電路設(shè)計(jì)中各種GND的設(shè)計(jì)

1、各位大蝦請(qǐng)問電源地，信號(hào)地，還有大地，這三種地有什么區(qū)別？電源地主要是針對(duì)電源回路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過 的電流較大，而信號(hào)地主要是針對(duì)兩塊芯片或者模塊之間的通信信號(hào)的回流所流過的 路徑，一般來說信號(hào)地流過的電流很小，其實(shí)兩者都是GND之所以分幵來說，是想讓大家明白在布PCB板時(shí)要清楚地了解電源及信號(hào)回流各自所流過的路徑，然后在布板時(shí)考慮如何避免 電源及信號(hào)共用回流路徑，如果共用的話，有可能會(huì)導(dǎo)致電源地上大的電 流會(huì)在信號(hào)地上產(chǎn)生一個(gè)電壓差（可以解釋為：導(dǎo)線是有阻抗的，只是很 小的阻值，但如果所流過的電流較大時(shí)，也會(huì)在此導(dǎo)線上產(chǎn)生電位差，這 也叫共阻抗干擾），使信號(hào)地的真實(shí)電

2、位高于 0V,如果信號(hào)地的電位較大 時(shí)，有可能會(huì)使信號(hào)本來是高電平的，但卻誤判為低電平。當(dāng)然電源地本來就很不干凈，這樣做也避免由于干擾使信號(hào)誤判。所以將 兩者地在布線時(shí)稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會(huì)產(chǎn)生 大的問題，因?yàn)閿?shù)字電路的門限較高50M?第2個(gè)我用作數(shù)字地或數(shù)字模擬公共地?第3個(gè)用作模擬地.?第4個(gè)當(dāng)然是機(jī)箱外殼或外殼接大地了/電子電路中的接地與抗干擾電路技術(shù)地技術(shù)在現(xiàn)代電子領(lǐng)域方面得到了廣泛而深入的應(yīng)用。電子 設(shè)備的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”（安全地），另一 種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”（信號(hào)地）。接地就是指在系統(tǒng)與某個(gè)電位基 準(zhǔn)面之間建立低阻的導(dǎo)電通路?！敖哟蟮亍笔且?/p>

3、地球的電位為基 準(zhǔn)，并以大地作為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、電路基準(zhǔn)點(diǎn) 與大地相連。由于大地的電容非常大，一般認(rèn)為大地的電勢(shì)為零。 幵始的時(shí)候，接地技術(shù)主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，后來，接地技術(shù) 延伸應(yīng)用到弱電系統(tǒng)中。在弱電系統(tǒng)中的接地一般不是指真實(shí)意 義上與地球相連的接地。對(duì)于電力電子設(shè)備將接地線直接連在大 地上或者接在一個(gè)作為參考電位的導(dǎo)體上，當(dāng)有電流通過該參考 電位時(shí)，接地點(diǎn)是電路中的共用參考點(diǎn)，這一點(diǎn)的電壓為0 V， 電路中其他各點(diǎn)的電壓?jiǎn)J低都是以這一參考點(diǎn)為基準(zhǔn)的，一般在 電路圖中所標(biāo)出的各點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)都是相對(duì)接地端的大小，這樣可 以大大方便修理中的電壓測(cè)量。相同接地點(diǎn)之間的連線稱為地 線

4、。把接地平面與大地連接，往往是出于以下考慮：提高設(shè)備電 路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，靜電泄放，為工作人員提供安全保障。接 地的目的：安全考慮，即保護(hù)接地。為信號(hào)電壓提供一個(gè)穩(wěn)定的 零電位參考點(diǎn)（信號(hào)地或系統(tǒng)地）屏蔽保護(hù)作用。一、接地的類型和作用不同的電路有不相同的接地方式，電子電力設(shè)備中常見的接地方式有以下幾種：1、安全接地安全接地即將高壓設(shè)備的外殼與大地連接。一是防止機(jī)殼上 積累電荷，產(chǎn)生靜電放電而危及設(shè)備和人身安全，例如電腦機(jī)箱 的接地，油罐車那根拖在地上的尾巴，都是為了使積聚在一起的 電荷釋放，防止出現(xiàn)事故；二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼帶電 時(shí)，促使電源的保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的安

