一點接地和多點接地

1、單點接地單點接地多點接地多點接地單點地要解決的問題就是針對“公共地阻抗耦合”和“低頻地環(huán)路”，多點地是針對“高頻所容易通過長地走線產(chǎn)生的共模干擾”.低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應(yīng)超過波長

2、的120，否則應(yīng)采用多點接地法。數(shù)字地與模擬地之間單點接地，數(shù)字地之內(nèi)多點接。地線干擾與地線設(shè)計地線干擾與地線設(shè)計地線設(shè)計是電磁兼容設(shè)計中大家都很注意，卻又不知道應(yīng)該怎樣去做的一個問題。了解了地線造成干擾問題的機理之后，在設(shè)計和實施地線時就有了一個明確的思路。本期從介紹地線造成干擾的原理入手，使讀者了解設(shè)計地線的關(guān)鍵和原則。1什么是地線？什么是地線？地線有安全地和信號地兩種。前者是為了保證人身安全、設(shè)備安全而設(shè)置的地線，后者是為了保證電

3、路正確工作所設(shè)置的地線。造成電路干擾現(xiàn)象的主要是信號地，因此這里僅討論信號地的問題。信號地的一般定義是：電路的電位參考點。更恰當(dāng)?shù)卣f，這個定義是我們設(shè)計電路時的一個假設(shè)。從這個定義是無法分析和理解一些地線干擾問題的。從現(xiàn)在開始，我們在分析電磁兼容問題時，使用下面的定義。地線是信號電流流回信號源的地阻抗路徑。既然地線是電流的一個路徑，那么根據(jù)歐姆定律，地線上是有電壓的；既然地線上有電壓，說明地線不是一個等電位體。這樣，我們在設(shè)計電路時，關(guān)

4、于地線電位一定的假設(shè)就不再成立，因此電路會出現(xiàn)各種錯誤。這就是地線干擾的實質(zhì)。2地線的阻抗有多大？地線的阻抗有多大？一個難以理解的問題是，我們在設(shè)計地線時，都使地線的電阻很小，那么地線上的電位差怎么會大到導(dǎo)致電路出錯的程度。理解這個問題，要理解地線阻抗的組成。地線的阻抗Z由電阻部分和感抗部分兩部分組成，即：Z=RACjωL。電阻成分電阻成分：導(dǎo)體的電阻分為直流電阻RDC和交流電阻RAC。對于交流電流，由于趨膚效應(yīng)，電流集中在導(dǎo)體的表面，

5、導(dǎo)致實際電流截面減小，電阻增加，直流電阻和交流電阻的關(guān)系如下：RAC=0.076rf12RDC式中：r=導(dǎo)線的半徑，單位cm，f=流過導(dǎo)線的電流頻率，單位Hz，RDC=導(dǎo)線的直流電阻，單位Ω。電感成分電感成分：任何導(dǎo)體都有內(nèi)電感（這區(qū)別于通常講的外電感，外電感是導(dǎo)體所包圍的面積的函數(shù)），內(nèi)電感與導(dǎo)體所包圍的面積無關(guān)。對于圓截面導(dǎo)體如下：L=0.2S[ln(4.5d)1]（μH）式中S=導(dǎo)體長度(m)，d=導(dǎo)體直徑(m)串聯(lián)單點接地容易產(chǎn)

6、生公共阻抗耦合的問題，解決的方法是采用并聯(lián)單點接地。但是并聯(lián)單點接地往往由于地線過多，而沒有可實現(xiàn)性。因此，靈活的方案是，將電路按照信號特性分組，相互不會產(chǎn)生干擾的電路放在一組，一組內(nèi)的電路采用串聯(lián)單點接地，不同組的電路采用并聯(lián)單點接地。如圖4所示。這樣，既解決了公共阻抗耦合的問題，又避免了地線過多的問題。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能?！敖拥亍钡母拍钍状螒?yīng)用在電話的設(shè)計開發(fā)中。從1881年初開始采用單根電纜為

7、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(dǎo)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?，F(xiàn)在存在的許多接地方法都是來源于過去成功的經(jīng)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(xiàn)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

8、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(shè)備內(nèi)電路都以機殼為參考點，而各個設(shè)備的機殼又都以地為參考點。這種接地結(jié)構(gòu)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(dǎo)線并聯(lián)能夠降低接地導(dǎo)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120。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(tǒng)內(nèi)

9、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(dǎo)通的，電路是多點接地。當(dāng)許多相互連接的設(shè)備體積很大（設(shè)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(chǎn)生干擾的可能性。當(dāng)發(fā)生這種情況時，干擾電流的路徑通常存在于系統(tǒng)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(tǒng)的自兼容問題，另一個是外部干擾耦合

10、進地回路，導(dǎo)致系統(tǒng)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。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(shè)備必須通過黃綠色安全地線接地，否則當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機殼之間的絕緣電阻變小時，會導(dǎo)致電擊傷害。2)雷電接地：設(shè)施的雷電保護系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭組成。該接地系統(tǒng)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(shè)施而言，設(shè)備沒有這個要求。

11、3)電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)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(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?，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(dāng)濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。噪聲和干擾抑制：對內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)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