屏蔽和接地回路

我有各种各样的设备，都需要连接到GND（机箱GND）。我遇到的问题是，我正在通过金属盒连接计算机内部的ADC卡，该金属盒带有连接至低温恒温器（金属屏蔽）的定制电子设备。

问题是，如果我仅使用标准电缆，则计算机GND将连接至金属盒，而电子设备又将其连接至低温恒温器的金属。现在，计算机通过插头连接到GND，而低温恒温器通过一条大金属带连接到GND。对我来说，这听起来像是接地回路的坏情况。

因此，我认为我需要在其中一根电缆上的某个位置断开屏蔽。问题在哪里？电子设备正在放大来自低温恒温器的相当小的信号，因此我猜测我想尝试使该屏蔽连接保持连续。我打算破坏连接到计算机ADC的电缆上的盒子的屏蔽层。这是一个好主意吗？我是否应该担心计算机GND和低温恒温器GND是否几乎都连接到同一电源板上？

请注意，电子设备GND应从机箱/建筑物GND悬空。

是的，听起来（有点令人困惑）您有接地回路问题，是的，它们很重要，尤其是在尝试测量小的模拟信号时。如果所有地线都通过相对较短的电源线绑回到同一插座板上，那可能就可以了。但是，您说的是这种低温恒温器（无论是什么）分别连接到建筑物地面，因此显然不是这种情况，因此令人困惑，因此提出了它。

通常，最好将模拟信号转换为尽可能靠近信号源的数字，然后随数字信号一起运送。诸如通过光耦合器，脉冲变压器，无线电等隔离起来更容易。换句话说，从系统级别的角度来看，计算机中的老式A / D卡并不是最佳的整体体系结构。

但是，请仔细查看A / D卡。它很可能可以配置为单端和差分操作。这是您需要差分输入的情况。低温恒温器可能会产生一个以接地为参考的信号，但以其接地和输出信号为差分信号。这实际上将在转换信号之前从信号中减去接地偏移。

此技巧只能在某些频率下工作，可能是几kHz或10s的低频率。在减去环路中接地路径上的60 Hz或50 Hz电源线返回电流引起的任何接地信号时，它应能很好地工作。尖锐的共模尖峰仍会混淆A / D中的差分放大器，并在最终输出中显示为噪声。值得一试。如果还不够好，请返回并在传感器处转换为数字，然后对数字遥测信号进行光隔离。

Loop Slooth网站上有一个有关接地回路和其他形式的电气干扰的教程。

本教程说明了接地回路在低频和高频下的行为不同。在低频情况下，计算的是形成接地回路的导体的电阻，而不是物理布局，而在高频情况下，则相反；因为在高频情况下，计算的是电感而不是电阻。交叉频率由R / L给出，其中R为电缆电阻，L为环路电感。

在《科学仪器评论》论文中（也在网站的链接上）也讨论了这些问题。

本教程说明了法拉第定律与基尔霍夫定律之间的区别如何产生接地回路（电子是基于仅对DC有效的基尔霍夫定律，而时变电流的真实世界涉及法拉第定律）。它还讨论了接地回路与其他形式的干扰的关系，例如电感耦合，静电耦合和辐射耦合。

1. 通常认为，接地回路的主要威胁是接地之间存在很大的DC差异（例如0V和0.3V）。在这种情况下，用低电阻导线连接两者可能会导致高电流并损坏其中一个（或两个）设备。如果设备之间的电流消耗相差几个数量级（例如，连接到移动电话的旋转引擎），则可能是这种情况。但是，这种情况不太可能发生。因此，直流压降应该不是问题。

2. 接地回路通常是一个问题，因为它们就像变压器一样将不断变化的磁场（由操作附近的设备（例如，电网电线，灯泡，开关，引擎等）引起的磁场）转换为感应电压。

在理想情况下，如果到处只有一对电线（连接到电源）彼此紧密相邻，则电流环路将是相同的，感应电动势将是相同的。因此，无论有无磁场，在任何点测量导线之间的电压差都会产生相同的结果。

但是，在实践中，这种情况很少见，电线不是成对出现的，它们也不会总是彼此靠近。这样，就会出现噪声（在不同环路中感应出的EMF不同）。

从实际的角度来看，您可以执行以下操作：a）确保所有电线尽可能靠近彼此（不会形成大的绝缘电线圈）。b）确保附近没有随时间变化的磁场源（噪声干扰源）。

在您的情况下，这两个设备的接地连接不同（电源接地线和建筑物接地线），因此很可能形成一个巨大的环路，这不好。

实际的噪声水平取决于设置周围的寄生磁场。如果您的实验室中没有强大的时变磁场源，则接地环路可能不是问题。

打破屏蔽可能不是一个好选择，因为：

1）它会改变电缆的阻抗，这在高频下可能会很麻烦。

2）接收者的gnd将相对于驾驶员的gnd浮动。接收器接地上出现的任何杂散电流都会影响信号。