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关于【地】的几个话题

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wsh5106
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  • 2010-12-25 17:14:18
和大家交流下关于地的几个话题:
1为什么要地线
[size=178%]n2,地环路问题与解决方法
[size=178%]n3,公共阻抗耦合问题与解决方法
[size=178%]n4,各种接地方法
fuliu6
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副总工程师
  • 2010-12-25 17:40:44
 
,抢个沙发听课!
ace2050
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  • 2010-12-25 17:43:10
 
呵呵 严重关注!
fuliu6
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  • 2010-12-25 17:50:54
 
接地线的作用:触电,电器短路、漏电等情况下产生的电流会通过地线流向大地,这样会引发空气开关跳闸,从而起到保护作用。
zkybuaa
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  • 2010-12-25 17:43:34
 
5106兄又开新贴,占座听讲~
wsh5106
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  • 2010-12-25 17:52:12
 
先来看看安全地:
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-25 17:54:11
 
设备接地的一个主要目的是为了安全。
对于图中的机箱,若机箱没有接地,当电源线与机箱之间的绝缘良好(阻抗很大)时,尽管机箱上的感应电压可能很高,但是人触及机箱时也不会发生危险,因为流过人体的电流很小。
但如果电源线与机箱之间的绝缘层损坏,使绝缘电阻降低,当人触及机箱时,则会导致较大的电流流过人体,造成人身伤害。
最坏的情况是电源线与机箱之间短路,这时全部电流流过人体。
fuliu6
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-25 17:58:12
 
第二个问题:
地环路干扰形成的原因1:器件之间的地电位不同,形成地电压,器件形成的环路之间有电流流动.2:由于互联设备处在较强的电磁场中,器件之间形成的环路中 感应出环路电流。
解决地环路干扰的方法:一个是减小地线的阻抗,从而减小干扰电压。另一个是增加地环路的阻抗,从而减小地环路电流。或采用隔离变压器、光耦合、共模扼流圈、平衡电路等方法.
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-25 18:02:31
 
接地还能为雷击电流提供一条泄放路径。
当设施或设备中装有浪涌抑制器时,接地是必要的,否则无法泄放浪涌能量。这时,不仅要接地,而且还要接好地,也就是,接地的阻抗还必须很低。
对于许多静电敏感的场合,接地还是泄放电荷的主要手段。
blueskyy
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  • 2010-12-25 18:23:30
 
进来听讲~
fuliu6
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  • 2010-12-25 18:35:41
 
消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减小,从而控制公共阻抗耦合。另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线,一般要避免强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-25 19:57:30
 
地线引发问题的原因,还是用图片直观:



众所周知,电流走最小阻抗路径,由上图关系知:我们并不知道地电流的确切路径,地电流失去控制。
wsh5106
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  • 2010-12-25 20:02:06
 
那么这个地线噪声电压会产生什么后果呢?
后果很严重:
地线噪声意味着地线并不是我们做设计时假设的:可以作为电位参考点的等电位体。
实际的地线上各点的电位是不相同的。
这样,我们设计电路的假设就被破坏了,也就影响电路的正常工作了。
这就是地线造成电磁干扰现象的实质。
blueskyy
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总工程师
  • 2010-12-25 20:57:30
 
地电流失去控制。
笔误?似乎应该说成“地电位”才合适~
wsh5106
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  • 2010-12-25 21:02:38
 
哈,没有笔误。
地线电流路径不确定:
地线电流遵守电流的一般规律,走阻抗最小的路径。
对于频率较低的电流,这条路径比较容易确定,就是电阻最小的路径,电阻与导体的截面积、长度有关。
但是对于频率较高的电流,确定地线电流的路径并不容易,实际的地线电流往往并不流过你所设计的地线。
所以说电流失去控制,就会产生一些莫名其妙的问题。
blueskyy
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  • 2010-12-25 21:12:11
 
谢谢,学习了
请问:确定高频电流的路径的原则是?
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-25 21:22:38
 
地线设计的核心:减小地线的阻抗。
具体涉及到接地方式,后面会说明到。
晶纲禅诗
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  • 2010-12-26 00:04:18
 
