单点接地和 多点接地详解

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1、单点接地和多点接地详解单点接地多点接地单点地要解决的问题就是针对“公共地阻抗耦合”和“低频地环路”，多点地是针对“高频所容易通过长地走线产生的共模干扰”.低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。数字地与模拟地之间单点接地，数字地之内多点接。地线干扰与地线设计　　地线设计是电磁兼容设计中大家都很注

2、意，却又不知道应该怎样去做的一个问题。了解了地线造成干扰问题的机理之后，在设计和实施地线时就有了一个明确的思路。本期从介绍地线造成干扰的原理入手，使读者了解设计地线的关键和原则。1什么是地线？　　地线有安全地和信号地两种。前者是为了保证人身安全、设备安全而设置的地线，后者是为了保证电路正确工作所设置的地线。造成电路干扰现象的主要是信号地，因此这里仅讨论信号地的问题。信号地的一般定义是：电路的电位参考点。　　更恰当地说，这个定义是我们设计电路时的一个假设。从这个定义是无法分析和理解一些地线干扰问题的。从现在开始，我们在分析电磁兼容问题时，使用下面的定义。　　地线是信号电流流回信

3、号源的地阻抗路径。　　既然地线是电流的一个路径，那么根据欧姆定律，地线上是有电压的；既然地线上有电压，说明地线不是一个等电位体。这样，我们在设计电路时，关于地线电位一定的假设就不再成立，因此电路会出现各种错误。这就是地线干扰的实质。2地线的阻抗有多大？　　一个难以理解的问题是，我们在设计地线时，都使地线的电阻很小，那么地线上的电位差怎么会大到导致电路出错的程度。理解这个问题，要理解地线阻抗的组成。　　地线的阻抗Z由电阻部分和感抗部分两部分组成，即：Z=RAC+jωL。　　电阻成分：导体的电阻分为直流电阻RDC和交流电阻RAC。对于交流电流，由于趋肤效应，电流集中在导体的表面，

4、导致实际电流截面减小，电阻增加，直流电阻和交流电阻的关系如下：　　RAC=0.076rf1/2RDC式中：r=导线的半径，单位cm，f=流过导线的电流频率，单位Hz，RDC=导线的直流电阻，单位Ω。　　电感成分：任何导体都有内电感（这区别于通常讲的外电感，外电感是导体所包围的面积的函数），内电感与导体所包围的面积无关。对于圆截面导体如下：　　L=0.2S[ln(4.5/d)-1]（μH）式中S=导体长度(m)，d=导体直径(m)　　表1说明了直流电阻与交流阻抗的巨大差异。频率很低时的阻抗可以认为是导体的电阻，从表中可以看出，随着频率升高，阻抗增加很快，当频率达到100MHz以

5、上时，直径6.5mm长度仅为10cm的导线也有数十欧姆的阻抗。3地环路干扰及对策　　地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间。其产生的内在原因是设备之间的地线电位差。地线电压导致了地环路电流，由于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路造成影响的差模干扰电压（图1）。　　由于地环路干扰是由地环路电流导致的，因此在实践中，有时会发现，当将一个设备的地线断开时，干扰现象消失，这是因为地线断开时，切断了地环路。这种现象往往发生在干扰频率较低的场合，当干扰频率高时，短开地线与否关系不大。　　地环路干扰形成的原因1：两个设备的地电位不同，形成地电压，

6、在这个电压的驱动下，“设备1-互联电缆-设备2-地”形成的环路之间有电流流动。由于电路的不平衡性，每根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成干扰。地线上的电压是由于其他功率较大的设备也用这段地线，在地线中引起较强电流，而地线又有较大阻抗产生的。　　地环路干扰形成的原因2：由于互联设备处在较强的电磁场中，电磁场在“设备1-互联电缆-设备2-地”形成的环路中感应出环路电流，与原因1的过程一样导致干扰。　　解决地环路干扰的方法：解决地环路干扰的基本思路有三个：一个是减小地线的阻抗，从而减小干扰电压，但是这对第二种原因导致的地环路没有效果。另一个是增加地环路的阻抗，从而减小

7、地环路电流。当阻抗无限大时，实际是将地环路切断，即消除了地环路。例如将一端的设备浮地、或将线路板与机箱断开等是直接的方法。但出于静电防护或安全的考虑，这种直接的方法在实践中往往是不允许的。更实用的方法是使用隔离变压器、光耦合器件、共模扼流圈、平衡电路等方法。第三个方法是改变接地结构，将一个机箱的地线连接到另一个机箱上，通过另一个机箱接地，这就是单点接地的概念。4公共阻抗耦合及对策　　当两个电路的地电流流过一个公共阻抗时，就发生了公共阻抗耦合，如图2(a)所示。　　一个电路的地电位会受到另一个电路工作状态