5、全， 例如電冰箱、電飯煲的外殼。三是可以屏蔽設(shè)備巨大的電場(chǎng)，起 到保護(hù)作用，例如民用變壓器的防護(hù)欄。2、防雷接地當(dāng)電力電子設(shè)備遇雷擊時(shí)，不論是直接雷擊還是感應(yīng)雷擊， 如果缺乏相應(yīng)的保護(hù)，電力電子設(shè)備都將受到很大損害甚至報(bào) 廢。為防止雷擊，我們一般在高處（例如屋頂、煙囪頂部）設(shè)置 避雷針與大地相連，以防雷擊時(shí)危及設(shè)備和人員安全。安全接地 與防雷接地都是為了給電子電力設(shè)備或者人員提供安全的防護(hù) 措施，用來保護(hù)設(shè)備及人員的安全。3、工作接地工作接地是為電路正常工作而提供的一個(gè)基準(zhǔn)電位。這個(gè)基 準(zhǔn)電位一般設(shè)定為零。該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為電路系統(tǒng)中的某一 點(diǎn)、某一段或某一塊等。當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時(shí)，視

6、為相 對(duì)的零電位。但這種相對(duì)的零電位是不穩(wěn)定的，它會(huì)隨著外界電 磁場(chǎng)的變化而變化，使系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電路系統(tǒng) 工作不穩(wěn)定。當(dāng)該基準(zhǔn)電位與大地連接時(shí)，基準(zhǔn)電位視為大地的 零電位，而不會(huì)隨著外界電磁場(chǎng)的變化而變化。但是不合理的工 作接地反而會(huì)增加電路的干擾。比如接地點(diǎn)不正確引起的干擾， 電子設(shè)備的共同端沒有正確連接而產(chǎn)生的干擾。為了有效控制電 路在工作中產(chǎn)生各種干擾，使之能符合電磁兼容原則。我們?cè)谠O(shè) 計(jì)電路時(shí)，根據(jù)電路的性質(zhì)，可以將工作接地分以下為不同的種 類，比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、 電源地等。不同的接地應(yīng)當(dāng)分別設(shè)置。不要在一個(gè)電路里面將它 們混合設(shè)在一起

7、，例如數(shù)字地和模擬地就不能共一根地線，否則 兩種電路將產(chǎn)生非常強(qiáng)大的干擾，使電路陷入癱瘓！4、信號(hào)信號(hào)地是各種物理量信號(hào)源零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于信 號(hào)一般都較弱，易受干擾，不合理得接地會(huì)使電路產(chǎn)生干擾，因此對(duì)信號(hào)地的要求較高。5、模擬地模擬地是模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。模擬電路中有小 信號(hào)放大電路，多級(jí)放大，整流電路，穩(wěn)壓電路等等，不適當(dāng)?shù)?接地會(huì)引起干擾，影響電路的正常工作。模擬電路中的接地對(duì)整 個(gè)電路來說有很大的意義，它是整電路正常工作的基礎(chǔ)之一。所 以模擬電路中合理的接地對(duì)整個(gè)電路的作用不可忽視。6、數(shù)字地?cái)?shù)字地是數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于數(shù)字電路工 作在脈沖狀態(tài)，特別是

8、脈沖的前后沿較陡或頻率較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 大量的電磁波干擾電路。如果接地不合理，會(huì)使干擾加劇，所以 對(duì)數(shù)字地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)也要充分考慮。7、電源地電源地是電源零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于電源往往同時(shí)供 電給系統(tǒng)中的各個(gè)單元，而各個(gè)單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)可能 有很大差別，因此既要保證電源穩(wěn)定可靠的工作，又要保證其它 單元穩(wěn)定可靠的工作。電源地一般是電源的負(fù)極。8、功率地功 率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于 負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的電流較強(qiáng)、電壓較高，如果接地的地 線電阻較大，會(huì)產(chǎn)生顯著的電壓降而產(chǎn)生較大的干擾，所以功率 地線上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地

9、分別設(shè)置，以 保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)配合使用，才能起到良好的屏蔽效果。主要 是為了考慮電磁兼容，典型的兩種屏蔽是靜電屏蔽與交變電場(chǎng)屏 蔽，下面分別介紹：靜電屏蔽：當(dāng)用完整的金屬屏蔽體將帶電導(dǎo)體包圍起來，在 屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量異種的電荷，外側(cè)出現(xiàn)與 帶電導(dǎo)體等量的同種電荷，因此外側(cè)仍有電場(chǎng)存在。如果將金屬 屏蔽體接地，外側(cè)的電荷將流入大地，金屬殼外側(cè)將不會(huì)存在電 場(chǎng)，相當(dāng)于殼內(nèi)帶電體的電場(chǎng)被屏蔽起來了。/電子電氣設(shè)備的接地陜西銀河電力自動(dòng)化股份有限公司黃耀峰（西安710075）1概述接地是提高電子電氣設(shè)備電磁兼容性有效的重要手段之一。正確的接地既 能抑制外部電