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-25 22:58:59
 
关于地环路问题的产生原因和解决办法,7楼已经说到了,为了方便,移植下来:
地环路干扰形成的原因:
1:器件之间的地电位不同,形成地电压,器件形成的环路之间有电流流动.
2:由于互联设备处在较强的电磁场中,器件之间形成的环路中 感应出环路电流。
解决地环路干扰的方法:
1 减小地线的阻抗,从而减小干扰电压。
2 增加地环路的阻抗,从而减小地环路电流。或采用隔离变压器、光耦合、共模扼流圈、平衡电路等方法.
上面只是大概的,并不详细。
下面将详细分析解决办法中隔离变压器、光耦合、共模扼流圈、平衡电路这几种方法的优缺点.
为了更直观点,这里给个地环路的图:

hlp330
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  • 2010-12-25 23:58:19
 
在地线处理中,有一个提法叫做星型接地,5106兄可否说说这个方面的。
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-12-26 08:12:44
 
5106又开贴了,过来听讲了,昨晚开个贴到现在都近20贴了,真是火啊
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-26 08:24:49
 
星型接地只是其中之一,在后面会专门说到。现在先把前面的整一下哈~
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-26 08:42:12
 
隔离变压器分析:
解决地环路干扰的最基本方法是切断地环路。
用隔离变压器就起到了这个作用,两个设备之间的信号传输通过磁场耦合进行,而避免了电气直接连接。
变压器隔离的方法也有缺点:
1,不能传输直流,体积大,成本高。
2,由于变压器的初次级之间有寄生电容,因此高频时的隔离效果不是很好。
HolyFaith
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  • 2010-12-26 09:04:42
 
“1 减小地线的阻抗,从而减小干扰电压。 2 增加地环路的阻抗
地线通常做的很宽,可以看做减小地线阻抗。那增加地环路的阻抗呢?请老兄举例说明?
wsh5106
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  • 2010-12-26 09:14:47
 
增加地环路阻抗的方式很多呀:
隔离变压器、光耦合、共模扼流圈这些都是。
HolyFaith
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  • 2010-12-26 09:26:43
 
哦,那为什么有的时候要增加地阻抗,有的要减小地阻抗呢
wsh5106
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  • 2010-12-26 09:32:57
 
看清哦 一个的地线的阻抗,一个是地环路的阻抗。
wsh5106
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  • 2010-12-26 09:48:51
 
光隔离器:
另一个切断地环路的方法是用光实现信号的传输。这是解决地环路干扰问题最理想的方法。
光连接有两种方法:一种是光耦器件;另一种是用光纤连接。光耦的寄生电容一般为2pf,能够对很高的频率提供良好的隔离。
光纤几乎没有寄生电容,但安装、维护、成本等方面都不如光耦器件。

wsh5106
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  • 2010-12-26 10:02:24
 
共模扼流圈:
地线电压实际是一种共模电压,在这个电压的驱动下,电缆中流过的电流是共模电流。
因此可以采用在电缆上安装共模扼流圈的方法来抑制地环路电流。
但:
要注意存在寄生电容,会影响高频干扰的隔离效果。
wsh5106
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  • 2010-12-26 10:15:12
 
最后一个:平衡电路
主要两个问题:1,平衡电路为什么能够抑制地环路的干扰?2,平衡电路的局限?
下面给出电路图:


上图所示的电路中如果:RS1 = RS2RL1 = RL2VS1 = VS2,则是完全平衡的电路。


感兴趣的可以来分析下抑制原理。
fuliu6
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  • 2010-12-26 10:44:05
 
两个地环路电流大小相等,方向相反,在负载处产生的压降和为零,对负载电压没有影响
hlp330
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  • 2010-12-26 14:31:47
 
这个难度也太高了:RS1 = RS2RL1 = RL2VS1 = VS2
同时满足这三个条件,不太好做,有没有可行的办法?
fuliu6
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  • 2010-12-26 15:05:13
 
理想理论分析而已,呵呵
blueskyy
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  • 2010-12-26 15:09:46
 
记得好象在中性线上串个电阻,能解决这个问题~
或许记错了~
hlp330
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  • 2010-12-26 15:14:20
 
中性线,指的是VG那一条?
blueskyy
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  • 2010-12-26 15:15:55
 
是的呀~
hlp330
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  • 2010-12-26 15:19:24
 
在VS1 = VS2的前提条件,下,选择合适的电阻话,确实可以做到电流近似相等,只是额外的增加了线路的损耗。
blueskyy
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  • 2010-12-26 16:28:59
 
世界总是在矛盾中达到和谐~
hlp330
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  • 2010-12-26 18:18:54
 
也就是折中了,还是让5106兄来给大家说说这个究竟是如何来实现的?
wsh5106
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  • 2010-12-27 11:49:01
 
