5.10. Заземление

Система заземления - это электрическая цепь, обладающая свойством сохранять минимальный потенциал, являющийся устройством отсчета в конкретной аппаратуре [17, 24]. Например, в стационарном радиоэлектронном и электронном оборудовании нулевой потенциал может быть близок к потенциалу земного, а в подвижном оборудовании - отличен от него, но может являться опорным для любого элемента электрической системы.

При проектировании средств заземления необхо­димо найти компромисс между противоречащими друг другу требованиями. Заземляющая система должна:

• представлять собой цепь опорного источника напря­жения (в типичном случае ±100 мВ для аналоговых схем и ±200 мВ для цифровых);

• обеспечивать сигнальные и силовые цепи возврата;

• образовывать опорные плоскости для антенн;

• препятствовать появлению вблизи антенн высокочастотных потенциалов;

• защи­щать людей и оборудование от грозовых разрядов;

• защищать людей и оборудование от неисправностей;

• в цепях источников питания снимать статические за­ряды.

Заземляющая система должна быть тщательно спроектирована, чтобы удовлетворять всем этим тре­бованиям и одновременно свести к минимуму нежела­тельные паразитные связи между сигналами, приво­дящие к возникновению помех.

Рационально организованная система заземления в аппаратуре вместе с экранированием и фильтрацией является эффективным средством ослабления помех. При конструировании аппаратуры системе заземления предъявляют следующие основные требования:

• минимизация общего импеданса земли, позволяющая исключить образование напряжения помех, превышающего допустимый уровень за счет протекания токов отдельных каскадов, микросхем, функциональных узлов и т. д. через общие участки земли;

• отсутствие замкнутых контуров заземления, чувствительных к воздействию магнитных полей.

На рисунке 5.15 показана схема переноса помех из цепи источника в цепь рецептора за счет общего импеданса земли.

U_Р

Z_И Z_Р Z_Н Z

е_{и ~ ~} е_р

Z_ОБЩ

I_з

Рисунок 5.15. Схема переноса помех

Согласно схеме замещения, уровень помех на нагрузке рецептора

. (5.114)

В аппаратуре требуются как минимум три раздельные цепи заземления:

1) для сигнальных цепей с низкими уровнями токов и напряжения;

2) для силовых цепей с высокими уровнями потребляемой мощности (источники питания, выходные каскады РЭА, схем управления реле, двигатели и т. д.);

3) для корпусных цепей (несущих конструкций: шасси, панелей, кожухов, крышек корпусов, экранов и металлизации).

Следует отметить, что в зависимости от назначения аппаратуры и условий ее эксплуатации защитное заземление может выполняться с помощью корпусных цепей. При этом цепи, соединяющие экраны в аппаратуре, могут быть с ними кондуктивно развязаны и электрически соединены только в одной опорной точке заземления.