1通信线路的绝缘设计方法

　　RS-232的大噪声（干扰）容限可使接口可靠工作，避免对由外部加到导线上的噪声引起的数据错误。在一个充满了电子噪声的连接环境中，绝缘可以防止噪声在连接电路之间的耦合。绝缘通过将一个电路分成一个个独立的块来进行工作。这些块使用光和磁耦合来传送能量和数据，而过滤掉大部分的噪声。

　　绝缘可以隔开地线、数据连接，或者把两者都隔开。地线绝缘使得一个电路对电源震荡和在被附近电路共用的地线中的噪声有免疫能力。在长的连接中，地线绝缘还使得连接对从一端到另一端的接地电位差异有免疫能力。绝缘数据连接避免了噪声在连接和它所连接到的电路之间的耦合。

　　大多数的电路连接使用直接的办法，例如焊点或者诸如螺母接线端或压接这样的机械连接。利用电镀绝缘，一个电路的地线和信号线与其他电路没有电阻通道，或者直接的接触。相反，电路可以使用光或者磁耦合来传输能量和信号。绝缘还使得每个电路对另一个电路中的噪声具有免疫能力。

　　实现电镀绝缘的一般方法包括使用变压器来绝缘电源和使用光隔离器来隔离数据。在一个变压器中，在线圈绕组之间的磁耦合使得主线圈中的电流在次线圈中产生电流。光

隔离器通过光敏电阻以及释放和探测可见或者红外波段中的能量的光敏二极管的方式来传输能量。以类似的方式，一个光纤——光学接口将二个电信号转换成在光纤中传输的光信号，并且在接收器中将光信号转换成电信号。

　　为了进行完全的绝缘，RS-232连接的每一端需要一个RS-232接口使用的一个绝缘的电源，以及一个绝缘的接口，用来穿过绝缘屏障传输信号。在RS-232连接中，SG是信号地。因为RS-232接收器读取的是信号线和SG之间的电压，一个SG上的噪声脉冲就能导致接收器误读一个逻辑电平。

　　在数字逻辑中，+5 V是对信号地以上5 V电压的一个简单说法。当一个电路使用不只一个电源的时候，即使电源的接地线没有相互绝缘，使接地通路保持独立，减少了从一个通路耦合到另一个通路的噪声。每个电源的接地线可以使用独立的电线和电路板，只要在电源处连接到一起。

　　含有模拟和数字电路的电路可以为每一种电路提供独立的接地线，只在一个电源附近的点，连接这两条通路。数字地线往往是有噪声的，因为数字输出在它们切换的时候产生了大电流，因此将它们和模拟电路分开就比较合理，这些模拟电路可能对微小的电压变化比较敏感。

　　1.1安全地线

　　安全地线，或者保护地线CONTROL ENGINEERING China版权所有，是1个大地地线连接CONTROL ENGINEERING China版权所有，它通常是一个直径很大的部分埋在地下的铜导线或者镀铜管。1个电源插座上的3根导线中的1根就和安全地线相连，这个插座的另两根导线是带有220 V交流电压的火线和1根零线，带有220 V交流电的返回电流，零线连接到安全地线。这意味着所有建筑的电路零线通常在入口处有一个与建筑的连接。

　　安全地线在出现故障的情况下提供了一个对地的低阻抗通路。例如，在很多电源中，有1个端点将安全地线和电源的底盘相连。如果底盘没有接地并且1根松散的导线或者元件故障导致1个电压源和底盘相接触，这个底盘就可能携带高电压。如果底盘接地了，电流就会沿着这个低阻抗通路流向大地直到保险丝熔断，电路断开。

　　TIA／EIA—232标准中，有一个DCE可以有1个可移动的跨接来连接SG和安全地线。实际上CONTROL ENGINEERING China版权所有，DCE和DTE上的SG线经常和一个安全地线相连。

　　1.2大地地线

　　一个安全地线是一个大地地线。因为任何电气电路可以连接到大地地线www.cechina.cn，所以它往往不是一个安静的、稳定的参考，相反它可以携带大量的各种类型的噪声。可以产生接地噪声的因素包括设备开关切换、电源系统波动、电路故障、雷击或者任何引起电流波动的事件。噪声可以表现为倾角，尖峰脉冲，60 Hz振动，或者任何形式的磁、电场变化。

　　不同位置的大地地线相互之间可能有电气连接，也可能没有。它们是否相连，以及接地电压变化多大控制工程网版权所有，部分取决于在接地线连接之间的介质的导电性能的好坏。

　　1.3共用接地线的影响

　　如果一个RS-232连接的两端共享一个共用的大地地线，并且SG线也接到安全地线，从所有源头来的接地电流将会寻找阻抗最低的通路：大地地线或者SG线。这种情况，有多个返回通路，被称作一个接地回路，显然这不是所希望的。如果两台设备处在不同的建筑内部，使用不同的电源系统，SG有可能比其他通路有更小的阻抗，从其他源头来的接地电流就可能在连接的接地线上找到它们的通路，这会导致连接中的一个有噪声的接地线。一个有绝缘的接地线的连接就避免了这个问题。

　　2 电源地线的设计应用

　　一个绝缘的接口要求为这个绝缘屏障的每一端提供一个电源。图2显示了两个绝缘的RS-232接口。每个接口使用一个双电源，如图1所示。在这个电源中一个变压器将22