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3. 放映质量

【摘要】 接地故障是电子系统的常见问题，特别是在电影放映系统中，正确良好的接地对减少干扰、提高系统增益、保障好的还音效果非常重要。按照接地目的区分，有功能接地、保护接地、电磁兼容性接地等三种。按接地形式有S型、M型等接法。在工程中，接地要满足接地电阻等技术要求。

【关键词】 电影放映 接地 音频 干扰 噪声 屏蔽

       电影放映系统设计安装、系统调试以及使用过程中，经常会遇到与 “地”有关的问题，比如零地电压高，设备漏电，接地不良等等。电气系统中有地，音频系统有接地，设备内部电路中也有接地，有的接地为了安全，有些接地是为减少干扰，有的地方需要接地，有的地方不能接地。不同目的、不同种类、不同方式的接地混在一起，甚至都接到一条线上。要正确处理好接地问题，必须准确认识相关概念及其区别关系，掌握接地技术的原理、要求和方法。

1、“地”的概念

       “地”的本意即是大地。大地是电的导体，且能吸收无限的电荷。因此，大地是最适合的参考电位也就是零电位。一般而言，“接地”就是要与大地联通。图1是一个建筑的接地系统示意图。该系统综合了防雷、屏蔽、低压配电系统、电子信息设备、各种管道接地，是一种常见的总等电位联结结构接地系统。

图1 总等电位联结

       电子设备及电路中的“地”的概念比较多，分类方法也比较多。可按交直流分为直流地、交流地，按参考信号分为数字地（逻辑地）、模拟地，按功率分为信号地、功率地、电源地等，按与大地的连接方式分为系统地、机壳地（屏蔽地）、浮地等。表1是电气制图及图形符号国家标准中关于接地的图形符号。图2是隔离型AC-DC开关电源原理简图。

表1 接地符号

图2 隔离型AC-DC开关电源原理简图

2、接地分类

       由图1、图2可以发现，电气系统与电子系统的接地是密切相关的。实际上，无论何种系统，大到一座建筑，小到一块电路板，从接地的目的来看，都可以分成功能接地、保护接地、电磁兼容性接地等三种。 

       2.1功能接地

图3 低压TN-C系统

       功能接地是出于电气安全之外的目的，将系统、装置或设备的一点或多点接地，也称作工作接地。图3为采用TN-C接地形式的低压配电系统示意图，图中中性点接地是系统接地，必须接大地才能保证中性点为0电位，避免星点漂移，保证各相电压均为220V。

       某些情况下，系统中全部或部分电路的地与整个系统的地不直接连接，而是通过变压器、电容、电感等耦合或者直接不连接，处于悬浮状态。该部分电路的电平是相对于自己“地”的电位。在低电平设备、小信号提取系统或者强电和弱电混合系统中比较常见。图2中，直流地与保护地被电容C1隔开，呈悬浮状态，不与大地直接连接。

       2.2保护接地

       保护接地是为了电气安全，将系统、装置或设备接地。保护接地又可分为防电击保护接地、防雷保护接地、防静电接地等。

       防电击保护接地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等）与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。假如电源的火线与设备外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这个带电体和地之间的电位差就可能通过人体产生电流而导致危险。

       有的放映机房铺设了防静电地板，地板支架敷设网格状铜带并与大地连接，这样的接地也属于保护接地。

       2.3电磁兼容性接地

       电磁兼容性接地是指使电气系统或电气设备在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。为此目的所做的接地称为电磁兼容性接地，或称屏蔽接地。通信机房、机要机房通常要求使用屏蔽间，就是把所有设备都放置在一个大的金属接地体内，以防止内部电磁信号泄露、防止外部电磁信号干扰。音频信号连接线屏蔽层接地显然是屏蔽接地，放映设备外壳接地兼有安全地和屏蔽接地的作用。

       图2中电容C1是保护地与直流地之间的安规电容，如果没有C1,噪声势必会通过L-N回路返回，并污染电网，造成对外电磁辐射超标。

3、接地方式

       如果采用图1所示的共用接地系统，信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地系统的等电位连接应采用以下两种基本形式的等电位连接网络之一：S 型星形结构和M型网形结构。

       信息设备在正常工作过程中必须具备一个稳定的基准参考电位。信息设备所受干扰有两种，一是低频干扰，二是高频干扰。低频干扰主要表现为共阻抗耦合形成的干扰，由于各设备的接地点不同，地线中有电流流过时，造成各设备接地点的电位不同，从而形成干扰。具体分析可参见图4。图4中由于低频电流在接地平面内流动，设备的接地点间有电位差，从而对信息设备形成干扰。为了消除共阻抗耦合，许多规范、规程中要求设备采用一点接地,也即是S型接地。