10、磁干擾的影響，又能防止電子電氣設(shè)備向外部發(fā)射電磁波； 而錯(cuò)誤的接地常常會(huì)引入非常嚴(yán)重的干擾，甚至?xí)闺娮与姎庠O(shè)備無法正 常工作。尤其是成套控制設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，因?yàn)橛卸喾N控制裝置分 散布置在許多地方，所以它們各自的接地往往會(huì)形成十分復(fù)雜的接地網(wǎng) 絡(luò)，不僅需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)周密考慮，而且在安裝調(diào)試時(shí)也要仔細(xì)檢查和 做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?！暗鼐€”是對(duì)接地的實(shí)施，即按一定的要求，用必要的金屬導(dǎo)體或?qū)Ь€把 電路中的某些“地”電位點(diǎn)連接起來，或是將電子電氣設(shè)備的某一部位(如：外殼)和大地連接起來。狹義上講，“接地”一一即與地球保持“同 電位”；廣義上講，“接地”一一是電路系統(tǒng)中的“等電位點(diǎn)或等電位 面”，它是

11、電路系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位，但不一定為大地電位。2電氣設(shè)備接地的作用及分類2 1電子電氣設(shè)備接地的作用電子電氣設(shè)備接地的目的有二，一是處于安全的考慮，二是為了抑制外部 的干擾。(1) 安全的考慮 以確保人員和設(shè)備的安全為目的的接地稱為“保護(hù)接地”，它們必須可靠 地接在大地電位上。一般地說，電子電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機(jī)座都 要可靠接地。（2）抑制外部干擾的考慮電子電氣設(shè)備的某些部位與大地相連可以起到抑制外部干擾的作用，例如 靜電屏蔽層接地可以抑制變化的電場(chǎng)的干擾，電磁屏蔽用的導(dǎo)線原則上可 以不接地，但不接地的屏蔽導(dǎo)線時(shí)常會(huì)帶來靜電耦合而產(chǎn)生所謂的“靜電 屏蔽”效應(yīng)，所以仍需要接地為宜。2 2電子電氣

12、設(shè)備接地的分類一般地說，電子電氣設(shè)備有許多需要接地的部位，由于電路的性質(zhì)和接地 的目的不同，必須加以嚴(yán)格區(qū)分，需要分成若干獨(dú)立的子系統(tǒng)，然后連接 在一起進(jìn)行總接地。從接地的性質(zhì)看，把接地分為三大類：（1）保護(hù)接地電子電氣設(shè)備的金屬外殼、 底盤、機(jī)座用良好的導(dǎo)體與大地連接成等電位, 稱為保護(hù)接地，它對(duì)電子電氣設(shè)備的安全運(yùn)行和維護(hù)人員的生命安全起到 十分重要的作用。（2）屏蔽接地為了抑制變化的電磁場(chǎng)的干擾而采用的多種屏蔽層、屏蔽體，都必須良好 地接地，才能起到良好的屏蔽作用(3) 系統(tǒng)接地圖1單相三線制接線圖呆護(hù)按書世嘅護(hù)搔施狄圖2三相四線制接線圖 要使電子電氣設(shè)備能正常地運(yùn)行和穩(wěn)定可靠地工作，也

13、必須處理好等電位 點(diǎn)的接地問題，這類接地稱之為系統(tǒng)接地。對(duì)于系統(tǒng)接地來說，由于其工 作性質(zhì)和用途的不同，又可分為：信號(hào)地、模擬地、數(shù)字地、電源地、計(jì) 算機(jī)地、負(fù)荷地、外設(shè)地等。3接地的方式地線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)，也是難度較大的一項(xiàng)設(shè)計(jì)。在EMC設(shè)計(jì)的初期就進(jìn)行地線設(shè)計(jì)是解決 EMC問題的最有效、最廉價(jià)的方法。下面對(duì)三大類接地方式分別進(jìn)行詳盡討論3 1保護(hù)接地接地作為一種措施，起源于強(qiáng)電技術(shù)，由于強(qiáng)電電壓高、容量大，容易危 及人身和設(shè)備的安全。因此，從安全的角度考慮，電氣設(shè)備的金屬外殼、 底盤、機(jī)座都應(yīng)與大地良好地連接成等電位，從而在故障狀態(tài)下保證人身 和設(shè)備的安全。電氣設(shè)備的保護(hù)接地有兩種方

14、式：（1）保護(hù)接零三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線即為保護(hù)接零線，它是電路環(huán)路的重要組成部分。（2）保護(hù)接地除零線以外，另外配備一根保護(hù)接地線，它與電子電氣設(shè)備的金屬外殼、底盤、機(jī)座等金屬部件相連，一般情況下，保護(hù)接地線是沒有電流流動(dòng)的， 即使有有電流流動(dòng)也是非常小量的漏電流，所以說，在一般情況下，保護(hù) 接地線上是沒有電壓降的，與之相連的電子電氣設(shè)備的金屬外殼都呈現(xiàn)地 電位，保證了人身和設(shè)備的安全。出于上述目的，各國都對(duì)保護(hù)接地作了必要的規(guī)定。例如美國國家電氣委 員會(huì)在電氣法中規(guī)定了交流電源的輸配電標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了室內(nèi)115V交流配線為三線制，如圖1所示?；鹁€上串有熔絲，負(fù)載電流經(jīng)火線至負(fù) 載，

