1. Giới thiệu

Trong quá trình thiết kế mạch, nối đất là vấn đề thường xuyên xảy ra. Phương pháp nối đất cần phải dựa trên các tình huống sử dụng cụ thể và không có phương pháp nối đất chung. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích bản chất của các vấn đề nền tảng, đáng để xem xét kỹ lưỡng.

2, Phân loại nối đất

Cùng một mạch phần cứng cũng có thể có sự khác biệt về phương pháp nối đất nếu mục đích sử dụng khác nhau. Nhìn chung, mục đích nối đất quyết định phương pháp nối đất. Xét về hiệu suất, nối đất có thể chủ yếu được chia thành bốn loại sau:

1. Tiếp đất an toàn;
2. Nối đất làm việc, bao gồm nối đất kỹ thuật số, nối đất tương tự và nối đất nguồn;
3. Nối đất chống đột biến;

4. Chống nối đất tĩnh điện;

3, Mục đích nối đất

Mục đích chính của việc nối đất được chia thành ba loại: trở kháng thấp với mặt đất, mặt đất ổn định và mặt đất cân bằng. Tiếp theo, chúng ta sẽ chủ yếu trình bày chi tiết về ba khía cạnh sau:
1. Trở kháng với mặt đất thấp
Trở kháng với mặt đất thấp có nghĩa là giảm thiểu trở kháng giữa mặt đất càng nhiều càng tốt. Trở kháng này cần được phân biệt giữa các kịch bản ứng dụng tần số thấp và tần số cao. Nếu chúng ta nối một điện trở lớn giữa mặt phẳng tín hiệu và
mặt phẳng đất, như trong hình sau:

Phân tích:
Khi tín hiệu tần số thấp truyền từ mặt phẳng tín hiệu đến mặt phẳng đất, độ tự cảm lớn tương đương với dây được nối đất trực tiếp và đặc tính thể hiện tại thời điểm này là trở kháng thấp.
Khi tín hiệu tần số cao truyền từ mặt phẳng tín hiệu đến mặt phẳng đất, độ tự cảm lớn thể hiện trở kháng lớn và đặc tính thể hiện trong quá trình thử nghiệm là trở kháng cao.

2. Độ ổn định của mặt đất

Độ ổn định của mặt đất có nghĩa là trở kháng với mặt đất là đủ và dòng điện dễ dàng được phóng trực tiếp xuống đất trong khi hầu như không có hiện tượng sụt áp trên dây. Nó sẽ giống như một đại dương bao la, dù có bao nhiêu dòng sông hội tụ cũng không có gì bất ngờ.

3. Cân bằng mặt đất

Đối với nguồn điện hoặc tín hiệu, điều thực sự có giá trị đối với chúng ta thường là chênh lệch áp suất giữa chúng. Có một tình huống khi mạch bị nhiễu từ bên ngoài, điện áp trên cả hai mặt phẳng tăng tổng thể (điện áp ở chế độ vi sai không thay đổi, điện áp ở chế độ chung tăng), như minh họa trong hình sau. Trên thực tế, mạch thường vẫn hoạt động bình thường và tình huống này thường gặp trong quá trình sản xuất đồ vật.

Một xung tĩnh điện được tác động lên bảng mạch thông qua không khí và đối với các mạch cục bộ, các khoảng cách khác nhau chắc chắn sẽ dẫn đến việc tạo ra chênh lệch áp suất do tĩnh điện gây ra. Lúc này, nếu dùng một tấm kim loại để ngăn cách thì cho dù tấm kim loại đó nổi lên thì điện
trường cảm ứng sẽ đồng đều đối với bảng mạch phía sau tấm kim loại. Mặc dù hiện tượng nhiễu cảm ứng vẫn tồn tại nhưng ít nhất mạch điện về cơ bản đã được cân bằng. Tất nhiên, sẽ tốt hơn nếu tấm kim loại này được nối đất. Tất nhiên, điện áp ở chế độ chung thường không được duy trì do
trở kháng của đường truyền không đồng đều, điều này thường dẫn đến nhiễu điện áp ở chế độ vi sai. Tốt nhất là không nên đối mặt với vấn đề cân bằng mặt đất, nhưng khi không có cách nào, chẳng hạn như các thiết bị nổi, bảng mạch phải chịu tác động tĩnh điện thì
khi bảo vệ chúng phải tính đến vấn đề cân bằng mặt đất.

4, nhiễu nối đất chung

Sự can thiệp vào khớp nối đất thông thường là vấn đề cốt lõi trong việc xử lý nối đất.

