6.4 信号接地 <1>.

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1 6.4 信号接地 <1>

2 信号接地：为设备内部电路的信号电压提供一个零电位公共参考点。
对于电子设备，将其底座或者外壳接地，除了能提供安全接地外，更重要的是在电子设备内部提供一个作为电位基准的导体，进而以保证设备工作稳定，并抑制电磁骚扰。 信号接地的连接对象所涉及的电路种类繁多。因此，信号地线的连接形式也是多种多样。在复杂系统中，既有高频问题，又有低频问题；既有强电问题，又有弱电问题；既有模拟问题，又有数字问题；既有涉及频繁开关动作的设备，又有敏感度极高的装置。 <2>

3 为了满足复杂用电系统的电磁兼容性要求，必须采用分门别类的方法将不同类型的信号电路分成若干类别，以同类电路构成接地系统。在具体研究中，就需要对根据实际的电磁现象，将其归入不同的类别，并加以具体的分析，从而在此基础上对系统兼容性问题进行研究。 <3>

4 总的从系统的角度来看，四种情况是围绕电磁环境中的干扰和被扰而展开的。
根据系统要求，将电子系统接地问题按四种类型进行分类： 1、敏感信号（小信号）接地系统（如：低电平电路、小信号检测电路、传感器输入电路、前级放大器电路、混频电路等）； 2、非敏感信号（大信号）接地系统（如：高电平电路、末端放大电路、大功率电路等）； 3、骚扰源接地系统（如：电机、继电器、开关等）； 4、金属构件接地系统（如：机壳、底座、框架等）。 总的从系统的角度来看，四种情况是围绕电磁环境中的干扰和被扰而展开的。 <4>

5 信号地作用：对于电子设备，将底座或者外壳接地，除了能提供安全接地外，更重要的是在电子设备内部提供一个作为电位基准的导体，以保证设备工作稳定，抑制电磁骚扰。这个实体即为信号接地面。
工程中的具体形式： 单点接地 信号接地 多点接地 混合接地 悬浮接地 <5>

6 一般而言，单点接地适用于低频，多点接地适用于高频。通常简则：
另外，值得指出的是，如用一点接地，其地线长度不得超过0.05λ，否则应采用多点接地。 频率f<1MHz可采用一点接地； 频率f>10MHz应采用多点接地； 频率在1-10MHz之间可以采用混合接地。 <6>

7 单点接地 共地线串联一点接地 C 优点：结构简单，易于实现。 B
缺点：各电路间相互影响，易于形成干扰。由于越靠近地参考点的电压越低，故要把具有最低接地电平的电路放在最靠近接地点的地方。 A <7>

8 独立地线并联一点接地 C 优点：各电路不易受其他电路影响 。 B
缺点：1、增加了地线阻抗，使用比较麻烦，结构笨重；2、地线间的耦合随频率增大而增大；3、由于高频波长与地线尺寸可比拟，故不适合高频，要求地线长度不超过波长1/20 。 A <8>

9 多点接地 多点接地：指某一个系统中各个需要接地的电路、设备都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地线的长度最短。
这里所说的接地平面，可以是设备底座，也可以是贯通整个系统的接地线，在比较大的系统中还可以是设备的结构框架等。如果可能，还可以用一个大型导电物体作为整个系统的公共地。 <9>

10 通过分析可以看到，多点接地具有其自身的一些特点：
优点: 接地线较短，适用于高频及数字电路。 缺点: 形成各种地回路，可能造成地回路干扰。 Note：实际中，如果可能，还可以用一个大型导电物体作为整个系统的公共地。但是在高频时，由于集肤效应，高频电路只流过导体表面，技术加大厚度也不能降低阻抗。因此，为了在高频时降低地线阻抗，通常要将地线和公共地镀银。 <10>

11 通常情况，若采用单点接地，其地线长度不得超过0.05λ（1MHz时对应约15m），否则应采用多点接地。
当然选择不是绝对的， 具体还要看通过的接地电流大小，以及允许在每一个接地线上产生多大的电压降。如果一个电路对该电压降很敏感，则接地线长要不大于0.05λ或更小。如果电路只是一般性的敏感，则接地线可以适当长些（如0.15λ）。 <11>

12 混合接地 低频单点-高频多点混合接地 实例：利用杂散电容的屏蔽电缆的接地。 低频：电容的阻抗大——单点接地 高频：电容的阻抗小——多点接地
<12>

13 低频多点-高频单点混合接地 低频：电感的阻抗小——多点接地 高频：电感的阻抗大——单点接地
实例：综合系统中多分系统安全接地，射频电路单点接地。 <13>

14 系统低-高混合接地 实例：综合系统中根据分系统不同要求（如：频率）进行接地。 <14>

15 一般而言，单点接地适用于低频，多点接地适用于高频。通常，频率在1MHz以下可采用单点接地；频率高于10MHz应采用多点接地；频率在1~10MHz之间，可以采用混合接地（在电性能上实现单点、多点接地地混合使用）。 <15>

16 悬浮接地 悬浮接地：系统内各电路都有自己的参考地，通过低阻抗线将其接到信号地（构成悬浮）。通常为其中信号与其他参考地及导体相互隔离。
Note—这种方式存在一个缺点：即在高频，很难实现真正的悬浮接地。特别是，当系统靠近高压设备时，可能会堆积静电电荷，引起静电放电，形成干扰电流。 <16>

17 有鉴于此，除了在低频情况下，为防止结构地、安全地中的干扰地电流骚扰信号接地系统外，一般不采用悬浮接地的方式。
在此，我们对几种典型的接地形式进行了讨论，后面将结合具体模型对接地问题进一步研究。 <17>