由淺入深談接地

地，是個(gè)很復(fù)雜的問題，一篇帖子很難說的清楚，同時(shí)還想從例子說起，以便能夠讓大家認(rèn)識(shí)到事物的本質(zhì)，對(duì)我這樣一個(gè)工科出身的硬件工程師來說還是有些難度，總怕表達(dá)不清楚或不到位，把大家引入歧途。盡力吧，講的不當(dāng)?shù)牡胤?，希望大家體諒。

　　以下一些基本概念，后續(xù)將著重講工作地的設(shè)計(jì)和分析方法，因?yàn)?，工作地是最?fù)雜，也最容易在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中出錯(cuò)。當(dāng)然也是硬件工程師必須要搞清的東西。

　　基本概念

　　接地，比較直觀的就是接大地。實(shí)際上，接地是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的概念，接大地已經(jīng)不能清晰地描述系統(tǒng)接地的概念了。為了清楚表達(dá)接地的概念，可以引用亨利.奧特的定義：“接地是為電流返回其源提供的低阻抗通道”。

　　對(duì)于不同的應(yīng)用，有不同的理解，對(duì)于線路工程師來說，接地的含義通常是線路電壓的參考點(diǎn);對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說，它常常是機(jī)柜或機(jī)架;而對(duì)電氣工程師來說，它卻是綠色安全地線或接到大地的意思。

　　接地的作用

　　設(shè)計(jì)中接地往往基于各種理由，例如電力配電、安全、信號(hào)綜合、防雷、EMI和靜電放電等等。接地設(shè)計(jì)時(shí)，電流幅度和頻率是兩項(xiàng)關(guān)鍵因素，他們決定著接地應(yīng)采用何種方式以及系統(tǒng)對(duì)接地質(zhì)量要求的高低。根據(jù)接地需求的不同，接地的主要作用有：

　　防雷接地

　　把可能受到雷擊的物體和大地相接，以提供泄放大電流的通路稱之為防雷地。這種接地的目的很明確，就是防止人及物體遭到雷擊，這些物體可以是天線、大樓、電子或電氣設(shè)備等。

　　由于雷電放電電流一般是脈沖性的大電流(可高達(dá)上百千安)，其上升沿可達(dá)到微秒量級(jí)(1-10 微秒，持續(xù)時(shí)間100 微秒以下)，因此要求防雷接地的接地阻抗要小。為了避免雷擊電流引發(fā)機(jī)房設(shè)備之間的高電位差，要求設(shè)備之間特別是有電氣聯(lián)系或距離較近的設(shè)備進(jìn)行低電感和電阻搭接。

　　保護(hù)接地

　　保護(hù)接地就是為了保護(hù)設(shè)備、裝置、電路及人身的安全。因此，在設(shè)備、裝置、電路的底盤及機(jī)殼端一定要采取保護(hù)接地。因保護(hù)接地和人身安全相關(guān)，保護(hù)接地的方式在配電的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中以及安全規(guī)范都有嚴(yán)格規(guī)定。

　　保護(hù)地主要用以保護(hù)工頻故障電壓對(duì)人身造成的危害，其保護(hù)原理是：通過把帶故障電壓的設(shè)備外殼短路到大地或地線端，保護(hù)過程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開關(guān)斷開。保護(hù)地的工頻電阻要求較小，同時(shí)要求保護(hù)地的可靠性很高。從電源頻率的角度來看，如僅對(duì)人身安全的保護(hù)接地而言，可以不對(duì)保護(hù)地提出低電感的要求。

　　工作接地

　　工作地線是單板、母板或系統(tǒng)之間信號(hào)的等電位參考點(diǎn)或參考平面，它給信號(hào)回流提供了低的阻抗通道。信號(hào)質(zhì)量很大程度上依賴于工作接地質(zhì)量的好壞。由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響，接地導(dǎo)體的連接或搭接無論做的如何好，總有一定的阻抗，信號(hào)的回流會(huì)在工作地線上產(chǎn)生電壓降，形成地紋波，對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生影響;信號(hào)越弱，信號(hào)頻率越高，這種影響就越嚴(yán)重。盡管如此，在設(shè)計(jì)和施工中最大限度地降低工作接地導(dǎo)體的阻抗仍然是非常重要的。

　　屏蔽接地

　　屏蔽接地是和結(jié)構(gòu)息息相關(guān)的措施。電磁屏蔽時(shí)并不要求與大地連接，屏蔽結(jié)構(gòu)接到大地上更多的是安全等方面的需要。

　　為了防止電磁輻射和干擾，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常采用結(jié)構(gòu)屏蔽的方法。為了使結(jié)構(gòu)有較好的屏蔽效能，要求對(duì)結(jié)構(gòu)箱體的開孔尺寸有一定限制，特別是通風(fēng)孔。但是電纜出線往往會(huì)破壞了這種屏蔽效能，因此要求電纜在出屏蔽體時(shí)與機(jī)柜連接。

　　防靜電接地

　　靜電的危害是眾所周知的，當(dāng)人手觸摸電子裝備時(shí)，由人體附帶的數(shù)以千伏的靜電電壓，會(huì)對(duì)設(shè)備中的電子器件發(fā)生放電，雖然靜電的能量不高，但產(chǎn)生的瞬時(shí)電流足夠大，有可能造成電子器件的損壞。

　　人體產(chǎn)生的高電壓靜電通過沒有接好大地的單板上安裝的金屬拉手條，會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，如果單板上的電子器件絕緣處理的不好，瞬態(tài)“大電流”足以破壞絕緣造成單板上器件的永久性損壞。如果在機(jī)箱上裝了防靜電手腕，在人體觸摸設(shè)備之前，通過防靜電手腕把靜電泄放到大地，以使人體和設(shè)備之間的電位相等從而達(dá)到保護(hù)的目的。

　　由于防靜電接地大多針對(duì)人和設(shè)備，因此在人體和設(shè)備之間增加保護(hù)電阻(如防靜電手腕中的電阻)防止機(jī)柜帶電對(duì)人身造成的可能傷害，當(dāng)然也可限制人體對(duì)地產(chǎn)生的靜電泄放電流，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。