何為接地環(huán)路?

　　接地環(huán)路是系統(tǒng)接地方案中的一個(gè)物理環(huán)路，產(chǎn)生于電路之間的多個(gè)接地路徑。這些接地路徑可以充當(dāng)一個(gè)大環(huán)路天線，從環(huán)境中拾取噪聲，從而在接地系統(tǒng)中產(chǎn)生電流。

　　如在工業(yè)生產(chǎn)過程中“接地環(huán)路”是最常見。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們之間的信號傳輸既有既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號，既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號。

　　構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個(gè)十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號參考點(diǎn)之間存在電勢差，因而形成"接地環(huán)路"造成信號傳輸過程中失真。

　　因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行，"接地環(huán)路"問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。

　　設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電路時(shí)，常通過單點(diǎn)接地來避免形成環(huán)路，但有些接口要求在收發(fā)器之間進(jìn)行接地連接。必須中斷這種接地連接，同時(shí)維持從發(fā)送器到接收器的信息流。換言之，兩個(gè)器件之間需要進(jìn)行電流隔離。

　　方案一：

　　中斷接地環(huán)路的可能方法之一是使用光耦合器。通過讓光耦合器電纜的接地連接被消除，防止噪聲電流在器件#1與器件#2之間流動，讓信息以光的形式傳輸。

　　隨著接口的性能和復(fù)雜度提高，這種方法會有局限性。光隔離接口可能變得復(fù)雜、昂貴，并且需要大量板空間。光耦合器的傳播延遲相當(dāng)大，只適用于低速信號。

　　當(dāng)使用多個(gè)光耦合器時(shí)，LED和上拉電阻的功耗可能變得相當(dāng)高?？梢允褂脭?shù)字隔離技術(shù)來中斷接地環(huán)路，接口性能則不受影響，而且應(yīng)用電路簡單，所需器件相對較少。數(shù)字隔離式是非光學(xué)隔離器，利用CMOS接口IC通過容性或磁性耦合來傳輸信息。

　　方案二：

　　利用一條USB電纜連接兩個(gè)交流電源供電的器件可能會造成一個(gè)接地環(huán)路，從而中斷總線通信。USB通信在一對雙向差分線上進(jìn)行。主器件控制總線并與外設(shè)通信。數(shù)據(jù)分組的方向由USB協(xié)議確定，而不是通過控制信號確定。主器件為外設(shè)提供電源和接地連接。USB電纜的這個(gè)接地連接與主機(jī)和外設(shè)的安全地形成一個(gè)接地環(huán)路，它可能導(dǎo)致外設(shè)的地電位相對主機(jī)的地電位移動，使得通信不可靠。

　　但，由于沒有控制信號來指示數(shù)據(jù)是傳輸?shù)较掠?外設(shè))還是上游(主機(jī))，因此隔離USB端口以消除電纜接地連接是一件很困難的事情。在無法訪問控制總線的串行接口引擎(SIE)內(nèi)部信號的情況下，確定數(shù)據(jù)方向的唯一辦法是通過總線處理。SIE的信號之所以不可用，是因?yàn)镾IE常常被集成到處理器中。

　　方案三：

　?、僭谒鞋F(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡單，但在實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或確保人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。

　?、谑箖山拥攸c(diǎn)的電勢相同，但由于接地點(diǎn)的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案其實(shí)在實(shí)際中無法完全做到。

　?、墼诟鱾€(gè)過程環(huán)路中使用信號隔離方法，斷開過程環(huán)路，同時(shí)又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決接地環(huán)路問題。

　　信號隔離重中之重——信號隔離器

　　在方法三③中介紹的方法是我們本文要講的重點(diǎn)：使用隔離器(signal isolator)或稱“信號隔離器”。

　　在隔離器中采用線性光耦隔離原理，將輸入信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輸入，輸出和工作電源三者相互隔離，采用了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，在對高、低頻干擾信號的抑制方面表現(xiàn)卓越。 隔離器一般由輸入信號處理單元、隔離單元、輸出信號處理單元、電源等4部份構(gòu)成。雖然實(shí)際應(yīng)用中的隔離器基本上都是由上述四個(gè)單元構(gòu)成，但輸入、輸出的類型和數(shù)量的不同，組成了種類繁多的型號。

　　隔離器在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用，常與需要電隔離的設(shè)備儀表配用：如與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用。

　　隔離器即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應(yīng)用，目前，已成工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分。

　　內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無零點(diǎn)及滿度電位器、自動動態(tài)校準(zhǔn)零點(diǎn)、溫度漂移自動補(bǔ)償?shù)戎T多先進(jìn)技術(shù)，并符合IEC61000-4-4：這一系列技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學(xué)的保證。 以上各項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)先國際先進(jìn)水平。