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接地是電路設計中最基礎的內(nèi)容，但又是幾乎沒人說得清的，幾乎每次的培訓和交流都會有人問到“老師，有沒有一種通用的接地方法可以參考啊？”如果想知道這個問題的答案，請繼續(xù)耐著性子讀下去。 我先給出一個斬釘截鐵的答案：“沒有”。那咋辦呢，我們總不能像中國的廚師一樣，教徒弟炒菜時，用到的配料都是“少許”“顏色微黃”“微焦”等感覺性詞語吧，當然不是。為了更好的明了接地的技巧方法，下文中將不再講究任何的文字技巧，而是一針見血的道出接地問題的本質(zhì)來。 接地方式←接地目的←接地的功能，所以采取哪種接地方式，要看地是哪類地，這類地的作用目的是什么，這兩個問題解決了，接地方式則可水到渠成。 接地的目的決定了接地方式。同樣的電路，不同的目的，可能都要采取不同的接地方式。這個觀點一定記住。比如同樣的電路，用在便攜設備上，靜電累積泄放不掉，接地的目的是地電位均衡；用在不可移動的設備上，一般會有安全接地措施，對靜電泄放的接地目的是導通阻抗足夠低，尤其是對于尖峰脈沖的高頻導通阻抗。 一下講解地的注意事項分成幾個獨立的觀點分別介紹，每一條的內(nèi)容雖然簡單，建議一定反復讀上N遍，象面對一杯好茶，讓心跳在60bpm以下的狀態(tài)，細細的品，感覺其中的美感和內(nèi)涵。然后才可能從簡單的詞語中悟出深刻的道理來。 1、 從性能分，接地分成四類： 安全接地、工作接地（數(shù)字地、模擬地、功率器件地）、防浪涌接地（雷擊浪涌、上電浪涌）、防靜電接地。 前文書中講過，“接地的目的決定了接地方式”，目的即指其實現(xiàn)的功能。基本上所有的接地都可以歸結(jié)到這四類里面來。每個接地前都要先明確該接地屬于哪一種。 2、 接地追求的目標是地阻抗低、地穩(wěn)定、地均衡。 地阻抗低很好理解，用粗的線纜即可，但有一個問題一定不能忽視，比如我通過一個大電感接地了，如果地線上跑的地電流的波動頻率是0.00000001Hz，這個大電感的感性效應表現(xiàn)得就很不明顯，等同于直接接地了，但如果波動電流是1000000Hz的話，感抗=j ω L=j 2 π f L，就顯得很大了，這種情況下，相當于高頻接地很差。各位看官可能會說了，你胡來吧你，誰會用個大電感接地呢，第一是在某種狀態(tài)下會有這種方式的，第二是即使不這樣接個電感，普通電纜的走線電感在高頻下也是不容忽視的。總結(jié)為一句話，低頻接地 ≠ 高頻接地。即低阻抗的接地要分析是屬于高頻還是低頻的接地。 地穩(wěn)定是比較好理解的，一般來說，接地阻抗足夠低的話，地電流瀉放容易，且不會在底線上產(chǎn)生啥子壓降，就如一個超大的電容，電荷的海洋，具有無限寬廣的胸懷，多少進來都波瀾不驚。 地均衡比較容易被忽視，對于一個信號來說，有用部分是兩條線上的壓差，如果地線漂移了，兩條線上對地線的壓差同等的上升或下降，即差模電壓值維持不變，共模電壓發(fā)生變化，其實電路功能是照常實現(xiàn)的。就像水漲船高，您比我高3cm，站在船上，船上浮了，您依然還是高我3cm。這種情況在靜電防護的時候常用到，一個靜電脈沖通過空氣打到電路板上，針對局部的電路，距離遠近的不同，肯定會導致產(chǎn)生靜電感應的壓差。這時候用一塊金屬板隔一下的話，即使該金屬板浮空，對金屬板后面的電路板來說，感應的將是均勻的電場，雖然感應干擾仍然存在，但起碼電路上是基本均衡的。當然如果此金屬板接地更好啦。當然共模電壓一般不會維持住，因為傳輸線的阻抗不均勻，往往會轉(zhuǎn)成差模電壓干擾，地均衡的問題最好不要讓我們面對，但沒辦法的時候，如浮地設備，不得不受到靜電沖擊的電路板，防護時候要考慮地均衡問題。 