Ví dụ, trong một rạp hát, có ba hội trường: Hội trường a, Hội trường b và Hội trường c, chỉ có một lối ra. Khi ba hội trường có ba buổi họp cùng một lúc, diện tích của hội trường C rộng hơn và có thể chứa được nhiều người hơn. Lối ra của khán giả bên trong Hội trường C sẽ ảnh hưởng đến lối ra của nhân viên
bên trong Hội trường A và Hội trường B. (Hội trường a, Hội trường b và Hội trường c tương đương với ba đường quay trở lại mặt đất và lối đi tương đương với trở kháng mặt đất chung )

Ví dụ, trên Hình 1, điện trở của đoạn RAB là phần trở kháng nối đất chung, các dòng điện chạm đất Io, Ia, Id chạy qua đoạn này sẽ ảnh hưởng lẫn nhau trong đoạn này; Nếu ba dòng điện này khác nhau đáng kể 1-2 bậc độ lớn thì không thể bỏ qua tác động
lên nhau, đặc biệt khi sử dụng nhánh dòng điện nối đất yếu để đo định lượng, khuếch đại hoặc mạch chuyển đổi AD; Hình 2 tách biệt tác động của Id lên hai đường còn lại; Hình 3 cho thấy cả ba dòng điện nối đất đều được cách ly riêng biệt.

5. Các phương pháp cơ bản chung

Ý tưởng cơ bản là đảm bảo kết nối độc lập giữa mặt đất bảo vệ an toàn, mặt đất kỹ thuật số làm việc, mặt đất tương tự làm việc, mặt đất nguồn làm việc, mặt đất chống sét và mặt đất che chắn trong thiết kế. Cuối cùng, trong quá trình gỡ lỗi hệ thống, dựa trên vấn đề cần giải quyết giữa các vùng khác nhau, tức là theo mục đích nối đất, các điểm nối đất này được kết nối theo các cách sau, bao gồm:

KHÔNG.	Phương pháp nối đất	Mô tả
1	Nối đất trực tiếp	Thích hợp cho tần số trung bình đến mặt đất, loại dây này có độ tự cảm chạy và điện trở chạy nhất định, có thể ảnh hưởng đến dòng điện mặt đất dao động tần số cao. Dưới tác dụng của điện cảm, cáp đóng vai trò trở kháng lớn, tương đương với việc nối đất tần số thấp. Ở tần số cao, nối đất trở kháng lớn không thể đạt được độ dẫn điện đáng tin cậy ở tần số cao.
2	Nối đất có điện trở cao	Đặc điểm của điện trở lớn là khi có sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu điện trở sẽ tạo ra dòng điện dẫn yếu. Sau khi xả điện tích trên dây nối đất, chênh lệch áp suất cuối cùng giữa hai đầu đạt được là 0V. Tính năng này là khi bạn muốn xả sạc nhưng không nhanh chóng.
3	Nối đất có điện trở thấp	Vấn đề mà các điện trở nhỏ cần giải quyết là bổ sung thêm một bộ giảm chấn để cản trở sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện chạm đất. Khi dòng điện thay đổi, nó làm chậm cạnh tăng của dòng điện tăng, tương đương với điện trở phù hợp giữa đầu ra của bộ dao động tinh thể và đầu ra của bus để giảm hiện tượng rung quá mức.
4	nối đất cảm ứng	Thường được sử dụng trong các tình huống khi dòng điện tăng lên, cuộn cảm có đặc tính ngăn chặn sự thay đổi trạng thái mạch. Thông qua việc kết nối các cuộn cảm, đỉnh và đáy có thể được loại bỏ.
5	Nối đất từ ​​​​hạt	Thường được áp dụng giữa tín hiệu yếu và mặt đất, hạt từ tính tương đương với điện trở phụ thuộc tần số, thể hiện đặc tính điện trở và đặc tính tiêu tán; Độ tự cảm là một đặc tính lưu trữ năng lượng, tương đương với việc cạo đỉnh và lấp đầy thung lũng. Vì vậy, thường xảy ra trạng thái dao động dòng điện nhỏ nhanh chóng giữa mặt đất của các hạt từ tính được kết nối chéo, vì các hạt từ tính sẽ trở nên bão hòa và dòng điện quá lớn không thể tiêu thụ được.

6 , Phương pháp nối đất an toàn và chống sét lan truyền

Bởi vì xung sét và dòng điện nối đất an toàn nhìn chung lớn hơn nhiều so với tác hại của dòng tín hiệu đối với con người, nên nên kết nối riêng hai điểm nối đất này với mặt đất và kết nối chúng tại một điểm duy nhất trên mặt đất thực, đặc biệt là nối đất chống sét .