Опорная земля сигналов

 

Когда компьютер, подсоединенный к сети, принимает данные в виде цифровых сигналов, он должен каким-то образом распознавать их. Он делает это путем измерения и сравнения принимаемых 3- или 5-вольтовых сигналов с опорной точкой, называемой опорной землей сигналов. Для правильной работы опорная земля сигналов должна находиться как можно ближе к цифровым цепям компьютера. Инженеры решают это, вводя в печатные платы земляную плоскость. Корпус компьютера используется в качестве общей точки соединения земляных плоскостей плат, создавая опорную землю сигналов.

В идеале опорная земля сигналов должна быть полностью изолирована от земли электропитания. Подобная изоляция не позволяла бы утечкам цепей переменного тока и всплескам напряжения воздействовать на опорную землю сигналов. Однако инженеры посчитали непрактичным изолировать опорную землю сигналов подобным образом. Вместо этого шасси вычислительного устройства служит как в качестве опорной земли сигналов, так и в качестве земли цепей питания переменного тока.

Из-за того, что существует связь между опорной землей сигналов и землей питания, проблемы с землей питания могут привести к помехам в работе систем обработки данных. Такие помехи могут быть трудно обнаруживаемыми и затрудняющими отслеживание источника. Обычно это является следствием того факта, что подрядчики, выполняющие работы по прокладке сетей электропитания и сетей данных, не обращают внимания на длину нейтральных проводов и проводов заземления, идущих к каждой розетке электропитания. К сожалению, если эти провода имеют большую длину, они могут служить для электрического шума антенной. И этот шум накладывается на цифровые сигналы, которые компьютер должен иметь возможность распознать.

 

Влияние электрического шума на цифровые сигналы

 

Чтобы понять, как электрический шум влияет на цифровые сигналы, представим, что необходимо послать по сети данные, выражаемые двоичным числом 1011001001101.

Компьютер преобразовывает двоичное число в цифровой сигнал.

Этот цифровой сигнал посылается по сети получателю. Случилось так, что получатель оказался рядом с розеткой электропитания с длинными нейтральным и земляным проводами. Для электрического шума эти провода работают как антенна. Вследствие того, что шасси компьютера получателя используется как в качестве земли электропитания, так и в качестве опорной земли сигналов, шум накладывается на цифровой сигнал, принимаемый компьютером. И теперь, из-за того что шум накладывается сверху на сигнал, компьютер читает его не как число 1011001001101, а, например, как 1011000101101.

Чтобы избежать проблем, связанных с электрическим шумом, важно работать в тесном сотрудничестве с подрядчиком, прокладывающим цепи электропитания, и электроэнергетической компанией. Это позволит иметь наилучшее и самое короткое заземление в сети питания. Один из способов достижения такой цели состоит в том, чтобы посмотреть стоимость получения возможности работы с одним силовым трансформатором, выделенным на всю область установки ЛВС. Если такой вариант допустим, тогда можно проконтролировать подключение к такой выделенной сети электропитания всех других устройств. Накладывая ограничения на то, как и где подключаются такие устройства, как моторы или сильноточные электрические  нагреватели, можно в значительной степени исключить влияние от генерируемого ими электрического шума.

Работая с подрядчиком, выполняющим монтаж сети электропитания, необходимо потребовать установки отдельных силовых распределительных панелей, называемых распределительными щитами, для каждого офисного помещения. Поскольку провода нейтралии земли от каждой силовой розетки собираются на распределительном щите, такой шаг увеличит шанс добиться уменьшения длины земли сигналов. Хотя установка отдельных силовых распределительных панелей и увеличит начальную стоимость сети электропитания, она уменьшит длину проводов заземления и ограничит возможность появления забивающих сигналы электрических шумов нескольких типов.