电路设计中接地分析

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/190449.htm

（一）单点接地

工作频率低（1MHz）的采用单点接地式（即把整个电路系统中的一个结构点看作接地参考点，所有对地连接都接到这一点上，并设置一个安全接地螺栓），以防两点接地产生共地阻抗的电路性耦合。多个电路的单点接地方式又分为串联和并联两种（如图4所示）。由于串联接地产生共地阻抗的电路性耦合，所以低频电路最好采用并联的单点接地式。

串联接地和并联接地

为防止工频和其他杂散电流在信号地线上产生干扰，信号地线应与功率地线和机壳地线相绝缘，且只在功率地、机壳地和接往大地的接地线的安全接地螺栓上相连（浮地式除外）。

（二）多点接地

工作频率高（>10MHz）的采用多点接地式（如图4-5所示）。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。

多点接地

（三）混合接地

工作频率介于1MHz~10MHz, 的电路采用混合接地式。当接地线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。根据系统的需求和电路的需要进行合理的安排。

（四）悬浮接地

悬浮接地是系统的地与大地不直接连接，而是通过变压器耦合或者直接不连接，处于悬浮状态。悬浮接地应注意以下几点：

（1）尽量提高浮地系统的对地绝缘电阻，从而有利于降低进入浮地系统中的共模干扰电流，保证系统的可靠性。

（2）注意浮地系统对地存在的较大寄生电容，高频干扰信号通过寄生电容仍然可能耦合到浮地系统之中，在设计时一定要注意。

（3）悬浮接地技术必须与屏蔽、隔离等电磁兼容性技术相互结合应用，才能收到更好的预期效果。

（4）采用浮地技术时，系统容易积累静电，当静电积累到一定应程度后，可以对人和设备产生很多的损害，所以要注意静电和电压反击对设备和人身的危害。

三、接地电阻

（一）对接地电阻的要求

对电路系统而言，接地电阻越小越好，因为当有电流流过接地电阻时，其上将产生电压。该电压除产生共地阻抗的电磁干扰外，还会使设备受到反击过电压的影响，并使人员受到电击伤害的威胁，同时还带来系统的工作的不稳定性和发热。为了保护系统的正常工作，我们在设备接地时对接地电阻提出要求，一般要求接地电阻小于4Ω；对于移动设备，接地电阻可小于10Ω。系统接地的等效电路如图4-6所示。系统接地不好，还会带来寄生电感和寄生电容，这些可以导致地平面发生振荡。

接地电阻的影响

（二）降低接地电阻的方法

接地电阻由接地线电阻、接触电阻和地电阻三部分组成。为此，降低接地电阻的方法有以下三种：

1、降低接地线电阻

降低接地线电阻的方法有增大导线的宽度，或者采用多层板，给出一层或者多层电源层，降低导线的内阻。信号层可以对采用覆铜的方式。覆铜的类型有：

（1）整板（全部）覆铜；

（2）局部（部分）覆铜；

（3）分区覆铜（用于地种类复杂，而且地线有不同的分区，比如模数混合电路）；

（4）分网络覆铜（系统的特许需要，对某个或者几个特定的网络覆铜）。

2、降低接触电阻

降低接触电阻，为此要将接地线与接地螺栓、接地极牢靠地连接，同时要考虑系统接地极和土壤之间的接触面积与紧密度。增加地极和土壤之间的接触面积与紧密度，可以减小接触电阻。

有的设备为了降低接触点之间的电阻，在接触点采用导电性能良好的材料；为了防止金属被氧化而增加接触电阻，必要时可以在接触点镀银或者镀金来保持良好的接触效果，减小接触电阻。

3、降低地电阻

降低地电阻，有些特殊系统，必须增加接地极的表面积和增加土壤的导电率（如在土壤中注入盐水）。

则系统的垂直接地极接地电阻R为：

接地电阻计算公式

例如，黄土ρ取200Ω.m,L为2cm,d为0.05，则垂直接地极接地电阻R为80.67Ω。

如在土壤中注入盐水，使ρ=20Ω.m时，则接地极接地电阻R为8.067Ω。

从上面的比较中，可以清楚地看出，接地电阻随着大地电阻率降低而减少。在一些特许系统中，对接地电阻和地电阻要求比较严格时，降低大地的电阻率，增加大地的导电性能是一个很好的办法。

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