接地有好几种含义,一般分为安全接地和为信号提供参考基准点。
安全接地:电气设备的金属外壳与物理大地连接。
根据中性点是否接物理大地分两种,一种是中性点浮地系统,常见在办公、商场和家庭场所;另一种是中性点与物理大地相连,如工业车间;不管是哪种,电气设备的金属外壳都要与物理大地相连,这种接地属于安全接地,目的是:当有漏电流经过设备外壳时,漏电流通过物理大地泄放,而不会对人造成危害。
中性点接地系统有一个风险,当火线搭错线接到机壳上,由于回路中阻抗很小,此时电流很大,导致线路中温升较大,如果场所中有油气等物品,会造成火灾的发生。因此,设备的金属外壳除了接物理大地外还要接零线。当发生漏电流,就会通过零线回去,这样电流很大会直接把保险丝烧坏,从而避免故障持续。
信号接地(提供一个公共的参考电平点)
理想的信号接地:接地是等势体,其阻抗为0,不管多大电流流过,都没有电压降。
实际的接地,是有阻抗的,因此它不是等势体,就有可能导致接地问题。
信号接地的类型:单点接地系统(<1MHz)
单点星形连接:
单点串行连接:
单点串行接法地线电流会相互影响,假设A是大功率,B是小功率的,C是模拟的,A就会特容易影响B和C。因此当这种情况,就需要使用单点星形接法。
多点接地(>10MHz)
混合接地(1MHz<f<10Mhz或者两者兼有)
信号接地的方式只有上述三种:单点星形接地、单点串行接地和多点接地。
如果信号接地(也就是参考电平点)与物理大地没有关系,这种就叫做浮地系统,如手持式的仪器仪表等。
信号地和物理大地也可以接在一起,如示波器,它们的信号地与物理大地最终接在一起。
由于不合理接地引发的典型问题
AD/DA转换器接地方法(单点星形连接):
典型接地系统设计:
外壳通常是金属的,与物理大地相连接;
外部信号线或电源线,外部的雷击或静电可能通过外部线进来,那么就需要在外部信号线或电源线与地之间加上保护器件,器件一端接信号线或电源线,另一端接在防雷或防静电保护地上,当有雷击或静电,接地上瞬间有大电流,因此需要单点接地;
大功率器件接地当作噪音源地,需要单独接地;
数字电路,频率高,采用多点接地,然后单点接到物理大地上;
模拟电路可采用单点星形或单点串行接地。