接地电路综述--基本知识、名词解释、接地方式（一）
一、接地电路基本知识
1、两大类接地
电子设备的“地”通常有两种含义：“大地”（安全地）和“系统基准地”（信号地）。
开始的时候，接地技术主要应用在电力系统中，后来，接地技术延伸应用到弱电系统中。
“接大地”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。由于大地的电容非常大，一般认为大地的电势为零。
“系统基准地”就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导通电路，在弱电系统中的接地一般不是真正意义上与地球相连的接地。
2、基本知识
1）接地
电子设备将接地线连接在一个作为参考电位的导体上，当有电流流过该参考电位时，接地点是电路中的共用参考点，这一点的电压为0V。
电路中，其它各点的电压高低都是以这一参考点为基准的，一般在电路图中所标出的各点电位都是以这一参考点为基准的，一般在电路图中所标出的各点电压数据都是相对于接地端的大小，这样可以大大方便修理中的电压测量。
2）地线
相同接地点之间的连线称为地线。
3）接地目的
把接地平面与大地连接，往往是出于以下考虑：提高设备电路系统工作的稳定性，静电泄放，为工作人员提供安全保障。
接地目的是出于安全考虑，即保护接地。也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），并且有屏蔽、保护作用。
二、接地名词解释
不同的电路有不同的接地方式，常见的接地方式有以下几种。
1、安全接地
安全接地即将高压设备的外壳与大地连接。
这种接地出于下列两个方面的保护目的。
1）防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全，例如计算机机箱的接地，油罐车上那根拖在地上的“尾巴”，都是为了使集聚在一起的电荷释放，防止出现事故。
2）当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护电路动作而切断电源，以便保护工作人员的安全，例如电冰箱、电饭煲的外壳接地。
3）可以屏蔽设备巨大的电场，起到保护作用，如民用变压器的防护栏。
2、防雷接地
当电子设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，如果缺乏相应的保护，电力电子设备都将受到很大损害甚至报废。为防止雷击，一般在高处（例如屋顶、烟囱顶部）设置避雷针与大地相连。以防雷击时危及设备和人员安全。
安全接地与防雷接地都是为了给电力电子设备或者人员提供安全的防护措施，用来保护设备及人员的安全。
3、工作接地
工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位，这个基准电位一般设定为零，该基准电位可以设为电路系统中的某一点、某一段或某一块等。
1）未与大地相连
当该基准电位不与大地连接时，视为相对的零电位。但这种零电位是不稳定的，它会随着外界电磁场的变化而变化，使系统的参数发生变化，从而导致电路系统工作不稳定。
2）与大地相连
当该基准电位与大地连接时，基准电位视为大地的零电位，而不会随着外界电磁场的变化而变化。但是不合理的工作接地反而会增加电路的干扰。比如接地点不正确引起的干扰，电子设备的共同端没有正确连接而产生的干扰。
有了有效控制电路在工作中产生各种干扰，使之能符合电磁兼容原则，设计电路时，根据电路的性质可以将工作接地分为以下不同的种类，比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。
4、信号地
信号地是各种物理量信号源零电位的公共基准地线。由于信号一般都比较弱，易受干扰，不合理的接地会使电路产生干扰，因此对信号地的要求较高。
5、模拟地
模拟地是模拟电路零电位的公共基准地线。模拟电路中有小信号放大电路、多级放大器、整流电路、稳压电路等，不适当的接地会引起干扰，影响电路的正常工作。
模拟电路中的接地对整个电路来说有很重要的意义，它是整个电路正常工作的基础之一。所以模拟电路中合理的接地对整个电路的作用不可忽视。
6、数字地
数字地是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，会产生大量的电磁波干扰电路。
如果接地不合理，会使干扰加剧，所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设要充分考虑。
7、电源地
电源地是电源零电位的公共基准地线。由于电源往往同时供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的工作。电源地一般是电源的负极。
8、功率地
功率地是负载电流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大、电压较高，如果接地的地线电阻较大，会产生显著的电压降而产生较大的干扰，即功率地线上的干扰较大。因此功率地必须与其它弱电地分别设置，以保证整个系统稳定可靠的工作。
9、屏蔽接地
屏蔽与接地应当配合使用，才能起到良好的屏蔽效果。主要是为了考虑电磁兼容，典型的两种屏蔽是静电屏蔽与交变电场屏蔽。
1）交变电场屏蔽
为减少交变电场对敏感电路（比如多级放大电路、RAM、ROM电路）的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，或将干扰源、敏感电路分别屏蔽，并将金属屏蔽体接地。
