基于计算机的测试系统接地技术探讨

0 引 随着微电子技术和计算机技术的发展，计算机被引入电子测量仪器，形成基于计算机的自动测试系统。计算机是弱电设备，自动测试系统容易受到干扰。其中，轻接地干扰会给系统测试数据带来误差，重则会出现冲程序现象因此，在设计基于计算机的测试系统时，需要采用良好的接地技术。1 接地概述以地球为零电位的基准，是基于地球电容量大。但地球不是良导体，其导电率介于导体和绝缘体之间，称为半导体。当电子系统中的两个不同电位点分别接地时，电流流流过接地电路，形成共模干扰，造成不良影响。因此，仅限于一点接地，地球被视为零电位基准，通常称为接地，实际上是指一点接地。正确接地可以防止系统中弱信号的干扰。大地可作为接地的零电位基准，而自动测试系统的内部也需要有一个电位参考面(模拟地电位)。除高电位线路外，线路中的一个参考点和其他金属体应保持在稳定的电位上，通常使用外壳或安装金属板作为电位参考面，并与地面连接。接地目的：（1）防止高压元件和布线击穿外壳，防止触电，也是保护；（2）减少公共阻抗或其他耦合引起的电磁干扰，使自动测试系统稳定可靠，这是测量场所。2 基于计算机的自动测试系统，地线种类繁多，现总结如下：

(1) 数字地，又称逻辑地。它是测试系统中数字电路的零电位；

(2) 它是放大器、采样/保持器(S／H)以及A／D转换器输入信号的零电位；

(3) 交流地，交流50Hz电源的地线，这种地是噪声地；

(4) 直流地，指直流电源地线；

(5) 信号地，指传感器地；

(6) 大电流网络部件的零电位；

(7) 为防止静电感应和电磁感应而设计的屏蔽地，又称机壳地。

正确处理接地问题将直接影响系统的正常运行。接地包括两个方面，一个是接地是否正确，另一个是接地是否可靠。前者用于防止控制测试系统各部分的串扰，后者试图使接地处于良好的连接中，以防止接地线上的电压下降。以下是一些接地技术，供您参考。 接地技术3.1 一点接地

布线和元件的寄生电感对音频、超音频等低频系统影响不大，最好采用一点接地法。从经济和防止相互干扰的角度来看，可分为三类：高电平干扰电路、中电平一般电路、低电平敏感电路。采用星形分离接地的方法，单独连接到测试系统的总接地点。当频率为1~10时，接线长度应尽可能短，以减少寄生电感和寄生电容的影响MHz地线长度不得超过波长的1/20；否则，应采用多点接地。如图1所示，系统的一点接地。

3.2 多点接地

为了防止引入共阻抗耦合的干扰，我们都希望使用一点接地。在高频电路中，接地线的电感和相互寄生电容器以及屏蔽形成的额外电路损坏了一点接地。因此，需要将接地点连接到接地导体表面，形成相同的低阻抗通路，以削弱电磁干扰的影响。所以当频率高于10时MHz应采用多点接地。

3.3 数字地与模拟地的连接技术

数字地主要是指TTL或CMOS芯片、I／O接口芯片、CPU芯片等数字逻辑电路的地端，A／D、D／A转换器的数字地。模拟是指放大器，S／H采样保持器和A／D、D／A接地端中模拟信号。在基于计算机的测试系统中，数字地和模拟地必须单独接地 。即使同一芯片上有两个土地，也应该单独接地，然后只在一点连接两个土地。否则，数字电路将通过模拟电路的地线返回到数字电源，干扰模拟信号。例如，计算机数据采样在测试系统中的接地如图2所示。

3.4 接地技术自动测试系统

在一个完整的基于计算机的自动测试系统中，一般有三种类型的地面，一种是低电平电路地线，如数字地面、模拟地面等。；一种是继电器、电机、电磁开关等强电元件的地面(暂时称为噪声地面)；另一种是外壳和仪器柜的外壳(称为金属零件)。若仪器设备采用交流电源，则电源地应与金属零件连接。系统连接时，这三种地线应在一点接地，如图3所示。4 在基于计算机的自动测试系统中，接地问题往往更为复杂，因为接地不良的表现形式多样，干扰现象不同，难以掌握。为了减少地线电路与地电流与线路之间的耦合，测试系统需要采用良好的接地技术，使接地线长度最短，并尽量不交叉。此外，必须小心照顾接地平面，注意防止损坏和振动，以免在接地系统中形成高阻抗。最后，有效减少地线干扰。参考文献1 潘新民等。微型计算机控制技术。北京:人民邮电出版社，1999.6

2 白同云等防科技大学出版社，1991.2