[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
2 i& E+ C; G: n0 H% M+ W' m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
) o" i% |2 u( J }# U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
+ c3 |& Q" K, M2 C' s* g8 y- |6 O( J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
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。

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
# F4 x) h" q# _. h; `/ j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。
" g& Y* j1 N6 g4 D9 V1 U" n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
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
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
4 Z1 M/ Y( a, a' S4 Q$ Y' m往往更难。

1、接地要求
9 j% g1 c2 N1 o; D5 x# X# c2 @
要求接地的理由很多，下面列出几种：

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。
6 c4 J9 b3 U8 o& u# U
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
3 x& F5 J+ u9 w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。

3) 电磁兼容接地：出于电磁兼容设计而要求的接地，包括：
, N% F, _' |7 r* {" v# q
* 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。
- N+ e1 N1 L: X& x2 L( v8 e9 a
* 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，
+ K( a$ ~: E# F- y) n1 L+ Z: `; |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。
}2 S: a6 f! q
* 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
8 G+ w2 Q, Q0 s7 p许多点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
! D5 `9 J- L: t
* 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，
% D% P2 g3 J9 N6 t+ W% ^' s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。
6 x, k4 Y2 ]: D" i$ F8 g
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
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
5 ]. u. u) M4 A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
1 T' \6 g ?& `3 ~* p7 D* L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。

2、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：

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，
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
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
# p+ a3 x# M7 t6 p. @7 u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
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
- [ z7 Y" [ Z" y5 h# Z6 ?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。
- {3 G9 s9 d. `" y) H ^* F& c' v
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
( N+ @7 Q7 K* y! K" e$ ?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
- n( F+ Y9 ^# R5 o S5 P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
. s8 V/ R1 s7 z1 L7 E, a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。