Zaloguj się
Wszystkie
2 maja 2024
134
Pętle uziemienia w urządzeniach
Przykład pętli masy
Na początek warto wyjaśnić ten problem na przykładzie wzmacniacza audio. To, czego nigdy, przenigdy nie należy robić, zostało przedstawione na poniższym rysunku. Obwód znajduje się na płytce drukowanej, złącza wejściowe i wyjściowe są zamontowane w aluminiowej obudowie. Pomiędzy płytką drukowaną a złączami wejść i wyjść starannie umieszczono dwa ekranowane przewody. Ekrany należy podłączyć do masy na płytce drukowanej (punkty B i C), a złącza do obudowy (punkty A i D). Wydaje się, że jest to idealne ekranowanie i w rzeczywistości tak jest, ale wprowadza ono pętlę masy.
Poprzez podłączenie ekranowania kabli po obu stronach do uziemienia płytki drukowanej i do obudowy, tworzona jest zamknięta pętla, tak zwana pętla masy. Prąd pętli masy może teraz krążyć w tej pętli: od punktu A przez ekranowanie kabla wejściowego do punktu B, od tego punktu przez połączenia masy na płytce drukowanej do punktu C. Prąd przepływa przez ekranowanie kabla wyjściowego do punktu D, a stamtąd przez aluminium obudowy z powrotem do punktu A. Ten prąd pętli może generować małe napięcie U w rezystywności aluminium obudowy i miedzi na płytce drukowanej. Układ wzmacniacza „widzi” to napięcie w szeregu z sygnałem wejściowym, który ma zostać wzmocniony i również go wzmacnia. W efekcie wzmacniacz zaczyna szumieć.
Przerwanie pętli masy
By rozwiązać ten problem należy przerwać tę pętlę masy, a najprostszym rozwiązaniem jest odłączenie uziemienia od ekranu kabla wyjściowego w punkcie D. Ogólnie rzecz biorąc, w układzie powinien być tylko jeden punkt, gdzie masa płytki drukowanej łączy się z uziemieniem obudowy.
Autor w tym miejscu zaleca, by tym punktem był ekran najwrażliwszego sygnału, ale to rozwiązanie niesie za sobą szereg własnych problemów (najpoważniejszym z nich jest to, że w razie przebicia w zasilaczu jedyną ochroną użytkownika przed porażeniem stanowić będzie ekran tego przewodu sygnałowego). Warto jednak by taki punkt wspólny był blisko wejść dla sygnałów wrażliwych.
Warto też dodać, iż większość gniazd audio (i nie tylko) do montażu w obudowie posiada przekładki izolacyjne z tworzywa po to właśnie, by nie tworzyć pętli masy przez obudowę. Dostępne są wręcz gotowe panele z tworzywa z osadzonymi gniazdami, co zarówno chroni przed pętlami masy, jak i ułatwia estetyczne wykonanie montażu – przyp. tłum.
Pętle uziemienia na płytkach drukowanych
Wylewki masy mogą wprowadzać pętle masy
Obecnie płytki PCB są często wyposażone w „wylewkę masy”. Programy do projektowania płytek, takie jak Sprint Layout firmy Abacom (a także Eagle, KiCAD czy DipTrace – przyp. tłum.), mają nawet opcję, która pozwala na wypełnienie powierzchni płytki taką wylewką za pomocą kilku kliknięć myszką. Na poniższym rysunku naszkicowaliśmy typowy przykład takiego wydruku. Aby wszystko było jasne, pokolorowaliśmy wylewkę masy na jasnozielony kolor. Wylewka taka jest przyjazna dla środowiska bo zmniejsza ilość miedzi, którą trzeba wytrawić lub wyfrezować. Wszystkie punkty podłączone do masy układu na schemacie łączą się z tą wylewką. Oczywiście w pewnych okolicznościach taka wylewka może również stać się pętlą masy, jeśli zostanie ona w niewłaściwy sposób zaprojektowana.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
