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接地技術

接地從字面來看上十分簡單事情，但是對于經歷過電磁干擾挫折的人來說可能是一個最難掌握的技術。實際上在電磁兼容設計中，接地是最難的技術。面對一個系統，沒有一個人能夠提出一個絕對正確的接地方案，多少會遺留一些問題。造成這種情況的原因是接地沒有一個很系統的理論或模型，人們在考慮接地時只能依靠他過去的經驗或從書上看到的經驗。但接地是一個十分復雜的問題，在其它場合很好的方案在這里不一定最好。關于接地設計在很大程度上依賴設計師的直覺，也就是他對“接地”這個概念的理解程度和經驗。因此，我們將不斷地為大家有關接地方面的文章，使大家循序漸進地形成對接地的直覺。

１接地的方法

　　接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統的結構和功能。“接地”的概念首次應用在電話的設計開發中。從1881年初開始采用單根電纜為信號通道，大地為公共回路。這就是第一個接地問題。但是用大地作為信號回路會導致地回路中的過量噪聲和大氣干擾。為了解決這個問題，增加了信號回路線。現在存在的許多接地方法都是來源于過去成功的經驗，這些方法包括：

　　1) 單點接地：如圖1所示，單點接地是為許多在一起的電路提供公共電位參考點的方法，這樣信號就可以在不同的電路之間傳輸。若沒有公共參考點，就會出現錯誤信號傳輸。單點接地要求每個電路只接地一次，并且接在同一點。該點常常一地球為參考。由于只存在一個參考點，因此可以相信沒有地回路存在，因而也就沒有干擾問題。

　　2) 多點接地：如圖2所示，從圖中可以看出，設備內電路都以機殼為參考點，而各個設備的機殼又都以地為參考點。這種接地結構能夠提供較低的接地阻抗，這是因為多點接地時，每條地線可以很短；并且多根導線并聯能夠降低接地導體的總電感。在高頻電路中必須使用多點接地，并且要求每根接地線的長度小于信號波長的1/20。

　　3) 混合接地：混合接地既包含了單點接地的特性，又包含了多點接地的特性。例如，系統內的電源需要單點接地，而射頻信號又要求多點接地，這時就可以采用圖3所示的混合接地。對于直流，電容是開路的，電路是單點接地，對于射頻，電容是導通的，電路是多點接地。

　　當許多相互連接的設備體積很大（設備的物理尺寸和連接電纜與任何存在的干擾信號的波長相比很大）時，就存在通過機殼和電纜的作用產生干擾的可能性。當發生這種情況時，干擾電流的路徑通常存在于系統的地回路中。　　在考慮接地問題時，要考慮兩個方面的問題，一個是系統的自兼容問題，另一個是外部干擾耦合進地回路，導致系統的錯誤工作。由于外部干擾常常是隨機的，因此解決起來往往更難。

２接地要求

　　要求接地的理由很多，下面列出幾種：　　1) 安全接地：使用交流電的設備必須通過黃綠色安全地線接地，否則當設備內的電源與機殼之間的絕緣電阻變小時，會導致電擊傷害。
　　2) 雷電接地：設施的雷電保護系統是一個獨立的系統，由避雷針、下導體和與接地系統相連的接頭組成。該接地系統通常與用做電源參考地及黃綠色安全地線的接地是共用的。雷電放電接地僅對設施而言，設備沒有這個要求。
　　3) 電磁兼容接地：出于電磁兼容設計而要求的接地，包括：
　　　　* 屏蔽接地：為了防止電路之間由于寄生電容存在產生相互干擾、電路輻射電場或對外界電場敏感，必須進行必要的隔離和屏蔽，這些隔離和屏蔽的金屬必須接地。
　　　　* 濾波器接地：濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容，當濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態，起不到旁路的作用。
　　　　* 噪聲和干擾抑制：對內部噪聲和外部干擾的控制需要設備或系統上的許多點與地相連，從而為干擾信號提供“最低阻抗”通道。
　　　　* 電路參考：電路之間信號要正確傳輸，必須有一個公共電位參考點，這個公共電位參考點就是地。因此所有互相連接的電路必須接地。
　　以上所有理由形成了接地的綜合要求。但是，一般在設計要求時僅明確安全和雷電防護接地的要求，其它均隱含在用戶對系統或設備的電磁兼容要求中。

３接地技術應用

　　目前所應用的接地技術和方法可以說是過去解決問題的經驗總結。典型的接地要求往往限制在所謂的“單點接地”上。　　通常在電路這一級上不專門提出對接地的具體要求，因為在這一層次上提出具體要求是不合適的。對數字電路而言，大多數邏輯芯片讀采用單端電路的方式工作。也就是說，所有信號的電位以電源回路為參考的話，其電位是0V。在模擬電路中，情況也類似。當元器件之間的距離很近時，要完成邏輯信號的產生、處理和波形整形是很容易的，但如果傳輸線過長或者參考點電位不正確的話，都會產生問題。我們要建立這樣的概念：接地并不是每個部分或每個系統都需要的，比如單塊的線路板并不非要接地才能正常工作。當設備之間要傳輸數據時，接地就是十分必要的了。圖4給出了一些地線的概念