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基于計算機(jī)的測試系統(tǒng)接地技術(shù)探討

發(fā)布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數(shù):373

        

    

    

    0 引 言

    

    隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)被引入電子測量儀器,形成基于計算機(jī)的自動測試系統(tǒng)。計算機(jī)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(jī)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(zhǔn),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(dāng)一個電子系統(tǒng)內(nèi)兩個不同電位點(diǎn)分別進(jìn)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(diǎn)接地時,大地才被視為零電位基準(zhǔn),通常所說的接地,實(shí)際上是指一點(diǎn)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(zhǔn),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(diǎn)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(jī)殼帶電,防止人員觸電,也是“保護(hù)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(jī)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;

    (2) 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;

    (3) 交流地,交流50hz電源的地線,這種地是噪聲地;

    (4) 直流地,指直流電源的地線;

    (5) 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;

    (7) 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(jī)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(diǎn)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?dāng)_,后者盡量使各接地點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)接地的方法。從經(jīng)濟(jì)和防止相互干擾的觀點(diǎn)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(dú)連到測試系統(tǒng)的總接地點(diǎn)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(dāng)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(diǎn)接地。系統(tǒng)的一點(diǎn)接地如圖1所示。

    

    

    

    3.2 多點(diǎn)接地

    

    為防止共阻抗耦合引入的干擾,都希望采用一點(diǎn)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(diǎn)接地,因此需要將接地點(diǎn)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(dāng)頻率高于10mhz時,應(yīng)采用多點(diǎn)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(jī)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(diǎn)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,

        

    

    

    0 引 言

    

    隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)被引入電子測量儀器,形成基于計算機(jī)的自動測試系統(tǒng)。計算機(jī)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(jī)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(zhǔn),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(dāng)一個電子系統(tǒng)內(nèi)兩個不同電位點(diǎn)分別進(jìn)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(diǎn)接地時,大地才被視為零電位基準(zhǔn),通常所說的接地,實(shí)際上是指一點(diǎn)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(zhǔn),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(diǎn)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(jī)殼帶電,防止人員觸電,也是“保護(hù)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(jī)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;

    (2) 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;

    (3) 交流地,交流50hz電源的地線,這種地是噪聲地;

    (4) 直流地,指直流電源的地線;

    (5) 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;

    (7) 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(jī)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(diǎn)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?dāng)_,后者盡量使各接地點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)接地的方法。從經(jīng)濟(jì)和防止相互干擾的觀點(diǎn)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(dú)連到測試系統(tǒng)的總接地點(diǎn)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(dāng)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(diǎn)接地。系統(tǒng)的一點(diǎn)接地如圖1所示。

    

    

    

    3.2 多點(diǎn)接地

    

    為防止共阻抗耦合引入的干擾,都希望采用一點(diǎn)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(diǎn)接地,因此需要將接地點(diǎn)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(dāng)頻率高于10mhz時,應(yīng)采用多點(diǎn)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(jī)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(diǎn)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,

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