Bu web sitesinde; FORUM, BLOG ve MENÜ' lerde üyelik gerektiren makalelere tam erişim için Lütfen BLOG' a üye olunuz.
Askeri Sistemlerde Topraklama(Grounding), Ekranlama(Shielding), Bağlama(Bonding) Teknikleri
Yukarıdaki grafikten de anlaşılacağı gibi topraklama, şase bağlantısı ve ekranlama askeri veya ticari cihazlarda EMC yönetimi için çok önemli bir yüzdeyi oluşturmaktadır.
Şimdi sırasıyla ilgili parametreleri alacağım ve bu konu hakkında ayrıntılı bilgileri sizlerle paylaşacağım.
TOPRAKLAMA(Grounding)
Doğru topraklama, hem güvenlik hem de elektromanyetik uyumluluk için elektronik sistem tasarımının önemli bir yönüdür. Toprak, kasıtsız arızalar, geçici elektrik akımları veya elektromanyetik girişim durumunda ne olacağını belirlemede çok önemli bir rol oynar. Uygun topraklama stratejileri, mühendislerin istenmeyen yayılan emisyonları daha etkili bir şekilde kontrol etmesini de sağlar.
Öte yandan, uygun olmayan topraklama, bir ürünün veya sistemin güvenliğini ve elektromanyetik uyumluluğunu zayıflatabilir. Geçtiğimiz birkaç on yılda, zayıf topraklama, EMC ile ilgili sistem arızalarının önde gelen bir katkısı haline geldi.
İyi bir temel oluşturma stratejisi geliştirmek oldukça basit bir süreçtir. Öyleyse, neden bu kadar çok sistemin yanlış topraklandığı merak edilebilir.
Cevap basit: mühendisler genellikle zemin kavramını başka bir önemli kavram olan mevcut getiri ile karıştırırlar. Dijital elektronikteki akım dönüş iletkenlerinin genellikle toprak veya GND olarak etiketlenmesi kafa karıştırıcı olabilir.
Akım dönüş iletkenleri topraklama iletkenleri gibi işlendiğinde (veya akımları geri döndürmek için topraklama iletkenleri kullanıldığında), sonuç genellikle önemli EMC sorunları olan bir tasarımdır.
Zeminin(Ground) Tanımı
İyi bir topraklama stratejisi, zeminin amacının net bir şekilde anlaşılmasıyla başlar. Her şeyden önce, toprak bir devre veya sistem sıfır-volt referansı olarak hizmet eder. Bu, birkaç on yıl önce iyi anlaşılmıştı. 1992'de Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) topraklamayı şu şekilde tanımladı.
Diğer deyişle; topraklama.
(1) Ortak bir potansiyeli sağlamak için bir ekipman kasasının, çerçevesinin veya şasinin bir nesneye veya bir araç yapısına bağlanması.
(2) Bir elektrik devresinin veya ekipmanın toprağa veya toprak yerine hizmet eden nispeten büyük ölçüde bir iletken gövdeye bağlanması.
Toprağın bir referans potansiyel olduğu ve toprak iletkenlerinin normalde akım taşımayan iletkenler olduğunu biliyoruz.
ABD'de 110 voltluk topraklı prizlerin alttaki Şekil' de gösterildiği gibi üç terminali vardır. Sıcak terminalin nominal potansiyeli 110 Vrms' dir ve güç akımı sağlar. Nötr terminal 0 Vrms nominal potansiyele sahiptir ve güç akımı dönüşü olarak işlev görür.
Toprak terminali de 0 Vrms nominal potansiyele sahiptir ancak normal koşullar altında akım taşımaz. Nötr ve toprak terminallerinin her ikisi de, elektrik servis kutusunda (binanın dışındaki toprağa elektriksel olarak bağlanan bir nokta) aynı noktaya geri dönen kablolara bağlanır.
Nötr ve topraklama telleri aynı yere gittiğinden, elektriksel olarak birbirleriyle değiştirilebilirler. Aslında, servis kutusuna tek telli bağlantıyla prizde elektriksel olarak kısa devre yapsalar, herhangi bir farkı tespit etmek zor olurdu. Öyleyse neden bir yerine iki kablo çekelim? Basit cevap, temel ve akım dönüşünün genellikle uyumlu olmayan iki ayrı işlev olduğudur.
