1. Введение

В процессе проектирования схем заземление является обычным вопросом. Метод заземления должен основываться на конкретных сценариях использования, и универсального метода заземления не существует. В этой статье мы объясним суть вопросов заземления, к которым стоит внимательно отнестись.

2、Классификация заземления

Одна и та же аппаратная схема также может иметь различия в способах заземления, если назначение разное. В целом цель заземления определяет метод заземления. По эксплуатационным характеристикам заземления можно в основном разделить на следующие четыре типа:

1. Безопасное заземление;
2. Рабочее заземление, включая цифровое, аналоговое и силовое заземление;
3. Заземление от перенапряжения;

4. Антистатическое заземление;

3. Цель заземления.

Основные цели заземления делятся на три категории: низкое сопротивление относительно земли, стабильное заземление и сбалансированное заземление. Далее мы в основном подробно остановимся на этих трех аспектах:
1. низкое сопротивление относительно земли.
Низкое сопротивление относительно земли означает максимально возможную минимизацию импеданса между плоскостью заземления. Этот импеданс необходимо различать в низкочастотных и высокочастотных сценариях применения. Если мы подключим большое сопротивление между сигнальной плоскостью и
заземляющей плоскостью, как показано на следующем рисунке:

Анализ:
Когда низкочастотные сигналы передаются от сигнальной плоскости к заземляющей плоскости, большая индуктивность эквивалентна проводу, непосредственно заземленному, и в это время проявляется низкий импеданс.
Когда высокочастотные сигналы передаются от сигнальной плоскости к заземляющей плоскости, большая индуктивность демонстрирует большой импеданс, а характеристикой, проявляемой во время тестирования, является высокий импеданс.

2. Устойчивость на уровне земли

Стабильность заземления означает, что сопротивление относительно земли достаточно, и ток легко отводится непосредственно в землю, при этом падение напряжения на проводе практически отсутствует. Это будет похоже на огромный океан, где сколько бы рек ни сходилось, сюрпризов не будет.

3. Баланс грунта

Что касается источников питания или сигналов, то, что действительно ценно для нас, часто — это разница давлений между ними. Существует сценарий, когда схема подвергается внешним помехам, напряжение на обеих плоскостях в целом увеличивается (дифференциальное напряжение остается неизменным, синфазное напряжение увеличивается), как показано на следующем рисунке. На самом деле схема обычно по-прежнему работает нормально, и подобный сценарий часто встречается при производстве объектов.

Электростатический импульс попадает на печатную плату через воздух, и для локальных цепей разные расстояния неизбежно приведут к возникновению электростатических перепадов давления. На этом этапе, если для ее отделения используется металлическая пластина, даже если металлическая пластина плавает, индуцированное электрическое
поле будет однородным для печатной платы за металлической пластиной. Хотя наведенные помехи все еще существуют, по крайней мере, схема в основном сбалансирована. Конечно, было бы лучше, если бы эта металлическая пластина была заземлена. Конечно, синфазное напряжение обычно не поддерживается, поскольку полное
сопротивление линии передачи неравномерно, что часто приводит к помехам дифференциального напряжения. Лучше не сталкиваться с проблемой баланса заземления, но когда такой возможности нет, например, в плавучем оборудовании, печатные платы, которые должны подвергаться воздействию статического электричества, должны учитывать проблему баланса
заземления при их защите.

4. Общие помехи от заземления.

Помехи от общего заземления являются основной проблемой при заземлении.

Например, в театре три зала: зал А, зал Б и зал В, имеющие только один выход. Когда в трех залах одновременно проводятся три заседания, площадь зала С больше и в нем может разместиться больше людей. Выход зрителей из зала C повлияет на выход персонала
из зала A и зала B. (Зал a, зал b и зал c эквивалентны трем обратным путям на землю, а проход эквивалентен общему сопротивлению земли. )

Например, на рисунке 1 сопротивление секции RAB представляет собой общую часть сопротивления земли, и токи заземления Io, Ia и Id, протекающие через эту секцию, будут влиять друг на друга в этой секции; Если эти три тока существенно различаются на 1-2 порядка, то влияние
друг на друга нельзя игнорировать, особенно когда слабая ветвь тока заземления используется для схем количественного измерения, усиления или АЦП; На рисунке 2 показано влияние Id на два других пути; На рисунке 3 показано, что все три тока заземления изолированы отдельно.

5.Общие базовые методы

Основная идея заключается в обеспечении независимого подключения защитного заземления, рабочего цифрового заземления, рабочего аналогового заземления, рабочего заземления питания, заземления грозового перенапряжения и защитного заземления в конструкции. Наконец, при отладке системы, исходя из решаемой задачи между разными регионами, то есть по назначению заземления, эти точки заземления соединяют следующими способами, в том числе:

НЕТ.	Метод заземления	Описывать
1	Прямое заземление	Подходит для средних и заземляющих частот, этот тип провода имеет определенную рабочую индуктивность и рабочее сопротивление, которые могут влиять на высокочастотные колебания токов заземления. Под воздействием индуктивности кабель играет большую роль импеданса, эквивалентного низкочастотному заземлению. На высоких частотах заземление с большим сопротивлением не может обеспечить надежную проводимость на высоких частотах.
2	Заземление с высоким сопротивлением	Особенностью большого резистора является то, что при возникновении разницы давлений между двумя концами резистора генерируется слабый ток проводимости. После того, как заряд на заземляющем проводе разряжается, конечная разница давлений между двумя концами достигает 0 В. Эта функция используется в тех случаях, когда необходимо разрядить заряд, но не быстро.
3	Заземление с низким сопротивлением	Проблема, которую необходимо решить небольшим резисторам, заключается в добавлении демпфирования, которое препятствует быстрому изменению перерегулирования тока заземления. Когда ток изменяется, он замедляет нарастающий фронт импульсного тока, что эквивалентно согласующему сопротивлению между выходным концом кварцевого генератора и выходным концом шины, чтобы уменьшить звон при перерегулировании.
4	Индуктивное заземление	Обычно используемые в ситуациях, когда колебания тока увеличиваются, индукторы обладают свойством подавлять изменения состояния схемы. Благодаря соединению индукторов можно устранить пик и впадину.
5	Магнитное заземление	Магнитные шарики, обычно применяемые между слабыми сигналами и землей, эквивалентны частотно-зависимому резистору, демонстрируя характеристики сопротивления и свойства рассеивания; Индуктивность — это свойство накопления энергии, эквивалентное сглаживанию пиков и заполнению впадин. Таким образом, обычно возникает состояние быстрых небольших колебаний тока между землей перекрестно соединенных магнитных шариков, поскольку магнитные шарики насыщаются, а ток слишком велик для потребления.

6. Метод заземления для обеспечения безопасности и защиты от грозовых перенапряжений.

Поскольку грозовые перенапряжения и безопасные токи заземления обычно намного превышают вред, причиняемый людям сигнальными токами, рекомендуется соединить эти две точки заземления отдельно с землей и соединить их в одной точке на истинном заземлении, особенно для заземления молниезащиты. .