3、 共地阻抗耦合干擾 共地阻抗耦合干擾是接地里面每天都要面對的核心問題，并且?guī)缀跆颖懿婚_。就像電影院里散場的時候，你從最里頭的一號廳出來，沒幾個人，走來很通暢，突然二號廳也散場了，一下子通道就擁擠了，再繼續(xù)前行，壞了，三號廳正在放觀眾入場，一下子，人流就波動起來了。這和共地阻抗是一個原理，通道相當于地線，人相當于電流。如果一、二、三號廳流動的人差不多，相互之間影響不太大，但如果3號廳是大廳，人員是一、二號廳的好多倍，那進出三號廳的人員將會對一、二號廳人員流動速度的影響很大。一、二、三號艇的客人都要走過的這段路就成了共地阻抗。 以下圖為例，圖1中，RAB段的電阻就是共地阻抗部分，流過這段的地電流Io、Ia、Id三部分在這段會相互影響；如果這三個電流差別較大，差出了1-2個數(shù)量級的話，相互之間的影響就不可以忽視了，尤其是某個弱地電流支路是用于定量測量、放大或AD轉(zhuǎn)換電路的時候；圖2則把Id對另外兩個之路的影響隔離掉了；圖3則是三個地電流全部分別隔離了。 
4、較通用型的接地方法 這個標題用了個“較”字，是有原因的，因為通用的接地方法根本不存在，這只是個基礎的模型，真正使用中的時候，還需要結(jié)合實際情況靈活變通處理，就像語言，同樣一句話“你討厭”，用不同語氣講出的時候，傳遞的信息可是千差萬別。 基本思路是，在設計上，把安全保護地、工作數(shù)字地、工作模擬地、工作功率地、雷擊浪涌地、屏蔽地先確保各自獨立的單獨連接，最后在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時候，再根據(jù)各地之間要解決的問題，即根據(jù)接地的目的，將這幾個地按照下列的之間的聯(lián)接方式處理下，連接方式包括： a地——地間黃綠導線直聯(lián) 這種接法最好理解，就是簡單的使兩個地可靠的低阻抗導通。但切記，此種接法僅限于中低頻信號電路地之間的接法。因為這類導線上有一定的走線電感和走線電阻，對高頻波動地電流，在電感作用下，電纜起到的是大阻抗的作用，相當于低頻接地，高頻下大阻抗接地了，基本不能實現(xiàn)高頻下的可靠導通。 b地——地間寬扁平電纜直聯(lián) 扁平電纜主要是解決上面導線直聯(lián)不能解決的問題，靜電測試工作臺的接地電纜不用直線就是這個道理，它在高頻下可以實現(xiàn)地阻抗對地導通。 c地——地間大電阻連接 大電阻的特點是一旦電阻兩端出現(xiàn)壓差，就會產(chǎn)生很弱的導通電流，把地線上電荷瀉放掉之后，最終實現(xiàn)兩端的壓差=0V，這個特點在希望電荷瀉放，但又不希望快速瀉放的時候，會表現(xiàn)得淋漓盡致。生產(chǎn)工作現(xiàn)場的防靜電臺墊，導通電阻一般是106-109歐，就是這個目的。防靜電臺墊相當于是工作電路板的地與保護大地間的大電阻。 c地——地間電容連接 電容的特性是直流截止，交流導通，對希望實現(xiàn)這類功能的場合可以考慮采取此方法。比如一個開關(guān)電源供電的產(chǎn)品，外殼和保護接地連接，里面的電路板上的地有雜亂波動干擾，但又無處瀉放的話，在24V、12V、5V等的直流電源地與保護接地間跨接大電容，波動可以被瀉放掉，但直流成分能保證是較穩(wěn)的；注意，這種情況下，保護地和外殼地的穩(wěn)定不能保證的話，效果可能會適得其反歐。 d地——地間磁珠連接 在這里，磁珠的特性需要明確一下，很多工程師經(jīng)常把磁珠與電感劃等號，這是根本性錯誤。磁珠等同于一個隨頻率變化的電阻，它表現(xiàn)的是電阻特性，是耗損性質(zhì)的；電感則是儲能性質(zhì)的，相當于銷峰填谷。