科技信息 关于电子信息系统授地问题的分析 辽宁工程职业学院［摘吴迪王玉 陈长远 要］为了进一步降低电磁干扰对电子设备的不利影响，突破电子信息系统安全稳定工作的突出障碍，在工程实际中应用接地来 抑制干扰的发生，是设备或系统能维持可靠工作的重要方法之一。本文针对不同接地方式对电磁干扰的抑制作用的不同，分析了几 种不同接地方式所适用的范围和每种接地方式的优点和不足，在实际应用中具有一定的指导意义。 ［关键词】电子信息系统Ｏ．引言 抑制干扰接地 近几年来，随着电子信息系统的迅猛发展和普及，在一个现代化的 大楼内部，就存在着大量的电子信息系统，如通信系统、办公自动化系 统和消防电子设备、保安监控系统等，由于这些系统中大量应用电子或 微电子方面的设备，因此对电磁干扰非常敏感。如何提高电子信息系 统抑制电磁干扰的能力，已成为这一领域必须解决的难题。其中接地 已经不用悬浮接地了，信号必须有一点是接地的。这种就是直流地接 大地方式，由于现在的电子信息系统要通过微电位或微电流来进行输 入、处理、传输信息等一系列过程，因此为了提高其准确性、稳定性，必 须具备一个稳定的基准电位，直流地接大地的方法就是把系统的逻辑 参考点或电路的等电位地直接连接在接地网上，由于静电荷可以导人 地下，就可以避开静电发生危害的情况，也保证了参考电位的准确性。 抗干扰技术是电子信息系统抑制电磁于扰的重要方法之一。 １．电子信息系统的接地方式的发展 电子信息系统接地方法经过了一个漫长发展的过程，工程中接地 有功能性接地和保护性接地两大类，这其中有防雷接地、电源接地、保 护接地、防静电接地、信息系统接地等。上述各种接地大致经历了四个 发展过程。起初是的三地方式，包括：防雷接地、电源接地、信号接 地，它们是三个的接地装置，存在着很多缺点，比如：不利于过电压 保护，经济成本高，占用资源多，实施困难等。后来，人们把防雷接地和 电源接地合在一起，就构成了二地方式。二地方式一度成为通用的接 地方式，但是这种方式虽然有所改进，不过并没有真正解决问题，它还 是存在着不能完全化解矛盾的漏洞。比如：依然占用很大的资源，经济 成本仍然很高，不能完全避免雷击造成的设备损坏等。接下来产生了 一地方式，这种方法的缺点是高频状态下，接地线会产生很大的电 感，会产生一些干扰信号，的接地线可能在某频率下的“天线效应” 尤为突出，在过电压保护方面也存在着薄弱之处。 所以目前国内外均推荐采用第四种方式，也就是共用接地系统，因 为其能够满足等电位保护原理的要求，并且结构简单能降低成本。 事实上，在现代大楼建设中，很难甚至不可能做到将各类接地系统 在电路上绝对分开。即使勉强将电路分开，但由于一些无法预知的连 接而产生的电磁耦合，反而会对工作系统上的运行设备和人身安全带 来危险。 在有信息系统设备的机房内应有能减少电位差的连接网络，并将 此网络接地。联接网络的基木结构形式分为：Ｍ型网形结构和ｓ型星形 结构。如图１。 ｓ塑 星性结构 Ｍ型 网担！