Bir iletkenden geçen önemli akımlar, onun güvenilir bir referans potansiyel olmasını engelleyebilir. Güvenlik ve EMC için topraklama konusunda belki de en önemli nokta, toprağın akım dönüşü olmadığıdır.
Zemin ve mevcut getiri çok önemli kavramlardır, ancak aynı şey değildirler. Toprak, akımları kaynağına döndürmek için bir yol DEĞİLDİR. Toprak, esasen ürün devreleri ve sistemleri için sıfır volt referansıdır. Zemin kavramı, güvenlik için tasarımda ve elektromanyetik uyumluluk için tasarımda kritik bir rol oynar.
Güvenlik İçin Topraklamanın Önemi
Güvenli elektrik ürünleri ve sistemleri tasarlamanın önemli bir parçası, çeşitli iletken yüzeylerde güvenli olmayan voltajların nerede ve ne zaman ortaya çıkabileceğini bilmektir. Güvenlik açısından, toprak sıfır volt referansıdır ve diğer tüm iletkendeki voltaj, voltajı ile topraklama arasındaki farktır.
Binalar için zemin referansı genellikle binanın altındaki topraktır (veya kelimenin tam anlamıyla binanın altındaki "zemin" dir). Bu uygundur, çünkü toprak nispeten büyüktür ve tüm büyük metal yapılar (örneğin, bina sınırına giren su tesisatı ve kablolar) kolayca toprak zemine bağlanır veya referans verilir.
Bina zeminleri, tipik olarak elektrik servis girişinin yakınındaki toprağa sürülen metal çubuklardır. Bu çubuklar, akım olmayan taşıma telleri ile tüm elektrik prizlerine topraklama yapılan kesici kutusuna bağlanır. Ayrıca sıhhi tesisat boruları veya yapı çeliği gibi bina boyunca dağılan herhangi bir metale de bağlanırlar.
Önemli ölçüde açıkta metal yüzeye sahip cihazlar veya elektrikli ürünler, tipik olarak, metalin, binadaki herhangi bir topraklanmış metale göre güvenli olmayan bir potansiyele ulaşmamasını sağlamak için topraklama kablosuna topraklanması gerekir.
Bir güç iletkeni ile açıkta kalan metal arasında kısa devreye neden olan bir arıza meydana gelirse, kesici kutusuna toprak bağlantısı büyük miktarda akım çekilmesini sağlar. Bu, devre kesiciyi açmaya zorlar ve cihazdaki gücü keser.
Ürünlerin güvenli olmasını sağlamaya yönelik bu yöntemin, elektrik prizi topraklamasından kesici kutusuna iyi bir bağlantıya dayandığına dikkat etmek önemlidir. Daha eski elektrik prizlerinde bir topraklama terminali eksik olabilir ve yanlış şekilde bağlanan yeni prizlerde bile toprak bağlantısı eksik olabilir. Bu nedenle birçok ürün, güvenli çalışma için toprak bağlantısına güvenmeyen tasarımlar kullanır.
Çift yalıtımlı ürünler, açıkta kalan metali ortadan kaldırarak ve / veya herhangi bir kısa devre olması durumunda devre kesicinin açılmasını sağlayarak güç bağlantısının açıkta kalan metale kısa devre yapmamasını sağlamak için tasarlanmıştır.
EMC için tasarım yaparken güvenlik için topraklama dikkate alınması gereken önemli bir faktör olabilir. Örneğin, tıbbi ürünlerde ve endüstriyel kontrollerde, devre topraklarının genellikle güvenlik nedenleriyle şasi topraklamalarından izole edilmesi gerekir. Bu, genellikle tüm büyük metal nesnelerin yüksek frekanslarda iyi bağlanmış olduğunu görmek isteyen EMC mühendisleri için benzersiz bir tasarım zorluğu sunar.
