電路接地的分類和形式分析

1、接地的分類接地按其作用可以分為兩類：①保護(hù)人員和設(shè)備不受損害叫保護(hù)接地；②保障設(shè)備的正常運(yùn)行的叫工作接地。這里的分類是指接地工程設(shè)計(jì)施工中考慮的各種要求，并不表示每種“地”都需要獨(dú)立開來。相反，除了有地電信號抗干擾、設(shè)備本身專門要求等特殊原因之外，提倡盡量采用聯(lián)合接地的方案。
1.1、保護(hù)接地
1.1.1 防雷接地

防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應(yīng)或線路引入）時(shí)，為防止造成損害的接地系統(tǒng)。常有信號（弱電）防雷地和電源（強(qiáng)電）防雷地之分，區(qū)分的原因不僅僅是因?yàn)橐蠼拥?a target="_blank">電阻不同，而且在工程實(shí)踐中信號防雷地常附在信號獨(dú)立地上，和電源防雷地分開建設(shè)。
1.1.2 機(jī)殼安全接地

機(jī)殼安全接地是將系統(tǒng)中平時(shí)不帶電的金屬部分（機(jī)柜外殼，操作臺外殼等)與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。原因是系統(tǒng)的供電是強(qiáng)電供電（380、220或110V），通常情況下機(jī)殼等是不帶電的，當(dāng)故障發(fā)生（如主機(jī)電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時(shí)，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機(jī)殼和地等電位。此外，保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚。
1.2、工作接地

工作接地是為了使系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運(yùn)行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。
1.2.1 信號地

信號地（SG）是各種物理量的傳感器和信號源零電位以及電路中信號的公共基準(zhǔn)地線（相對零電位）。此處信號一般指模擬信號或者能量較弱的數(shù)字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導(dǎo)致信號的信噪比（SNR）下降。特別是模擬信號，信號地的漂移，會導(dǎo)致信噪比下降；信號的測量值產(chǎn)生誤差或者錯誤，可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。因此對信號地的要求較高，也需要在系統(tǒng)中特殊處理，避免和大功率的電源地、數(shù)字地以及易產(chǎn)生干擾地線直接連接。尤其是微小信號的測量，信號地通常需要采取隔離技術(shù)。 1.2.2 模擬地 模擬地（AG）是系統(tǒng)中模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于模擬電路既承擔(dān)小信號的處理，又承擔(dān)大信號的功率處理；既有低頻的處理，又有高頻處理；模擬量從能量、頻率、時(shí)間等都很大的差別，因此模擬電路既易接受干擾，又可能產(chǎn)生干擾。所以對模擬地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)更要充分考慮。減小地線的導(dǎo)線電阻，將電路中的模擬和數(shù)字部分開，最后通過電感濾波和隔離，匯接到一起。

1.2.3 數(shù)字地

數(shù)字地（DG）是系統(tǒng)中數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于數(shù)字電路工作在脈沖狀態(tài)，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時(shí)，會在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生比較大的毛刺，易對模擬電路產(chǎn)生干擾。所以對數(shù)字地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)也要充分考慮。盡量將電路中的模擬和數(shù)字部分分開，最后通過電感，匯接到一起.1.2.4 懸浮地

懸浮地（FG）是系統(tǒng)中部分電路的地與整個(gè)系統(tǒng)的地不直接連接，而是通過變壓器耦合或者直接不連接，處于懸浮狀態(tài)。該部分電路的電平是相對于自己“地”的電位。常用在小信號的提取系統(tǒng)或者強(qiáng)電和弱點(diǎn)混合系統(tǒng)中。 其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受系統(tǒng)中電氣和干擾的影響；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和增加對模擬電路的感應(yīng)干擾。由于該電路的地與系統(tǒng)地沒有連接，易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)烈的干擾。 因此，懸浮地的效果不僅取決于懸浮地絕緣電阻的大小，而且取決于懸浮地寄生電容的大小和信號的頻率。 在下圖所示的VDD-SGND的電源供電系統(tǒng)中，所有工作點(diǎn)相對的地都是SGND，但是SGND和DGND之間是電平處于懸浮狀態(tài)，VDD-SGND的電源供電的系統(tǒng)與整個(gè)系統(tǒng)的連接完全通過變壓器耦合，在這里設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注意信號的連接方式。
1.2.5 電源地

電源地是系統(tǒng)電源零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于電源往往同時(shí)供電給系統(tǒng)中的各個(gè)單元，而各個(gè)單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)可能有很大差別，因此既要保證電源穩(wěn)定可靠的工作，又要保證其他單元穩(wěn)定可靠地工作。

1.2.6 功率地

功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的零電位的公共基準(zhǔn)地線。由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的電流較強(qiáng)、電壓較高，所以功率地線上的干擾較大，因此功率地必須與其他弱電地分別設(shè)置、分別布線，以保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。

2、接地的形式

在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1MHz~10MHz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的1-20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。工作接地按工作頻率而采用如圖所示幾種接地方式。
2.1 單點(diǎn)接地

工作頻率低（<1MHz）的采用單點(diǎn)接地式（即把整個(gè)電路系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)看作接地參考點(diǎn)，所有對地連接都接到這一點(diǎn)上，并設(shè)置一個(gè)安全接地螺栓），以防兩點(diǎn)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。多個(gè)電路的單點(diǎn)接地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種。由于串聯(lián)接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地式。
為防止工頻和其他雜散電流在信號地線上產(chǎn)生干擾，信號地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣，且只在功率地、機(jī)殼地和接往大地的接地線的安全接地螺栓上相連（浮地式除外）。 為防止工頻和其他雜散電流在信號地線上產(chǎn)生干擾，信號地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣，且只在功率地、機(jī)殼地和接往大地的接地線的安全接地螺栓上相連（浮地式除外）。 2.2 多點(diǎn)接地 工作頻率高（>10MHz）的采用多點(diǎn)接地式。在該電路系統(tǒng)中，用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路。因?yàn)榻拥匾€的感抗與頻率和長度成正比，工作頻率高時(shí)將增加共地阻抗，從而將增大共地阻抗產(chǎn)生的電磁干擾，所以要求地線的長度盡量短。采用多點(diǎn)接地時(shí)，盡量找最接近的低阻值接地面接地。此處電路板最好設(shè)計(jì)為多層電路（4層以上），提供一層作為地平面。2.3 混合接地

工作頻率介于1MHz~10MHz的電路采用混合接地式。當(dāng)接地線的長度小于工作信號波長的1/20時(shí)，采用單點(diǎn)接地式，否則采用多點(diǎn)接地式。根據(jù)系統(tǒng)的需求和電路的需要進(jìn)行合理的安排。

2.4 懸浮接地

懸浮接地是系統(tǒng)的地與大地不直接連接，而是通過變壓器耦合或者直接不連接，處于懸浮狀態(tài)。懸浮接地應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）盡量提高浮地系統(tǒng)的對地絕緣電阻，從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)中的共模干擾電流，保證系統(tǒng)的可靠性。 （2）注意浮地系統(tǒng)對地存在的較大寄生電容，高頻干擾信號通過寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意。 （3）懸浮接地技術(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)，系統(tǒng)容易積累靜電，當(dāng)靜電積累到一定應(yīng)程度后，可以對人和設(shè)備產(chǎn)生很多的損害，所以要注意靜電和電壓反擊對設(shè)備和人身的危害。