嗯,的确,如你所说,实际中很难达到那3条件。所以实际中往往也不会只采用一种方法。 图中的电路仅是一种理想的状态,实际的电路会有很多寄生因素,如寄生电容、电感等。这些参数在频率较高时对电路阻抗发挥着较大作用很难保证两个导体的阻抗完全相同。平衡电路对频率较高的地环路电流干扰抑制效果较差。
HolyFaith
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-28 14:34:36
 
那实际中怎么做呢?不只采用一种方法,多种有些也是不能共存的啊
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 12:30:23
 
关于公共阻抗耦合,可看下面的图:




wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 12:32:21
 
上面的图中:
放大器前、后级之间由于共用了一段地线,结果,后级放大器的信号耦合进了前级的输入端。这会产生不利的影响。
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-27 12:45:12
 
对上面电路的改进:
改进1:

说明:
将电源的位置改一下,使它靠近后级放大器(功率较大)。
这样,后级较大的地线电流就不会经过前级的地线了。
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 12:48:07
 
改进2:

说明:
后级放大器单独通过一根地线连接到电源,这实际是改成了并联单点接地结构。
hlp330
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版主
  • 2010-12-27 14:23:40
 
对于第一种改进方法,后级不会对前级有干扰了,但是前级的是否会对后级的产生影响呢?
第二种多点接地的方法很好,使用的也比较多。
blueskyy
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  • 2010-12-27 14:28:23
 
兄弟问的正解~
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-27 18:23:01
 
这个问的好。其实仍然存在公共阻抗的耦合,在一些特别敏感的场合也不适用。
但我在说明中括号内指出,输出级功率较大的情况。
改进1的电路可与串联单点接地比较下,就很好理解了。
hlp330
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  • 2010-12-27 20:20:43
 
没注意到括号里面的说明,疏忽了。
fuliu6
  • fuliu6
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 20:44:38
 
最后一个问题:各种地的接法呢?接着继续,洗耳恭听。
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 20:54:22
 
解决公共阻抗耦合的另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相
互干扰的电路共用地线。
关于接地方式,可看下图:

wsh5106
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LV8
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  • 2010-12-27 20:58:07
 
先来看下单点接地:



wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 21:02:58
 
混合接地:
串联单点接地结构由于简单而受到设计人员的青睐,但它所带来的公共阻抗耦合干扰问题又经常让人头疼。
并联单点接地结构能够彻底消除电路之间的影响,但是繁杂的接地线实在让人头疼。
一个折衷的方法:
将电路按照特性分组,相互之间不易发生干扰的电路放在同一组,相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组。
每个组内采用串联单点接地,获得最简单的地线结构,不同组的接地采用并联单点接地,避免相互之间干扰。

还是看图直观:


fuliu6
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  • 2010-12-27 21:08:26
 
单点接地的优缺点是什么?
blueskyy
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总工程师
  • 2010-12-27 21:10:10
 
提供一个关于“接地”的连接:
http://www.21dianyuan.com/bbs/23528.html
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 21:15:05
 
那个帖子里的就是我
这里会说的更详细的。
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 21:14:16
 
上面简单的指出了,既然问了,详细说下:
串联单点接地:
优点:
结构比较简单,各电路的接地线短,电阻较小。
采用这种接地方式要注意把最低电平电路放在靠近A处,以使B点和C点的电位升高最小。
缺点:
可以看出,A、B、C各点的电位不仅不为零,而且受其它电路的影响。
从防止和抑制干扰的角度,这种接地方法不好,存在公共阻抗耦合。
wsh5106
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-27 21:17:16
 
并联单点接地:
优点:
各设备的电位仅与各自的电流和地线电阻有关,不受其他设备的影响。
可防止各设备之间相互干扰和地回路的干扰。无公共阻抗耦合。
缺点:
若设备很多,需要很多根地线,使接地导线加长,阻抗增大,结构复杂。
还会出现各接地导线间的相互耦合,不适用于高频。
HolyFaith
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LV8
副总工程师
  • 2010-12-28 14:30:24
 
看到这个地线阻抗,我想起来在做高压试验的时候,做完实验摸门就有触电的感觉,然后走到别的楼,摸金属也会有这种感觉,是不是因为在做实验的时候人身上已经带了电呢?
hlp330
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  • 2010-12-28 14:34:38
 
