Приложение Г. Проблемы
заземления

Вопросы электропитания играют важную роль в устойчиво-
сти работы компьютеров, их сетей и ПУ, соединяемых ин-
терфейсами, а также в обеспечении их долголетия. Понима-
ние некоторых вопросов электротехники позволит обойтись
без "пиротехнических эффектов" при соединении устройств.
Рассмотрим правила подключения к питающей сети с точки
зрения безопасности как человека, так и компьютера.

Рис. Г. 1. Входные цепи блока питания

Практически каждый блок питания компьютера или ПУ
имеет сетевой фильтр (рис. Г.1). Конденсаторы этого фильт-
ра предназначены для шунтирования высокочастотных по-
мех питающей сети на землю через провод защитного зазем-
ления и соответствующую трехполюсную вилку и розетку.
"Земляной" провод соединяют с контуром заземления, но
допустимо его соединять и с "нулем" силовой сети (разни-
ца ощущается только в особо тяжелых условиях эксплуата-
ции). При занулении необходимо быть уверенным в том, что
"нуль" не станет фазой, если кто-нибудь вдруг перевернет
вилку питания. Если же "земляной" провод устройства ни-
куда не подключать, на корпусе устройства появится напря-

жение порядка НОВ переменного тока (рис. Г.2): конденса-
торы фильтра работают как емкостной делитель напряже-
ния, и поскольку их емкость одинакова, 220 В делится по-
полам.

Рис. Г.2. Образование потенциала на корпусе компьютера

Конечно, мощность этого "источника" ограничена - ток ко-
роткого замыкания 1к.з на землю составляет от единиц до де-
сятков миллиампер, причем, чем мощнее блок питания, тем
больше емкость конденсаторов фильтра и, следовательно, ток:

1к.з=ипитХ2яРС,

где Uimr= 220 В, F = 50 Гц - частота питающей сети, С -
емкость конденсатора фильтра. При емкости конденсатора
С = 0,01 мкФ этот ток будет около 0,7 мА.

Такие напряжение и ток опасны для человека. Попасть под
напряжение можно, прикоснувшись одновременно к неокра-
шенным металлическим частям корпуса компьютера и, на-
пример, к батарее отопления. Это напряжение является
одним из источников разности потенциалов между устрой-
ствами, от которой страдают интерфейсные схемы.

Посмотрим, что происходит при соединении двух устройств
(компьютера и принтера) интерфейсным кабелем. Общий
провод интерфейсов последовательных и параллельных пор-
тов связан со "схемной землей" и корпусом устройства. Если

соединяемые устройства надежно заземлены (занулены) че-
рез отдельный провод на общий контур (рис. Г.3), проблемы
разности потенциалов не возникает.

Рис. Г.3. Правильное подключение ПУ

Если же в качестве заземляющего провода использовать ну-
левой провод питания при разводке питающей сети с трех-
полюсными розетками двухпроводным кабелем, на нем бу-
дет набегать разность потенциалов, вызванная падением
напряжения от протекающего силового тока INUL (рис. Г.4).

Рис. Г.4. Появление разности потенциалов при двухпроводном
кабеле питания

Если в эти же розетки включать устройства с большим энер-
гопотреблением, разность потенциалов (и импульсные по-
мехи при включении-выключении) будет ощутимой. При
этом эквивалентный источник напряжения при относитель-
но невысокой ЭДС. Enui (несколько вольт) будет иметь очень

низкое выходное сопротивление, равное сопротивлению уча-
стка нулевого провода (доли Ом). Уравнивающий ток через
общий провод интерфейса 1ют можно оценить по формуле

lint =E„ul/(Rnul+ Pint),

где Enui= Inui x Rnui, Inui= P/220, Rnui - сопротивление нулево-
го провода и соединительных контактов розеток, Rmt - со-
противление общего провода интерфейса, Р - мощность, по-
требляемая устройствами, расположенными на рис. Г.4 справа
(Р = Р2 + РЗ).

