Сигнальное заземление

Заземление (earthing, grounding) представляет собой физическое присоединение нескольких цепей к общему потенциалу. Сигнальное заземление соответствует со­зданию точки общего нулевого потенциала для измерительных сигналов. Теорети­чески все точки, которые должны быть заземлены, присоединяются к этому нулево­му потенциалу без каких-либо сопротивлений или индуктивностей. К сожалению, на практике это невыполнимо. Проблемы, связанные с низким качеством заземления, являются наиболее распространенными, и именно их труднее всего обнаружить.

Рис. 4. Простая измерительная схема с двумя заземлениями.

На рис. 4 представлена схема с источником напря­жения v_s, присоединенным к заземлению P₁, и собственно измерительные устрой­ства, присоединенные к заземлению Р₂. Два отдельных заземления редко имеют одинаковый потенциал, поэтому между ними существует ток утечки. Вольтметр покажет не правильное значение напряжения v_s, а искаженную величину v_s + v_g. В больших и сложных системах часто имеются отдельные заземления для датчиков, кабелей, компьютерного оборудования, силовых элементов и шасси аппаратуры. Все эти отдельные системы заземления должны быть присоединены к общей точке заземления, как это показано на рис. 5.

Практическое правило для кабелей, по которым передаются аналоговые сигналы, - заземление должно быть как можно ближе к источнику сигнала, т. е. датчику.

Раздельное заземление рекомендуется производить для релейных схем, двигате­лей и других устройств, которые потребляют большие токи. Наконец, шасси аппара­туры должны быть присоединены к отдельному заземлению, а это последнее — к об­щему заземлителю.

Экраны сигнальных кабелей обычно также заземляют. Чтобы избежать замкну­тых контуров в схемах заземления, экраны соединяют с "землей" только в одной точ­ке - или вблизи от источника сигнала (датчика), или вблизи последующих элект­ронных устройств. Первый вариант дает лучшее ослабление помех (рис.6).

• Необходимо четко определить пути протекания тока. Токи, текущие от силового оборудования, должны возвращаться к тем же устройствам. Проводники, присоединенные к электрическим элементам, могут называться "землей", но в действительности функционировать как замкнутый контур и вызывать искажение напряжения или пиковые возмущения из-за импеданса кабелей. Следует применять провода соответствующего сечения как для силовых цепей, так и для цепей заземления.

• Цифровые и аналоговые цепи должны заземляться раздельно. Когда цифровая система изменяет свое логическое состояние, на "цифровом заземлении" могут появляться значительные всплески напряжения. Поскольку аналоговые цепи обычно очень чувствительны к возмущениям, то раздельное заземление снижает влияние резистивной связи.