【技術(shù)】暢談接地術(shù)，竟隱藏這么多學(xué)問？
Q1：為什么要接地?
Answer：接地技術(shù)的引入*初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時，接地也是保護(hù)人身**的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣**，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時，設(shè)備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和**已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間信號的互連要求各設(shè)備都要有一個基準(zhǔn)‘地’作為信號的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號頻率越來越高，因此，在接地設(shè)計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。*近，高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。
Q2：接地的定義
Answer: 在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說，該術(shù)語的含義通常是‘線路電壓的參考點’；對于系統(tǒng)設(shè)計師來說，它常常是機(jī)柜或機(jī)架；對電氣工程師來說，它是綠色**地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要**”低阻抗”和“通路”。
Q3：常見的接地符號
Answer: PE,PGND,FG－保護(hù)地或機(jī)殼；BGND或DC-RETURN－直流－48V(+24V)電源（電池）回流；GND－工作地；DGND－數(shù)字地；AGND－模擬地；LGND－防雷保護(hù)地 。
Q4：合適的接地方式
Answer: 接地有多種方式，有單點接地，多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一般來說，單點接地用于簡單電路，不同功能模塊之間接地區(qū)分，以及低頻（f<1MHz）電子線路。當(dāng)設(shè)計高頻（f>10MHz）電路時就要采用多點接地了或者多層板（完整的地平面層）。
Q5：信號回流和跨分割的介紹
Answer：對于一個電子信號來說，它需要尋找一條*低阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這個信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
**，根據(jù)公式可以知道，輻射強(qiáng)度是和回路面積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形成的環(huán)越大，它對外輻射的干擾也越大，所以，PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路面積。
**，對于一個高速信號來說，提供有好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層（或電源層）為參考來計算的，如果高速線附近有連續(xù)的地平面，這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù)，如果有段線附近沒有了地參考，這樣阻抗就會發(fā)生變化，不連續(xù)的阻抗從而會影響到信號的完整性。所以，布線的時候要把高速線分配到靠近地平面的層，或者高速線旁邊并行走一兩條地線，起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三，為什么說布線的時候盡量不要跨電源分割，這也是因為信號跨越了不同電源層后，它的回流途徑就會很長了，容易受到干擾。當(dāng)然，不是嚴(yán)格要求不能跨越電源分割，對于低速的信號是可以的，因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認(rèn)真檢查，盡量不要跨越，可以通過調(diào)整電源部分的走線。（這是針對多層板多個電源供應(yīng)情況說的）。
Q6：為什么要將模擬地和數(shù)字地分開，如何分開?
Answer：模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地，因為數(shù)字信號變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大，而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會影響到模擬信號。
一般來說，模擬地和數(shù)字地要分開處理，然后通過細(xì)的走線連在一起，或者單點接在一起?？偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
Q7：單板上的信號如何接地?
Answer：對于一般器件來說，就近接地是*好的，采用了擁有完整地平面的多層板設(shè)計后，對于一般信號的接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續(xù)性，減少過孔數(shù)量；靠近地平面或者電源平面，等等。
Q8：單板的接口器件如何接地?