EMC için Topraklamanın(Grounding) Önemi
EMC sorunları genellikle farklı potansiyellerdeki iki büyük metal nesnenin sonucudur. Herhangi iki rezonant iletken arasında sadece birkaç yüz mikrovoltluk potansiyel farklar, bir ürünün yayılan emisyon sınırlarını aşmasına neden olabilir. Benzer şekilde, iyi bağlanmamış iki iletken arasında indüklenen voltajlar, yayılan bağışıklık sorunlarına neden olabilir.
Topraklama, temelde sıfır voltluk bir referans tanımlama ve metal nesneleri veya devreleri düşük empedanslı, akım taşımayan bir bağlantı yoluyla bu referansa bağlama sanatıdır.
Uygun bir EMC topraklama stratejisi, büyük metal yapıların birbirine göre sürülmemesini ve bu da istenmeyen emisyonlara veya bağışıklık sorunlarına neden olmasını sağlar. Metal nesneleri aynı potansiyelde tutmak için yapıştırmak ve tüm harici bağlantıları aynı sıfır volt toprağa yönlendirmek, çoğu ürünün elektromanyetik uyumluluğunu sağlamada önemli bir adımdır.
Zemin(Ground) Yapıları
Hemen hemen tüm elektronik cihaz ve sistemler bir zemin yapısına sahiptir. Binalarda topraklama telleri, sıhhi tesisat ve metal yapıdır. Arabalarda ve uçaklarda, metal çerçeve veya şasidir. Çoğu bilgisayarda, metal destek yapısı ve / veya muhafazadır.
Toprak yapısı yerel sıfır volt referansı olarak hizmet eder. Büyük ve metal herhangi bir şeyin zemin yapısından önemli ölçüde farklı bir potansiyeli almasına izin verilmemelidir. Bu genellikle tüm büyük metal nesnelerin ilgili frekanslarda zemin yapısına bağlanmasıyla gerçekleştirilir. Aynı zamanda, büyük metal nesnelerin yeterince izole edilmesi ve aralarında bir potansiyel oluşmasına neden olabilecek olası bir kaynağın bulunmamasının sağlanmasıyla da gerçekleştirilebilir.
Örneğin, alttaki Şekil' de gösterilen uyduyu düşünün. Yer yapısı, elektroniklerin çoğunu barındıran metal muhafazadır. Herhangi bir önemli elektromanyetik gücü uyduya veya uyduya bağlayabilmek için, toprak yapısı ile önemli elektrik boyutuna sahip başka bir şey arasında bir voltaj oluşturmak gerekir.
Birkaç yüz megahertz' in altındaki frekanslarda, önemli elektrik boyutuna sahip tek iletkenler (toprak yapısı dışında) iki güneş paneli dizisi ve muhtemelen bu dizileri uydu içindeki devrelere bağlayan herhangi bir teldir.
Güneş paneli dizilerinin yakın mesafede oldukları noktalarda muhafazaya bağlanması, büyük iletkenler arasında gürültü için kasıtsız verici veya alıcı anten görevi görebilecek önemli voltajların oluşmamasını sağlar. Bağlantı tellerinin de toprak yapısına bağlanması gerekir. Bu genellikle güç ve sinyal akımlarının zayıflamadan akmasına izin verirken gürültü frekanslarında bir bağ kurmak için şönt kapasitörler aracılığıyla gerçekleştirilir.
Bu örnekte uyduya uygulanan topraklama stratejisi, zemin yapısına sahip hemen hemen tüm diğer cihaz veya sistemlerde kullanılabilir. Temel felsefe, zemin yapısının kendisinin kasıtsız bir antenin yarısını temsil etmesidir. Yayılan bağlantı, yalnızca toprak yapısı ile önemli elektrik boyutuna sahip başka bir iletken nesne arasında bir voltaj geliştiğinde meydana gelebilir.
Önemli elektrik boyutuna sahip tüm nesnelerin zemin yapısına bağlanması, bunların istenmeyen bir antenin diğer yarısı haline gelmesini engeller.
Bu topraklama stratejisi, yalnızca yayılan emisyonları ve bağışıklık gereksinimlerini karşılamak için önemli değil, aynı zamanda toprak yapısının hem sıfır volt referansı hem de potansiyel olarak parazit oluşturan gürültü akımları için tercih edilen yol olduğu durumlarda yürütülen emisyonları ve bağışıklık gereksinimlerini karşılamada önemli bir rol oynar.
