【技术】利用隔离消除接地环路，保障数据传输可靠性

时间： 2019-09-04 来源：广电电器网

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远距离数据传输充满着各种各样的潜在困难。接地环路可能是一个干扰源，它能在传输两端的接地之间产生噪声电压。此电压如果足够大，就可能导致接收端数据错误。本文主要说明接地环路是如何形成的，并讨论如何利用隔离技术和产品来解决接地环路的干扰问题。

接地环路是系统接地方案中的一个物理环路，产生于电路之间的多个接地路径。这些接地路径可能充当一个大环路天线，从环境中拾取噪声，从而在接地系统中产生电流。交流电源的50 Hz/60 Hz磁场是接地环路中的常见噪声源。对于分布式接地系统，源于某个位置的地电压噪声也能引起地电流在接地环路中流动。由于地为低阻抗，因此噪声电流往往相当大。数百毫伏的噪声可能会引起数安培的电流流过接地环路。

图1：通常数据传输路径中如何发生接地环路干扰

图1说明了通常数据传输路径中如何发生接地环路干扰。器件#1驱动一个单端信号，器件#2接收该信号。信号线接地于任一器件，例如接地连接可以是同轴电缆的屏蔽体等。这些器件的地之间存在另一个低阻抗路径，它通过器件电源的安全地。这两个接地连接构成一个大环路，从邻近干扰源的磁场拾取噪声电压。这种干扰会损害器件2接收到的信号，从而影响数据传输的有效性。

设计人员应小心谨慎，尽量通过单点接地来避免形成环路，但有些接口要求在收发器之间进行接地连接。这就需要我们实际应用中需要中断这种地连接，同时又能实现从发送器到接收器的信息传输。这样这两个器件之间就需要采用隔离器件来实现地的隔离。

早期，实现接地环路隔离的可能方法之一就是使用光耦。但随着接口的性能和复杂度提高，这种方法会有局限性。光隔离接口可能变得复杂而昂贵，并且需要大量布板空间。而且由于光耦的传输延迟相当大，只适用于低速信号。另外，使用多个光耦时，LED和上拉电阻的功耗可能变得相当高。使用数字隔离技术来中断接地环路，接口性能则不受影响，而且应用电路简单，所需器件相对较少。如SILICON LABS推出的容性隔离器件Si86xx系列和Si88xx系列产品等，具有集成度高、传输速度高达150Mbps，CMTI能力可高达75Kv/us，同时集成有正向和反向通道等功能和特点，就非常适合如CAN、RS485、SPI等总线应用，实现有效的数据传输。

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全部评论（3）

幸福 Lv7. 资深专家 2018-08-07

很好
eric陈 Lv7. 资深专家 2018-03-05

不错的方案
Tiger.Hu Lv7. 资深专家 2017-11-21

学习了

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型号- SMST5381＿X,SMST5341＿X系列,SMST5351B,SMST539X,SMST5351A,SMST5351C,SMST5341＿X,SMST624X,SMST5330X系列,SMST532XX,SMST52112,SMST650D350,SMST530＿X,SMST52112＿X系列,SMST510＿X系列,SMST695X,SMST784X,SMST54133,SMST683X,SMST710X,SMST754X,SMST621X,SMST69XX,SMST54123L,SMST697X,SMST786X,SMST63XX,SMST714X,SMST65XX,SMST52112＿X,SMST30C,SMST650D200,SMST530＿X系列,SMST54123,SMST650D240,SMST120C,SMST100C,SMST54123F,SMST758XX,SMST54X,SMST532XX系列,SMST696X,SMST684X,SMST650D600,SMST781X,SMST54123A,SMST650D800,SMST5147B,SMST622X,SMST755X,SMST610X,SMST654X,SMST5145,SMST626X,SMST715X,SMST5146,SMST614X,SMST658XX,SMST5147,SMST650D140,SMST510＿X,SMST650DXX,SMST5381＿X系列,SMST782X,SMST623X,SMST534X,SMST68XX,SMST655X,SMST538X,SMST64XX,SMST615X,SMST5159,SMST5152,SMST150C,SMS5901,SMST5154,SMST5330X,SMST60C,SMST650D190,SMST650D500,SMST650D100,SMST662X,SMST56X,SMST650D2K2,SMST682X

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