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屏蔽线接地思考

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?
提问者:wyfwer 地点:- 浏览次数:6974 提问时间:08-25 11:43
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16条回答
szchangjiang 08-26 07:06
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。
li4646258 08-31 15:41
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。
蒋jiang 09-01 17:40
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?
n73483852 08-30 22:29
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。
60user50 08-30 08:07
明白了,谢谢maychang大侠的指点!
cnm7 08-25 16:17
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
lxmlau 09-01 04:22
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。
送终鸡酒 08-31 23:03
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
yhxc 09-01 04:26
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。
miweurwer 08-30 04:27
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。
csyyyyy 09-03 11:53
学习,遇到问题要多分析。
www039 09-03 03:13
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。
liaosanguo 08-31 09:03
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.
luoyakeji 09-02 09:43
学习了.........................
weierda 08-28 17:09
理论很强啊,赞一个!
sauwa 09-02 21:21
想问下,这里的屏蔽线接地指的是接大地呢还是信号地?
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