0 引 言
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機被引入電子測量儀器,形成基于計算機的自動測試系統(tǒng)。計算機屬弱電設(shè)備,因此,自動測試系統(tǒng)極易受干擾。其中,接地干擾輕則給系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)帶來誤差,重則將出現(xiàn)“沖程序”現(xiàn)象,使整個測試系統(tǒng)不能正常工作。所以,基于計算機的測試系統(tǒng)設(shè)計時,需要采用良好的接地技術(shù)。
1 接地概述
以大地作為零電位的基準,是基于地球的電容量極大。但是大地不是良導(dǎo)體,它的導(dǎo)電率介于導(dǎo)體與絕緣體之間,稱為半導(dǎo)體。當一個電子系統(tǒng)內(nèi)兩個不同電位點分別進行接地時,在接地回路中流過電流,形成共模干擾造成不良影響。因此,僅限與一點接地時,大地才被視為零電位基準,通常所說的接地,實際上是指一點接地。正確接地才能防止對系統(tǒng)內(nèi)弱小信號的干擾。大地可作為接地的零電位基準,而自動測試系統(tǒng)的內(nèi)部也需要有一個電位參考面(模擬地電位)。除工作在高電位的線路外,線路中某一參考點和其它金屬體均需保持在一個穩(wěn)定的電位上,一般是利用外殼或安裝金屬板作電位參考面,并且和大地相接。接地的目的:(1)防止帶高壓元件及布線擊穿時使機殼帶電,防止人員觸電,也是“保護地”;(2)減小由于公共阻抗或其他耦合所造成的電磁干擾,使自動測試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,這是“測量地”。
2 地線種類
基于計算機的自動測試系統(tǒng),地線種類繁多,現(xiàn)歸納總結(jié)出以下幾種:
(1) 數(shù)字地,也叫邏輯地。它是測試系統(tǒng)中數(shù)字電路的零電位;
?。?) 模擬地,它是放大器、采樣/保持器(S/H)以及A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號的零電位;
?。?) 交流地,交流50Hz電源的地線,這種地是噪聲地;
?。?) 直流地,指直流電源的地線;
?。?) 信號地,指傳感器的地;
(6) 功率地,指大電流網(wǎng)絡(luò)部件的零電位;
?。?) 屏蔽地,為防止靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而設(shè)計的,也稱機殼地。
接地問題處理得正確與否,將直接影響系統(tǒng)的正常工作。接地包含兩方面的內(nèi)容,一個是接地點正確與否,另一個是接地是否牢靠。前者用來防止控制測試系統(tǒng)各部分的串擾,后者盡量使各接地點處于良好連接,以防接地線上的電壓降。下面就給大家介紹幾種接地技術(shù),供大家參考。
3 接地技術(shù)
3.1 一點接地
對音頻、超音頻等低頻系統(tǒng),布線和元件的寄生電感影響不大,最好采用一點接地的方法。從經(jīng)濟和防止相互干擾的觀點出發(fā),可根據(jù)所使用的功率分成3類:高電平干擾電路;中電平一般電路;低電平敏感電路。采用星形分離接地面的方法,分別單獨連到測試系統(tǒng)的總接地點匯總后接地。并且接線長度盡量短,以減少寄生電感和寄生電容的影響,當頻率在1~10MHz之間時,其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20;否則應(yīng)采用多點接地。系統(tǒng)的一點接地如圖1所示。
3.2 多點接地
為防止共阻抗耦合引入的干擾,都希望采用一點接地。在高頻電路中,接地線的電感和相互間的寄生電容、屏蔽形成的額外回路等破壞一點接地,因此需要將接地點分別接在一個接地導(dǎo)體面上,做成一個相同的低阻抗通路,來削弱電磁干擾的影響。所以當頻率高于10MHz時,應(yīng)采用多點接地。
3.3 數(shù)字地和模擬地的連接技術(shù)
數(shù)字地主要是指TTL或CMOS芯片、I/O接口芯片、CPU芯片等數(shù)字邏輯電路的地端,以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字地。而模擬地則是指放大器、S/H采樣保持器和A/D、D/A中模擬信號的接地端。在基于計算機的測試系統(tǒng)中,數(shù)字地和模擬地必須分別接地 。即使是同一芯片上有兩種地也要分別接地,然后僅在一點處把兩種地連接起來,否則,數(shù)字回路通過模擬電路的地線再返回到數(shù)字電源,對模擬信號產(chǎn)生干擾。例如測試系統(tǒng)中計算機數(shù)據(jù)采樣的接地如圖2所示。
3.4 自動測試系統(tǒng)的接地技術(shù)
在一個完整的基于計算機的自動測試系統(tǒng)中,一般有三種類型的地,一種是低電平電路地線,如數(shù)字地、模擬地等;一種是繼電器、電動機、電磁開關(guān)等強電元器件的地(暫稱其為噪聲地);再一種是機殼、儀器柜的外殼地(稱其為金屬件地)。如果儀器設(shè)備使用交流電源,則電源地應(yīng)與金屬件地相連。在系統(tǒng)連接時,要把這三種地線在一點接地,如圖3所示。
4 結(jié)束語
在一個基于計算機的自動測試系統(tǒng)中,接地問題往往比較復(fù)雜,這是因為接地不良的表現(xiàn)形式多種多樣,干擾現(xiàn)象不同,不易把握。測試系統(tǒng)需要采用良好的接地技術(shù),使接地線的長度最短,并且盡可能不相互交叉,以減少地線回路和地電流與線路之間的耦合。另外必須對接地平面小心地加以愛護,注意防止損傷和振動,以免在接地系統(tǒng)中形成高阻抗。最終有效減少地線干擾。
參考文獻
1 潘新民等.微型計算機控制技術(shù).北京:人民郵電出版社,1999.6
2 白同云等.電磁干擾與兼容.長沙:國防科技大學(xué)出版社,1991.2