“总线网络上经常会出现通讯器件损坏，其主要原因是地线上危险的噪声。地线上的噪声很多是由于节点间的地电位差和地环路引起的。那么如何解决由地电位差和地环路引起的通讯问题？”

通讯地线上产生危险噪声的4个原因：
1. 地电位差
2. 地环路
3. 由闪电等引起的高能脉冲
4. 在施工或维修时产生的人体静电释放

高能脉冲和静电释放只能通过良好的接地与控制能量释放路径来减少危害。但是地电位差和地环路却可以通过良好的设计来避免其的产生。所以以下主要讲解地电位差和地环路的影响与解决方法。

1.地电位差和地环路如何影响通讯？
>地电位差会将共模信号叠加到通讯信号上。而地环路是RF能量的产生和传播的主要渠道，很容易影响敏感的通讯线路。而且地环路上的电流也会产生共模噪声叠加到通讯信号上。

2.三个不推荐的电路

由于两个电路之间没有地线连接，所以其之间可能会存在很大的地电位差。地电位差通过共模噪声叠加到通讯信号上，可能会超过接收芯片能够耐受的共模电压，从而造成芯片的损坏。

为了去除两个电路的地电位差，将两个电路通过地线直接连接。这样的解法并不推荐。因为地电位差的产生是由一个复杂的阻抗网络造成的。当使用地线直接连接的时候，初始的地电位差为了补偿地线造成的电位跌落，会在地线上产生很大的电流。形成一个大电流环路。地线上的大电流也会产生共模噪声的叠加在信号上。这样仍然是不安全的。

为了将远距离通讯的两个节点的地相连。RS485标准建议在485的地与设备的大地之间串个电阻，以减少地线上的环路电流。但是这样仍然存在的巨大的地环路，使信号线处于敏感的环境中。

3.推荐参考电路

从上面的3种接法可以看出，不良的接线都是因为两个节点之间的地电位差造成的。所以根本的解决方法是使两个节点共用一个地，从而消除地电位差，接法如下

通过将右侧节点的传输部分的电源和信号隔离，使得传输部分浮地，再通过地线与节点1连接在一起，就是两个节点共用一个地，摆脱了地电位差和地环路的影响。
但是若两端都是浮地，闪电或者噪声会将总线的相对大地的电压提高到很高的程度，虽然这对总线上的设备不会有影响（因为相对它们自己的地的电压没变），但是其相对于电路其它部分的电压会过高，从而会形成放电弧并损坏PCB。所以需要有一端接大地以提供一个公共的参考电位。

上图所示为一个多节点的总线网络，在这个网络中只有一个节点是不隔离的，以提供一个公共的参考电位。

所以远程数据传输需要通过隔离电源与信号的方法，来使多个节点的通讯部分的地处于同一个参考电位上，来消除多个节点间的GPD与地环路。

欢迎大家添加我的公众号