Zemin(ground) yapılarıyla ilgili yapılması gereken üç önemli nokta şunlardır:
-
Toprak yapısı, ilgili frekanslarda iyi bir iletken olmalıdır, ancak elektriksel olarak küçük olması gerekmez. Bazen, birinin yüksek frekanslarda zeminin bulunmadığını iddia ettiğini duyabilirsiniz, çünkü zemin eşpotansiyel bir yüzeydir ve bir yüzeyde çeyrek dalga boyunda iki nokta arasındaki potansiyel aynı değildir. Bu argüman temelsizdir çünkü zemin yapıları bu anlamda mutlaka eşpotansiyel yüzeyler değildir. Aslında, iki uzak nokta arasındaki benzersiz bir şekilde tanımlanabilir potansiyel farkı kavramı, yüksek frekanslarda dağılır.
Toprak, 50 veya 60 Hz'de elektriksel olarak kesinlikle küçük olmasa da çoğu güç dağıtım sistemi için bir güvenlik zemini görevi görür. Dünyanın Los Angeles'taki potansiyelinin New York'taki ile aynı olmaması önemli değil. Zemin yapıları yerel sıfır volt referansları olarak hizmet eder. Elektriksel olarak küçük olmaları gerekmez.
-
Zemin yapısının elektroniği kapatması gerekmez. Zemin yapısı koruyucu bir muhafaza değildir. Büyük ve metalik olan her şey için yerel bir sıfır volt referansı olarak hizmet eden büyük ve metalik bir şeydir.
-
Zemin yapısı kasıtlı akımları taşıyamaz (en azından ilgili genlik ve frekanslarda değil). Bir iletken üzerinde veya içinde akan akımlar, manyetik akının iletkeni sarmasına neden olur. Bir iletkeni saran manyetik akı, üzerinde bir voltaj oluşturur. Yüksek frekanslarda, bu voltaj potansiyel olarak toprak yapısının bir bölümünü başka bir bölüme göre çalıştırabilir.
Zemin yapıları, bir zemin yapısı olarak etkinliklerini etkilemeyen frekanslarda ve genliklerde akımlar taşıyabilir. Örneğin, çoğu otomobil, çok düşük frekanslarda çalışan ışıklar ve kritik olmayan sensörler için geri dönüş akımı yolu olarak araç çerçevesini kullanır. Bu, çerçevenin daha yüksek frekanslarda bir zemin yapısı olarak hizmet etme yeteneğini azaltmaz.
Toprak yapısı kasıtlı akımları taşıyamazken, arıza akımlarını ve indüklenen gürültü akımlarını taşımasının beklendiğini not etmek önemlidir. Aslında, toprak yapısının doğru kullanımı, istenmeyen gerilimleri kontrol etmek için yeterince düşük empedansla istenmeyen akımları taşıma yeteneğine bağlıdır.
Topraklama İletkenleri
Topraklama iletkenleri, büyük metal nesneleri topraklama yapısına bağlayan bağlantılardır (örneğin vidalar, cıvatalar, contalar, teller veya metal şeritler). Toprak yapıları gibi, topraklama iletkenleri de kasıtlı akımlar taşımaz. İşlevleri, iki metal yapı arasındaki voltajı kritik bir değerin altında tutmaktır.
Topraklama iletkenleri, empedans çarpı taşıyabilecekleri maksimum akımın minimum voltajın altında olmasını sağlamak için yeterince düşük bir empedansa (yani direnç artı endüktif reaktans) sahip olmalıdır ve bu da bir EMC sorununa neden olabilir.
Örneğin, blendajlı bükümlü bir tel çiftinin blendajının, Şekil 4'te gösterildiği gibi 1 cm'lik bir konektör pimi aracılığıyla topraklama yapısına bağlandığını varsayalım. Bükülü tel çifti, ortak mod gürültüsüyle 100 Mbps'lik bir sözde diferansiyel sinyal taşır.
