[原创] 工程中接地方法介绍

xqkj8881

工程中接地方法介绍
注：正确的接地方法和技术会保障监控系统良好可靠运行，否则系统安全性
和视频质量无法得到保障。
接地从字面来看上十分简单事情，但是对于经历过电磁干扰挫折的人来说
可能是一个最难掌握的技术。实际上电磁兼容设计中，接地是最难的技术。面
* O9 s0 E. C) j5 b对一个系统，没有一个人能提出一个绝对正确的接地方案，多少会遗留一些问
题。造成这种情况的原因是接地没有一个系统的理论或模型，人们在考虑接地
' o, b9 c4 h# |. l9 _时只能依靠过去的经验或从书上看到的经验。但接地是一个十分复杂的问题，
在其它场合很好的方案在这里不一定最好。关于接地设计很大程度上依赖设计
师的直觉，也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
2 g' \- Q- b6 l; S; g: [
当许多相互连接的设备体积很大（设备物理尺寸和连接电缆与任何存在的
5 z: ]$ U8 Z: d( f干扰信号波长相比很大）时，就存在通过机壳和电缆作用产生干扰的可能性。
/ k3 s. a3 w$ \8 X( P当发生这种情况时，干扰电流的路径通常存在于系统的地回路中。考虑接地问
1 |9 f' I: y+ y0 L题时，要考虑两个方面的问题：一个是系统自兼容问题，另一个是外部干扰耦
* M' i$ J+ p, F/ O) m3 W! Q d' J5 Z9 M合进地回路，导致系统错误工作。由于外部干扰常常是随机的，因此解决起来
往往更难。

; r' v B0 K7 g1、接地要求

要求接地的理由很多，下面列出几种：
' p' b* t$ C! S0 e% q4 p
1) 安全接地：使用交流电设备必须通过黄绿色安全地线接地，否则当设
备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时，会导致电击伤害。
5 y0 G- _6 \! C1 _. P/ x) O6 l
2) 雷电接地：设施的雷电保护系统是一个独立系统，由避雷针、下导体
和接地系统相连的接头组成。该接地系统通常与用做电源参考地及黄绿色安全
地线的接地是共用的。雷电放电接地仅对设施而言，设备没有这个要求。
# `, ^: C8 ~' F8 A8 t, ^
3) 电磁兼容接地：出于电磁兼容设计而要求的接地，包括：

* 屏蔽接地：为了防止电路之间由于寄生电容存在产生相互干扰、电路
辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离屏蔽，这些隔离和屏蔽的金
属必须接地。

* 滤波器接地：滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容，
当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路的作用。

* 噪声和干扰抑制：对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上的
许多点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
# q! C1 _) A5 m# B" u a
* 电路参考：电路之间信号要正确传输，必须有一个公共电位参考点，
这个公共电位参考点就是地。因此所有互相连接的电路必须接地。
}) v; S4 A: h) X% W) c
以上所有理由形成了接地的综合要求。但是一般在设计要求时仅明确安全
$ k/ o1 q% M" f7 e) M# c$ h和雷电防护接地的要求，其它均隐含在用户对系统设备的电磁兼容要求中。我
们要建立这样的概念：接地并不是每个部分或每个系统都需要的，比如单块线
路板并不非要接地才能正常工作。当设备之间要传输数据时，接地就十分必要
了。

: V2 T5 S( f- d* @3 P% u/ B8 j; _5 d2、接地的方法
接地方法很多，使用那一种方法取决于系统的结构和功能。“接地”的概
念首次应用在电话的设计开发中。现在存在的许多接地方法都来源于过去成功
的经验，这些方法包括：
0 s8 w. X; n1 ?, z0 }& _9 r6 B8 G
1) 单点接地：此方法是为许多在一起的电路提供公共电位参考点的方法，
% s/ d/ G4 H' M这样信号就可以在不同的电路之间传输。若没有公共参考点，会出现错误信号
# W0 u* P( I* O+ |. _7 d0 v传输。单点接地要求每个电路只接地一次并且接在同一点。该点常常一地球为
1 p( z+ T1 c% p v参考。由于只存在一个参考点，因此可以相信没有地回路存在，因而也没有干
' c8 {% A7 L1 W. u- I扰问题。

2) 多点接地：设备内电路都以机壳为参考点，而各个设备机壳又都以地
6 G* Z; ^) D6 i8 [ Q' z+ t) `为参考点。这种接地结构能提供较低的接地阻抗，这是因为多点接地时，每条
地线可以很短；并且多根导线并联能降低接地导体的总电感。在高频电路中必
须使用多点接地，并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。
! j5 q" j5 B: X9 R+ D
3) 混合接地：混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地特
性。例如，系统内的电源需要单点接地而射频信号又要求多点接地，这时就可
/ E4 B) T0 X( W5 c- L( k' i以采用混合接地，即地线通过单点接地，多点接地的线路加装电容。对于直流
$ M3 }: l! ]6 P; u电容是开路的，电路是单点接地，对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。