隨著大規模和高頻電路的廣泛應用，低阻抗的地線設計在電路中顯得尤為重要，在接觸電子電路圖時，首先要搞清楚電路中接地的問題，今天小編就給各位詳細介紹電路設計中接地的相關問題，包括接地方式及電路接地設計方法。

　　接地通常有以下兩種含義

　　一、電子儀器的外殼接地是接的大地，這是保護性接地，這一接地措施可以使儀器的外殼與大地等電位，從而避免了儀器因漏電使外殼帶電造成的觸電危險。

　　二、電子電路圖中的接地，對電路而言是一個共用參考點；對電路圖的繪制而言是一種簡略畫法；對分析電路工作原理而言，可以方便識圖。電源規定正奐極，實際是為輸出一個電位差。電路圖接地，這里的“地”要加上引號，只是規定了一個基準電位，而不是0電位。比如把電源負極接地，即負極為參考電位；把正極接地，即把正極作為參考電位，道理是一樣的，根據實際需要設定，并不是負極都接地，這與實際生活中用電器接地（大地0電位）是不一樣的。

　　電子電路圖中的接地

　　①接地點是電路中的共用參考點，這一點的電壓為０Ｖ，電路中其他各點的電壓高低都是以這一參考點為基準的，電路圖中所標出的各點電壓數據都是相對地端的大小，這樣可以大大方便修理中的電壓測量。

　　②接地符號是一種電路連線的省略畫法，接地線點表示與電源的正極或負極相連，這一接地與儀器外殼接地概念不同。

　　③一般情況下，一張電路圖中只有一種接地符號，此時所有的地端是相連的。在少量的電路圖中會出現兩種不同的接地符號。相同接地點之間的連線稱為地線。

　　④采用正極性供電的電路圖中，接地點是電源的負極，電路中所有與電源負極相連的元器件、線路都可以用同一個接地符號來表示，這樣同一個電路圖中相同符號接地點之間是相通的，這一接地就是共用參考點。采用這種方法后，可以減少電路圖中的連線，從而可以方便電路的分析。

　　⑤采用負極性供電的電路圖中，接地點是電源的正極，電路中所有與電源正極相連的元器件、線路都可以用同一個接地符號來表示，這一接地也是共用參考點。一般電路中采用正極性電源供電的情況比較多。

　　⑥正、負電源供電時的接地一般電子電路中只采用正電源或只采用負電源供電，但在一些電路中則要同時采用正、負電源供電，而且這兩種電源之間也有共用參考點。

　　電路如何接地？

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　　1 接地的分類

　　接地按其作用可以分為兩類：

　　①保護人員和設備不受損害叫保護接地；

　　②保障設備的正常運行的叫工作接地。

　　這里的分類是指接地工程設計施工中考慮的各種要求，并不表示每種“地”都需要獨立開來。相反，除了有地電信號抗干擾、設備本身專門要求等特殊原因之外，提倡盡量采用聯合接地的方案。

　　保護接地

　　防雷接地

　　防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應或線路引入）時，為防止造成損害的接地系統。常有信號（弱電）防雷地和電源（強電）防雷地之分，區分的原因不僅僅是因為要求接地電阻不同，而且在工程實踐中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷地分開建設。

　　機殼安全接地

　　機殼安全接地是將系統中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等）與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。原因是系統的供電是強電供電（380、220或110V），通常情況下機殼等是不帶電的，當故障發生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產生危險。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。

　　工作接地

　　工作接地是為了使系統以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度而設的接地。

　　信號地

　　信號地（SG）是各種物理量的傳感器和信號源零電位以及電路中信號的公共基準地線（相對零電位）。此處信號一般指模擬信號或者能量較弱的數字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導致信號的信噪比（SNR）下降。特別是模擬信號，信號地的漂移，會導致信噪比下降；信號的測量值產生誤差或者錯誤，可能導致系統設計的失敗。因此對信號地的要求較高，也需要在系統中特殊處理，避免和大功率的電源地、數字地以及易產生干擾地線直接連接。尤其是微小信號的測量，信號地通常需要采取隔離技術。

　　模擬地

　　模擬地（AG）是系統中模擬電路零電位的公共基準地線。由于模擬電路既承擔小信號的處理，又承擔大信號的功率處理；既有低頻的處理，又有高頻處理；模擬量從能量、頻率、時間等都很大的差別，因此模擬電路既易接受干擾，又可能產生干擾。所以對模擬地的接地點選擇和接地線的敷設更要充分考慮。減小地線的導線電阻，將電路中的模擬和數字部分開，最后通過電感濾波和隔離，匯接到一起。

　　 數字地

　　數字地（DG）是系統中數字電路零電位的公共基準地線。由于數字電路工作在脈沖狀態，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時，會在電源系統中產生比較大的毛刺，易對模擬電路產生干擾。所以對數字地的接地點選擇和接地線的敷設也要充分考慮。盡量將電路中的模擬和數字部分分開，最后通過電感，匯接到一起。

　　懸浮地

　　懸浮地（FG）是系統中部分電路的地與整個系統的地不直接連接，而是通過變壓器耦合或者直接不連接，處于懸浮狀態。該部分電路的電平是相對于自己“地”的電位。常用在小信號的提取系統或者強電和弱點混合系統中。