100 MHz'de 0,3 mA akım. Kablo blendajını karta göre tahrik eden voltaj, blendajda geri dönen akımın ekran bağlantısının etkin endüktansının çarpımına yaklaşık olarak eşittir. Konektör piminin etkin endüktansının yaklaşık 10 nH (yani 1 nH / mm) olduğunu varsayarsak, kablo blendajını toprak yapısına göre tahrik eden voltaj yaklaşık 2 milivolttur.
Çoğu durumda, bu 100 MHz'de yayılan emisyon sınırını aşmak için yeterlidir ve ortak mod gürültüsünü azaltmak veya topraklama iletkeninin bağlantı endüktansını azaltmak için adımlar atılması gerekecektir.
Galvanik Korozyon
İki düz metal yüzey birbirine cıvatalanarak bir topraklama bağlantısı yapıldığında, bağlantının direnci endüktanstan daha önemli olabilir. Bu, özellikle aralarındaki arayüz aşındığında geçerlidir.
Galvanik korozyon potansiyeli, birbirine değmeyen metallerin temas halinde olduklarında ne kadar çabuk aşınacağının bir ölçüsüdür. Korozyon, su gibi bir elektrolitin varlığına bağlıdır; ve korozyon hızı, elektrolitin özellikleri dahil birçok faktöre bağlıdır.
Alttaki Şekil' deki grafik, adlarının yanında birkaç yaygın metal için anodik indeksi listeler. Bu parametre, metal ile altın arasında oluşacak elektrokimyasal voltajın bir ölçüsüdür. Bir çift metalin göreceli voltajını bulmak için, grafikte gösterildiği gibi anodik indeksleri çıkarılır.
Ortama bağlı olarak, 0.95 volttan daha büyük voltaj farklılıklarına sahip malzemeler arasındaki bağlar, zaman içinde bağın bütünlüğünü korumak için genellikle kaplama veya conta gerektirir.
Topraklama Stratejileri
Belki de EMC veya güvenlik için topraklama stratejileri hakkında yapılması gereken en önemli nokta, tasarlanan ürünün bir tane olması gerektiğidir. Problemler genellikle bir topraklama iletkenine bir akım dönüş iletkeni gibi davranıldığında veya akım dönüşü iletkenlerine topraklama iletkenleri gibi davranıldığında ortaya çıkar.
Uygun akım geri dönüş stratejileri genellikle yüksek frekanslı akımlar için düşük endüktans yolları sağlamaya ve düşük frekanslı akımların yolları üzerinde kontrolü sürdürmeye odaklanır.
Uygun topraklama stratejileri , her devre ve sistem için sıfır volt referansını belirlemeye ve korumaya odaklanır.
İletkenlerin öncelikle bir topraklama işlevine mi yoksa akım dönüş işlevine mi hizmet ettiğini takip etmek için bir teknik, bunları uygun şekilde etiketlemektir.
Örneğin, "şasi toprağı" veya "Şasi-GND" toprak yapısına bir bağlantı arayın, ancak birincil işlevi dijital akımları döndüren bir devre kartındaki düzlemi ifade etmek için "dijital dönüş" veya "D-RTN" terimini kullanın kaynağına.
İyi bir temel oluşturma stratejisi geliştirmedeki mücadelenin yarısı, gerçek gerekçelerin bütünlüğünü gerektiği gibi tanımak ve korumaktır.
Herhangi bir topraklama stratejisinin bir diğer önemli yönü, zemin yapısını belirlemektir. Sistem düzeyinde, zemin yapısı her zaman varsa metal muhafaza veya çerçevedir. Kart seviyesinde, kart çerçeveye bağlanırsa, kartın zemini bu bağlantının gerçekleştiği yerde olmalıdır.
Çerçeve yoksa veya çerçeveye yakınlık yoksa, kartın topraklaması genellikle konektör pimlerinden birinde (genellikle 0 voltluk güç girişi) tanımlanmalıdır.
Genel olarak, tüm büyük metal nesneler (örn. Kablolar, büyük soğutucular, metal destekler, vb.) Zemin yapısına yapıştırılmalıdır. Bu mümkün değilse, önemli bir istenmeyen bağlantının meydana gelmemesini garanti etmek için zemin yapısından yeterince izole edilmelidir.
