接地方式

接地方式是指系统中各电路参考电位与接地点的连接关系。接地方式要根据电路系统的功能和特点、干扰源的种类和分布情况来采用某种接地方式或多种接地方式的综合应用。不正确的接地方式不但不能改善系统的电磁兼容性，反而会导致系统不能正常工作，所以在进行电子产品系统设计时，接地应作为重要的考虑对象。

一、概述

大系统接地方式可分为联合接地方式和分离接地方式。

联合接地方式是各类设备的工作接地、保护接地及建筑物防雷接地共用一个接地体，具有良好的防雷和抗外界电磁干扰性能。由于合用一组接地体，故较为经济。但是，联合接地也有其不利的方面，即若共用设备中一个设备（如避雷针）发生接地电流，因接地点与大地有接地电阻，则接地点的地电位会上升。一般根据实际情况，当接地体接地电阻小于1Ω时，采用联合接地方式；对于土壤电阻率较高，接地体接地电阻大于1Ω时，采用分离接地方式。

在电子设备中，接地的基本方式有单点接地、多点接地、混合接地和浮地四种形式。其中，单点接地又可以分为串行和并行两种方式。

单点接地一般用在频率低于1MHz的低频电路中，其中单点并行接地是首选方案。多点接地一般用于频率大于10MHz的高频电路中，工作频率大于10MHz，接地线阻抗变大，采用就近多点接地可降低地线阻抗。混合接地是系统中单点接地和多点接地同时存在的接地方式。

二、单点接地

单点接地是指在一个线路中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。

电子设备是否选择单点接地，主要取决于系统的工作信号频率和接地线的长度，即其表征量L/λ。计算公式为：

❖

式中

L—接地线长度（m）；

λ—工作波长（m）；

c—介质中电磁场传播速度（m/s）；

f—工作频率（Hz）。

当L/λ≤0.1时，选择单点接地；否则，选择多点接地。因此，单点接地多用于低频设备系统中。

单点接地系统的优点是地线不易构成回路。单点接地又分为串联式单点接地和并联式单点接地。

串联式单点接地（如图1所示）中，各电路连接到接地面的导线长短不同，因此接地阻抗也不一样，各电路接地点的电位均不为零且各不相同，各单元的接地电位不仅受自身的地电流影响，而且还受其他单元的地电流影响，易引起公共阻抗干扰。从电磁兼容方面考虑，这种接地方式易造成单元之间的共地干扰。但这种接地方式简单，所以常用于设备机柜中，应用时应将最大电流单元放在离单点接地点的最近处，以使得对其他单元影响最小。

❖

图1串联接地

并联式单点接地（如图2所示）中，各电路的地电位只与本电路的地电流及地线阻抗有关，不受其他电路影响。在低频时能有效避免各电路间的公共阻抗干扰，但它需要多根地线，增加了地线长度和地线阻抗，还会造成各地线间相互耦合。并且这种方式只适用于低频，不能用于高频。因为根据传输线理论，当地线的长度接近信号波长的1/4（即 L=λ/4）时，它就相当于一根终端短路的传输线，不仅起不到接地作用，还会有很强的天线效应，向外辐射干扰信号。所以一般要求地线长度不超过信号波长的1/20。因此在地线设计中要避开这一特殊点。

❖

图2 并联接地

单点接地应尽量避免使地线构成回路，配置上经常是使地线成为树叉状，其示意图如图3所示。

❖

图3 树叉状单点接地示意图

电缆屏蔽层应采用单点接地方式，以防止其他电流流经电缆屏蔽层产生电磁干扰。因此，当采用同轴电缆传输信号时，若要通过屏蔽层提供信号回路，可在信号源端将信号源与屏蔽层连接地。也可以将屏蔽电缆穿入金属管内或采用双层屏蔽电缆，将金属管或电缆外屏蔽层在两端接地，而金属管内的电缆屏蔽层或屏蔽电缆的内屏蔽层一端接地。

三、多点接地

多点接地是指系统中各单元直接与大地连接，这种接地方式直接为系统中各并联单元提供了低阻抗路径。

系统中各个接地点都接到距其最近的地平面上，以使接地线最短。接地平面可以是设备的底板，也可以是贯穿整个系统的地导线，在比较大的系统中还可以是设备的结构框架等。这种方式由于地线较短，适用于高频电路。但同时也会形成各种地线回路，造成地环路干扰。

多点接地的优点是接地线上可能出现的高频驻波现象显著减弱。因此，它是高频信号电路唯一实用的接地方式。

多点接地电路中（如图3所示），用一块接地平板代替电路中每部分各自的地回路。因为接地引线的感抗与频率和长度成正比，工作频率高时将增加共地阻抗，从而增大共地阻抗产生的电磁干扰，所以要求地线的长度尽量短。采用多点接地时，应尽量找最接近的低阻值接地面接地。

❖

图4 多点接地示意图

由于多点接地为各个单元提供了较短的接地路径，地线上的高频驻波现象会显著减弱，因而能有效解决单点接地的高频问题，一般应用于高频电路。但是，采用多点接地后设备会增加许多地线回路，它们会对设备内较低电平的信号单元产生不良影响，因此还需要从降低地环路面积方面综合考虑。

多点接地使设备内部存在许多地线回路，每个电路的地线应尽可能短，以降低地线阻抗。在高频时，由于集肤效应，高频电流只流经导体表面，即使增加导体厚度也不能降低阻抗。为了在高频时降低地线阻抗，要将地线和公共地镀银。在导线截面积相同的情况下，常用矩形截面导体制成接地导体带。为了使多点接地有效，当导线长度超过最高频率的λ/10时，多点接地就需要一个等电位接地平面。

在高频电路容易增加接地线的阻抗，而且地线间的杂散电感和分布电容也会造成电路间的相互耦合，从而使电路工作不稳定。为了降低接地线阻抗并减少地线间的杂散电感和分布电容造成电路间的相互耦合，高频电路采用就近接地—“多点接地”的原则，把各电路的系统地线就近接至低阻抗地线上。一般来说，当电路的工作频率高于10MHz时，应采用多点接地的方式。

四、混合接地

混合接地是单点接地和多点接地的组合。如果电子设备中电路工作的频带很宽，低频时需要单点接地，高频时又需要多点接地，则此时应采取混合接地的方式。

混合接地的应用频率范围为50kHz～10MHz。电子产品系统多采用混合接地方式，整个系统按数字电路、模拟电路、大电流功率电路等区域划分，在同一区域内采用串联单点接地方式，最后将各区域地线连同屏蔽地线一起，以并联单点接地方式接到一点，如图4所示。

❖