So schließen Sie die Erde richtig an. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Ausrüstung vor dem Notbetrieb des Netzwerks

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Führt

Da Störungen eine Quelle unerwünschter Signale sind, können sie als Rauschen klassifiziert werden. Störfestigkeit kann durch ordnungsgemäße Erdung, sorgfältigen Montageort und Abschirmung erreicht werden. Die Aufgabe einer ordnungsgemäßen Abschirmung kann recht komplex sein, lässt sich jedoch auf drei einfache Prinzipien reduzieren (die keineswegs leicht zu befolgen sind): 1) Der Abschirmungsleiter sollte nur einmal mit der Signalreferenzspannung (Signalmasse) verbunden werden ( Bei der Abschirmung niederfrequenter Störungen im Nahfeldbereich. Bei der Abschirmung von Funkstörungen ist es besser, die Erdung experimentell zu wählen. 2) Die Abschirmung und die Signalerde müssen am gleichen physischen Punkt der Stromversorgung geerdet werden. 3) Alle signalführenden Leiter müssen in der Abschirmung verlegt werden. Durch eine ordnungsgemäße Installation sollten übermäßige Überlastung, lange Signalwege mit oder ohne Abschirmung und unnötiges Kreuzen von Kabeln vermieden werden. Mit anderen Worten: Befolgen Sie gute Designpraktiken.

Erdung

Schlechte Erdung neigt dazu, dass die Schaltung unerwünschte Signale aufnimmt. Es ist nicht schwierig, das Prinzip der richtigen Erdung zu formulieren, aber manchmal ist es schwierig, diesem Prinzip zu folgen. Dieses Prinzip kann wie folgt formuliert werden: Die Masse, durch die der Laststrom zum Netzteil fließt, sollte durch eine separate Leitung ausgeführt und nicht mit der Signalmasseleitung kombiniert werden.

Auf Abb. 1 zeigt ein Beispiel für die Implementierung dieses Prinzips. Der Sinn dieser Erdung liegt darin, dass der Laststrom oft um ein Vielfaches größer ist als der Signalstrom. Der Laststrom, der auch durch Leitungen mit ausreichend großem Querschnitt fließt, kann einen Spannungsabfall (IR) auf der Masseleitung verursachen. Dies verursacht eine Spannungsänderung an den Spannungsreferenzleitungen jedes Operationsverstärkers, der mit dieser Masseleitung verbunden ist. Diese Potentialänderung kann im Extremfall mehrere Millivolt betragen und eine erhebliche Fehlerquelle darstellen.

 
Reis. 1. Richtiges Erdungsschema (zum Vergrößern anklicken)

A und B (in Kreisen) - Erdungskabel, durch die ein kleiner Strom fließt; C und D (in Kreisen) - Erdungskabel, durch die ein großer Strom fließt; 3 - geerdeter Ausgang.

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Es gibt zwei Techniken, die selbst von denen, die es zu wissen scheinen, nicht ernst genommen werden - das ist Erdung und Abschirmung. Der Hauptgrund für die Komplikationen, die in diesem Bereich auftreten können, liegt in der Bildung sogenannter Rückkopplungsschleifen durch den Boden.

Reis. 1. Eine Situation mit schwerwiegenden Folgen – weit verbreitete Erdungsströme (a); korrekte Erdung (b).

Ein solcher Stromkreis entsteht durch Ströme, die im Schutzleiter fließen. Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall, der für das System als Signal erscheint. Diese Situation ist in Abb. dargestellt. 1a., wo die Signalerde, der gemeinsame Leiter zur Stromversorgung vom Verstärker und der Erdungsleiter der Stromversorgung selbst mit verschiedenen Strömen auf der Erdungsoberfläche verbunden sind.

Reis. 2. Das Verfahren zum Verbinden der Masse von analogen und digitalen Schaltungen auf einer Leiterplatte.

Die geschliffene Oberfläche kann ein massives, dickes Stück Kupfer sein oder der Boden selbst oder eine große Metallplatte, aber selbst dann gibt es keine Gewissheit, dass das Problem gelöst ist. Wenn die "Erde" ein dünner Draht ist, werden Sie mit ziemlicher Sicherheit auf das Problem von Rückkopplungskreisen durch die Erde stoßen.

In dem in Abb. 2 verursacht ein großer Strom (ein "großer" Strom von nur wenigen Milliampere) einen Spannungsabfall zwischen den Punkten B und C. Dies kann als ein Gleichstromsignal am Eingang des Verstärkers interpretiert werden. Obwohl wir uns das Eingangssignal zwischen Punkt A und der Eingangsleitung des Verstärkers vorstellen können, ist der tatsächliche Eingang des Verstärkers eine Spannung relativ zu Punkt C.

Wir sprechen sehr oft über die Notwendigkeit einer Erdung, aber anscheinend gibt es auch Fälle, in denen zu viele Erdungspunkte vorhanden sind. Die beste Situation ist ein einzelner Erdungspunkt, wie in Abb. 1b. In diesem Fall wird die Bildung von Rückkopplungsschleifen durch den Boden ausgeschlossen oder zumindest erheblich erschwert.
Reis. 2. zeigt, wie dies beim Entwerfen eines Leiterbahnmusters auf einer Leiterplatte erfolgen kann. Masseleiter von verschiedenen Stromkreisen laufen an einem Punkt am Endverbinder der Platine zusammen. Für höhere Ströme werden zwei parallele Leitungen verwendet.

Literatur

1. L. Folkenberry "Anwendung von Operationsverstärkern und linearen ICs"
2. J. Kar "Design und Herstellung von elektronischen Geräten" M., "Mir" 1980

Veröffentlichung: cxem.net

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