Answer：有些單板會有對外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網(wǎng)口RJ45連接器等等，如果對它們的接地設(shè)計得不好也會影響到正常工作，例如網(wǎng)口互連有誤碼，丟包等，并且會成為對外的電磁干擾源，把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨分割出一塊獨立的接口地，與信號地的連接采用細(xì)的走線連接，可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波也要認(rèn)真考慮。
開處理，然后通過細(xì)的走線連在一起，或者單點接在一起?？偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
Q9：帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
Answer：屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上，這是因為信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號地上，噪聲電壓會驅(qū)動共模電流沿屏蔽層向外干擾，所以設(shè)計不好的電纜線一般都是電磁干擾的*大噪聲輸出源。當(dāng)然前提是接口地也要非常的干凈。
淺談接地技術(shù)
電子設(shè)備可能受到電源傳輸耦合、傳輸線干擾、地電流干擾帶來的電磁干擾的影響。加接地與電磁屏蔽、加濾波器等方法都可以有效減小干擾。接地阻抗越小，設(shè)備之間的電位差越小，干擾對信號的影響也就越小。
比如A、B兩個電路直接有信號相連，二者分別接地，相距1m。當(dāng)又一個上升時間20ms，幅度50mA的脈沖電流流經(jīng)此地線時，將產(chǎn)生感應(yīng)電壓
         其中，地線的電感約為每米0.8uH。
         若存在TTL電路，那么這個感生出的電壓就有可能造成電路的誤翻轉(zhuǎn)。
         信號接地的方式有懸浮接地、單點接地、多點接地。
         信號電路與外殼不相連時為懸浮接地，這樣可以防止外殼上的干擾信號直接接近信號電路。但一般不采用這種接法，因為很難做到真正的懸浮，且隔離后如果產(chǎn)生了靜電荷，還可能會出現(xiàn)放電的現(xiàn)象，反而帶來了問題。
         單點接地就是信號電路的所有地都結(jié)在一起，只通過一個點接至接地系統(tǒng)，仍與外殼相隔離。這種方法不適用于頻率較高的通信電子設(shè)備，在模擬電路中經(jīng)常采用。因為各接線之間存在分布電容，在高頻時會產(chǎn)生較大的阻抗。
         多點接地適用于高頻信號，各點就近直接接入接地系統(tǒng)。
         可見當(dāng)一個設(shè)備或電路板上同時擁有模擬和數(shù)字電路時，對于接地的處理是完全不同的。而如今的電子設(shè)備、儀器等普遍為數(shù)字和模擬的綜合電路。因為數(shù)字地主要是如TTL或CMOS、I/O接口芯片等數(shù)字電路的地。而模擬地則是放大器、濾波器等模擬電路的地。數(shù)字芯片供電端一般需要加去耦和濾波電容，且盡量靠近電源。在使用A/D和D/A集成芯片時，一般芯片會同時存在模擬地和數(shù)字地，兩個地要分別接在一起，然后僅在一點處把兩個地共起來，即模擬地都接在一起，數(shù)字地也都接在一起，然后通過一個點接起來。一半會在兩個地之間加上一個0.1u的電容或零歐電阻，濾掉數(shù)字電路部分的高頻干擾。因為數(shù)字信號變化速度快，引起的噪聲也就很大，而模擬需要純凈的地，盡量減少噪聲對模擬信號的影響。
電路的屏蔽罩接地
各種信號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。由于信號電路與屏蔽罩之間存在寄生電容，因此要將信號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
在某些通信設(shè)備中的弱信號傳輸電纜中，為了保證信號傳輸過程中的**和穩(wěn)定，使用外面帶屏蔽網(wǎng)的電纜來使信號的傳輸穩(wěn)定，防止干擾其他設(shè)備和防止自己**擾。例如閉路電視使用的是同軸電纜，外面的金屬網(wǎng)是用來屏蔽信號的。再如網(wǎng)線里面有8根細(xì)金屬導(dǎo)線繞制的，其中4根就起屏蔽的作用，保證信號的數(shù)字信號地正確。 網(wǎng)線的繞制上就可以看到它的屏蔽作用
低頻電路電纜的屏蔽層接地
低頻電路<f＜1MHz>電纜的屏蔽層接地應(yīng)采用單點接地的方式，屏蔽層接地點應(yīng)當(dāng)與電路的接地點一致,一般是電源的負(fù)極。對于多層屏蔽電纜，每個屏蔽層應(yīng)在一點接地，但各屏蔽層應(yīng)相互絕緣。
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)采用多點接地的方式。高頻電路的信號在傳遞中會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁輻射，數(shù)字信號的傳輸會嚴(yán)重地衰減，如果沒有良好的屏蔽，會使數(shù)字信號產(chǎn)生錯誤。一般采用一下原則：當(dāng)電纜長度大于工作信號波長的0.15倍時，采用工作信號波長的0.15倍的間隔多點接地式。如果不能實現(xiàn)，則至少將屏蔽層兩端接地。