雏构 等连基本的 电按网位 避 黼 擅用系等连统至电接共地位 的 ＲＥＰ 擀 图１电子信息系统等电位连接 信息设备的所有外露导电物等电位连接基本方法中，ｓ型适用于低 频设备，只可以用单点来接地，接地线可接在等电位的接地板上，并将 此板埋于地下。 Ｍ型适用于高频设备，如计算机网络中心、通讯塔台、各种网络通 信系统等。Ｍ型等电位连接网应用多点接地到一个共用的接地系统 上。这两种方法还可以搭配使用。 ２．电子信息设备的直流接地 ２．１直流地悬浮和直流地接大地 直流接地分为直流地悬浮和直流地接大地，第一种的特点是能够 屏蔽大地的地电流干扰，对外部的共模干扰有很强的抵制作用，并且使 外壳接地也能够保证设备和人身的安全，它的缺点是容易造成静电积 累，导致放电，影响设备的安全运行，而且由于没有接地，会产生寄生电 容，因而很难保证真正的悬浮。现在信息设备是开关电源，信号的接地 是接在直流电源的正极或负极上，并且一定与金属外壳相连接。现在 但是它也存在着缺点就是成本偏高，设备不易于随意移动。 综上所述，由于大型及高频电子设备不容易做到真正的电场及磁 场相隔离，所以很少采用悬浮地方式来处理接地问题。而且随着接地 技术的完善，大多数电子信息系统都采用直流地接大地。 ２．２几种接地形式 ２．２．１低频电路采用单点接地 电子信息系统用一点与地相接，作为公共的接地点，其他各点与之 连接，就构成了单点接地。单点接地不会形成地电回流，防止了可能出 现的干扰。但是单点接地，往往会使接地连接线的长度增长，不适用高 频状况下。这是因为在高频时会产生寄生在地线上的电感，以至于会 有很大的阻抗产生，不利于设备的正常工作。当波长较短时地线还会 出现天线效应，加重干扰，因此在单点接地中一般只在１ＭＨｚ以下的低 频电路使用。它有串联、并联两种布线方式，如图２： （ｂ）并联接地 图２单点接地中的串联方式和并联方式 （１）串联接地，其特点是共用地线一点接地，其接地方式较简单，经 济成本较低。不过在地线上的阻抗影响了这种接地的方式，地电流流 过公共地线的各段导线时，导致各段电路接地点电位不同，而且各接地 点的电位相互影响，引起阻抗干扰。所以这种方法抑制干扰的能力较 低。 （２）并联接地，其特点是地线相接于一点。这种方式可以有效 地避免各段电路间的地电流的相互干扰。不过这种接地方式的接地线 通常很多，从经济角度考虑，成本相对较高，但从抑制干扰的角度看，在 低频电路中这种方式是最佳的接地方法。 模拟电路地系统和数字电路地系统各自采用串联式单点接地，两 路接地系统之间则属于并联式单点接地，以抑制彼此之间的电磁干扰。 ２．２．２高频电路采用多点接地 在高频的条件下，由于分布电容所形成的电容耦合，必须得应用多 点接地。多点接地是指系统中各设备的接地点都接在一条最近的接地 主线上。这样的连接方式使得整体的阻抗变小，每条接地线都不会连 接过长。缺点是容易产生地线回路，造成地线干扰，所以通常只有频率 达到１０ＭＨｚ时才采用多点接地技术。 ２．２＿３宽频带电路采用混合接地 如果系统的工作频带不统一，既有高频也有低频，一方面高频电路 需要采用多点接地，另一方面低频情况又需要采用单点接地，在这种情 况下就产生了混合接地。 