所以跨接磁珠的地之間一般是有快速小電流波動的狀態(tài)，因為磁珠會飽和，電流太大了，它消耗不了。一般用在弱信號的地——地之間。 e地——地間電感連接 電感具有抑制電路狀態(tài)變化的特性，通過電感的連接，可以銷峰填谷，對于有較大電流波動的地——地，跨接電感可以解決這個問題。 f地——地間小電阻連接 小電阻要解決的問題是增加了一個阻尼，阻礙地電流快速變化的過沖，在電流變化時候，使沖擊電流上升沿變緩，相當于晶振輸出端、總線輸出端為減少過沖振鈴的匹配電阻。 5、 安全地、防雷擊浪涌接地的接法 因為雷擊浪涌、安全地的電流一般會遠大于信號電流對人的危害，這兩個接地建議分別單獨接到大地，在真正的大地處單點相接，尤其是防雷擊接地。 這篇文章耗時大約月余，各種思路一直盤旋于心，卻有無從做起，在我的身上，也印證了接地這個問題與我們的關(guān)系，最熟悉又最陌生，最簡單又最復雜，最易上路又最難達到終點。希望通過粗淺的總結(jié)，為我們浮在云里霧端的接地設計提供一個落地的云梯，使接地的設計真正能接到地氣上來。 網(wǎng)友的理解： 地線，在電氣（Eletrical）和電子(Electronic)兩個不同的理解中有較大的差異性。以汽車電子為例： 1. 以前我涉及的車身電子（BCM等）幾乎都是談的是Electronic Ground，這里的地線通常是指信號的返回路徑。一個模塊的總的地線，無論分成一個引腳還是兩個引腳，都是通過車身配置后連接至電池的負極和大地的。因此在模塊內(nèi)部的分地和地線策略更多的都是集中于處理不同的信號經(jīng)由不同的路徑返回的時候的處理。涉及的問題大部分都集中于低阻抗的返回路徑，不能使不同的信號在返回環(huán)節(jié)上出現(xiàn)干擾。 在這個細節(jié)處理上，才會衍生出功率地線，模擬地線，數(shù)字地線和浪涌地線等不同的功能，這幾乎都是針對避免共地阻抗耦合干擾。不同頻率，類型和電流的信號沿著同一個返回路徑回去，總是能產(chǎn)生一些意想不到的問題的。因為電壓是個相對的概念，如果正級不變的情況下，地線出現(xiàn)波動，那么壓差就會變化，這是所有的微弱信號采集和調(diào)理中都會關(guān)注的問題。 更為關(guān)鍵的是電路板上存在著大大小小的寄生參數(shù)和等效的電阻，這些電阻和寄生的電容和電感會加劇這個現(xiàn)象。武老師談的地線連接的方法，也正是在將每個IC和其不同信號返回路徑隔離后進行的橋接。如果不考慮這一點則會造成彼此的獨立和偏移的問題。 2. 高壓模塊，比如DC-DC和逆變器模塊。里面就涉及到了安全地的問題。電氣地一般都是將大地作為模塊的接地參考點，其目的主要有三個方面： 1）安全地也稱保護地，將模塊正常運行時不帶電的金屬外殼和接地裝置之間作良好的電氣連接，形成一個低阻抗的回路，這是防范在較高電壓下如果絕緣出現(xiàn)問題（環(huán)境影響確實會影響電流泄漏），因此采用保護地來保護人員安全而設置的一種接線方式。 當人體觸及到外殼已帶電的電氣設備時，由于接地體的接觸電阻遠小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進入大地，只有很小部分流過人體，不致對人的生命造成危害。 2） 防靜電接地，泄放模塊上所積累的電荷，避免電荷積累使外部懸空的電位升高，造成電路工作的不穩(wěn)定，這不僅僅是考慮模塊內(nèi)部的地線也需要考慮模塊的外殼上累積的電荷。 3） 屏蔽地，避免在外界電磁環(huán)境的作用下使模塊對大地的電位發(fā)生變化，產(chǎn)生很多的不期望出現(xiàn)的干擾和電荷。
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