什么要接地呢？地線引發(fā)干擾問題的原因

什么要接地呢？

接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí)，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時(shí)，設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間信號(hào)的互連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn)‘地’作為信號(hào)的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號(hào)頻率越來越高，因此，在接地設(shè)計(jì)中，信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近，高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。

2地線引發(fā)干擾問題的原因

首先要區(qū)分開導(dǎo)線的電阻與阻抗兩個(gè)不同的概念。電阻指的是在直流狀態(tài)下導(dǎo)線對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗，而阻抗指的是交流狀態(tài)下導(dǎo)線對(duì)電流的阻抗，這個(gè)阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的。任何導(dǎo)線都有電感，當(dāng)頻率較高時(shí)，導(dǎo)線的阻抗遠(yuǎn)大于直流電阻。在實(shí)際電路中，該干擾的信號(hào)往往是脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)包含豐富的高頻成分，因此會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電壓。對(duì)于數(shù)字電路而言，干擾的頻率是很高的，因此地線阻抗對(duì)數(shù)字電路的影響是十分可觀的。所以地線是等電位的假設(shè)不成立。

再看一下地平面電勢模型，可以更直觀理解到地平面電勢的分布情況。

增加導(dǎo)線的直徑對(duì)于減小直流電阻是十分有效的，但對(duì)于減少交流阻抗的作用很有限。在EMC中，人們最關(guān)心的是交流阻抗。為了減少交流阻抗，可以選擇用金屬結(jié)構(gòu)件來作為不完整地平面的補(bǔ)充以降低地平面阻抗。地勢的不平衡是引起地面噪聲的主要原因，所以我們要找對(duì)策，借助機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡量接地，使之電勢平衡。

PCB每一個(gè)大面積的地，預(yù)留一個(gè)可接地點(diǎn)

如：可借助鐵殼接地的主板

當(dāng)PCB主板不借助鐵殼接地時(shí)，因電勢不平衡引起地面噪聲，會(huì)有比較強(qiáng)的噪聲干擾，測試數(shù)據(jù)如下：

當(dāng)PCB主板借助鐵殼接地時(shí)，地平面電勢較平衡，噪聲就減少了，測試數(shù)據(jù)如下：

眾所周知，輻射干擾有三要素：干擾源、耦合路徑和敏感源，針對(duì)這三要素，抑制EMI的基本措施有屏蔽、濾波和接地，因此良好接地只是抑制EMI的方式之一，也可根據(jù)整改設(shè)備的復(fù)雜程度，綜合運(yùn)用這些措施。對(duì)于EMC方面，接地的好壞會(huì)直接影響到設(shè)備內(nèi)部和外部的電磁兼容性，這篇小作希望能給大家?guī)硪环N對(duì)良好接地的思考，起到拋磚引玉的作用。