5.10.1. Способы заземления
Электрические цепи в аппаратуре заземляются следующими способами:
В одной точке, причем это соединение может быть последовательным (рисунок 5.16) и параллельным (рисунок 5.17);
Аналоговая Цифровая Двигатели Источники
схема с низким схема и соленоиды питания
уровн. сигнала
Рисунок 5.16. Одноточечная последовательная схема заземления
Аналоговая Цифровая Двигатели Источники
схема с низким схема и соленоиды питания
уровн. сигнала
Рисунок 5.17. Одноточечная параллельная схема заземления
В нескольких точках, ближайших к опорной точке земли (рисунок 2.18).
Аналоговая Цифровая Двигатели Источники
схема с низким схема и соленоиды питания
уровн. сигнала
Рисунок 5.18. Многоточечная схема заземления
Соответственно системы заземления могут быть названы одноточечными (последовательная и параллельная) и многоточечными.
На рисунке 5.16 показана схема заземления, в которой реализован принцип заземления в одной (общей) точке (одноточечная последовательная). Каждая отдельная схема и каждый экран имеют свой отвод к общей точке. Каждое основание или каждая стойка соединяется с монтажной панелью с помощью одного проводника. При таком подходе исключается паразитная связь через общий импеданс и уменьшается вероятность образования низкочастотного паразитного контура с замыканием на землю. Заземление в общей точке очень эффективно до частот 1 МГц, а если система заземления имеет малый размер (не более 0,05λ), частотный предел может достичь 10 МГц. Однако чувствительные аналоговые схемы могут воспринимать помехи вследствие индуктивной и емкостной паразитных связей, несмотря на многочисленные провода заземления. Тем не менее, в большинстве военных и космических устройств используются подобные заземления в общей точке. В большинстве устройств гражданского применения допустимо расстояние 0,1λ, а при заземлении нечувствительных устройств расстояние можно увеличить до 0,15λ.
Одноточечную параллельную систему заземления можно использовать на низких частотах, так как их применение приводит к увеличению длин соединительных проводников. При этом потенциалы функциональных узлов независимы.
Одноточечная параллельная система заземления конструктивно громоздка. На высоких частотах она применяться не может, так как индуктивности заземляющих проводников значительно увеличивают импеданс земли и между проводниками возникает емкостная и индуктивная связи. Для обеспечения малого импеданса заземляющих проводов их длина должна быть возможно короче.
Многоточечную систему заземления следует использовать на высоких частотах, подключая функциональные узлы аппаратуры в точках, ближайших к опорной земле (рисунок 5.18). При этом в качестве опорной применяется заземляющая поверхность с малым импедансом: металлическое шасси, слой многослойной печатной платы, металлизация пластмассового корпуса и т.д. Электрическое сопротивление между двумя точками сплошного заземления, выполненного, например, с помощью металлического листа, может быть рассчитано как
Z = R~(l + |tg2πl/λ|), (5.115)
где l - расстояние между точками заземления в направлении распространения токов заземления; λ - длина волны; R~ - поверхностное сопротивление между точками заземления на высокой частоте.
Импеданс заземления на высоких частотах можно снизить, применив гальваническое покрытие с более высокой, чем у основного металла, проводимостью (например, серебрение для медного или латунного шасси), не увеличивая толщины поверхности. Другим эффективным способом снижения импеданса заземления является уплотнение компоновки аппаратуры.
На частотах до 1 МГц рекомендуется применение одноточечной системы заземления, свыше 10 МГц - многоточечной. В диапазоне 1...10 МГц можно в зависимости от конкретной компоновки аппаратуры использовать как одноточечный, так и многоточечный способы заземления.
В электрических схемах с аналоговыми схемами и интегральными микросхемами часто используют комбинированную схему заземления – комбинацию одноточечной (для аналоговых схем) и многоточечной (для цифровых схем) систем заземления.