Поскольку обычно сопротивление интерфейсного кабеля боль-
ше питающего, через общий провод интерфейса потечет ток
существенно меньший, чем силовой. Но при нарушении кон-
такта в нулевом проводе питания через интерфейсный про-
вод может протекать и весь ток, потребляемый устройством.
Он может достигать нескольких ампер, что повлечет выход
устройств из строя. Невыровненные потенциалы корпусов
устройств также являются источником помех в интерфейсах.

Если оба соединяемых устройства не заземлены, в случае их
питания от одной фазы сети разность потенциалов между
ними будет небольшой (вызванной разбросом емкостей кон-
денсаторов в разных фильтрах). Уравнивающий ток через об-
щий провод интерфейса будет мал, и разность потенциалов
между схемными землями устройств тоже будет мала. Но не
следует забывать о безопасности человека. Если незаземленные
устройства подключены к разным фазам, разность потенциалов
между их несоединенными корпусами будет порядка 190 В,
при этом уравнивающий ток через интерфейс может достигать
десятка миллиампер. Когда все соединения/разъединения
выполняются при отключенном питании, для интерфейсных
схем такая ситуация почти безопасна. Но при коммутациях
при включенном питании возможны неприятности: если кон-
такты общего провода интерфейса соединяются позже (разъе-
диняются раньше) сигнальных, разность потенциалов между
схемными землями прикладывается к сигнальным цепям,
и они выгорают. Самый тяжелый случай - соединение зазем-
ленного устройства с незаземленным (рис. Г.5), особенно ког-
да у последнего мощный блок питания.

Для устройств, блоки питания которых имеют шнуры с двух-
полюсной вилкой, эти проблемы тоже актуальны. Такие блоки
питания зачастую имеют сетевой фильтр, но с конденсатора-
ми малой емкости (ток короткого замыкания достаточно мал).

Весьма коварны сетевые шнуры компьютеров с двухполюсной
вилкой, которыми подключаются блоки питания с трехпо-
люсным разъемом. Пользователи, подключающие свои ком-
пьютеры в бытовые розетки, могут столкнуться с проблема-
ми из-за отсутствия заземления.

Рис. Г.5. Подключение незаземленного устройства

Локально проблемы заземления решает применение сетевых
фильтров типа Pilot и им подобных. Питание от одного фильт-
ра всех устройств, соединяемых интерфейсами, решает про-
блему разности потенциалов. Еще лучше, когда этот фильтр
включен в трехполюсную розетку с заземлением (занулени-
ем). Однако заземляющие контакты (обжимающие "усики")
многих розеток могут иметь плохой контакт вследствие сво-
ей слабой упругости или заусениц в пластмассовом кожухе.
Кроме того, эти контакты не любят частого вынимания и встав-
ки вилок, так что обесточивание оборудования по окончании
работы лучше выполнять выключателем питания фильтра
[предварительно выключив устройства).

Настоятельно рекомендуется отключать питание при подключении и отключении
интерфейсных кабелей. Небольшая разность потенциалов, которая практически
исчезнет при соединении устройств общими проводами интерфейсов, может про-
бить входные (и выходные) цепи сигнальных линий, если в момент присоединения
разъема контакты общего провода соединятся позже сигнальных. От такой после-
довательности^^

К помехам, вызванным разностью потенциалов схемных земель
(корпусов) устройств, наиболее чувствительны параллельные
порты. У последовательных портов зона нечувствительности
шире (пороги ±3 В), еще меньшую чувствительность имеют
интерфейсы локальных сетей, где обычно имеется гальвани-
ческая развязка сигнальных цепей от схемной земли с допус-
тимым напряжением изоляции порядка 100 В.