15、再由中線返回。另備有一根保護(hù)接地線，該線與設(shè)備的金屬外殼、底 盤等金屬部件相連，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，例如負(fù)載的絕緣被擊穿損壞，保護(hù)接 地線上瞬間將有大電流流過，電路中的熔絲或斷路器由于大電流流過將很 快把電路切斷，從而保證了人身和設(shè)備的安全。我國的三相四線制配電系 統(tǒng)與美國的類似，如圖2所示，只是電壓不同而已。3 2系統(tǒng)接地除了上面介紹的從安全角度出發(fā)而考慮的保護(hù)接地外，為了保證電子電氣 設(shè)備正常、穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行，還必須處理好設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)中各個(gè)電路工 作的參考電位，這類基準(zhǔn)參考電位的連接線稱為“系統(tǒng)接地”。在電子電 氣設(shè)備控制系統(tǒng)中遇到的大量和經(jīng)常需要解決的主要接地問題是系統(tǒng)接 地。系統(tǒng)接地線既是

16、各電路中的靜態(tài)動(dòng)態(tài)電流通道，又是各級(jí)電路通過共同的 接地阻抗而相互耦合的途徑，從而形成電路間相互干擾的薄弱環(huán)節(jié)?？梢?肯定地講，電子電氣設(shè)備中的一切抗干擾措施，幾乎都無一例外的與接地 有關(guān)。因此，正確的接地是抑制噪聲和防止干擾的主要途徑，它不僅能保 證電子電氣設(shè)備正常、穩(wěn)定和可靠地工作，而且能提高電路的工作精度。反之，不正確的接地，會(huì)降低電路的工作精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電子電路 無法正常工作，陷入系統(tǒng)癱瘓的境地。電子電氣設(shè)備中的系統(tǒng)接地是否要接大地和如何接大地，與系統(tǒng)的工作穩(wěn) 定性有著極其密切的關(guān)系，這是電子電氣設(shè)備接地系統(tǒng)技術(shù)中的重要議 題。電子電氣設(shè)備的系統(tǒng)接地方式有三種：(1)浮空地“浮空

17、”就是不接大地，任其懸浮的一種方式，它的實(shí)質(zhì)是使電路的某一部分與“大地線”完全隔離，從而抑制來自接地線的干擾。由于沒有電氣 上的聯(lián)系，因而也就不可能形成地環(huán)路電流而產(chǎn)生地阻抗的耦合干擾。圖 3及圖4是兩種浮空地。浮空地方式具有這一主要優(yōu)點(diǎn)，但也有其不足之 處：圖4單元懸浮地電席L電槪干乳電越JI 地圖5浮地電位波動(dòng)產(chǎn)生干擾研究成果表明，一個(gè)較大的電子電氣控制設(shè)備，由于存在較大的對(duì)地分布電容，它的基準(zhǔn)電位將會(huì)受電磁場(chǎng)的干擾（通過分布電容），使得電路產(chǎn) 生位移電流，而難以正常工作。在電子電氣控制設(shè)備的工作速度提高、感 應(yīng)增大、輸入輸出增多或加長(zhǎng)的情況下，其對(duì)地分布電容就會(huì)增大，繼而 加大位移干擾電

18、流。另外，由于分布電容的存在，容易產(chǎn)生靜電積累和靜 電放電，在雷電情況下，還會(huì)在機(jī)箱和單元之間產(chǎn)生飛弧，甚至使操作人 員遭到電擊。所以對(duì)于比較復(fù)雜的電磁環(huán)境，“浮地方式”是不太適宜的。圖5所示電路中分布電容 C，在外界干擾的作用下會(huì)產(chǎn)生干擾電勢(shì) e。（2）系統(tǒng)地直接接大地這種接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)恰好與“浮空地”方式相反，當(dāng)電子電氣控制設(shè)備 的分布電容較大時(shí)，宜采用直接接大地方式，但要注意選擇接地點(diǎn)的位置 及其接地點(diǎn)的多少，只要合理選擇，便能把干擾降低到最低程度。（3）電容接地方式經(jīng)電容把系統(tǒng)地與大地連接起來，接地電容多為高頻電容，它提供對(duì)“系 統(tǒng)地”至“大地”高頻干擾分量的通路，相當(dāng)于一個(gè)高通濾波