　　其優點是該電路不受系統中電氣和干擾的影響；缺點是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動和增加對模擬電路的感應干擾。由于該電路的地與系統地沒有連接，易產生靜電積累而導致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強烈的干擾。 因此，懸浮地的效果不僅取決于懸浮地絕緣電阻的大小，而且取決于懸浮地寄生電容的大小和信號的頻率。 在下圖所示的VDD-SGND的電源供電系統中，所有工作點相對的地都是SGND，但是SGND和DGND之間是電平處于懸浮狀態，VDD-SGND的電源供電的系統與整個系統的連接完全通過變壓器耦合，在這里設計的時候需要注意信號的連接方式。

　　電源地

　　電源地是系統電源零電位的公共基準地線。由于電源往往同時供電給系統中的各個單元，而各個單元要求的供電性質和參數可能有很大差別，因此既要保證電源穩定可靠的工作，又要保證其他單元穩定可靠地工作。

　　功率地

　　功率地是負載電路或功率驅動電路的零電位的公共基準地線。由于負載電路或功率驅動電路的電流較強、電壓較高，所以功率地線上的干擾較大，因此功率地必須與其他弱電地分別設置、分別布線，以保證整個系統穩定可靠地工作。

　　 接地的形式

　　在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在1MHz~10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1-20，否則應采用多點接地法。工作接地按工作頻率而采用如圖所示幾種接地方式。

　　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和并聯兩種。由于串聯接地產生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯的單點接地式。

　　為防止工頻和其他雜散電流在信號地線上產生干擾，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）。

　　多點接地

　　工作頻率高（》10MHz）的采用多點接地式。在該電路系統中，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。

　　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。根據系統的需求和電路的需要進行合理的安排。

　　 懸浮接地

　　懸浮接地是系統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。懸浮接地應注意以下幾點：

　　（1）盡量提高浮地系統的對地絕緣電阻，從而有利于降低進入浮地系統中的共模干擾電流，保證系統的可靠性。

　　（2）注意浮地系統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。

　　電路設計中接地方法及設計

　　地線也是有阻抗的，電流流過地線時，會產生電壓，此為噪聲電壓，而噪聲電壓則是影響系統穩定的干擾源之一，不可取。所以，要降低地線噪聲的前提是降低地線的阻抗。

　　眾所周知，地線是電流返回源的通路。隨著大規模和高頻電路的廣泛應用，低阻抗的地線設計在電路中顯得尤為重要。這里就簡單列舉幾種常用的接地方法：

　　單點接地

　　單點接地，顧名思義，就是把電路中所有回路都接到一個單一的，相同的參考電位點上。如下圖所示。

　　單點接地可以分為“串聯接地”和“并聯接地”兩種方式。串聯單點接地的方式簡單，但是存在共同地線的原因，導致存在公共地線阻抗，如果此時串聯在一起的是功率相差很大的電路，那么互相干擾就非常嚴重。并聯單點接地的方式可以避免公共地線耦合的因素，但是每部分電路都需要引地線到接地點上，需要的地線就過多，不實用。

　　所以，在實際應用時，可以采用串聯和并聯混合的單點接地方式。在畫PCB板時，把互相不易干擾的電路放一層，把互相容易發生干擾的電路放不同層，再把不同層的地并聯接地。如下圖所示。

　　單點接地在高頻電路里面，因為地線長，地線的阻抗是永遠避免不了的因素，所以并不適用，那怎么辦呢？下面再介紹“多點接地”。

　　多點接地

　　當電路工作頻率較高時，想象一下高頻信號在沿著地線傳播時，所到之處影響周邊電路會有多么嚴重，因此所有電路就要就近接到地上，地線要求最短，多點接地就產生了。

　　多點接地，其目的是為了降低地線的阻抗，在高頻（f 一定的條件下）電路中，要降低阻抗，主要從兩個方面去考慮，一是減小地線電阻，二是減小地線感抗。

　　1，減小地線導體電阻，從電阻與橫截面的關系公式中我們知道，要增加地線導通的橫截面積。但是在高頻環境中，存在一種高頻電流的趨膚效應（也叫集膚效應），高頻電流會在導體表面通過，所以單純增大地線導體的橫截面積往往作用不大。可以考慮在導體表面鍍銀，因為銀的導電性較其他導電物質優秀，故而會降低導體電阻。

　　2，減小地線的感抗，最好的方法就是增大地線的面積。

　　在實際應用時，地線短，地面積大，抗干擾的效果就會更好。

　　寫到這里時，可能有人會問，如何才算是高頻電路？參考楊繼深教授的書籍《電磁兼容EMC技術》有提到“通常1MHZ以下算低頻電路，可以采用單點接地，10MHZ以上算高頻電路，可以采用多點接地的方式”，1MHZ和10MHZ時，如果最長地線不超過波長的1/20，可以單點接地，否則多點接地。

　　假如電路中既有高頻信號，又有低頻信號，怎么辦？混合接地會是個好選擇！

　　混合接地

　　如圖所示。

　　通過圖來分析。

　　上圖中的第一種結構，假定工作在低頻電路中，根據容抗Zc = 1/2πfc可知，容抗在低頻環境下很大，而高頻環境下很小。那么地線在低頻時是斷開的，在受到高頻干擾時接近導通。如此接法可以有效避開地線環路的干擾影響。

　　上圖中的第二種結構，假定工作在高頻電路中，根據感抗Zl = 2πfl可知，感抗在低頻環境下很小，而高頻環境下很大。那么地線在低頻時是類似導通的，在受到高頻干擾時是斷開。如此接法可以有效避開地環路電流的影響。

　　綜述，在實際應用中，電路根據工作環境采用合適的接地方式可以有效避開干擾信號，達到電路的最優效果。