Översikt av jordning

Figur 2 illustrerar komplexiteten av begreppet jordning och sammanfattar jordningsproblematiken i sin helhet. Den övre delen illustrerar en elektronikenhet och de möjligheter som ges och beslut som skall tas för anslutning.

Frågetecknen från vänster till höger är:

•  Skall matningstransformator-nollan anslutas?
•  Skall transformatorskärmen anslutas?
•  Hur skall likspänningens referens anslutas?
•  Hur skall de interna kretsarnas referenser anslutas?
•  Skall överföringssignalerna vara isolerade?
•  Var skall de symmetriskt drivna signalernas mitt-referens anslutas?

Det är svårt att ge fler än ett begränsat antal allmänna regler för anslutning:

• Skapa jordstruktur, gärna som jordplan.
• Jordstrukturer ska vara så lågimpediva som möjligt mellan olika delar.
• Jordning, dvs anslutning till jordstruktur, kan endast ske om avståndet mellan krets och jordstruktur är elektriskt mycket kort (mindre än en tusendels våglängd, vilket motsvarar ca två ohms impedans).
• Elektriska kretsar måste inte jordas och ska helst inte jordas i mer än en punkt (såvida inte avståndet mellan punkterna är elektriskt mycket kort, jfr jordplan i mönsterkort).
• För flera enheter som är placerade nära varandra är det fördelaktigt med en monteringsplåt med enheternas metallhöljen anslutna till denna.

PE-ledarna följer fas- och nolledarna i resp. kabel och behandlas enligt elsäkerhetsföreskrifterna. När enheter eller skåp är placerade långt från varandra skall alla kablar förläggas på plåtremsor eller plåtrännor, vilka är anslutna med breda förband till enheterna eller skåpen. Dessa rännor ska vara förbundna med PE-ledarsystemet där matande elkraftkabel kommer till systemet.

Dessa regler gäller vid alla frekvenser och fungerar lika bra för EMC, ESD och elsäkerhet.

Signal-, PE-, stjärn- och kaskadjordning

Det förekommer allt som oftast ”jordningsregler” med beteckningar såsom enpunktsjordning, stjärnjordning, kaskadjordning osv, framför allt i installations- och apparatskåpsuppbyggnad.

Stjärnjordning kontra kaskadjordning

Undvik att koppla olika enheters matning, skärmar och nollvoltsreferens i kaskad, då implementeras störningar från den ena systemet till de andra via gemensam impedanskoppling.

Stjärnjordning är något bättre, men enpunktsjordning fungerar sällan numera i vår digitaliserade värld. Undantag är rena analoga system och möjligen måttliga störningsfrekvenser.

Enpunktsjordning kontra flerpunktsjordning

Detta är, enligt min åsikt, en viktig del av förståelsen mellan det gamla och det nya sättet att tänka jordning.

Figur 3 och 4 illustrerar ett system där de olika systemenheterna har både avsiktligt och oavsiktligt samarbete eller påverkan av varandra. Tanken har varit att undvika gemensam impedanskoppling. Tekniken har fungerat länge innan de switchade och digitala konstruktionernas tidsålder. Vissa analogkonstruktörer av audiosystem hävdar fortfarande att det är det ända sättet att undvika brumm (nätfrekvens) och ägnar dagar och ibland veckor att försöka bryta upp alla ”jordslingor”, i avsikt att undvika brummet.

I de allra flesta fall idag är enheterna digitaliserade och då finns det åtskilliga digitala övertoner som kopplar via alla oundvikliga strökapacitanser och ströinduktanser.

Därför är ett gemensamt jord- eller referensplan är bästa lösningen idag. Se figur 4. Implementerat ofta som ett sammanhängande kopparlager (jordplan) i ett kretskort och oisolerad (galvaniserad) monteringsplåt i ett apparatskåp.