19、器，從而抑 制了由對(duì)地分布電容所造成的影響。這種接地方式只適合于低頻系統(tǒng)，所 用電容應(yīng)具有良好的高頻特性和足夠的耐壓值，電容量一般2卩F10卩F4系統(tǒng)地接地的原則4 1低頻電路的接地原則 低頻電路的接地，應(yīng)堅(jiān)持一點(diǎn)接地的原則，而在一點(diǎn)接地的原則中，又有 串聯(lián)和并聯(lián)之區(qū)別。如圖 6所示。單點(diǎn)接地是為許多接在一起的電路提供共同參考點(diǎn)的方法，并聯(lián)單點(diǎn)接地 最為簡(jiǎn)單而實(shí)用，它沒有公共阻抗耦合和低頻地環(huán)路的問題。每一個(gè)電路 模塊都接到一個(gè)單點(diǎn)地上，每一個(gè)子單元在同一點(diǎn)與參考點(diǎn)相連。地線上 其它部分的電流不會(huì)耦合進(jìn)電路。這種接地方式在1MHz以下的工作頻率下能工作得很好。但是，雖著頻率的升高，接地阻抗隨之

20、增大，電路上會(huì) 產(chǎn)生較大的共模電壓。所以，單點(diǎn)接地不適合于高頻電路。4 2高頻電路的接地原則對(duì)于工作頻率較高的電路和數(shù)字電路，由于各元器件的引線和電路的布局 本身的電感都將增加接地線的阻抗，因而在低頻電路中廣泛采用的一點(diǎn)接 地的方法，若用在高頻電路容易增加接地線的阻抗，而且地線間的雜散電 感和分布電容也會(huì)造成電路間的相互耦合，從而使電路工作不穩(wěn)定。為了降低接地線阻抗及其減少地線間的雜散電感和分布電容造成電路間的相互耦合，高頻電路采用就近接地一一即“多點(diǎn)接地”的原則，把各電路的系統(tǒng)地線就近接至低阻抗地線上，如圖7所示。一般來說，當(dāng)電路的工作頻率高于 10MHZ寸，應(yīng)采用多點(diǎn)接地的方式。由 于高頻

21、電路的接地關(guān)鍵是盡量減少接地線的雜散電感和分布電容，所以在 接地的實(shí)施方法上與低頻電路有很大的區(qū)別圖6一點(diǎn)接地(a)串聯(lián)接地(b)并聯(lián)接地圖7多點(diǎn)接地系統(tǒng)(a)設(shè)備多點(diǎn)接地(b)單元多點(diǎn)接地圖8電子電氣設(shè)備的混合接地43整機(jī)系統(tǒng)的混合接地原則 混合接地既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。例如，系統(tǒng)內(nèi)的低頻部分需要單點(diǎn)接地，而高頻部分需要多點(diǎn)接地。圖8 是某一電子電氣設(shè)備的混合接地，把設(shè)備的地線分成三大類：電源地、信號(hào)地、屏 蔽地。所有的電源地線都接到電源總地線上，所有的信號(hào)地線都接到信號(hào) 總地線上，所有的屏蔽地線都接到屏蔽總地線上，三根總地線最后匯總到 公共的參考地。5 結(jié)語接地問

22、題是一個(gè)貌似簡(jiǎn)單，實(shí)質(zhì)上卻是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。良好的 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅可以有效地抑制外來電磁干擾的侵襲，使電子電氣設(shè) 備安全穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行，而且保證較少地向外界大自然環(huán)境施放噪聲和 電磁污染；反之，不僅不能有效地抑制來自外界空間的電磁干擾，使電子 電氣設(shè)備的系統(tǒng)工作紊亂，同時(shí)還會(huì)向外界大自然環(huán)境施放噪聲和電磁污 染，危害大自然環(huán)境。所以，對(duì)于接地系統(tǒng)的問題必須給予足夠的重視， 從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，去研究解決電子電氣設(shè)備的接地問題，一定會(huì)收 到良好的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效果。/弱電系統(tǒng)接地技術(shù) - 接地系列二2009-01-21 14:571、引言 ? 接地技術(shù)最早是應(yīng)用在強(qiáng)電系統(tǒng)（電力系

23、統(tǒng)、輸變電設(shè)備、電氣 設(shè)備）中，為了設(shè)備和人身的安全，將接地線直接接在大地上。由于大地 的電容非常大， 一般情況下可以將大地的電位視為零電位。 后來， 接地技 術(shù)延伸應(yīng)用到弱電系統(tǒng)中。 對(duì)于電力電子設(shè)備將接地線直接接在大地上或 者接在一個(gè)作為參考電位的導(dǎo)體上， 當(dāng)電流通過該參考電位時(shí)， 不應(yīng)產(chǎn)生 電壓降。 然而由于不合理的接地， 反而會(huì)引入了電磁干擾， 比如共地線干 擾、地環(huán)路干擾等，從而導(dǎo)致電力電子設(shè)備工作不正常?？梢?，接地技術(shù) 是電力電子設(shè)備電磁兼容技術(shù)的重要內(nèi)容之一， 有必要對(duì)接地技術(shù)進(jìn)行詳 細(xì)探討。2、接地的種類和目的安全接地安全接地即將機(jī)殼接大地。 一是防止機(jī)殼上積累電荷， 產(chǎn)生靜電

