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电气设计常用的4种接地方式

2023/10/8    来源:天津迈奇电子    作者:佚名      
关键字:电气设计  接地  
本文介绍了电气设计常用的四种接地方式——浮地、单点接地、多点接地、混合接地。
01 接地方式

       接地可分为四类:浮地、单点接地、多点接地、混合接地四种方式。

       1、浮地

       (1)目的:使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来,浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。

       (2)缺点:容易出现静电积累引起强烈的静电放电。

       (3)折衷方案:接入泄放电阻。

       2、单点接地

       (1)方式:线路中只有一个物理点被定义为接地参考点,凡需要接地均接于此。

       (2)缺点:不适宜用于高频场合。

       3、多点接地

       (1)方式:凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面上,以便使接地线长度为最短。

       (2)缺点:维护较麻烦。

       4、混合接地

       方式:按需要选用单点及多点接地。

       PCB中的大面积敷铜接地,其实就是多点接地,所以单面PCB也可以实现多点接地。多层PCB大多为高速电路,地层的增加可以有效提高PCB的电磁兼容性,是提高信号抗干扰的基本手段。

02 常用接地线路详述&建议

       1、单点接地

单点接地

图1 单点接地

       单点接地注意事项:

       (1)在大功率和小功率电路混合的系统中,切忌使用,因为大功率电路中的地线电流会影响小功率电路的正常工作。

       (2)最敏感的电路要放在A点,这点电位是最稳定的。解决单点接地缺点的方法是并联单点接地。但是,并联单点接地需要较多的导线,实践中可以采用串联、并联混合接地。

       2、串联单点、并联单点混合接地

串联单点、并联单点混合接地

图2 串联单点、并联单点混合接地

       注意事项:

       (1)将电路按照特性分组,相互之间不易发生干扰的电路放在同一组,相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组。

       (2)每个组内采用串联单点接地,获得最简单的地线结构;不同组的接地采用并联单点接地,避免相互之间干扰。

       这个方法的关键:绝不要使功率相差很大的电路或噪声电平相差很大的电路共用一段地线。这些不同的地仅能在通过一点连接起来。

线路板上的地线示意图

图3 线路板上的地线示意图

       3、多点接地

多点接地

图4 多点接地

       注意事项:

       (1)为了减小地线电感,在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。

       在多点接地系统中,每个电路就近接到低阻抗的地线面上,如机箱。电路的接地线要尽量短,以减小电感。在频率很高的系统中,通常接地线要控制在几毫米的范围内。

       (2)多点接地时容易产生公共阻抗耦合问题。

       在低频的场合,通过单点接地可以解决这个问题。但在高频时,只能通过减小地线阻抗(减小公共阻抗)来解决。由于趋肤效应,电流仅在导体表面流动,因此增加导体的厚度并不能减小导体的电阻。在导体表面镀银能够降低导体的电阻。

       (3)通常1MHz以下时,可以用单点接地;10MHz以上时,可以用多点接地,在1MHz和10MHz之间时,如果最长的接地线不超过波长的1/20,可以用单点接地,否则用多点接地。

       4、混合接地

混合接地

图5 混合接地

       注意事项:

       (1)接地电容的容量一般在10nF以下,取决于需要接地的频率。

       (2)如果将设备的安全地断开,地环路就被切断,可以解决地环路电流干扰。但是出于安全的考虑,机箱必须接到安全地上。上图所示的接地系统解决了这个问题,对于频率较高的地环路电流,地线是断开的;而对于50Hz的交流电,机箱都是可靠接地的。
责任编辑:程玥
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