原创 接地例子

接地是产品安规设计和电磁兼容（《电子线路与电磁干扰/电磁兼容设计分析》）设计的一个极重要的问题;接地的定义是电流回流的最小阻抗路径。哪条通路阻抗小，电流就往哪条路去，这一条提示我们注意：接地的导通通路未必就是我们所认为所设计的那条路径，因为那条路径可能不是最小阻抗的，千万不要想当然认为我给你画出了路子，你就必须得走。所以电路设计中，要有意识的将可能但我们不希望产生电流接地通路的地方cut掉，让电流走唯一的路径到地，我们设计的措施也将会针对性强得多。设计例子，电路板的安装柱一般用金属的，并且习惯性的接到金属壳上去，将电路板的信号地和外壳保护地接了起来，此方法正确与否下面会有专题探讨，这里只说一点，安装柱一般不会只有一个，这样的原因，电流的回流路径就可能不止一个了。信号连接器的外壳是否接地、屏蔽电缆层是否接地、金属机箱的各组成壳体之间的接触是否良好、外壳或固定电路板的金属安装板之间的连接阻抗是否足够低，等等地方都会涉及到这个问题。所以地通路要做被设计者玩弄于股掌之间，运筹于帷幄之内。

地有几个作用，在不同的地方作用可能不同，要识别清楚，因为不同用途的设计重点可能不同。地主要有三个作用，信号回流、平衡电位、泄放电流。区别在哪呢？

回流就是去流信号要从地线回来，地线的阻抗大了会产生压降引起信号失真、信号和地组成的环路会引入空间辐射干扰(右手定则可以分析出来)、非独立地线(公用地线)会因为甲信号的波动导致地线漂移，而乙信号受到影响。如下图：GA段和AB段是公共阻抗，电路1、电路2、电路3流经公共阻抗的回流信号会导致地线基准发生飘移，如果电路1和电路2之间发生了信号的传递，地线基准的不同将引起信号数据的失真。这个就是多点接地、单点接地、混合接地的问题。

如果是平衡电位的，地线各部分之间导通电阻就要足够小，不然不能做到地电位的均衡性。如果是泄放电流的，就要保证入地阻抗足够低，并且地线要能耐大电流，比如防雷接地的地线。

另一个就是静电接地和普通接地的区别。一提到接地，都是阻抗越低越好，但对静电接地不然，静电接地阻抗一般在1M-1000M欧姆，原因是阻抗太高等同于绝缘，积累的电荷泄放不掉，这个道理与普通接地无异，但导通阻抗太低，泄放得太快也不是好事，因为在有用电路上积累的静电荷，如果瞬间泄放的话，会导致不可控的电路上有瞬间尖峰电流通过，对芯片内部的走线、PCB的信号线、电气接触的触点等地方会产生影响，导致不可见的累积性损伤，当时看不出来，日久年深出现问题，比如电容的漏电流超标就可能是其一个可能的后果。

虽然地的作用都是把电荷导入大地，那是否保护接地、防雷接地、信号接地是否可以接到一起。答案自然是不能，原因何在？雷电浪涌的释放电流偏大，瞬间释放，即使导通阻抗再低，也会产生很大压降，这个电压对其它弱信号的影响就大了。另外，这个电荷瞬间泄放不掉的话，还会反激到其他电路中去。打雷时家里电器被毁有一些就是这个因素。

接地设计还有个容易产生问题的误区，接地线本身如果仅是一根铜线的话，虽然导通阻抗不高，但万用表测出的仅仅是直流电阻，而线缆上是有电感的，低频或直流时候，电感效应不明显，在高频的时候，接地线的高频阻抗就很大了，地线上的高频干扰不能被及时泄放掉，于是会产生电磁兼容问题，因为地线的波动会与信号端产生差模干扰。一般的专业接地设备、或在电磁兼容实验室里，接地都用扁平金属蛇皮电缆或宽的铜皮，其道理就是减小地线的电感效应，达到低高频阻抗的目的。这是一个高频思维的问题，要把它和直流思维分开。

多点接地、单点接地、混合接地到底哪一个好，给出一个经验型的参考来。首先鼓励单点接地，但当单点接地情况下，地线的长度大于或等于线上信号波长的1/20的时候，就不能单点接地了，要换成多点接地，且接地点之间的距离不超过信号波长的1/20。

曾经碰到过这样一个案例，A设备接地良好，单机调试ok，在机房与B机信号电缆相连，只要一连上，空开就跳闸，漏电流超标，两台设备单独用时都没问题。这是一个系统接地和单机接地的问题。这在具体设计时候进行控制和分析即可，没有太特别的地方。只是注意尽量不要为其他设备提供辅助电源，尽量考虑现场接地不良情况下对机器可能的影响，因为接地不良经常存在。

安全接地、工作接地(数字地、模拟地、功率器件地)、防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)、防静电接地。

低频接地 ≠ 高频接地。即低阻抗的接地要分析是属于高频还是低频的接地。地稳定是比较好理解的，一般来说，接地阻抗足够低的话，地电流泻放容易，就如一个超大的电容，电荷的海洋，具有无限宽广的胸怀，多少进来都波澜不惊。

地均衡 对于一个信号来说，有用部分是两条线上的压差，如果地线漂移了，两条线上对地线的压差同等的上升或下降，即差模电压值维持不变，共模电压发生变化，其实电路功能是照常实现的，距离远近的不同，肯定会导致产生静电感应的压差。这时候用一块金属板隔一下的话，即使该金属板浮空，对金属板后面的电路板来说，感应的将是均匀的电场，虽然感应干扰仍然存在，但起码电路上是基本均衡的。当然如果此金属板接地更好啦。当然共模电压一般不会维持住，因为传输线的阻抗不均匀，往往会转成差模电压干扰，地均衡的问题最好不要让我们面对，但没办法的时候，如浮地设备，不得不受到静电冲击的电路板，防护时候要考虑地均衡问题。高频下大阻抗接地了，基本不能实现高频下的可靠导通。