接地与EMC

1万 · 2013-7-25 22:11

接地是电子设备的一个很重要问题。接地的目的有三个:

一、提供参考电位

接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，也就是各个电路的地之间没有电位差，保证电路系统能稳定地工作。

二、防止外界电磁场的干扰

机壳接地为瞬态干扰提供了泄放通道，也可使因静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放。否则，这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。

1万 · 2013-7-25 22:12

三、保证安全工作

当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备毁坏；
当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其他原因直接与机壳相通时，可避免操作人员触电；
此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时,将发生致命危险。

因此，接地是抑制噪声、防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和保护工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

大多数产品都要求接地。虽然接地可以是真正接地、隔离或浮地，但接地结构必须存在。接地经常与为信号提供电流的回路相混淆。实际中，部分接地问题是与PCB有关的。这些问题归结为在模拟及数字电路之间提供参考连接及在的地层和金属外壳之间提供高频连接。

接地，尽管是―设计中最重要的方面，但是这个问题并不容易直观理解，而且通常也很难建模或分析，因为有许多无法控制的因素影响，导致很多工程师对此不理解。其实每一个电路最终都要有一个参考接地源，这是无法选择的事实，电路设计之初就应该首先考虑到接地设计。接地是使不希望的噪声、干扰极小化并对电路进行隔离划分的一个重要方法。适当应用PCB的接地方法及电缆屏蔽将避免很多噪声问题。

设计良好的接地系统的一个优点就是以很低的成本防止不希望有的干扰及发射。还有，接地这个词对不同领域的技术人员有不同的含义:
对逻辑电路，它指逻辑电路和元件的参考电平，这个地也可以不连接到大地电位上，作为逻辑电压参考地，其电位差的典型值必须小于毫伏级；
还有高速数字电路中的地平面不完整，与地相连的电缆，由于被地平面上的噪声驱动，就会产生―问题；
对系统和结构，接地是指连接电路的金属外盒或机架。对测试，它是参考接地平面。

1万 · 2013-7-25 22:12

当讨论接地电流时，必须牢记一些基本概念：

1、一旦电流流过有限的阻抗，就会产生一定的电压降。
像在欧姆定律中阐述的那样，在实际的电路世界里，从来没有0V电位，电压或电流的单位可能在微伏或微安级范围内，但一定存在一个较小的有限值。

2、电流总是返回其源。
回路可能有许多不同的路径，每条路径上的电流幅值不同，这与该路径的阻抗有关。不希望某些电流在其中某条路径上流动，因为该路径可能没有采取抑制措施。

当设计一个产品时，在设计期间就考虑到接地是最经济的办法。一个设计良好的接地系统，不仅从PCB而且能从系统的角度防止辐射和进行敏感度防护。在设计阶段若没有认真考虑接地系统，或在对另一个不同产品进行设计时没有重新设计其接地系统，就意味着该系统在EMC方面有可能失败。