在各种接地系统中，应避开其接地线的长度Ｌ为干扰频率波长 的１／４及其奇数倍的情况，因为此时会发生驻波现象。 ２．２．４模拟电路和数字电路接地 当电子信息系统包含模拟电路和数字电路时，为了避免相互干扰， 通常要分别建立模拟电路接地和数字电路接地，以确保整个系统的正 常工作。这在模拟和数字混合电路的设计和制作中，必须得认真对 待。系统内模拟电路和数字电路应各自先采用串联式单点接地方式， 后用并联式单点接地方式连接，以减少两路地线产生的干扰问题。 ３．电子信息系统电缆线路的屏蔽层接地 （下转第１３９页） 技 用单调函数胜质翩决初等几何问题 桂林电子科技大学数学与计算科学学院祝光湖 马忠军 ［摘要］单调函数是衔接初高等数学的枢纽。本文结合教学例子探讨如何利用单调函数的性质来解决一些初等几何问题，对知识 的理解和教学质量的提高大有帮助。 ［关键词］单调函数余弦定理 三角形全 函数思想是数学分析的主线，其单调性质是教材体系中不可替代 的内容，在解决实际问题中也有着重要作用。函数的单调性是研究数 值与自变量的一种关系，对应二维空间上的曲线，教学上结合几何表示 ｃｏｓ ｃ －ｂｃ乏。ｓ ａ （１） （２） ｓｉｎ ｂ ｓｉｎａ 和分析，能够更直观易懂，两者也能够相互贯通。 １．定义及性质 对于区间Ｊ上的函数Ｙ：，’（ ），若任意的３２】，３２２ＥＩ，当 】＜２２２时， 均有ｆ（ｘ１）勺ｒ（ ２），则ｙ＝ｆ（ｘ）是Ｊ上的单调增函数，，是增区间，相反 因为 Ｃ－二丁ｃ一 Ｂ一 ＢＡＣ，即７＝ｎ一 一２ａ 故ｓｉｎ７＝ｓｉｎ（２ａ＋ｆ１）。于是，由正弦定理 ： 的，若ｆ（ｘ ）＞厂（ ２），则ｙ＝ｆ（ｘ）是Ｊ上的单调减函数，ｊ是减区间。利 用导数性质可知，在区间Ｊ上，如果厂 （ ）＞０则为增函数，如果厂 （ ）＜０ 则为减函数。 ｓｉｎＺ Ｓｌｎｙ 得 Ｂｃ＝ ｓｉｎ ７ ＝ ｃｓｉｎ２ａ＝丽— ｃｓｉｎ一２ａｓｉｎ（２ ＋ ） ｓｉｎ ２ａＣＯＳ ＋ ＣＯＳ２ａｓｉｎｆｌ（３）、 利用几何图像可知，增或减函数分别表示曲线是上升或下降的。 如果单调连续函数的取值有正有负，那么方程ｆ（ｘ）＝Ｏ有唯一解，即 ｆ（ｘ）与横轴有唯一交点。特别的，如果单调函数是连续的，那么在函数 的最大最小值之间的任何一个值，均有唯一的一个自变量的函数值对 应。利用这些简单的性质，在求解初等几何问题时，可以另辟蹊径，别 具一格。下面通过证明一个初等几何中很难的问题来说明它的应用。 ２．例题讲解 把（１）和（２）代入（３）得 １ ｂ ｓｉｎ ＣＯＳ２ａ＋ —ｂＣＯＳａ）ｓｉｎ２ａ ＢＣ ｆ ｓｉｎ２ａ．］ｂ—ｅ＋ｃｅ－—２ｂｃｃｏｓａ ￡墨ｉ 至 二垒璺 垡 ｆｓｉｎ２ √６。＋ｆ 一２ｂｃＣＯＳ口 １ √６。＋ｆ。一２ｂｃＣＯＳ口 对于 Ｅ（ｏ，Ⅱ／２），因为ＣＯＳ 是减函数，显然有 例：如下图，ＡＡＢＣ与△Ａ１Ｂ１ｃｌ中，ＡＤ与ＡｌＤｌ是角平分线，其 中ＡＢ＝Ａ１Ｂ１，ＡＤ＝ＡｌＤｌ，ＢＣ＝ＢｌＣ１，问ＡＡＢＣ与△Ａ１Ｂ１Ｃｌ是否全 等？ Ａ ｆ ｌ— 一ｌ是 的减函数， 厶Ｌ ０Ｕ “／ ＝ ＝一也是ａ的减函数，故而知 是关于 在区间 √６Ｚ＋ｆ 一２ｂｃＣＯＳ口 ００ （０，７ｃ／２）上的增函数。 