Tıbbi ürünler ve birçok yüksek voltajlı sistem, çerçeve veya şasi ile akım taşıyan devreler arasında sıkı izolasyon gerektirir.
Ne yazık ki, yakındaki yüksek frekanslı devrelerin bu yapılarda mikroamperleri indüklemesi nispeten kolaydır, bu da yayılan emisyon sorunlarına neden olmak için yeterlidir. Bunun çerçeveye bağlanmadan gerçekleşmesini önlemek, genellikle devre bant genişliğini sınırlamayı, devreyi korumayı ve / veya devre ile çerçeve arasındaki mesafeyi arttırmayı gerektirir.
Devre, Ekipman ve Sistem Topraklaması
Bir önceki bölümde devre, ekipman ve sistem topraklamasından kaynaklanan EMI bağlantı mekanizmaları tanımlanmış ve tartışılmıştır.
Bu noktada topraklamanın EMI' yi en aza indirme ve kontrol etme açısından çok önemli olduğu açık olmalıdır. Bununla birlikte, topraklama, birçok sistem düzeyinde EMI sorununda en az anlaşılan ve en önemli suçlulardan biridir.
Bir sistemin topraklama şeması aşağıdaki işlevleri yerine getirmelidir:
-
Analog, düşük seviyeli ve düşük frekanslı devrelerin gürültüsüz özel dönüşleri olmalıdır. İlgili düşük frekanslar nedeniyle, genellikle teller kullanılır (az çok tek noktalı veya yıldız zemin sistem önerilir. Bakınız aşağıdaki resimler).
-
Analog yüksek frekans devreler {radyo, video, vb.}; düşük empedanslı, gürültüsüz dönüş devreleri, genellikle düzlemler veya koaksiyel kablolar şeklinde olmalıdır.
-
Güç ve sinyal dönüşleri aynı yolları paylaştığından, mantık devrelerinin dönüşleri, özellikle yüksek hızlı mantık, tüm bant genişliği boyunca düşük empedanslara sahip olmalıdır (en hızlı yükselme süreleri tarafından dikte edilir).
-
Güçlü yüklerin (solenoidler, motorlar, lambalar, vb.) geri dönüşleri, güç kaynağı regülatörünün aynı terminalinde bulunsalar bile tek noktalı veya yıldız zemin sistem önerilir
-
Kablo blendajlarının, transformatör blendajlarının, filtrelerin vb. Şasisine dönüş yolları, işlevsel geri dönüşleri engellememelidir.
-
Elektrik referansı; şasi topraklamasından farklı olduğunda, birini diğerine bağlamak ve bağlantısını kesmek için hazırlık ve erişilebilirlik mevcut olmalıdır.
-
Daha genel olarak, ekipman içinde veya bir sistemin parçaları arasında iletişim kuran sinyaller için, topraklama şeması minimum yer kayması ile ortak bir referans sağlamalıdır (bu bağlantılar dengeli, optik olarak izole edilmedikçe, vb.). Minimum toprak(ground) kayması, ortak mod voltajının bağlantıdaki en duyarlı cihazın duyarlılık eşiğinin altında kalması gerektiği anlamına gelir.
Yukarıdaki tüm kısıtlamalar, işlevsel getirileri ve koruyucu gerekçeleri yukarıdaki Şekil' de gösterildiği gibi bir topraklama sistemi hiyerarşisine entegre edilirse yerine getirilebilir. Bu kavramın uygulanması aşağıdaki tartışmanın konusudur.
Modern elektronik sistemler nadiren tek bir zemine sahiptir. Ortak mod empedans kuplajından kaynaklanan gibi paraziti azaltmak için, mümkün olduğunca çok sayıda ayrı topraklama kullanılır.
Ekonomik ve lojistik açıdan uygulanabilir ise, yapısal zeminler, sinyal toprakları, kalkan toprakları ve birincil ve ikincil güç toprakları için her bir alt sistemdeki ayrı zeminler tercih edilir.
