信號接地_信號線屏蔽層接地方法_信號接地處理方法

　　很多人不太理解信號接地和電源接地的區別，甚至誤以為兩者其實就是一個東西，其實并不是，本文對各種信號的接地處理以及信號接地與電源接地的去別進行總結，希望對您的學習有所幫助。

　　什么是信號地（SG）

　　信號地（SG）是各種物理量的傳感器、信號源零電位以及電路中信號的公共基準地線（相對零電位）。

　　此處信號一般指模擬信號或者能量較弱的數字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導致信號的信噪比（SNR）下降。特別是模擬信號，信號地的漂移，會導致信噪比下降；信號的測量值產生誤差或者錯誤，可能導致系統設計的失敗。

　　因此對信號地的要求較高，也需要在系統中特殊處理，避免和大功率的電源地、數字地以及易產生干擾地線直接連接。尤其是微小信號的測量，信號地通常需要采取隔離技術。

　　信號電路接地和電源接地的主要目的

　　電源（電氣裝置）接地，主要目的：

　　1、保障人身和設備安全，防止電氣裝置絕緣損壞時外殼可能帶電，人觸及會有電擊危險；

　　2、系統運行需要，如交流電力系統的中性點接地、直流系統中的電源正極或中點接地。

　　信號電路接地的目的：

　　保證信號具有穩定的基準電位。

　　為使電子設備工作時有一個統一的參考電位，避免有害電磁場的干擾，使電子設備穩定可靠的工作，電子設備中的信號電路應接地，簡稱為信號地。

　　信號接地與電源接地有什么區別？

　　電源地主要是針對電源回路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過的電流較大，而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑，一般來說信號地流過的電流很小，其實兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白在布PCB板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑，然后在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑，如果共用的話，有可能會導致電源地上大的電流會在信號地上產生一個電壓差（可以解釋為：導線是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流過的電流較大時，也會在此導線上產生電位差，這也叫共阻抗干擾），使信號地的真實電位高于0V，如果信號地的電位較大時，有可能會使信號本來是高電平的，但卻誤判為低電平。

　　當然電源地本來就很不干凈，這樣做也避免由于干擾使信號誤判。所以將兩者地在布線時稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題，因為數字電路的門限較高。

　　信號線屏蔽層接地方法及原理

　　屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當信號線傳輸距離比較遠的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導致兩個接地點電位不同，此時如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對信號形成干擾，因此這種情況下一般采取一點接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。兩端接地屏蔽效果更好，但信號失真會增大

　　請注意：兩層屏蔽應是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應視為單層屏蔽！

　　最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應出電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓；

　　而最內層屏蔽一端接地，由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應。下面的規范是最好的佐證！

　　《GB 50217-1994電力工程電纜設計規范》——3.6.8 控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應符合下列規定：

　?。?）計算機監控系統的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構成兩點或多點接地，宜用集中式一點接地。

　?。?）除（1）項等需要一點接地情況外的控制電纜屏蔽層，當電磁感應的干擾較大，宜采用兩點接地；靜電感應的干擾較大，可用一點接地。雙重屏蔽或復合式總屏蔽，宜對內、外屏蔽分用一點，兩點接地。

　?。?）兩點接地的選擇，還宜考慮在暫態電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

　　《GB50057-2000建筑物防雷設計規范》——第6.3.1條規定：……當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接，當系統要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。

　　其原理是：1.單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應出電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓。

　　如果是防止靜電干擾，必須單點接地，不論是一層還是二層屏蔽。因為單點接地的靜電放電速度是最快的。

　　但是，以下兩種情況除外：

　　1、外部有強電流干擾，單點接地無法滿足靜電的最快放電。

　　如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點接地。當然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。

　　否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強度，不是消除干擾，這時必須多點接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點接地是最佳選擇。比如，企業中的電纜橋架其實就是外屏蔽層，它是必須多點接地的，第一道防線，減小干擾源的強度。內層屏蔽層（其實，大家不會買雙層的電纜，一般是外層就是電纜橋架，內層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點接地，因為外部強度已經減少，盡快放電，消除干擾才是內層的目的。

　　2、外部電擊和防雷等安全的要求。

　　這種情況必須要兩層防護，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的，保證人身和設備安全的，必須多點接地。內層才是防止干擾的，所以必須單點接地。

　　各種信號的接地處理方法

　　除了正確進行接地設計、安裝，還要正確進行各種不同信號的接地處理。控制系統中，大致有以下幾種地線：

　?。?）數字地：也叫邏輯地，是各種開關量（數字量）信號的零電位。

　?。?）模擬地：是各種模擬量信號的零電位。

　?。?）信號地：通常為傳感器的地。

　?。?）交流地：交流供電電源的地線，這種地通常是產生噪聲的地。

　?。?）直流地：直流供電電源的地。

　?。?）屏蔽地：也叫機殼地，為防止靜電感應和磁場感應而設。

　　以上這些地線處理是系統設計、安裝、調試中的一個重要問題。下面就接地問題提出一些看法：

　?。?）控制系統宜采用一點接地。一般情況下，高頻電路應就近多點接地，低頻電路應一點接地。在低頻電路中，布線和元件間的電感并不是什么大問題，然而接地形成的環路的干擾影響很大，因此，常以一點作為接地點;但一點接地不適用于高頻，因為高頻時，地線上具有電感因而增加了地線阻抗，同時各地線之間又產生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下，可用一點接地;高于10MHz時，采用多點接地;在1～10MHz之間可用一點接地，也可用多點接地。

　?。?）交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線的兩點間會有數mV甚至幾V電壓，對低電平信號電路來說，這是一個非常重要的干擾，因此必須加以隔離和防止。

　?。?）浮地與接地的比較。全機浮空即系統各個部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個系統與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力，但一旦絕緣下降就會帶來干擾。還有一種方法，就是將機殼接地，其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強，安全可靠，但實現起來比較復雜。

　?。?）模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可采用屏蔽浮技術。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設計。

　?。?）屏蔽地。在控制系統中為了減少信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控制，對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導流而制成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線圈等磁感應，其屏蔽方法是用高導磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當信號電路是一點接地時，低頻電纜的屏蔽層也應一點接地。如果電纜的屏蔽層地點有一個以上時，將產生噪聲電流，形成噪聲干擾源。當一個電路有一個不接地的信號源與系統中接地的放大器相連時，輸入端的屏蔽應接至放大器的公共端;相反，當接地的信號源與系統中不接地的放大器相連時，放大器的輸入端也應接到信號源的公共端。

　　對于電氣系統的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若干獨立的接地子系統，每個子系統都有其共同的接地點或接地干線，最后才連接在一起，實行總接地。