掛在嘴邊的CAN接“地”,你真的會瞭嗎?

【前言】

搞總線的,都知道總線要接地,接哪個地,怎麼接,很多人都是一頭霧水,甚至有很多人都不清楚有幾種地,而CAN總線以其高可靠性、實時性、靈活性以及嚴謹的數據處理機制等特點,在自動化行業得到廣泛應用,但隨著環境幹擾以及節點數目的增加等對CAN總線的穩定性提出更高的要求,而面對電源地、信號地、屏蔽地、外殼地不同的接地方式又該如何處理呢?

【四種地】

通常人們一說到地,都會想到電源地,信號地,外殼地,卻並不清楚屏蔽地,以下就是四種地的常見符號,大傢可千萬不要搞錯瞭!

四種接地符號

【電源地(GND)】

電源地概念:電源地也為供電地,是為保證供電電源形成完整的電流回路設置的供電地,即GND。

電源地處理:與單電源供電的負極相連。

以下為CAN收發器電源地(GND)接線:

CAN收發器電源地(GND)接線

【信號地(CAN-GND)】

信號地概念:

信號地也稱為隔離地,為使電子設備工作時有一個統一的參考電位,避免有害電磁場的幹擾,使設備穩定可靠的工作,設備中的信號電路統一參考地,即CAN-GND;

信號地處理:

許多實際應用中,設計者常直接將每個節點的參考地接於本地的大地,作為信號的返回地,看似正常可靠的做法,卻存在極大的隱患!

信號地(CAN-GND)正確的接法主要分為兩種:

單屏蔽層線纜:如果線纜是單屏蔽層,信號地理想接法是使用專門的信號線將所有節點信號地連接,起到參考地的作用。但如果缺少信號地線,亦可將所有節點信號地都連接到屏蔽層,但這樣屏蔽效果亦差強人意。

帶有屏蔽層雙絞線含信號地線雙絞線連接方式

信號地與屏蔽層連接方式

雙屏蔽層線纜:當使用雙層屏蔽電纜時,需要將所有節點信號地連接到內屏蔽層,若使用非屏蔽線進行數據傳輸時,請保持信號地管腳懸空處理。

雙屏蔽層信號地處理方式

所有節點信號地接到屏蔽層或者雙屏蔽層的內層後,屏蔽層處理方式註意為單點接地,不可多點接地,否則會在信號地線上形成地環流。

另外,單點接地時為瞭加大供電地和信號地之間的隔離電阻,阻止共地阻抗電路耦合產生的電磁幹擾,註意采用隔離浮地設計,通過阻容方式將屏蔽層與外殼隔離。

未進行單點接地處理的報文受到電磁幹擾

【屏蔽地(CAN-Shield)】

屏蔽地概念:

屏蔽地(CAN-Shield)也可理解為CAN屏蔽層,部分場合也標為FG。導體外部有導體包裹的導線叫屏蔽線,包裹的導體叫屏蔽層,一般為編織銅網或銅泊(鋁),屏蔽層需要接地處理,保證外來的幹擾信號可被該層導入大地。

單屏蔽層和雙屏蔽層電纜剖析

屏蔽地處理:

當使用雙層屏蔽電纜時,CAN-Shield連接到外屏蔽層和DB9連接器的屏蔽殼。並且,使用DB9針式連接器時外屏蔽層會被連接到pin 5以保證當使用沒有屏蔽連接的連接器時,可靠的接地。

多節點總線同樣要求屏蔽地采用單點接地,防止形成回路,並且為浮地設計。

如下圖9所示處理方式,CTM1051模塊3腳為屏蔽地,5腳為信號地。

雙屏蔽層線中信號地、屏蔽地處理方式

【外殼地】

外殼地概念:

靜電的電荷集聚在物體的表面,一旦遇到可以釋放的回路就可以形成電流。有時候產生的電壓非常高,特別是在幹燥的環境裡。電子產品的外殼地就是用來快速地將電荷釋放到大地。

外殼地處理:

外殼接地既是對人體安全的保護,也是防幹擾的一種手段,因為一般情況下機殼是金屬的,是非常好的屏蔽體,絕大部分輻射幹擾都可以阻擋在機殼之外。通過地線引入的幹擾(也叫共阻抗幹擾),處理方法一般采用地線隔離技術,在外殼接地時接入阻抗,加入濾波等。

信號地、屏蔽地、外殼接地連接推薦電路

【結尾的話】

不看不知道,原來接地有這麼多的講究,接地原來如此重要,以後再進行總線設計,還敢不接地嗎?

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