地線造成的干擾以及解決的辦法

1、地線造成的干擾以及解決的辦法（略談）圖片：環(huán)路面積太大會對外界干擾非當敏感圖片:一個電路的地電位會受 另一個電路工作電瀟的謫制圖片:ABCI1卜公共地阻抗ABC不同功能的電路使用單點接地 從而避免公共地阻抗的耦合干擾什么是地線？通常我們認為的地線定義是：電路電位基準點的等電位體。這個定義其實不符合實際情況的。因為實際地線上的電位并不是恒定的。如果用儀表測量一下地線上各點之間的電位，你會發(fā)現(xiàn)地線上各點的電位可能相差很大。正是這些電位差才造成了電路工作的異常。電路是一個等電位體的定義僅是人們對地線電位的理想期望。一個更加符合實際情況的定義是：信號流回源的低阻抗路徑。 這個定義中突出了地線中電流的流

2、動。很容易理解地線中電位差的產生原因。因為地線的阻抗總不會是零，當一個電流通過有限阻抗時，就會產生電壓降。地線的阻抗。談到地線的阻抗引起的地線上各點之間的電位差能夠造成電路的誤動作， 許多人覺得不可 思議：我們用歐姆表測量地線的電阻時， 地線的電阻往往在毫歐姆級， 電流流過這么小的電 阻時怎么會產生這么大的電壓降，導致電路工作的異常呢？要搞清這個問題，首先要區(qū)分開導線的電阻與阻抗兩個不同的概念。電阻指的是在直流狀 態(tài)下導線對電流呈現(xiàn)的電阻， 而阻抗指的是交流狀態(tài)下導線對電流的阻抗， 這個阻抗主要是 由導線的電感引起的。任何導線都存在電感，當頻率較高時，導線的阻抗遠大于直流電阻。 而在實際電路中

3、， 造成電磁干擾的信號往往是脈沖信號， 脈沖信號包含很多的高頻成分， 因 此會在地線上產生較大的電壓。 而對于數(shù)字電路而言， 電路的工作頻率是很高的， 因此地線 阻抗對數(shù)字電路的影響是十分可觀的。如果將 10Hz 時的阻抗近似認為是直流電阻，當頻率達到上 MHz 時，那么阻抗就非常大 了，起碼是直流電阻的上萬倍。而對于射頻電流，當電流流過地線時，電壓降是很大的。而 增加導線的直徑對于減小直流電阻是十分有效的， 但對于減小交流阻抗的作用是有限的。 在 電磁兼容中， 我們最關心的是交流阻抗。 降低導線電感是最有效的， 例如使用扁平導線做地 線，用多條相距較遠的并聯(lián)導線作接地線。在這里提一下，兩根導

4、線并聯(lián)時，它的電感是L = （Lx + M ）/ 2Lx 是單根導線的電感， M 是兩根導線之間的互感。我們可以看出，當兩根導線相距較遠時，互感是很小的。因此可以通過多根接地導線來降 低交流阻抗。地環(huán)路的干擾由于地線阻抗的存在，當電流流過地線時，就會在地線上產生電壓。當電流較大時，這個 電壓可以很大。 例如附近有大功率用電器啟動時， 會在地線在中流過很強的電流。 由于電路 的不平衡， 每根導線上的電流不同， 因此會產生差模電壓，對電路造成影響。由于這種干擾 是由電纜與地線構成的環(huán)路電流產生的， 因此成為地環(huán)路干擾。 更重要的是地環(huán)路中的電流 還可以由外界的電磁場感應出來。想想我們的空間是充滿電

5、磁場的。解決的辦法是盡量減少環(huán)路面積（減少對外界干擾的敏感度）和切斷地環(huán)路電流。大家可 以研究一下 PPA 的浮地技術，這個是一個很好的消除地環(huán)路電流的辦法。我們也可以通過 一個電感來接地， 這樣對于頻率較低的交流電流接地阻抗是很小的， 對于頻率較高的交流電 流接地阻抗是很大的， 從而減少了地環(huán)路電流。 另一個最有效的切斷地環(huán)路電流的方法是使 用光電隔離，這個大家自己去研究一下了。公共地阻抗的干擾當幾個電路共用一段地線時， 由于地線的阻抗， 一個電路的地電位會受另一個電路工作電 流的調制。這樣一個電路中的信號會耦合進另一個電路，這種耦合稱為公共地阻抗耦合。特別在數(shù)字電路中，由于信號的頻率較高，

6、地線往往呈現(xiàn)較大的阻抗。這時，如果存在不 同的電路共用一段地線，就可能出現(xiàn)公共地阻抗耦合的問題，形成干擾現(xiàn)象。 這就是 DIY er 所常見的問題。消除公共地阻抗耦合的途徑有兩個。一個是減小公共地線部分的阻抗， 這樣公共地線上的電壓也隨之減小，從而控制公共地阻 抗的耦合。另一個方法是通過適當?shù)慕拥胤绞奖苊馊菀紫嗷ジ蓴_的電路共用地線，一般要求盡量避 免：強電電路和弱電電路共用地線，輸入和輸出電路共用地線， 數(shù)字電路和模擬電路共用地線等。 如上所說，減小地線阻抗的核心問題是減小地線的電感。通過適當?shù)慕拥胤绞奖苊?公共地阻抗干擾的方法是單點接地。單點接地的缺點是接地的導線過多。因此在實際中，可以不必

7、要所有電路都單點接地，對于相互干擾較少的電路，可以采用串聯(lián)單點接地。例如， 可以將電路按照強信號，弱信號，輸入信號，輸出信號，模擬信號，數(shù)字信號等分類，然后 在同類電路內部用串聯(lián)單點接地，不同類型的電路采用并聯(lián)單點接地。總之，地線造成電磁干擾的主要原因是地線存在阻抗，當電流流過地線時，會在地線上產 生電壓，這就是地線噪聲。在這個電壓的驅動下，會產生地線環(huán)路電流，形成地環(huán)路干擾。 當幾個電路共用一段地線時，會形成公共阻抗耦合。解決地環(huán)路干擾的方法有減少環(huán)路面積，切斷地環(huán)路電流。解決公共阻抗耦合的方法是減小公共地線部分的阻抗，或采用單點接地，徹底消除公共阻抗最后說一句設置一根地線之前， 要想清楚它起什么作用， 是減小了回路面積？還是對耦合起到了隔離 的作用。當?shù)鼐€面上有縫隙時，信號回流不能跨過縫隙，而要繞著縫隙走，這樣就