那个是静电,在你身上通过金属放电的效果,和地有什么关系?
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-12-28 19:44:52
  • 倒数10
 
这个静电一直存在身上?这个静电怎么来的?不还是得别的带电体要放电,这时候就是那个地方点位低,就往那个地方放了
hlp330
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  • 2010-12-27 20:59:12
 
兄台说说什么是混合接地?有单点也有多点的吗?
wsh5106
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  • 2010-12-27 21:03:29
 
哈哈,你太急了,看53楼~
hlp330
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  • 2010-12-27 21:13:52
 
这样看起来,对接地的方法分析的很详细,很直观,
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-27 21:20:38
 
最后加一个多点接地,直接上图



优点:电路简单,接地线短,适用于高频。
缺点:地线回路增多,会出现一些共阻抗耦合。
blueskyy
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总工程师
  • 2010-12-27 21:24:00
 
适用于高频??
L在高频下不会造成“地弹”?
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-27 21:26:32
 
是的,这个接地线相对单点接地来说,短了。
而且这种接法的电路接地线要求尽量短,以减小电感。
在频率很高的系统中,通常接地线要控制在几毫米的范围内。
hlp330
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  • 2010-12-27 21:31:08
 
看起来不管是单点接地还是多点接地,都要求地线尽量的短,不然的话在高频下都是有问题的。
blueskyy
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  • 2010-12-27 21:37:17
 
我认为如此~
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-27 21:39:17
 
最后说一下,算是了结吧:
在我们实际的开关电源中,很多时候都是混合接地方式。
具体要深刻体会各地线之间的关系以及优缺点,然后再选择合适的接地的方式。
很多时候无法满足原则,就要做到取舍得当,这需要功力。

好了,到此,走了~
晶纲禅诗
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  • 2010-12-27 21:51:46
 
兄弟你的确很强!
fuliu6
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  • 2010-12-27 21:56:16
 
得加精了,兄台巨作一篇又一篇啊!
晶纲禅诗
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  • 2010-12-27 22:04:26
 
已加精了!感谢楼主造福广大网友!
wsh5106
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  • 2010-12-27 21:59:22
 
晶斑竹,受宠若惊啊,我在这里献丑了~
fuliu6
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  • 2010-12-27 22:16:24
 
大哥你受之无愧啊,为我们初学者指明了道路!!
yukun0909
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本网技工
  • 2011-3-14 11:03:07
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看来就是在接地这一方面都博大精深啊。感谢楼主的总结!
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-12-28 14:24:24
 
尽量的短很多时候就不能做到单点接地了
wsh5106
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副总工程师
  • 2010-12-28 14:29:39
 
所以说很多时候要取舍得当。
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-12-28 21:06:43
  • 倒数7
 
在考虑那几点的时候有些是不能兼顾的,那些更优先呢
HolyFaith
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  • 2010-12-28 14:26:26
 
L1 L2 L3是什么?等效电感吗?
blueskyy
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  • 2010-12-28 14:27:29
 
yes ,they are
wsh5106
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  • 2010-12-28 14:28:47
 
是的,指的就是接地线的引线电感。
HolyFaith
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  • 2010-12-28 19:47:16
  • 倒数9
 
刚一看那个电阻,还以为你自己加的呢。又一看还有电感,觉得是不能加电感的。呵呵
在看一些卖的芯片图上有几个地之间是通过各电阻连的。那个电阻是故意加的还是表示的等效阻抗呢?或者说有没有故意加电阻的
hlp330
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版主
  • 2010-12-28 20:13:55
  • 倒数8
 
这些很明显是等效的,实际应用中希望电阻和电感越小越好。
不过有些为了达到一种平衡,有故意加电阻的
HolyFaith
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  • 2010-12-28 21:08:13
  • 倒数6
 
为了达到一种平衡,请教一下是什么平衡呢
hlp330
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版主
  • 2010-12-28 21:11:28
  • 倒数5
 
对于平衡线路,楼主在本贴中也有说明的,你可以看一下第29楼的平衡线路
HolyFaith
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副总工程师
  • 2010-12-29 09:28:27
  • 倒数4
 
哦 明白了,谢谢。原来也是接前面的平衡电路。
slamdunk
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高级工程师
  • 2010-12-27 20:53:10
 
不错,学习了
huyonhang
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  • 2010-12-27 21:59:04
 
世纪电源网-九天
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  • 2016-3-4 17:08:10
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jingjingge
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在微信里看了过来的,真是学习不少东西!
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