Виды схем заземления, их достоинства и недостатки

5.6.2. Схемы заземления. Электрические цепи заземления выполняются следующими способами: • в одной точке, с последовательным или параллельным подключением отдельных узлов, блоков, шкафов или РЭС; • в нескольких точках, ближайших к опорной точке "земли". Соответственно системы заземления называются: одноточечная последовательная (рис. 5.6.2, а), одноточечная параллельная (рис. 5.6.2, б) и многоточечная (рис. 5.6.2, в).

При анализе схем заземления необходимо учитывать конечный импеданс заземляющих проводников, зависящий от частоты, а также неэквипотенциальность разнесенных точек заземления. Наибольший уровень помех возникает в одноточечной последовательной системе заземления с общей включенной шиной "земля" (рис. 5.6.2, а). Этой схеме свойствен наибольший уровень помех. При этом способе заземляющие проводники (Z1, Z2, Z3) всех отдельных РЭС или функциональных узлов РЭС оказываются подключенными последовательно. Потенциалы в точках A, B и С равны UA = (I1 + I2 + I3) Z1; UB = (I1 + I2 + I3) Z1 + (I2 + I3) Z2; Uc = (I1 + I2 + I3) Z1 + (I2 + I3) Z2 + I3 Z3; где I1, I2 и I3 − токи заземления РЭС1, РЭС2, РЭС3. Рис. 5.6.2. Схемы заземлений аппаратуры: а − одноточечная последовательная; б − одноточечная параллельная; в − многоточечная 196 Следовательно, чем дальше удалена точка заземления от опорной, тем выше ее потенциал. Тем не менее, из-за простоты реализации такая схема заземления находит широкое применение в аппаратуре. Но ее не рекомендуется применять для цепей с большим разбросом потребляемой мощности, так как мощные РЭС создают большие возвратные токи заземления, которые могут влиять на малосигнальные функциональные средства. При необходимости наиболее критичное средство следует подключать как можно ближе к точке опорного заземления. Одноточечная параллельная схема (рис. 5.6.2, б) свободна от недостатков последовательной схемы, так как потенциалы отдельных средств независимы и соответственно равны UA = I1Z1; UB = I2Z2; UС = I3Z3. Однако эта схема требует большого числа протяженных заземляющих проводников и является конструктивно громоздкой. При этом возрастает электромагнитная связь этих проводников, увеличивающая уровень помех в цепях заземления рецепторов (см. подраздел 5.3). Эту схему лучше использовать на низких частотах. Для обеспечения малого импеданса заземляющих проводов их длина должна быть минимальна. Многоточечную систему заземления рекомендуется использовать на высоких частотах. Отдельные РЭС подключаются в точках, ближайших к опорной "земле" (рис. 5.6.2, в). При этом в качестве опорной "земли" применяется заземляющая поверхность с малым импедансом: металлическое шасси, слой многослойной печатной платы, металлизация пластмассового корпуса и т. д. При использовании многоточечной схемы заземления необходимо применять специальные меры для исключения возникновения контуров заземления между отдельными РЭС, имеющими между собой сигнальные связи. Для этого

используют изолирующие трансформаторы (рис. 5.6.3, а) или оптроны (рис. 5.6.3, б).

Применение трансформатора или оптрона приводит к разрыву контура заземления. К преимуществам использования оптронов относится то, что они практически нечувствительны к внешним электрическим и магнитным помехам, имеют ничтожно малую емкость между входом и выходом. Однако из-за нелинейности вольтамперной характеристики оптронные связи применяются в основном при импульсно- модулированных сигналах.