電路設計中接地分析

（一）單點接地

工作頻率低（1MHz）的采用單點接地式（即把整個電路系統(tǒng)中的一個結構點看作接地參考點，所有對地連接都接到這一點上，并設置一個安全接地螺栓），以防兩點接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。多個電路的單點接地方式又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種（如圖4所示）。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)的單點接地式。

串聯(lián)接地和并聯(lián)接地

為防止工頻和其他雜散電流在信號地線上產(chǎn)生干擾，信號地線應與功率地線和機殼地線相絕緣，且只在功率地、機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）。

（二）多點接地

工作頻率高（>10MHz）的采用多點接地式（如圖4-5所示）。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。因為接地引線的感抗與頻率和長度成正比，工作頻率高時將增加共地阻抗，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。采用多點接地時，盡量找最接近的低阻值接地面接地。此處電路板最好設計為多層電路（4層以上），提供一層作為地平面。

多點接地

（三）混合接地

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

（四）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)。懸浮接地應注意以下幾點：

（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，在設計時一定要注意。

（3）懸浮接地技術必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術相互結合應用，才能收到更好的預期效果。

（4）采用浮地技術時，系統(tǒng)容易積累靜電，當靜電積累到一定應程度后，可以對人和設備產(chǎn)生很多的損害，所以要注意靜電和電壓反擊對設備和人身的危害。

三、接地電阻

（一）對接地電阻的要求

對電路系統(tǒng)而言，接地電阻越小越好，因為當有電流流過接地電阻時，其上將產(chǎn)生電壓。該電壓除產(chǎn)生共地阻抗的電磁干擾外，還會使設備受到反擊過電壓的影響，并使人員受到電擊傷害的威脅，同時還帶來系統(tǒng)的工作的不穩(wěn)定性和發(fā)熱。為了保護系統(tǒng)的正常工作，我們在設備接地時對接地電阻提出要求，一般要求接地電阻小于4Ω；對于移動設備，接地電阻可小于10Ω。系統(tǒng)接地的等效電路如圖4-6所示。系統(tǒng)接地不好，還會帶來寄生電感和寄生電容，這些可以導致地平面發(fā)生振蕩。

接地電阻的影響

（二）降低接地電阻的方法

接地電阻由接地線電阻、接觸電阻和地電阻三部分組成。為此，降低接地電阻的方法有以下三種：

1、降低接地線電阻

降低接地線電阻的方法有增大導線的寬度，或者采用多層板，給出一層或者多層電源層，降低導線的內(nèi)阻。信號層可以對采用覆銅的方式。覆銅的類型有：

（1）整板（全部）覆銅；

（2）局部（部分）覆銅；

（3）分區(qū)覆銅（用于地種類復雜，而且地線有不同的分區(qū)，比如模數(shù)混合電路）；

（4）分網(wǎng)絡覆銅（系統(tǒng)的特許需要，對某個或者幾個特定的網(wǎng)絡覆銅）。

2、降低接觸電阻

降低接觸電阻，為此要將接地線與接地螺栓、接地極牢靠地連接，同時要考慮系統(tǒng)接地極和土壤之間的接觸面積與緊密度。增加地極和土壤之間的接觸面積與緊密度，可以減小接觸電阻。

有的設備為了降低接觸點之間的電阻，在接觸點采用導電性能良好的材料；為了防止金屬被氧化而增加接觸電阻，必要時可以在接觸點鍍銀或者鍍金來保持良好的接觸效果，減小接觸電阻。

3、降低地電阻

降低地電阻，有些特殊系統(tǒng)，必須增加接地極的表面積和增加土壤的導電率（如在土壤中注入鹽水）。

則系統(tǒng)的垂直接地極接地電阻R為：

接地電阻計算公式

例如，黃土ρ取200Ω.m,L為2cm,d為0.05，則垂直接地極接地電阻R為80.67Ω。

如在土壤中注入鹽水，使ρ=20Ω.m時，則接地極接地電阻R為8.067Ω。

從上面的比較中，可以清楚地看出，接地電阻隨著大地電阻率降低而減少。在一些特許系統(tǒng)中，對接地電阻和地電阻要求比較嚴格時，降低大地的電阻率，增加大地的導電性能是一個很好的辦法。