系統(tǒng)的屏蔽體接地
當(dāng)整個系統(tǒng)需要抵抗外界電磁干擾，或需要防止系統(tǒng)對外界產(chǎn)生電磁干擾時，應(yīng)將整個系統(tǒng)屏蔽起來，并將屏蔽體接到系統(tǒng)地上。例如電腦的機(jī)箱、敏感電子儀器、某些儀表。
設(shè)備地在現(xiàn)在的電子設(shè)備中，要出色地完成特定的工作，往往含有多種電路，比如低電平的信號電路（如高頻電路、數(shù)字電路、小信號模擬電路等）、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。
這些較復(fù)雜的設(shè)備接地是一般要遵循以下原則：
    50Hz電源零線應(yīng)接到**接地螺栓處，對于獨立的設(shè)備，**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**，**不允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）對低電平電路（如高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路等）的干擾，一定要將他們的將它們分開接地，并保證接地點之間的距離。前者為功率地（強(qiáng)電地），后者為信號地（弱電地），信號地分為數(shù)字地和模擬地，數(shù)字地與模擬地要分開接地，*好采用單獨電源供電并分別接地，信號地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣；
   信號地線可另設(shè)一個和設(shè)備外殼相絕緣信號地接地螺栓，該信號地螺栓與**接地螺栓的連接有三種方法，選用那種方法取決于接地的效果：一種是不連接，而成為浮地式，由于浮地的效果不好，建議不采用；二是直接連接成為單點接地式，注意是在低頻電路中采用單點接地；三是通過1一3μF電容器連接，而成為直流浮地式，交流接地式。其它的接地*后全部匯聚在**接地螺栓上，該點應(yīng)位于交流電源的進(jìn)線處，然后通過接地線將接地極可靠地埋在土壤中。
系統(tǒng)地
工業(yè)現(xiàn)場動力線路密布，設(shè)備啟停運轉(zhuǎn)繁忙，因此存在嚴(yán)重的電場和磁場干擾。而工業(yè)控制系統(tǒng)又有幾十乃至幾百個輸入輸出通道分布在其中，導(dǎo)線之間形成相互耦合是通道干擾的主要原因之一。它們主要表現(xiàn)為電容性耦合、電感性耦合、電磁場輻射三種形式。系統(tǒng)接地就是使系統(tǒng)建立與大地的連接，是電子電力設(shè)備防止這些干擾并正常地工作。
系統(tǒng)的接地應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：參照設(shè)備的接地注意事項； 設(shè)備外殼用設(shè)備外殼地線和機(jī)柜外??相連； 機(jī)柜外殼用機(jī)柜外殼地線和系統(tǒng)外殼相連； 對于系統(tǒng)，**接地螺栓設(shè)在系統(tǒng)金屬外殼上，并保持良好電氣連接；
    ——當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)機(jī)柜、設(shè)備過多時，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，對此，可以考慮鋪設(shè)兩條互相并行并和系統(tǒng)外殼絕緣的半環(huán)形接地母線，一條為信號地母線，另一條為屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線；系統(tǒng)內(nèi)各信號地就近接到信號地母線上，系統(tǒng)內(nèi)各屏蔽地及機(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**接地螺栓，屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線接到**接地螺栓上；信號地母線接到信號地螺栓上；母線的電氣性能要良好，電阻要盡可能的小。
    ——當(dāng)系統(tǒng)用三相電源供電時，由于各負(fù)載用電量和用電的不同時性，如果不接地，必然導(dǎo)致三相不平衡，造成三相電源中心點電位偏移，為此將電源零線接到**接地螺栓上，迫使三相電源中心點電位保持零電位，從而防止三相電源中心點電位偏移所產(chǎn)生的干擾；
——工作接地線應(yīng)采用銅芯絕緣導(dǎo)線或電纜，不得利用鍍鋅扁鐵或金屬軟管；工作接地線與保護(hù)接地線，必須分開，保護(hù)接地導(dǎo)體不得利用金屬軟管；埋設(shè)時，將接地極打入地表層一定深度倒入鹽水，地線周圍*好全部采用炭粉實埋，用來增強(qiáng)導(dǎo)電性；一般系統(tǒng)接地電阻小于4Ω，共點接地電阻小于1Ω，移動設(shè)備，接地電阻不大于10Ω。