24、放電而危 及設(shè)備和人身安全； 二是當(dāng)設(shè)備的絕緣損壞而使機(jī)殼帶電時(shí)， 促使電源的 保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，以便保護(hù)工作人員的安全。防雷接地當(dāng)電力電子設(shè)備遇雷擊時(shí)， 不論是直接雷擊還是感應(yīng)雷擊， 電力電子設(shè)備 都將受到極大傷害。 為防止雷擊而設(shè)置避雷針， 以防雷擊時(shí)危及設(shè)備和人身安全。 上述兩種接地主要為安全考慮，均要直接接在大地上工作接地工作接地是為電路正常工作而提供的一個(gè)基準(zhǔn)電位。 該基準(zhǔn)電位可以設(shè)為 電路系統(tǒng)中的某一點(diǎn)、 某一段或某一塊等。 當(dāng)該基準(zhǔn)電位不與大地連接時(shí)， 視為相對(duì)的零電位。這種相對(duì)的零電位會(huì)隨著外界電磁場(chǎng)的變化而變化， 從而導(dǎo)致電路系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。 當(dāng)該基準(zhǔn)電位與大地連接時(shí)，

25、基準(zhǔn)電位 視為大地的零電位， 而不會(huì)隨著外界電磁場(chǎng)的變化而變化但是不正確的工 作接地反而會(huì)增加干擾。比如共地線干擾、地環(huán)路干擾等。為防止各種電路在工作中產(chǎn)生互相干擾， 使之能相互兼容地工作。 根據(jù)電 路的性質(zhì)將工作接地分為不同的種類，比如直流地、交流地、數(shù)字地、模 擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。上述不同的接地應(yīng)當(dāng)分別設(shè)置。2.3.1 信號(hào)地信號(hào)地是各種物理量的傳感器和信號(hào)源零電位的公共基準(zhǔn)地線。 由于信號(hào) 一般都較弱，易受干擾，因此對(duì)信號(hào)地的要求較高。2.3.2 模擬地模擬地是模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。 由于模擬電路既承擔(dān)小信號(hào)的 放大又承擔(dān)大信號(hào)的功率放大； 既有低頻的放大， 又有高頻

26、放大； 因此模 擬電路既易接受干擾， 又可能產(chǎn)生干擾。 所以對(duì)模擬地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)更要充分考慮。2.3.3 數(shù)字地?cái)?shù)字地是數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于數(shù)字電路工作在脈沖狀 態(tài)，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時(shí)， 易對(duì)模擬電路產(chǎn)生干擾。 所 以對(duì)數(shù)字地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)也要充分考慮。2.3.4 電源地電源地是電源零電位的公共基準(zhǔn)地線。 由于電源往往同時(shí)供電給系統(tǒng)中的 各個(gè)單元而各個(gè)單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)可能有很大差別， 因此既要保 證電源穩(wěn)定可靠的工作，還要保證其它單元穩(wěn)定可靠的工作 。2.3.5 功率地功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。 由于負(fù)載

27、電路 或功率驅(qū)動(dòng)電路的電流較強(qiáng)、 電壓較高， 所以功率地線上的干擾較大。 因 此功率地必須與其它弱電地分別設(shè)置，以保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。屏蔽接地屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)配合使用， 才能起到屏蔽的效果。 比如靜電屏蔽。 當(dāng)用完 整的金屬屏蔽體將帶正電導(dǎo)體包圍起來， 在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電 導(dǎo)體等量的負(fù)電荷， 外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的正電荷因此外側(cè)仍有電場(chǎng) 存在。 如果將金屬屏蔽體接地， 外側(cè)的正電荷將流入大地， 外側(cè)將不會(huì)有電場(chǎng)存在，即帶正電導(dǎo)體的電場(chǎng)被屏蔽在金屬屏蔽體內(nèi) 再比如交變電場(chǎng)屏蔽。 為降低交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓， 可以 在干擾源和敏感電路之間設(shè)置導(dǎo)電性好的金屬屏蔽體， 并