Проблема заземления устройств, сильно разнесенных тер-
риториально, обостряется. Если разводка питания и заземле-
ния выполнена двухпроводным кабелем (см. рис. Г.4), раз-
ность потенциалов, обусловленная падением напряжения на
заземляющих проводах, будет особенно ощутимой. В ряде
случаев практикуется прокладка отдельного кабеля или ши-
ны для цепи заземления. Однако разводка заземления от-
дельным кабелем не всегда удобна и часто неэффективна
с точки зрения защиты от помех, поскольку при этом могут
образовываться замкнутые контуры с широким охватывае-
мым пространством - своеобразные антенны. Так что развод-
ку питания к устройствам целесообразно выполнять трехпро-
водным кабелем, один из проводов которого используется
для защитного заземления. При этом древовидная схема за-
земления получается естественным образом (рис. Г.6), защит-
ный провод в корневой части этого дерева заземляют или
зануляют. Все устройства, электрически соединяемые между
собой, желательно питать от одной фазы сети, хотя, с точки
зрения энергетиков, это требование часто трудновыполнимо.

Дополнительные проблемы при разводке электропитания для
компьютеров обусловлены ярко выраженной динамической
нелинейностью входной цепи бестрансформаторных блоков
питания. Традиционные электросети рассчитаны на более или
менее линейную нагрузку, у которой в спектре тока основ-
ная мощность приходится на первую гармонику. В трехфаз-
ной сети с равномерно распределенной по фазам линейной
нагрузкой в идеале через нейтральный провод ток практичес-
ки не течет, поскольку токи от нагрузок всех трех фаз ком-
пенсируют друг друга. Учитывая это свойство, во многих
четырехпроводных кабелях сечение проводника для нейтра-
ли существенно меньше, чем сечение фазных проводников.
При нелинейной симметричной нагрузке фаз при большом

уровне третьей гармоники тока (что характерно для бестранс-
форматорных блоков питания) взаимной компенсации то-
ков не происходит, и действующее значение тока в нулевом
проводе оказывается даже больше, чем в каждом из фазных.
Таким образом, при подключении большого числа компью-
теров к традиционной 4-проводной трехфазной проводке
происходит перегрузка нулевого провода. Эта перегрузка
приводит к следствиям разной степени тяжести - от "набе-
гания" помехи переменного тока на нулевом проводе до пе-
регорания нулевого провода, который никогда не защища-
ют от перегрузки - все автоматы защиты ставятся только
в фазных проводах. Во избежание перегрузки нулевого про-
вода и в случае питания от трехфазной сети силовую раз-
водку к розеткам от распределительного щита следует опять-
таки вести трехпроводным кабелем. Перегрузки нулевого
провода подводящего силового кабеля можно избежать, ус-
тановив в распределительном щите развязывающий трехфаз-
ный трансформатор 380/220 В. К этому трансформатору
входное напряжение подводится по схеме "треугольник",
а выходные обмотки соединяют по схеме "звезда".

Розетки питания компьютеров

Рис. Г.6. Разводка питания и заземления

Список сокращений

8041/8042	ИС контроллера клавиатуры
8237	ИС контроллера DMA
8250, 16450, 16550	ИС последовательного интерфейса (UART)
8253/8254	ИС трехканального таймера PC
8255	ИС программируемого параллельного интерфейса (PIO) и системного порта PC XT
8259А	И С контроллера прерываний (PIC).
ACCESS.Bus	Accessory Bus, шина подключения ПУ
ADC	Analog to Digital Converter, аналого-цифровой преобразователь
ADPCM	Adaptive Differential Pulse Code Modulation, адаптивная дифференциальная импульсно- кодовая модуляция (АДИКМ)
AGP	Accelerated Graphic Port, ускоренный графический порт
ASCII	American Standard Code for Information Interchange, американский стандартный код обмена информацией
ASPI	Advanced SCSI Programming Interface, развитой интерфейс программирования SCSI
AT	Advanced Technology ("передовая технология"), класс PC на процессорах 286 и выше
ATA	AT Attachment, интерфейс подключения устройств IDE к компьютеру AT

