PCB設(shè)計(jì)中的四種接地模式分析

GND，指的是電線接地端的簡(jiǎn)寫。代表地線或0線。

電路圖上和電路板上的GND（Ground）代表地線或0線.GND就是公共端的意思，也可以說(shuō)是地，但這個(gè)地并不是真正意義上的地。是出于應(yīng)用而假設(shè)的一個(gè)地，對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)電源的負(fù)極。它與大地是不同的。有時(shí)候需要將它與大地連接，有時(shí)候也不需要，視具體情況而定。

設(shè)備的信號(hào)接地，可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn)，它為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位。

有單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地，浮地和混合接地。

單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中，布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路，采用一點(diǎn)接地。

多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上（即設(shè)備的金屬底板）。在高頻電路中，寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路，常采用多點(diǎn)接地。

浮地，即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接。虛地：沒(méi)有接地，卻和地等電位的點(diǎn)。

其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地（強(qiáng)電地）和信號(hào)地（弱電地）之間的隔離電阻很大，所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。

其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。

“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種， 容易混淆，故總結(jié)一下“地”的概念。

“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地，兩者概念不同，目的也不同。“地”的經(jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。

一： 信號(hào)“地”又稱參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公共端 。

（1） 直流地：直流電路“地”，零電位參考點(diǎn)。

（2） 交流地：交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開。

（3） 功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。

（4） 模擬地：放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點(diǎn)。

（5） 數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)。

（6） “熱地”：開關(guān)電源無(wú)需使用工頻變壓器，其開關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān)，即所謂的“熱地”，它是帶電的。

（7） “冷地”：由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離；又由于其反饋電路常用光電耦合器，既能傳送反饋信號(hào)，又將雙方的“地”隔離；所以輸出端的地稱之為“冷地”，它不帶電。

信號(hào)接地

設(shè)備的信號(hào)接地，可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn)，它為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位。

有單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地，浮地和混合接地。（這里主要介紹浮地）單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中，布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路，采用一點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上（即設(shè)備的金屬底板）。在高頻電路中，寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路，常采用

多點(diǎn)接地。浮地，即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接?！?虛地：沒(méi)有接地，卻和地等電位的點(diǎn)?！黄鋬?yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地（強(qiáng)電地）和信號(hào)地（弱電地）之間的隔離電阻很大，所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻，用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗，太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄漏電流的合格性。

1：浮地技術(shù)的應(yīng)用

a交流電源地與直流電源地分開

一般交流電源的零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過(guò)的電流，導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外，交流電源的零線上往往存在很多干擾，如果交流電源地與直流電源地不分開，將對(duì)直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此，采用把交流電源地與直流電源地分開的浮地技術(shù)，可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。

b 放大器的浮地技術(shù)

對(duì)于放大器而言，特別是微小輸入信號(hào)和高增益的放大器，在輸入端的任何微小的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致工作異常。因此，采用放大器的浮地技術(shù)，可以阻斷干擾信號(hào)的進(jìn)入，提高放大器的電磁兼容能力。

c 浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)

1）盡量提高浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。

2）注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。

3）浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用，才能收到更好的預(yù)期效果。

4）采用浮地技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。

2：混合接地

混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性，這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗，因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開時(shí)，將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過(guò)10～100nF的電容器接到射頻地上，這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來(lái)，連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度（di/dt）信號(hào)存在的點(diǎn)。

二： 設(shè)備接大地

在工程實(shí)踐中，除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外，通常還將設(shè)備的信號(hào)地，機(jī)殼與大地連在一起，以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是

1）保護(hù)地，保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼（或構(gòu)架）和接地裝置之間作良好的電氣連接。 為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼，另一端與大地作可靠連接。

2）防靜電接地，泄放機(jī)箱上所積累的電荷，避免電荷積累使機(jī)箱電位升高，造成電路工作的不穩(wěn)定。

3）屏蔽地，避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對(duì)大地的電位發(fā)生變化，造成設(shè)備工作的不穩(wěn)定。

此外還有防雷接地和音響中的音頻專用地等等。