何為接地環(huán)路?

　　接地環(huán)路是系統(tǒng)接地方案中的一個物理環(huán)路，產(chǎn)生于電路之間的多個接地路徑。這些接地路徑可以充當一個大環(huán)路天線，從環(huán)境中拾取噪聲，從而在接地系統(tǒng)中產(chǎn)生電流。

　　如在工業(yè)生產(chǎn)過程中“接地環(huán)路”是最常見。為了實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，它們之間的信號傳輸既有既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號，既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號。

　　構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成"接地環(huán)路"造成信號傳輸過程中失真。

　　因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行，"接地環(huán)路"問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。

　　設計人員在設計電路時，常通過單點接地來避免形成環(huán)路，但有些接口要求在收發(fā)器之間進行接地連接。必須中斷這種接地連接，同時維持從發(fā)送器到接收器的信息流。換言之，兩個器件之間需要進行電流隔離。

　　方案一：

　　中斷接地環(huán)路的可能方法之一是使用光耦合器。通過讓光耦合器電纜的接地連接被消除，防止噪聲電流在器件#1與器件#2之間流動，讓信息以光的形式傳輸。

　　隨著接口的性能和復雜度提高，這種方法會有局限性。光隔離接口可能變得復雜、昂貴，并且需要大量板空間。光耦合器的傳播延遲相當大，只適用于低速信號。

　　當使用多個光耦合器時，LED和上拉電阻的功耗可能變得相當高。可以使用數(shù)字隔離技術來中斷接地環(huán)路，接口性能則不受影響，而且應用電路簡單，所需器件相對較少。數(shù)字隔離式是非光學隔離器，利用CMOS接口IC通過容性或磁性耦合來傳輸信息。

　　方案二：

　　利用一條USB電纜連接兩個交流電源供電的器件可能會造成一個接地環(huán)路，從而中斷總線通信。USB通信在一對雙向差分線上進行。主器件控制總線并與外設通信。數(shù)據(jù)分組的方向由USB協(xié)議確定，而不是通過控制信號確定。主器件為外設提供電源和接地連接。USB電纜的這個接地連接與主機和外設的安全地形成一個接地環(huán)路，它可能導致外設的地電位相對主機的地電位移動，使得通信不可靠。

　　但，由于沒有控制信號來指示數(shù)據(jù)是傳輸?shù)较掠?外設)還是上游(主機)，因此隔離USB端口以消除電纜接地連接是一件很困難的事情。在無法訪問控制總線的串行接口引擎(SIE)內(nèi)部信號的情況下，確定數(shù)據(jù)方向的唯一辦法是通過總線處理。SIE的信號之所以不可用，是因為SIE常常被集成到處理器中。

　　方案三：

　　①在所有現(xiàn)場設備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點，不能形成回路，這種方法看似簡單，但在實際應用中往往很難實現(xiàn)，因為某些設備要求必須接地才能保證測量精度或確保人身安全，某些設備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。

　　②使兩接地點的電勢相同，但由于接地點的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案其實在實際中無法完全做到。

　　③在各個過程環(huán)路中使用信號隔離方法，斷開過程環(huán)路，同時又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決接地環(huán)路問題。

　　信號隔離重中之重——信號隔離器

　　在方法三③中介紹的方法是我們本文要講的重點：使用隔離器(signal isolator)或稱“信號隔離器”。

　　在隔離器中采用線性光耦隔離原理，將輸入信號進行轉(zhuǎn)換輸出。輸入，輸出和工作電源三者相互隔離，采用了先進的數(shù)字化技術，在對高、低頻干擾信號的抑制方面表現(xiàn)卓越。 隔離器一般由輸入信號處理單元、隔離單元、輸出信號處理單元、電源等4部份構(gòu)成。雖然實際應用中的隔離器基本上都是由上述四個單元構(gòu)成，但輸入、輸出的類型和數(shù)量的不同，組成了種類繁多的型號。

　　隔離器在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應用，常與需要電隔離的設備儀表配用：如與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用。

　　隔離器即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應用，目前，已成工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分。

　　內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無零點及滿度電位器、自動動態(tài)校準零點、溫度漂移自動補償?shù)戎T多先進技術，并符合IEC61000-4-4：這一系列技術的應用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學的保證。 以上各項技術領先國際先進水平。