只要金属屏蔽体良好接地，就能极大地减小交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，这样电路就能正常工作了。
2）静电屏蔽
用完整的金属屏蔽体将带电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与导体带电量相等的异种电荷，外侧出现与导体带电量等量的同种电荷，因此外侧仍有电场存在。
如果将金属屏蔽体接地，外侧的电荷将流入大地，金属壳外侧将不会存在电场，相当于壳内带电体的电场被屏蔽起来了。
接地电路综述--基本知识、名词解释、接地方式（二）
屏蔽接地还分为许多种情况。
1）电路的屏蔽罩接地
各种信号源和放大器易受电磁辐射干扰的电路应设置屏蔽罩。
由于信号电路与屏蔽罩之间存在寄生电容，因此要将信号电路地线末端与屏蔽罩相连，以消除寄生电容的影响，并将屏蔽罩接地，以消除共模干扰。
2）电缆的屏蔽层接地
在一些通信设备中的弱信号传输电缆中，为了保证信号传输过程中的安全和稳定，使用外面带屏蔽网的电缆来使信号的传输稳定，防止干扰其它设备和防止自己被干扰。
例如，闭路电视使用的同轴电缆和音频线，他们外面的金属网用来起屏蔽作用。
3）低频电路电缆的屏蔽层接地
频率低于1MHz的电缆屏蔽层接地应采用单点接地的方式，屏蔽层接地点应当与电路的接地点一致，一般是电源的负极。
对于多层屏蔽电缆，每个屏蔽层应在一点接地，但各屏蔽层之间应相互绝缘。
4）高频电路电缆的屏蔽层接地
高频电路电缆的屏蔽层接地应采用多点接地的方式。高频电路的信号在传递中会产生严重的电磁辐射，数字信号的传输会严重的衰减。如果没有良好的屏蔽，会使数字信号产生错误。
接地的一般原则是：当电缆长度大于工作信号的波长的0.15倍时，采用工作信号波长的0.15倍的间隔多点接地，如果不能实现，则至少将屏蔽层两端接地。
5）系统的屏蔽体接地
当整个系统需要抵抗外界电磁干扰，或需要防止系统对外界产生电磁干扰时，应将整个系统屏蔽起来，并将屏蔽体接到系统上。例如，计算机的机箱、敏感电子仪器、某些仪表。
10、设备金属外壳接地
电子设备中，往往含有多种电路，比如低电平的信号电路（如高频电路、数字电路、小信号模拟电路等）、高电平的功率电路（如供电电路、继电器电路等）。为了安装电路板和其它元器件，为了抵抗外界电磁干扰，设备需要一个具有一定机械强度和屏蔽效能的机壳。
这些复杂的设备接地一般需要遵循以下原则：
50Hz电源零线应接到安全接地螺栓处，对于独立的设备，安全接地螺栓设在设备金属外壳上，并有良好的电气连接；为防止机壳带电，危及人身安全，绝对不允许用电源零线做地线代替机壳地线。
为防止高电压、大电流和强功率电路（如供电电路、继电器电路）对低电平电路（如高频电路、数字电路、模拟电路等）的干扰，一定要将他们分开接地，并保证接地点之间的距离。信号地分位数字地和模拟地，数字地与模拟地要分开接地，最好采用单独电源供电，并分别接地，信号地线应与功率地线和机壳地线相绝缘。
信号地线可另设一个和设备外壳相绝缘的接地螺栓，该接地螺栓与安全接地螺栓的连接有三种方法，各种方法的接地效果不同。
1）不连接而成为浮地式，浮地的效果不好，一般不采用。
2）直接连接成为单点接地式，在低频电路中通常采用这种单点接地。
3）通过1~3微法电容器连接，这是直流浮地、交流接地方式。
其他的接地最后全部汇聚在安全接地螺栓上，该点应位于交流电源的进线处。
三、接地方式
根据工作频率等实际情况，工作接地可以采用以下几种方式。
1、单点接地
工作频率低（低于1MHz）的系统一般采用单点接地方式，就是把整个电路系统中的一个结构点看成一个接地参考点，所有对地连接都接到这一点上，最好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。
多个电路的单点连接方式又分为串联式和并联式两种，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方式。
为防止电路自身的工频干扰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安全地线相绝缘，且只在功率地、安全地和接地线的安全接地螺栓上相连接，这里不包括浮地连接方式。
2、多点接地
多点接地是指设备中各个接地点都直接连接到距它最近的接地平面上，以便接地线的长度最短。
在该电路系统中，用一块接低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引线长度成正比，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，尽量找最低阻值接地面接地。此法一般用在工作频率高于30MHz的电路中。这种电路一般是工作频率高的弱电电路，如果接地点安排不得当，会产生严重的干扰，比如数字地与模拟地就必须分开接地。这样就可以杜绝数字电路与模拟电路的共模干扰。
3、混合接地
工作频率介于1~30MHz的电路采用混合接地方式，当地线的长度小于工作信号波长的二十分之一时，采用单点接地，大于这个值的采用多点接地。有时可视实际情况来灵活处理。
4、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。其优点是该电路不受大地电性能的影响，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并增加了对模拟电路的感应干扰。
由于该电路的地与大地无导体连接，易产生静电积累而导致静电放电，可能造成静电的电击事故。
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