所以当 之对应。 Ｂ Ｄ Ｃ Ｂ１ Ｄｌ ａ 的长度（｝ｆ—ｂｌ＜ＢＣ＜ｂ＋ｆ）固定时，仅有唯一的口与 解：下面我们分析ＡＡＢＣ，把问题进行转化成单调函数方面。 Ａ Ｂ Ｄ Ｙ Ｃ 返回原题目，已知ＡＢ＝Ａ１Ｂｌ，ＡＤ＝Ａ１Ｄｌ，ＢＣ＝ＢｌＣ１，那么口只 能取同一个值，因此得ＡＢＡＤ＝／ＢｌＡｌＤｌ。 再根据全等三角形的判断定理，知ＡＡＢＤ与△ＡｌＢ１Ｄｌ全等，故有 ＡＢＣ＝ ＡｌＢｌＣ１，由此得ＡＡＢＣ与△ＡｌＢ】Ｃｌ是全等三角形。 ３．结束语 函数的单调性质是数学课程中基本的和重要的内容，结合初等几 何来分析和讲解，会使学生融会贯通，把知识有效串联起来，从而对课 程的理解和掌握更透彻更深刻，并获得满意的教学效果。 参考文献 ［１］华东师范大学数学系．数学分析上册［Ｍ］３版北京：高等教育 出版社．２００１ 设 １＝ ２＝口Ｅ（０， ／２），ＡＤ＝ｂ，ＡＢ＝ｒ，求解ＢＣ。 令ＢＤ＝ ，ＣＤ＝ｙ， ＝ ， Ｃ＝ｙ， 由此根据余弦定理：＿ｚ ＝ｂ ＋Ｃ 一２ｂｃＣＯＳ口，即 ＝√６ ＋ｆ 一２ｂｃｃｏｓｄ。 ［２］代钦，李春兰＿初等几何问题解决教学研究陕西师范大学出版 社．２０１０． 从而有 基金项目：本文系广西教育科学“十一五”规划课题（２０１０Ｃ０６６）。 作者简介：祝光湖（１９７９一），男，博士，讲师，主要从事复杂网络传播动力学研究。 （上接第１３８页） 凡是含有对电磁脉冲干扰敏感的微电子设备，特别是那些精密设 有其适用范围，因而要根据具体的情况采用适合的接地方式，才能使其 作用充分发挥，使整个系统更好的降低干扰，从而保证系统安全稳定地 ＿丁作。 参考文献 备，都应采用连续的金属层加以闭封起来，进入设备的电源线和信号线 以及它们之间的传输线均采用屏蔽电缆或穿钢管进行屏蔽，在信号线 或传输线电缆的两端应保持其屏蔽体（如金属编织网或金属箔）良好接 地，屏蔽接地可以有效地抑制静电感应和电磁感应的干扰，其原理是： ［１］何山，武尚德．信息设备及系统的供电、接地和防雷［Ｉ］．电力自 动化设备．２００１（８）：１２３—１２７ 在屏蔽层接地后，使干扰电流经屏蔽层短路人地。因此屏蔽的妥善接 地非常重要，否则不但不能减少干扰，反而会使干扰增大。 上述讨论电子信息系统时用到的单点接地和多点接地概念，同样 适用于电缆屏蔽体的接地。同样的低频的电路多采用单点接地，高频 电路则采用多点接地。因为高频时存在杂散电容，不太容易实现单点 接地，电路中形成的杂散电容容易形成接地环路，如果换作多点接地能 很好地解决这个问题。 ４．结语 ［２］李兴林注册电气工程师考试辅导教材及复习题解［Ｍ］．北京：中 国建筑工业出版社，２００４ ［３］沈明发，黄伟英，潘小平等．低频电子线路实验［Ｍ］．广州：暨南大 学出版社．２００１． ［４］毕满清．电子技术实验与课程设计［Ｍ］北京：机械工业出版社， ２００１． ［５］张小昔建筑防雷与接地技术Ｉｉ］．北京：中国电力出版社，２００２ 电子信息系统如何进行接地是其很重要的问题，各种接地方式各 —１３９—
