1 地的分类工程师在设计电路时,为防止各种电路在正常工作中产生互相干扰,使之能相互兼容地有效工作。根据电路的性质,将电路中“零电位”———“地”分为不同的种类,比如按交直流分为直流地、交流地,按参考信号分为数字地(逻辑地)、模拟地,按功率分为信号地、功率地、电源地等,按与大地的连接方式分为系统地、机壳地(屏蔽地)、浮地。不同的接地方式在电路中应用、设计和考虑也不相同,应根据具体电路分别进行设置。

A 信号地
信号地(SG)是各种物理量的传感器和信号源零电位以及电路中信号的公共基准地线(相对零电位)。此处信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号,易受电源波动或者外界因素的干扰,导致信号的信噪比(SNR)下降。特别是模拟信号,信号地的漂移,会导致信噪比下降;信号的测量值产生误差或者错误,可能导致系统设计的失败。因此对信号地的要求较高,也需要在系统中特殊处理,避免和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。尤其是微小信号的测量,信号地通常需要采取隔离技术。
B 模拟地
模拟地(AG)是系统中模拟电路零电位的公共基准地线。由于模拟电路既承担小信号的处理,又承担大信号的功率处理;既有低频的处理,又有高频处理;模拟量从能量、频率、时间等都很大的差别,因此模拟电路既易接受干扰,又可能产生干扰。所以对模拟地的接地点选择和接地线的敷设更要充分考虑。减小地线的导线电阻,将电路中的模拟和数字部分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感滤波和隔离,汇接到一起。

C 数字地
数字地(DG)是系统中数字电路零电位的公共基准地线。由于数字电路工作在脉冲状态,特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时,会在电源系统中产生比较大的毛刺,易对模拟电路产生干扰。所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑。尽量将电路中的模拟和数字部分分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感,汇接到一起.

D 悬浮地
悬浮地(FG)是系统中部分电路的地与整个系统的地不直接连接,而是通过变压器耦合或者直接不连接,处于悬浮状态。该部分电路的电平是相对于自己“地”的电位。常用在小信号的提取系统或者强电和弱点混合系统中。
其优点是该电路不受系统中电气和干扰的影响;缺点是该电路易受寄生电容的影响,而使该电路的地电位变动和增加对模拟电路的感应干扰。由于该电路的地与系统地没有连接,易产生静电积累而导致静电放电,可能造成静电击穿或强烈的干扰c 因此,悬浮地的效果不仅取决于悬浮地绝缘电阻的大小,而且取决于悬浮地寄生电容的大小和信号的频率。

E 电源地
电源地是系统电源零电位的公共基准地线。由于电源往往同时供电给系统中的各个单元,而各个单元要求的供电性质和参数可能有很大差别,因此既要保证电源稳定可靠的工作,又要保证其他单元稳定可靠地工作。同时,电源系统功耗比大,在单层板或者双层板中地线的线宽必须加粗(参考计算公式见式(4-1)。若在多层板中,则应以一层或者多层作为系统的地平面。
F 功率地
功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线。由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高,所以功率地线上的干扰较大,因此功率地必须与其他弱电地分别设置、分别布线,以保证整个系统稳定可靠地工作。
2 地的分割与汇接接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力,又能减少产品对外的EMI发射。
3 接地的含义电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。

4 接地方式接地方式是指系统中各电路参考电位与接地点的连接关系。接地方式要根据电路系统的功能和特点、干扰源的种类和分布情况来采用某种接地方式或多种接地方式的综合应用。不正确的接地方式不但不能改善系统的电磁兼容性,反而会导致系统不能正常工作,所以在进行电子产品系统设计时,接地应作为重要的考虑对象。
把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:
A、提高设备电路系统工作的稳定性;
B、静电泄放;
C、为工作人员提供安全保障。
接地的目的:
A、安全考虑,即保护接地;
B、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地);
C、屏蔽接地。
基本的接地方式:电子设备中有三种基本的接地 方式:单点接地、多点接地、浮地。

A 单点接地
单点接地是整个系统中,只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都连接到这一点上。
单点接地适用于频率较低的电路中(1MHZ以下)。若系统的工作频率很高,以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时,单点接地方式就有问题了。当地线的
长度接近于1/4波长时,它就象一根终端短路的传输线,地线的电流、电压呈驻波分布,地线变成了辐射天线,而不能起到“地”的作用。
为了减少接地阻抗,避免辐射,地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上,一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的PCB,由于其含有丰富的高次谐波,一般不建议采用单点接地方式。

B 多点接地
工作频率高(>10MHz)的采用多点接地式。在该电路系统中,用一块接地平板代替电路中每部分各自的地回路。因为接地引线的感抗与频率和长度成正比,工作频率高时将增加共地阻抗,从而将增大共地阻抗产生的电磁干扰,所以要求地线的长度尽量短。采用多点接地时,尽量找最接近的低阻值接地面接地。此处电路板最好设计为多层电路(4层以上),提供一层作为地平面。

C 浮地
浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。
由于浮地自身的一些弱点,不太适合一般的大系统中,其接地方式很少采用
关于接地方式的一般选取原则:
对于给定的设备或系统,在所关心的最高频率(对应波长为)入上,当传输线的长度L〉入,则视为高频电路,反之,则视为低频电路。根据经验法则,对于低于1MHZ的电路,采用单点接地较好;对于高于10MHZ,则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言,只要最长传输线的长度L小于/20 入,则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。

其优点是该电路不受大地电性能的影响。浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大,所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
其缺点是该电路易受寄生电容的影响,而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。
D 混合接地
按需要选用单点及多点接地。
PCB中的大面积敷铜接地,其实就是多点接地,所以单面PCB也可以实现多点接地。

多层PCB大多为高速电路,地层的增加可以有效提高PCB的电磁兼容性,是提高信号抗干扰的基本手段。同样由于电源层和底层与不同信号层的相互隔离,减轻了PCB的布通率,同时也增加了信号间的干扰。
“地”是电子技术中一个很重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种, 容易混淆,故总结下“地”的概念。
“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。
对于接地的一般选取原则如下:
(1)低频电路(1mhz),建议采用单点接地;
(2)高频电路(10MHZ),建议采用多点接地;
(3)高低频混合电路,混合接地。