案？

各种接地方式？

一

为什么接地？

(1)

设备接地的主要目的之一是为了安全

对于图中的机箱，如果机箱不接地，当电源线与机箱之间的绝缘良好（阻抗大）时，虽然机箱上的感应电压可能很高，但不会有危险人触摸机箱，因为流过人体的电流很小。

但是，如果电源线与机箱之间的绝缘层损坏，绝缘电阻会降低。 当人接触机箱时，会有大电流流过人体，造成人身伤害。 最坏的情况是电源线与机箱短路，电流全部流过人体。

(2)

接地还为雷电流提供了放电路径

设施或设备安装浪涌抑制器时，必须接地，否则浪涌能量无法释放。 这时，不仅要接地，还要“接地”，即地线的阻抗必须很低。 对于很多静电敏感场合，接地仍然是释放电荷的主要手段。

二

接地环路干扰的原因及解决方法

(1)

地球环路的成因

1个

器件之间的地电位不同，形成地电压，电流在器件形成的回路之间流动。

2个

由于互连的设备处于强电磁场中，因此在设备之间形成的环路中会感应出环路电流。

(2)

解决地环路干扰的方法

1个

降低地线的阻抗，从而降低干扰电压。

2个

增加接地回路的阻抗信号隔离器电路图，从而减小接地回路电流。

3个

采用隔离变压器、光耦合、共模扼流圈、平衡电路等方法。

隔离变压器分析

解决地环路干扰最基本的方法就是切断地环路。

通过隔离变压器，两个设备之间的信号传输通过磁场耦合进行，同时避免了电气直接连接。

变压器隔离法也有缺点：

1、不能传输直流电，体积大，成本高。

2、由于变压器初级和次级之间存在寄生电容，高频时的隔离效果不是很好。

光隔离器

打破接地回路的另一种方法是使用光传输信号。 这是解决地环路干扰问题最理想的方法。

光连接的方法有两种：一种是光耦器件； 另一种是用光纤连接。 光耦的寄生电容一般为2pf，可以对很高的频率提供很好的隔离。

光纤几乎没有寄生电容，但在安装、维护和成本方面不如光耦合器器件。

平衡电路

主要有两个问题：1、为什么平衡电路可以抑制地环路的干扰？ 2、平衡电路有什么局限性？

电路图如下： 若：RS1=RS2，RL1=RL2，VS1=VS2，则为全平衡电路。

三

关于共阻抗耦合

(1)

公共阻抗耦合

上图中：功放的前级和后级共用地线，从而使后级功放的信号耦合到前级的输入端。 这可能会产生不利影响。

(2)

对上述电路的改进

改进1：改变电源的位置，使其靠近后级放大器（更高功率）。 这样，后级较大的地线电流就不会通过前级地线。

改进二：后级放大器通过单根地线与电源相连，实际上改为并联单点接地结构。

四

接地方式

串联单点接地、并联单点接地、多点接地、混合接地

(1)

串联单点接地

优点：结构比较简单，各回路地线短，电阻小。 使用这种接地方法时，应注意将最低电平电路靠近A放置，使B点和C点的电位上升最小。

缺点：可见A、B、C点的电位不仅不为零，而且还受到其他电路的影响。 从防止和抑制干扰的角度来看，这种接地方式不好，存在公共阻抗耦合。

(2)

并联单点接地

优点：每个设备的电位只和自身的电流和对地电阻有关，不受其他设备的影响。 可以防止各种设备之间的相互干扰和地环路干扰。 无公共阻抗耦合。

缺点：如果设备较多，需要的地线较多，会加长地线，增加阻抗，结构复杂。 各个接地导体之间也会发生相互耦合，这不适用于高频。

(3)

多点接地

优点：电路简单，地线短，适合高频。

缺点：接地回路会比较多，会出现一些常见的阻抗耦合。

(4)

混合接地

将电路按其特性进行分组，不易相互干扰的电路放在同一组，容易相互干扰的电路放在不同的组。 每组采用串联单点接地，得到最简单的地线结构，不同组的接地采用并联单点接地，避免相互干扰。

写在最后

在我们实际的开关电源中，很多时候是混合接地方式。 具体来说，就是要深入了解各种线路之间的关系和优缺点，然后选择合适的接地方式。 很多时候不能满足原则信号隔离器电路图，需要做适当的取舍，这需要经验和技术。