28、將金屬屏蔽體接 地。只要設(shè)法使金屬屏蔽體良好接地就能使交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干 擾電壓變得很小。上述兩種接地主要為電磁兼容性考慮。3、接地方式工作接地按工作頻率而采用以下幾種接地方式：?jiǎn)吸c(diǎn)接地工作頻率低（<1MHZ的采用單點(diǎn)接地式（即把整個(gè)電路系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié) 構(gòu)點(diǎn)看作接地參考點(diǎn)， 所有對(duì)地連接都接到這一點(diǎn)上， 并設(shè)置一個(gè)安全接 地螺栓） ，以防兩點(diǎn)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。 多個(gè)電路的單點(diǎn)接 地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種，由于串聯(lián)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦 合，所以低頻電路最好采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地式。為防止工頻和其它雜散電流在信號(hào)地線上產(chǎn)生干擾， 信號(hào)地線應(yīng)與功率地 線和機(jī)殼地線絕緣。

29、 且只在功率地、 機(jī)殼地和接大地的接地線的安全接地 螺栓上相連 - 浮地式除外地線的長(zhǎng)度與截面的關(guān)系為：S>0.83L（ 1）?式中：L地線的長(zhǎng)度， m； S 地線的截面，mm2多點(diǎn)接地 工作頻率高（30MHZ的采用多點(diǎn)接地式（即在該電路系統(tǒng)中，用一塊接 地平板代替電路中每部分各自的地回路） 。因?yàn)榻拥匾€的感抗與頻率和 長(zhǎng)度成正比， 工作頻率高時(shí)將增加共地阻抗， 從而將增大共地阻抗產(chǎn)生的 電磁干擾，所以要求地線的長(zhǎng)度盡量短采用多點(diǎn)接地時(shí)盡量找最接近的低 阻值接地面接地?；旌辖拥毓ぷ黝l率介于130MHZ的電路采用混合接地式。當(dāng)接地線的長(zhǎng)度小于工 作信號(hào)波長(zhǎng)的 1/20 時(shí)，采用單點(diǎn)接地式

30、，否則采用多點(diǎn)接地式。浮地浮地式即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。 其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能 的影響；其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響， 而使該電路的地電位變動(dòng) 和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾； 由于該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接， 易 產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)烈的干擾。因此， 浮地的效果不僅取決于浮地的絕緣電阻的大小， 而且取決于浮地的寄生電 容的大小和信號(hào)的頻率。4、接地電阻對(duì)接地電阻的要求 接地電阻越小越好， 因?yàn)楫?dāng)有電流流過接地電阻時(shí)， 其上將產(chǎn)生電壓。 該 電壓除產(chǎn)生共地阻抗的電磁干擾外，還會(huì)使設(shè)備受到反擊過電壓的影響，并使人員受到電擊傷害的威脅。因此一般要求接地電

31、阻小于 4Q對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，接地電阻可小于 10Q。降低接地電阻的方法接地電阻由接地線電阻、 接觸電阻和地電阻組成。 為此降低接地電阻的方 法有以下三種：降低接地線電阻，為此要選用總截面大和長(zhǎng)度短的多股細(xì)導(dǎo)線。降低接觸電阻， 為此要將接地線與接地螺栓、 接地極緊密又牢靠地連接 并要增加接地極和土壤之間的接觸面積與緊密度。降低地電阻， 為此要增加接地極的表面積和增加土壤的導(dǎo)電率 (如在土 壤中注入鹽水)接地電阻的計(jì)算垂直接地極接地電阻 R為：R=(p /L)lg(4L/d) Q式中：p 土壤電阻率,m ? L接地極在地中的深度，m; ? d接 地極的直徑 ,m例如，黃土 p取200Qm L為2cm

32、, d為0.05m，則垂直接地極接地電 阻R為Q如在土壤中注入鹽水，使p降為20Qm時(shí)，則接地極接地電 阻R為Q。5、屏蔽地電路的屏蔽罩接地各種信號(hào)源和放大器等易受電磁輻射干擾的電路應(yīng)設(shè)置屏蔽罩。 由于信號(hào) 電路與屏蔽罩之間存在寄生電容， 因此要將信號(hào)電路地線末端與屏蔽罩相 連，以消除寄生電容的影響并將屏蔽罩接地，以消除共模干擾。電纜的屏蔽層接地5.2.1 低頻電路電纜的屏蔽層接地低頻電路電纜的屏蔽層接地應(yīng)采用一點(diǎn)接地的方式， 而且屏蔽層接地點(diǎn)應(yīng) 當(dāng)與電路的接地點(diǎn)一致。對(duì)于多層屏蔽電纜，每個(gè)屏蔽層應(yīng)在一點(diǎn)接地， 各屏蔽層應(yīng)相互絕緣。5.2.2 高頻電路電纜的屏蔽層接地高頻電路電纜的屏蔽層接地應(yīng)

