Як правильно підключати заземлення

Наведення

Так як наведення представляють собою джерело небажаних сигналів, то вони можуть бути зараховані до шумів. Захист від наведень може бути досягнута за рахунок належного заземлення, ретельного розташування монтажу та екранування. Завдання належного захисту, в може виявитися досить складною, але може бути зведена до трьох простих принципам (яким аж ніяк не просто слідувати): 1) провідник екрану повинен бути приєднаний до нуля опорного напруги сигналу (землі сигналу) тільки один раз (При екрануванні низькочастотних перешкод у ближньому полі. При екрануванні радіоперешкод заземлення краще підібрати експериментально), 2) екран і земля сигналу повинні бути заземлені у джерела живлення в одній і тій же фізичній точці; 3) всі провідники, що несуть сигнал, повинні бути поміщені в екран. Належний монтаж повинен виключати надмірну згущеність, довгі шляхи проходження сигналу з екраном або без нього, не необхідні перехрещування проводів. Іншими словами, дотримуйтесь хорошому конструкторському досвіду.

Заземлення

Непродумане заземлення, як правило, призводить до сприйняття схемою небажаних сигналів. Сформулювати принцип належного заземлення неважко, але іноді дотримуватися цього принципу важко. Цей принцип можна сформулювати так: заземлення, по якому тече струм навантаження до джерела живлення, повинно здійснюватися окремим дротом, а не об'єднуватися з проводом землі сигналу.

На рис. 1 показаний приклад реалізації цього принципу. Сенс такого заземлення полягає в тому, що часто струм навантаження у багато разів більше струму сигналу. Струм навантаження, протікаючи навіть через дроти досить великого перерізу, може викликати падіння напруги (IR) на лінії заземлення. Це викличе зміну напруги на лініях опорного напруги кожного ОУ, приєднаного до цієї лінії заземлення. В екстремальних випадках це зміна потенціалу може скласти кілька мілівольт і може служити джерелом значної похибки.

Рис. 1. Правильна схема заземлення.

А і Б (у гуртках) – дроти заземлення, по яких тече малий струм; В і Г (в гуртках) – дроти заземлення, по яких тече великий струм, 3 – заземлюється висновок.

Л. Фолкенберрі "Застосування операційних підсилювачів і лінійних ІС"


Ще раз про заземлення

Існує два технічних прийому, до яких несерйозно ставляться навіть ті, хто виробляє враження знають, – це заземлення та захист. Головна причина ускладненні, які можуть виникнути в цій області, укладена в освіті так званих ланцюгів зворотного зв'язку через землю.

 

Рис 1. Ситуація, яка веде до важких наслідків – повсюдні струми заземлення (а); правильне заземлення (б).

Така ланцюг створюється струмами, що протікають в провіднику заземлення. Цей струм створює падіння, напруги, яка проявляється для системи як сигнал. Ця ситуація показана на рис.1, а., Де земля сигналу, загальний провідник до джерела живлення від підсилювача і провідник заземлення самого джерела живлення підключені до різних струмів на поверхні заземлення.

 

Рис. 2. Метод з'єднання землі аналогових і цифрових схем на друкованій платі.

Поверхностью заземлення може бути масивний товстий шматок міді, або сама земля, або великий аркуш металу, але навіть у цьому випадку немає впевненості, що проблема вирішена. Якщо ж "землею" буде тонкий провід, то майже напевно ви зіштовхнетеся з проблемою ланцюгів зворотного зв'язку через землю.

У випадку, показаному на рис. 2, великий струм ("великим" може вважатися ток всього в декілька міліампер) викликає падіння напруги між точками В і С. Це можна інтерпретувати як сигнал постійного струму на вході підсилювача. Хоча ми можемо вважати, що вхідний сигнал діє між точкою Л і вхідний лінією підсилювача, насправді вхідним сигналом для підсилювача буде напруга щодо точки С.

Ми дуже часто говоримо про необхідність заземлення, але, мабуть, можливі і такі випадки, коли точок заземлення занадто багато. Краща ситуація – це єдина точка заземлення, як це показано на рис. 1, б. При цьому формування ланцюгів зворотного зв'язку через землю виключається або принаймні значно ускладнюється.

Рис. 2. показує, як це можна зробити при розробці малюнка друкованих провідників на друкованій платі. Провідники заземлення від різних ланцюгів сходяться в одну точку на торцевому роз'ємі плати. Для більш сильних струмів використовуються два паралельних виводу.

Дж. Кар "Проектування та виготовлення електронної апаратури" М., "Світ" 1980р.