ATAPI	ATA Package Interface, пакетный
	интерфейс для ATA (программная
	спецификация для устройств ATAPI)
BCD	Binary Coded Decimal,
	двоично-десятичный код
BDA	BIOS Data Area, область данных BIOS
	в памяти
BIOS	Basic Input/Output System,
	базовая система ввода-вывода
BIOS INT	BIOS Interrupt, прерывание,
	обслуживаемое BIOS
BSC	Binary Synchronous Communications,
	двоичная синхронная передача данных
CAMATA	Common Access Method ATA, стандарт
	ANSI, обеспечивающий совместимость
	IDE-устройств на уровне сигналов
	и команд
CD	Compact Disk, компакт-диск
CD-ROM	Compact Disk-Read Only Memory,
	постоянная память на компакт-дисках
CGA	Color Graphic Adapter, цветной
	графический адаптер
CHS	Cylinder-Head-Sector, цилиндр-головка-
	сектор, традиционная схема трехмерной
	адресации данных на диске
CMOS	Complimentary Metal Oxide Semiconductor,
	комплиментарная структура
	металл-оксид-полупроводник (КМОП)
CMOS RTC	CMOS Real Time Clock, часы-календарь
СОМ Port	COMmunication Port, последовательный
	порт
CPU	Central Processor Unit, центральный
	процессор
CRC	Cyclic Rendancy Check, контроль
	с использованием циклического
	избыточного кода
DAC	Digital-to-Analog Converter,
	цифроаналоговый преобразователь
	(ЦАП)

DC 1. Digital Control, цифровое

управление (монитором);

2. Direct Current, постоянный ток

DCE Data Communications Equipment,

аппаратура передачи данных,

например модем (АПД или АКД)

DDC Display Data Channel, интерфейс

обмена данными с монитором

(для РпР-мониторов)

DIN connector Deutsch Industrie Norm connector,

малогабаритный круглый

многоконтактный разъем

DIP Dual In-line Package, корпус

(микросхемы) с двухрядным

расположением штырьковых выводов

DMA Direct Memory Access, прямой доступ

к памяти

DPMS Display Power-Management System

(Signal), система (сигнал) управления

энергопотреблением монитора

DSP Data Signal Processor, процессор

обработки сигналов

DTE Data Terminal Equipment, оконечная

аппаратура - СОМ-порт, принтер,

плоттер (ООД)

ЕСС Error Checking and Correcting

(Memory), обнаружение и исправление

ошибок (в памяти)

ЕСР Extended Capability (Communication)

Port, расширенный LPT-порт

для подключения принтеров и сканеров,

входит в IEEE 1284

ECU EISA Configuration Utility, утилита

конфигурирования устройств шины EISA

EEPROM Electrical Erasable Programmable Read-Only

Memory, электрически перезаписываемая

постоянная память

EGA Enhanced Graphics Adapter, расширенный

графический адаптер

E-IDE	Enhanced IDE, расширенный интерфейс IDE
EISA	Extended Industry Standard Architecture,
	расширенная шина ISA
EPP	Enhanced Parallel Port, расширенный
	LPT-порт для подключения внешней
	памяти и коммуникационных адаптеров,
	входит в IEEE 1284
EPROM	Erasable Programmable Read-Only
	Memory, стираемая (ультрафиолетовым
	облучением) программируемая память
	только для чтения
ESCD	Extended Static Configuration Data,
	расширенные данные о системной
	конфигурации (в энергонезависимой
	памяти или на диске); используются
	для конфигурирования устройств
	Plug and Play
EVC	Enhanced Video Connector, расширенный
	интерфейс подключения мониторов,
	включающий дополнительные шины
FCC	Federal Communications Commission,
	федеральная комиссия США
	по коммуникациям. Сертификат FCC
	Class В означает малую степень
	электромагнитного излучения в области
	радиочастот и пригодность
	для домашнего использования
	устройства
FIFO	First-In, First-Out, "первым пришел -
	первым ушел" (метод обслуживания
	на основе очереди)
FM	Frequency Modulation, частотная модуляция
FM Music Synthesizer	звуковой синтезатор с частотной
	модуляцией
GND	GrouND, земля, общий провод питания
H	High, старший (байт); высокий (уровень
	сигнала)

IBM PC/AT см. AT

IBM PC/XT CM. XT

1С Integrated Circuit, интегральная схема, чип (ИС)