33、采用多點(diǎn)接地的方式。 當(dāng)電纜長(zhǎng)度大于工作 信號(hào)波長(zhǎng)倍時(shí)， 采用工作信號(hào)波長(zhǎng)的倍的間隔多點(diǎn)接地式。 如果不能實(shí)現(xiàn)， 則至少將屏蔽層兩端接地。系統(tǒng)的屏蔽體接地當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)需要抵抗外界電磁干擾， 或需要防止系統(tǒng)對(duì)外界產(chǎn)生電磁干擾 時(shí)，應(yīng)將整個(gè)系統(tǒng)屏蔽起來并將屏蔽體接到系統(tǒng)地上。6、設(shè)備地一臺(tái)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求， 往往含有多種電路， 比如低電平的信號(hào)電路 （如 高頻電路數(shù)字電路、模擬電路等）、高電平的功率電路（如供電電路、繼 電器電路等） 。為了安裝電路板和其它元器件、 為了抵抗外界電磁干擾而 需要設(shè)備具有一定機(jī)械強(qiáng)度和屏蔽效能的外殼。設(shè)備的接地應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：50Hz電源零線應(yīng)接到安全接地螺栓處，對(duì)

34、于獨(dú)立的設(shè)備，安全接地螺栓設(shè)在設(shè)備金屬外殼上，并有良好電氣連接；為防止機(jī)殼帶電， 危及人身安全， 不許用電源零線作地線代替機(jī)殼地線；為防止高電壓、大電流和強(qiáng)功率電路（如供電電路、繼電器電路）對(duì)低 電平電路（如高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路等）的干擾，將它們的接地 分開。前者為功率地（強(qiáng)電地）后者為信號(hào)地（弱電地）而信號(hào)地又分為 數(shù)字地和模擬地，信號(hào)地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣；3F電對(duì)于信號(hào)地線可另設(shè)一信號(hào)地螺栓 （和設(shè)備外殼相絕緣） ，該信號(hào)地螺 栓與安全接地螺栓的連接有三種方法 （取決于接地的效果） ：一是不連接， 而成為浮地式；二是直接連接，而成為單點(diǎn)接地式；三是通過一 容器連接， 而

35、成為直流浮地式， 交流接地式。 其它的接地最后匯聚在安全 接地螺栓上 （該點(diǎn)應(yīng)位于交流電源的進(jìn)線處） ，然后通過接地線將接地極 埋在土壤中。7、系統(tǒng)地系統(tǒng)的接地應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：參照設(shè)備的接地注意事項(xiàng)；設(shè)備外殼用設(shè)備外殼地線和機(jī)柜外殼相連；機(jī)柜外殼用機(jī)柜外殼地線和系統(tǒng)外殼相連；對(duì)于系統(tǒng)，安全接地螺栓設(shè)在系統(tǒng)金屬外殼上，并有良好電連接； 當(dāng) 系統(tǒng)內(nèi)機(jī)柜設(shè)備過多時(shí)， 將導(dǎo)致數(shù)字地線、 模擬地線、 功率地線和機(jī)柜外 殼地線過多。 對(duì)此， 可以考慮鋪設(shè)兩條互相并行并和系統(tǒng)外絕緣的半環(huán)形 接地母線， 一條為信號(hào)地母線， 一條為屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線； 系統(tǒng)內(nèi) 各信號(hào)地就近接到信號(hào)地母線上， 系統(tǒng)內(nèi)各屏蔽

36、地及機(jī)柜外殼地就近接到 屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線上； 兩條半環(huán)形接地母線的中部靠近安全接地螺 栓，屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線接到安全接地螺栓上； 信號(hào)地母線接到信號(hào) 地螺栓上； 當(dāng)系統(tǒng)用三相電源供電時(shí)， 由于各負(fù)載用電量和用電的不同時(shí) 性，必然導(dǎo)致三相不平衡， 造成三相電源中心點(diǎn)電位偏移， 為此將電源零 線接到安全接地螺栓上， 迫使三相電源中心點(diǎn)電位保持零電位從而防止三相電源中心點(diǎn)電位偏移所產(chǎn)生的干擾；接地極用鍍鋅鋼管，其外直徑不小于50mm長(zhǎng)度不小于2.0m;埋設(shè)時(shí)， 將接地極打入地表層一定深度并倒入鹽水，一般要求接地電阻小于4Q,對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，接地電阻可小于 10Q。8、結(jié)語? 為了設(shè)備和人身的安全以及電力電子設(shè)備正常可靠的工作必須研究 接地技術(shù)。 接地可直接接在大地上或接在一個(gè)作為參考電位的導(dǎo)體上。 不 合理的接地反而會(huì)引入電磁干擾， 導(dǎo)致電力電子設(shè)備工作不正常因此， 接 地技術(shù)是電磁兼容中的重要技術(shù)之一，應(yīng)當(dāng)充分重視對(duì)接地技術(shù)的研究。/地的種類1 、安全接地安全接地即將機(jī)殼接大地。一是防止機(jī)殼上積累電