Her bir alt sistemden gelen bu ayrı topraklar, nihayet en kısa yoldan sistem toprak noktasına geri bağlanır ve burada genel bir sistem potansiyel referansı oluştururlar. Bu yöntem, tek noktalı zemin olarak bilinir ve aşağıdaki Şekil'de gösterilmektedir.
Tek Noktalı Topraklama Şeması
Şekilde gösterilen tek noktalı veya yıldız tipi topraklama şeması, önceki bölümde tartışılan ortak mod empedans kuplajı sorunlarını önler.
Tek ortak yol toprak zemindedir, ancak bu genellikle çok düşük empedanslı önemli bir iletkenden oluşur. Bu nedenle, herhangi bir düşük empedanslı ortak yolda hiç toprak akımı akmadığı veya düşük olduğu sürece, tüm alt sistemler veya ekipmanlar esasen aynı referans potansiyelinde tutulur.
Yukarıdaki tek noktalı topraklama şemasını uygulama sorunu,
(1) ara bağlantı kabloları kullanıldığında, özellikle de bir dalga boyunun 1 / 20' si veya daha büyük uzunlukları olan kablo blendajlarına sahip olanlar
(2) parazitik kapasitans mevcut olduğunda ortaya çıkar. alt sistem veya ekipman muhafazaları arasında veya alt sistemler ile diğer alt sistemlerin zeminleri arasında.
Bu durum alttaki Şekil'de gösterilmektedir.
Yukarıdaki şekilde; kabloları ve parazitik kapasitansı birbirine bağlayarak tek noktalı toprağın dejenerasyonu gösterilmiştir.
Burada, kablo kalkanları bazı alt sistemleri birbirine bağlar, böylece belirli bir alt sistemden topraklama noktasına birden fazla topraklama yolu var olur.
Önlemler alınmazsa, ortak empedans toprak akımları akabilir. Yüksek frekanslarda, parazitik kapasitif reaktans, düşük empedanslı yolları temsil eder ve bir alt sistemden yer noktasına bağ endüktansı daha yüksek empedanslarla sonuçlanır. Bu nedenle, yine ortak mod akımları akabilir veya alt sistemler arasında eşit olmayan potansiyeller gelişebilir.
Çok Noktalı Topraklama Şeması
Yukarıdaki Şekil'de gösterildiği gibi kontrolsüz bir duruma sahip olmak yerine, diğer topraklama alternatifi, Aşağıdaki Şekil'de gösterildiği gibi çok noktalı topraklamadır.
Aşağıdaki Şekil'de gösterilen örnek için, her bir ekipman veya alt sistem, ortak bir düşük empedanslı zemine mümkün olduğunca doğrudan bağlanır.
Homojen, düşük empedanslı bir yol oluşturmak için düzlem. Böylece, ortak mod akımları ve diğer EMI sorunları en aza indirilecektir. Yer düzlemi daha sonra güvenlik amacıyla topraklanır.
Topraklama Şemasının Seçimi
Gerçekler, tek noktalı bir topraklama şemasının düşük frekanslarda daha iyi çalışması ve çok noktalı bir topraklamanın en iyi yüksek frekanslarda davranmasıdır. Örneğin genel sistem, geniş bantlı geçici gürültü kaynakları olarak davranan birçok düşük seviyeli sensör ve kontrol devresine sahip bir ses ekipmanı ağı ise, yüksek frekans performansı önemsizdir, çünkü hiçbir reseptör ses frekansının üzerinde yanıt vermez.
Bu durum için tek noktadan bir zemin etkili olacaktır.
Tersine, eğer genel sistem 30 ila 1.000 MHz tunerler, amplifikatörler ve ekranlardan oluşan bir alıcı kompleksiyse, o zaman düşük seviyeli, düşük frekanslı performans önemsizdir. Burada çok noktalı topraklama uygulanır ve birbirine bağlanan koaksiyel kablolar kullanılmalıdır.
Topraklamanın farklı platformlarda etkileri
Toprak, elektrik parametreleri dikkate alınmazsa yanıltıcı ve belirsiz bir terim olabilir. Farklı platformlarda aşağıdaki gibi empedanslar söz konusu olabilir.