ICU ISA Configuration Utility, утилита конфигурирования унаследованных (Legacy) устройств шины ISA для PnP

Ю Identifier, идентификатор (устройства SCSI)

IDC Insulation-Displacement Connector, разъем, смещающий изоляцию

ГОЕ 1. Integrated Drive (Disk) Electronics, устройство (диск) со встроенным контроллером;

2. интерфейс этих устройств (официальное название -АТА);

3. Intelligent Drive Equipment, интеллектуальное оборудование дискового накопителя

IEC International Electrotechnical Committee, Международный комитет по электротехнике (МЭК)

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers, Институт электротехники и электроники, устанавливающий многие стандарты

IEEE 1284 спецификация режимов LPT-порта (SPP, ЕСР, ЕРР и др.)

INT Interrupt, прерывание (вектор прерывания)

10 Input/Output, ввод-вывод

IR-CON Infra-Red Connector, разъем инфракрасной связи

IrDA Infrared Data Association, ассоциация производителей аппаратуры для инфракрасной связи

ISA	Industry Standard Architecture,
	промышленная стандартная архитектура,
	тип системной шины
ISO	International Standardization Organization,
	Международная организация
	по стандартизации (МОС)
L	Low, младший (байт); низкий (уровень
	сигнала)
LBA	Logical Block Addressing, линейная
	адресация данных на диске
	через логический адрес блока
LPT	1. Line Printer, построчный принтер;
	2. обозначение параллельного порта
	для подключения принтера
LSB	Least Significant Bit, младший бит
LSI	Large Scale Integration, микросхемы
	с высокой степенью интеграции
	(БИС, 100-5000 компонентов)
LUN	Logical Unit Number, логический
	номер устройства SCSI
MCA	Micro Channel Architecture,
	микроканальная архитектура
	(разработана IBM для PS/2)
MDA	Monochrome Display Adapter,
	монохромный видеоадаптер
MIDI	Musical Instrument Digital Interface,
	цифровой интерфейс музыкальных
	инструментов
MPU-401 UART	приемопередатчик MIDI
MSB	Most Significant Bit, старший бит
MSI	Medium Scale Integration, микросхемы
	с малой степенью интеграции
	(ИС из 10-100 компонентов)
NTSC	National Television System Committee,
	американский стандарт цветного
	телевещания

NVRAM	Non-Volatile RAM, энергонезависимая
	память
OEM	Original Equipment Manufacturer, производитель оборудования (в отличие от конечного пользователя)
OS	операционная система (ОС)
PAL	Phase Alternating Line, построчное чередование фазы, международный
	стандарт цветного телевещания
PC	Personal Computer, персональный компьютер, если не сказано обратное,
	подразумевается совместимость с IBM PC (ПК)
PC Card	стандарт на шину и размеры модулей расширения блокнотных PC (ранее назывался PCMCIA)
PCI	Peripherial Component Interconnect bus, шина взаимодействия периферийных
	компонентов
PCMCIA	Personal Computer Memory Card International Association, стандарт на адаптеры блокнотных PC; новое название - PC Card
PGA	1. Professional Graphic Adapter, профессиональный графический
	адаптер
	2. Pin Grid Array, керамический корпус ИС с матрицей штырьковых выводов
PIO	Programming Input/Output, программный ввод-вывод
PnP	Plug and Play, P&P, "подсоединяй и работай"; стандарт автоматической настройки конфигурации подключаемых устройств
POST	1. Power On Self Test, тест начального
	включения; 2. Procedure Of Self-Testing, процедура
	самотестирования

