1 為什么要接地呢？

 

接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地，從而起到保護建筑物的作用。同時(shí)，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起的相線(xiàn)（如電線(xiàn)絕緣不良，線(xiàn)路老化等）和設備外殼碰觸時(shí)，設備的外殼就會(huì )有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會(huì )流經(jīng)PE線(xiàn)到大地，從而起到保護作用。隨著(zhù)電子通信和其它數字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統中只考慮防雷和安全已遠遠不能滿(mǎn)足要求了。比如在通信系統中，大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個(gè)基準‘地’作為信號的參考地。而且隨著(zhù)電子設備的復雜化，信號頻率越來(lái)越高，因此，在接地設計中，信號之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當就會(huì )嚴重影響系統運行的可靠性和穩定性。最近，高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。

 

2 地線(xiàn)引發(fā)干擾問(wèn)題的原因

 

 

首先要區分開(kāi)導線(xiàn)的電阻與阻抗兩個(gè)不同的概念。電阻指的是在直流狀態(tài)下導線(xiàn)對電流呈現的阻抗，而阻抗指的是交流狀態(tài)下導線(xiàn)對電流的阻抗，這個(gè)阻抗主要是由導線(xiàn)的電感引起的。任何導線(xiàn)都有電感，當頻率較高時(shí)，導線(xiàn)的阻抗遠大于直流電阻。在實(shí)際電路中，該干擾的信號往往是脈沖信號，脈沖信號包含豐富的高頻成分，因此會(huì )在地線(xiàn)上產(chǎn)生較大的電壓。對于數字電路而言，干擾的頻率是很高的，因此地線(xiàn)阻抗對數字電路的影響是十分可觀(guān)的。所以地線(xiàn)是等電位的假設不成立。

 

再看一下地平面電勢模型，可以更直觀(guān)理解到地平面電勢的分布情況。

 

 

增加導線(xiàn)的直徑對于減小直流電阻是十分有效的，但對于減少交流阻抗的作用很有限。在EMC中，人們最關(guān)心的是交流阻抗。為了減少交流阻抗，可以選擇用金屬結構件來(lái)作為不完整地平面的補充以降低地平面阻抗。地勢的不平衡是引起地面噪聲的主要原因，所以我們要找對策，借助機器結構特點(diǎn)，盡量接地，使之電勢平衡。

 

PCB每一個(gè)大面積的地，預留一個(gè)可接地點(diǎn)

 

如：可借助鐵殼接地的主板

 

 

當PCB主板不借助鐵殼接地時(shí)，因電勢不平衡引起地面噪聲，會(huì )有比較強的噪聲干擾，測試數據如下：

 

 

當PCB主板借助鐵殼接地時(shí)，地平面電勢較平衡，噪聲就減少了，測試數據如下：

 

 

眾所周知，輻射干擾有三要素：干擾源、耦合路徑和敏感源，針對這三要素，抑制EMI的基本措施有屏蔽、濾波和接地，因此良好接地只是抑制EMI的方式之一，也可根據整改設備的復雜程度，綜合運用這些措施。對于EMC方面，接地的好壞會(huì )直接影響到設備內部和外部的電磁兼容性，這篇小作希望能給大家帶來(lái)一種對良好接地的思考，起到拋磚引玉的作用。

 

本文轉載自 韜略科技EMC

 

 

推薦閱讀：