屏蔽线接地思考

发表于 2010-6-13 22:54

电路板A和编码器B进行单向通讯，A发出CLK，B在CLK的上升沿过后把DATA数据串行发出，A串行读取DATA数据。通信线大概10米，速度大概20k。不加屏蔽线，数据错乱得厉害，加屏蔽线，接地点不同,效果不同：
1.屏蔽线在A端接地，B端不接地，数据正常。
2.屏蔽线在B端接地，A端不接地，数据错误，但比没加屏蔽线好点。
3.屏蔽线在AB端都接地，数据正常。
疑问，方式2为什么会导致数据出错？三种接地方式有和优缺点？

发表于 2010-6-14 06:49

据楼主叙述，信号传输好像是单端的。
10米距离，20k频率，不至于“数据错乱得厉害”。楼主的时钟和信号两条线以及地线，如果两块板共用电源，还有电源线，是否用三绞线或四绞线？
楼主叙述中有屏蔽在一端接地之说，好像地线是另外联的一根线。

发表于 2010-6-14 11:09

maychang大侠，信号是单向传输的，电线是4芯屏蔽线，+5V，GND，CLK，DATA，电源线是向编码器B供电。10米，20k的频率之所以数据错乱厉害，是因为这个4芯的线是和两个100w电机的电线捆在一起，电机一启动，干扰就极其厉害。

发表于 2010-6-14 11:10

还有，假如信号不是差分信号，用双绞线与不用双绞线的效果差别大么？

发表于 2010-6-14 11:50

3楼：
早说清楚一些，就不会耽搁时间。
屏蔽未接地，时钟和数据两条线受电机线干扰，是因为这两条线与电机线之间存在分布电容。电机当然是用50Hz工频，这个工频对时钟和数据线干扰比较小，因分布电容并不大，对工频的容抗相当大。但电机启动时和关断时则不然，电机线上可能含很丰富的高次谐波。
屏蔽在A端接地，干扰经电机线与屏蔽之间分布电容，然后经屏蔽外套流到A端，此时时钟和数据线受分布电容影响很小，故工作正常。屏蔽套粗而宽，电阻和电感都比较小，干扰电流在其上压降很小，也不会经屏蔽与时钟和数据线之间电容影响时钟和数据线。
屏蔽在B端接地，干扰信号通过电机线与屏蔽之间分布电容后，要经4芯中的地线那一芯线流到A板。此线较细，其上干扰电流的压降使时钟和数据发生错误。
屏蔽两端接地，电流途径与A端接地相同，结果也与A端接地相同。

不是差分信号，那就是单端信号。单端信号电流途径是信号线和地线。这两条线包围的面积大，受干扰磁场的影响就大，所以应该用绞合线以避免干扰磁场影响。至于电场影响(通过分布电容)，单端信号用绞合线并不能将干扰降低很多，屏蔽线却可以将电场影响降到很小。差分信号本来受电场影响就很小(电场对两条线影响相同而抵消)，所以用绞合线就够了，一般不必用屏蔽线。

发表于 2010-6-14 19:49

明白了，谢谢maychang大侠的指点！

发表于 2010-6-14 20:10

看了maychang大叔的话，是不是有如下总结：？
单端信号线走屏蔽线
差分信号线走双绞线

发表于 2010-6-14 20:47

7楼：
不能这么说。
而且这里还有成本问题，屏蔽线比双绞线贵得多。

发表于 2010-6-14 20:53

看来解决干扰的关键摸清楚干扰的路径与干扰的脾气，哈哈

发表于 2010-6-14 21:04

9楼说得很好。
干扰与机械结构关系非常大。如果没有“这个4芯的线是和两个100w电机的电线捆在一起”，干扰就不会这么厉害，很可能不必用屏蔽线。而知道了电机线上干扰影响时钟和数据线的途径，解决方法也就有了。
其实，这里并没有模拟电路或数字电路什么事，完全是电路基础或者叫电工基础的内容。

发表于 2010-6-14 21:37

学习了，很佩服maychang老师，感觉要系统的学学之前学过的知识了。

发表于 2010-6-14 21:46

学习，遇到问题要多分析。

发表于 2010-6-14 22:03

如果要用在工业级的话，这种接法肯定不保险，用光纤可根本解决干扰的问题，而且成本不高，极为可靠。

发表于 2010-6-15 00:27

A & B都接各自地的优缺点:
优点:
当A & B两者有其它途径连接在一起时 (如各自外壳或各自的地接大地,这样就经三芯电源线将外壳接在一起)
单对A / B两者的信号接口而言,都有好处不会在
信号线A端<----->信号线B端<------>地B端<------->地A端<-------->信号线A端
回路上形成较强的干扰量 V or A or W
这是单端接地的信号线无法比拟的.
并且能去掉电源线上大地线引入的不确定因素.

说完优点,就得说说缺点:
1.当信号线有足够长的长度后, A & B都接各自的地时,因为地线的非零阻抗,在地线上产生电压.--------这一现象就像LAYOUT时GND处理时,考虑GND不能过小,过长一样.要适当考虑. 不要让这长长的地线变成接收器了.
2.当相异于如前面所说的优点的前提: A & B两者没有其它途径外壳/地不相连在一起时, 并且两设备间有比较大的电压差时. 用A & B端都接地的信号线相连或非隔离信号线,都有一定的危险性.特别是经常拨插的线.

发表于 2010-6-15 07:54

学习了.........................

发表于 2010-6-15 10:30

理论很强啊，赞一个！

发表于 2010-6-18 14:17

想问下，这里的屏蔽线接地指的是接大地呢还是信号地？

发表于 2012-9-11 23:28

学习了

屏蔽线接地思考

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