Как видно из Рисунка 1, этот вопрос уже рассматривался в доинтернетовские времена в EDN от 18 января 1990 года, но спустя тридцать четыре года захотелось взглянуть на эту идею более подробно.
| Рисунок 1. | Архивная статья «Резистор изолирует земли» 1990 года. |
В те времена контроллером интерфейса GPIB был Bertan 200-C488. В качестве управляемого аналогового устройства обычно использовался один из высоковольтных источников питания Bertan 205A/210. Мощность высоковольтных источников питания 210-й серии составляет порядка 200 Вт – не очень много, но все же достаточно для выделения некоторого тепла.
Контроллер и управляемое устройство, стоящие отдельно друг от друга, выглядели бы примерно так, как показано на Рисунке 2.
| Рисунок 2. | Блок-схема контроллера GPIB Bertan 200-C488 и управляемого высоковольтного источника питания Bertan 205A/210. |
Управляемое устройство имело аналоговую землю, относительно которой подавалось управляющее аналоговое напряжение и снимались сигналы контроля напряжения и тока. Управляемое устройство также имело несколько элементарных сигналов включения/выключения. Контроллер имел соответствующие входы и выходы.
Во время разработки продукта первая попытка создания интерфейса между этими двумя устройствами оказалась не слишком удачной (см. Рисунок 3).
| Рисунок 3. | Контроллер и управляемое устройство с земляной петлей, величина тока которой мешала как управлению, так и контролю. |
Было обнаружено, что в кабеле между контроллером и управляемым устройством имеется токовая петля, величина тока в которой действительно мешает как управлению, так и контролю. Лишь несколько милливольт, возникающих неизвестно из-за чего, могут создавать большой ток в петле сопротивлением всего несколько миллиом.
Это была ловушка, в которую мы случайно попали во время проектирования. (Моя вина, вот так). Перспектива серьезного изменения конструкции с переосмысленной изоляцией была ужасающей, поэтому мы немного отступили от намеченной цели и нашли более простое решение.
Поскольку контроллер все еще находился в разработке, было понятно, что его цифровые и аналоговые земли необходимо соединить вместе, но добавление сопротивления 1 Ом между ними, как показано на Рисунке 4, не будет иметь разрушительного эффекта.
| Рисунок 4. | Модифицированный контроллер и управляемое устройство с цифровой и аналоговой землями контроллера, связанными между собой сопротивлением 1 Ом. |
После установки этого резистора ситуация с земляной петлей значительно улучшилась (Рисунок 5), что означало, что ток в земляной петле снизился до уровня, не вызывающего каких-либо разрушительных эффектов. Сам ток не упал до нуля, но снизился до гораздо более низкого и не вызывающего сбоев уровня.
| Рисунок 5. | Контроллер и управляемое устройство с уменьшенным током земляной петли. |
Физическое соединение между цифровыми и аналоговыми землями, расположенными на управляемом устройстве, не влияло на контроллер, но с уменьшением величины тока земляной петли этот ток больше не влиял ни на что.
Кроме того, благодаря измененной схеме заземления, контроллер сохранял стабильность при отключении от управляемого устройства. Устойчивость работы не нарушалась независимо от того, был ли он подключен к другому оборудованию или нет.
