11 接地和隔离

设计远程数据链路时，设计人员必须假定存在很大的接地电势差 (GPD)。这些电压 Vn 会以共模干扰的形式叠加到传输线上。即使总叠加信号在接收器输入共模范围内，依靠本地接地作为可靠地电流回路也是很危险的（请参阅图 11-1a）。

图 11-1 需要注意的设计陷阱：a) 过高的接地电势差，b) 过高的环路电流，c) 环路电流减小，但环路地很大，对感应噪声会高度敏感

由于远程节点可能会从电气装置的不同部分汲取功率，当对这类装置进行修改（即在维护工作期间）时，会使接地电势差超出接收器的输入共模范围。因此，今天可正常工作的数据链路可能会在将来的某个时候停止运行。

建议也不要通过接地线直接连接远端地（请参阅图 11-1b），这是因为大的环路地电流会以共模噪声的形式驾到信号线上。

为了直接连接远端地，RS485 标准建议通过插入电阻器将器件地与本地系统地隔离开（见图 11-1c）。尽管这个方法减小了环路电流，但是大环路地的存在仍使数据链路对环路沿线某处产生的噪声敏感。因此，到现在为止，尚未建立一个强健的数据链路。

一个可以容忍数千伏接地电势差并且强健的可长距离传输的 RS-485 数据链路方法是信号及供电电源隔离（请参阅图 11-2）。

图 11-2 具有单接地基准的两个远程收发信站的隔离

在这种情况下，电源隔离器（例如隔离的直流/直流转换器）和信号隔离器（例如数字电容隔离器）可防止电流在远程系统地之间流动，并避免产生环路电流。

而图 11-2 仅显示了两个收发器节点的详细连接，图 11-3 给出了多个隔离收发器的示例。除一个收发器外，所有收发器均通过隔离接入总线。左侧的非隔离收发器为整个总线提供了单接地基准。

图 11-3 多个现场总线收发信台的隔离