图4 多点接地引起低频干

       还有一种低频干扰主要表现为地电位抬升，如三相用电不平衡、零线重复接地、机壳漏电等形成的干扰。目前，大部分电子设备其工作接地与保护接地在机壳内已连在一起，最后经电源系统的PE线引至大地，如果PE线上有干扰电压该干扰电压会通过地线引入设备而产生干扰。为了消除干扰，基本上都是要求处理好三相用电平衡，或者设备单独接地。

       高频干扰表现在当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，如果接地线过长，由于分布电感、分布电容及引线电阻的影响导致各设备接地点的电位不尽相同，从而形成高频干扰。为了消除高频干扰，要求信息设备的接地线尽可能短，为此各设备需采用点接地，也即是M型接地。

       3.1  S型星形联结

       系统所有设备的接地点都采用并联方式汇总接到一个“点”上，这个点也叫做 “星地”，这种接法也称为星形接地。如图5所示。在低压配电系统中这种等电位联结称为S型联结。此方法中各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，各点间的电位差较平衡，可获得较好的低频接地，因此应用得较多。由于音频设备的直流电压较低，各设备之间的地电流不容易形成耦合，但这种连接方式需要很多根地线，布线较繁杂，不太适用高频系统。

图5 S型星形联结

       3.2  M型网形联结

       当采用M型等电位连接网络时，一系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。M型等电位连接网络应通过多点连接组合到共用接地系统中去，并形成Mm型等电位连接。图4就是一种M型等电位连接。

       通常，M型等电位连接网络宜用于延伸较大的开环系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，以及设施和电缆从若干点进入该信息系统。凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面上，以便使接地线长度为最短。

       3.3浮地

       在电子设备内部，还常见一种所谓“浮地”的接地方式。目的是使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来，浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。但浮地容易出现静电积累引起强烈的静电放电。图2中，机壳地就是浮地，随着静电积累，势必会使C4右端电势不断抬高，这样的静电隐患对设备是很大的威胁。通常采用接入泄放电阻的方法来释放静电，也就是将电容C4并联一个兆欧级释放电阻或者压敏器件。

4、接地工艺要求

       经过以上的介绍与分析可以发现，接地的根本原则是等电位连接，即尽量减小各接地点之间的电位差。在电子系统中，还要注意不能通过地线或接地构成干扰信号的回路，导致干扰信号窜扰。

 
       对一个放映系统来说，首先要了解所在建筑的低压配电系统的接地形式以及其质量。如果采用图1所示的共用系统或采用TN-S即三相五线制配电系统且施工规范，其PE导体线径应在4mm2以上，音频系统的信号地线完全可以使用PE导体作为信号地线。

       专业音频设备在接地方面已经做了充分的设计，一是信号输入端的“地”会与本设备的信号地相连，电源端的零线会就近与机壳连接。在这样的条件下，放映系统接地就相对简单了。只需将所有设备电源线插到同一个接线正确且可靠的三相电源端子板上，即可使信号地、机壳地与配电系统保护导体实现星形连接。

       如果配电系统不规范，或者发生机壳带电、噪声、干扰明显等现象或故障，如确定是接地问题，那么就要重新为音频系统设置一条地线，且须与配电系统的中性线断开。具体做法是：

       1、检查配电系统及设备电源线、电源插座等，排除相位错误、不接零线等问题；

       2、音频设备接地可以利用电源插座的第三芯，通常可用铜芯导线连接到每个电源插座的第三芯（E极、接地极），再把它接到“星地”上；

       3、所有三芯插座应安装在一起组成电源端子板并直接安装在机框上。信号地线也直接焊在机框底座上，这一点就作为整个音频系统设备的接地端子即“星地”。

       4、把“星地”用足够粗的导线接到大地上去，设置一条独立的信号地线。如放映系统所在建筑设有总等电位盘，这是一个良好的接地装置。信号地线就可以从距放映机房最近配电房的总等电位盘中引人。信号地线必须要与总等电位盘连接牢固降低接地电阻，导线的电阻率要小，确保接地电阻小于2 Ω。信号地线切不可与安全地线由一点引入放映机房，避免交流市电干扰信号的串入。

       对音频系统，除了星形接地外，设备之间信号线屏蔽层的接地也非常重要。为保证噪声信号对地短路，又避免多点接地构成“环地”，信号线屏蔽只能在设备输入端接地，在制作连接线及设备连接时要务必注意，不能接错。

武警部队政治工作部文网中心 李春峰 吴广华 任训亚