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8 测试系统接地说明

本节只讨论影响测试时单板/系统的接地问题,不涉及单板/系统接地设计问题。 测试时需要特别注意单板/系统与测试设备仪器的接地问题。如果接地不良,或者接地不正确,就可能会导致测试结果错误,甚至损坏测试产品或设备仪表。

一般来说,单板/系统与测试设备仪器常涉及如下地信号:

GND: 一般单板上最常见的地平面,是+3.3V、+1.8V等各电源信号的回流地信号(这

里不区分单板上的模拟地AGND和数字地DGND)。也常用来表征大地;

BGND: 直流-48V(+24V)电源(电池)回流地信号;

PGND: 保护地信号。机壳即是PGND平面,常连到大地。引入PGND是考虑防雷和

保护人身安全的一种有效手段,例如当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PGND线到大地,从而起到保护作用。

上述3种地信号在产品中常连接到一起,参考下图。

机框的PGND平面(外壳)拉手条和机框相接触,自然形成短接+3.3V(或者1.8V等)平面+3.3V/+1.8V……系统电源(DC)单板的PGND平面(拉手条)单板的-48V平面-48VDC/DC单板上不再划分数字地和模拟地GND单板GND通常通过安规电容接到其拉手条PGND上。BGND机框外壳PGND通常通过导线接到大地探头地线探针探头地线探头1探头2探针示波器示波器的接地点通过其电源插座上的接地线接到大地大地示波器的各个探头的地线是短路的,且和其接地点短路

图9

测量信号时对应的各电源平面分布(直流-48V供电系统)

机框的PGND平面(外壳)单板的PGND平面(拉手条)单板的AC平面+3.3V(或者1.8V等)平面+3.3V/+1.8V……拉手条和机框相接触,自然形成短接L系统电源(AC)AC/DCN单板上不再划分数字地和模拟地GND单板GND通常通过安规电容接到其拉手条PGND上。G机框外壳PGND通常通过导线接到大地探头地线探针探头地线探头1探头2示波器探针L:Live Wire 火线N:Naught wire 零线G:Ground Wire/earth Wire 地线大地示波器的接地点通过其电源插座上的接地线接到大地示波器的各个探头的地线是短路的,且和其接地点短路

图10

测量信号时对应的各电源平面分布(交流220V供电系统)

其它供电系统可以参考图9、图10。

对照上图,可以得出关于测试时单板/系统接地需要注意的事项:

1. 测试单板/系统、示波器共地(这一点常被忽略,需要注意);

!测试时接

2. 测量时探头地线只接信号地。即对于-48V电源信号,探头地线连接到BGND上;对于低电压的+3.3V等信号,探头地线连接到GND上。这种情况下可以混测,例如用某个探头测量-48V信号,而其它探头测量+3.3V信号;

3. 测量交流系统时,建议只使用1个探头测试,且探头地线接N端。

注意以上几点,可以避免由接地不对带来的测试问题。 [说明]

1、 安规电容。单板GND通常通过安规电容(高压电容,一般为2KV/1000pF)接到PGND

上(拉手条)。安规电容主要起泻放作用,把前一级防护电路不能及时泻放的能量耦合到PGND上进行继续泻放,但是要配合仔细选择GND螺钉的位置,否则适得其反。另外安规电容还常用作Y电容,(和共模电感配合)用于滤除开关电源初级产生的共模干扰;

-48V系统电源经过防护、缓启动、共模滤波等处理Y电容X电容3.3V/…DC/DCGNDPGND安规电容用作Y电容使用时滤掉共模干扰

BGND差模干扰共模干扰

图11

2、 BGND 和 PGND。在远端 BGND 和 PGND 短接(远端是相对设备/系统而言,一般指

局方电源)。在设备/系统端,如果是非窄带系统,一般可以在配电框中把 BGND 和 PGND进行短接;对于窄带系统,由于产品内部要用到 -48V 电源,所以其BGND 和 PGND没有任何连接;

3、 交流系统的地线(G/E)和零线(N)在设备/系统端没有任何连接;

3、 模拟地AGND和数字地DGND。模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号

变化速度快,从而在数字地上引起的噪声就会很大,而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细的走线连在一起,或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。例如目前很多产品不再区分模拟地AGND和数字地DGND,统一只使用GND。考虑到目前通信产品大都是多层PCB设计(一般>8层),有几个专门的GND平面,所以不区分模拟地AGND和数字地DGND,统一只使用GND,实际使用结果还没有发现问题。