РРМ	Pulse Position Modulation,
	позиционно-импульсная
	модуляция
PROM	Programmable Read-Only Memory,
	однократно программируемая
	постоянная память
PWM	Pulse Width Modulation, широтно-
	импульсная модуляция (ШИМ)
PXI	PCI extensions for Instmmentation,
	расширение шины Compact PCI
	для инструментальных систем
RAID	Redundant Array of Inexpensive Drives
	(Disks), массив дисковых накопителей
	с избыточностью (тип дисковой памяти
	с резервированием и/или дублированием
	данных)
RAM	Random Access Memory, память
	с произвольным доступом (ОЗУ)
RAMDAC	RAM Digital-to-Analog Converter,
	микросхема видеоадаптера, содержащая
	ЦАП для выходных сигналов RGB
	и таблицу палитры (color look-up table)
	в виде матрицы RAM
RFM	Radio Frequency Modulator,
	радиочастотный модулятор (РЧМ)
RGB	Red-Green-Blue, красный-зеленый-синий,
	базовые цвета монитора
RLE	Run Length Encoding, метод сжатия
	данных (применяется в ЕСР)
ROM	Read Only Memory, постоянная
	память (ПЗУ)
SCSI	Small Computer System Interface,
	интерфейс малых
	компьютерных систем
SCSI ID	SCSI Identifier, идентификатор
	устройства SCSI

SDLC	Synchronous Data Link Control,
	синхронное управление передачей
	данных
SECAM	Sequence Couleur A Memoire,
	французский стандарт цветного
	телевещания, принятый также
	в странах бывшего СССР
SMART	Self-Monitoring, Analysis and Reporting
	Technology, технология самонаблюдения,
	анализа и сообщения состояния,
	применяемая в современных
	накопителях на жестких дисках
SPP	Standard Parallel Port, стандартный
	однонаправленный LPT-порт
SRAM	Static Random Access Memory, статическая
	память
TAP	Test Access Port, средства доступа
	для диагностического оборудования
TTL	Transistor-Transistor Logic, транзисторно-
	транзисторная логика (ТТЛ)
UART	Universal Asynchronous Receiver-Transmitter,
	универсальный асинхронный
	приемопередатчик (УАПП)
USART	Universal Synchronous/Asynchronous
	Receiver-Transmitter, универсальный
	синхронно-асинхронный приемопередатчик
	(УСАПП)
USB	Universal Serial Bus, универсальная
	последовательная шина
VESA	Video Electronics Standards Association,
	Ассоциация по стандартизации в области
	видеоэлектроники
VGA	Video Graphics Array, видеографический
	массив (тип графического адаптера)
VLB	VESA Local Bus, локальная шина VESA
WB	Write Back, обратная запись (алгоритм
	кэширования)

WT	1. Write Through, сквозная запись (алгоритм кэширования);
	2. Wave Table, волновая таблица (содержит оцифрованные фрагменты звуковых сигналов)
WT Synthesizer	Wave Table Synthesizer, синтезатор с табличным синтезом
x86	семейство процессоров, совместимых с 8086/8088: 8086, 286, 386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II и т. д.
XGA	eXtended Graphic Adapter, высокопроизводительный видеоадаптер
XT	eXtended Technology ("расширенная технология"), класс PC на процессорах 8086
АКД	оконечная аппаратура канала данных, например модем (DCE)
АПД	аппаратура передачи данных; то же, что и АКД(DCE)
АЦП	аналого-цифровой преобразователь (ADC)
БИС	большая (по степени интеграции) ИС, содержащая 100-5000 компонентов
ИРПР	параллельный интерфейс, отличающийся от Centronics (IFSP)
ИРПР-М	параллельный интерфейс, аналогичный Centronics
ИС	интегральная схема (чип)
ИУ	инициирующее устройство (инициатор)
КЗ	короткое замыкание
ЛУ	логическое устройство
ОЗУ	оперативная память (RAM)
оод	оконечное оборудование данных - источник и/или приемник информации (DTE)

ос	операционная система (OS)
ПЗУ	постоянная память (ROM)
по	программное обеспечение
ПУ	периферийное устройство
ТТЛ	транзисторно-транзисторная логика (TTL)
ттлш	транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки (TTLS)
УАПП	универсальный асинхронный приемопередатчик (UART)
УСАПП	универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART)
ЦАП	цифроаналоговый преобразователь (DAC)
ЦУ	целевое устройство
элт	электронно-лучевая трубка (CRT)