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接地方法及其消除接地阻抗
序言
在电子设备中，接地是抑制噪声和防止干扰的主要方法。在设计中如能把接地和屏蔽正确地结合起来使用，即能解决大部分噪声问题，所以在电路设计中对接地方式必须加以充分的注意。从表面看，接地问题似乎很简单，无须付出更多的精力，但从长远来看，设备投入运用以后，如不产生噪声和干扰，这将对使用相维修两方面都非常有利，从而节省了人力和物力。
接地设计有两个基本目的： (1)消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压。
(2)避免受磁场和地电位差的影响，即不使其形成地环路。如果接地方式处理得不好就会形成噪声藕合。 一、接地的要求
1．接地平面应是零电位，它作为系统中各电路任何位置所有电信号的公共电位参考点。
2．理想的接地平面应是零电阻的实体，电流在接地平面中流过时应没有压降，即各接地点之间没有电位差；或者说各接地点间的电压与线路中任何功能部分的电位比较均可忽略不计。
3．良好的接地平面与布线间将有大的分布电容，而平面本身的引线电感将很小。理论上它必须能吸收所有信号，而是设备稳定的工作，接地平面应采用低阻抗材料制成，而且有足够的长度、宽度和厚度，以保证在所有频率上它的两边之间均呈现低阻抗。用于安装固定式装备的接地平面应由整体铜板或铜网
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组成。
4．理想的接地，要求尽量减低多电路公共接地阻抗上所产生的干扰电压，同时还要尽量避免形成不必要的地回路。 二、消除公共阻抗干扰
消除公共阻抗干扰的主要途径为减小公共地线的阻抗,主要有以下3种接地方式。1、单点接地
每一个电路模块都单独接到一个单点地上。多个电路的单点接地又分为串联、并联两种,如图1、2所示。
图1：串联单点接地
信号串联单点接地方式的地回路干扰如图1 所示，导线本身有一定的阻抗。图1中，UA为电路A的零电位参考点A的电位；UB为电路B的零电位参点B的电位；UC为电路C的零电位参考点C点的电位。由图1可知：
UA?(I1?I2?I3)R1 (1)
UA?(I1?I2?I3)R1?(I2?I3)R2 (2) UA?(I1?I2?I3)R1?(I2?I3)R2?I3R3 (3)
由式(1)、(2)、(3)可知：UA?UB?UC，UA与后面电路B和C的电流I2和I3有关；
UB与电路A和电路C的电流I1、I3以及电阻R1、R2有关；UC与电路A、B的
电流I1、I2和电阻R1、R2有关，它们的地电流相互影响而产生干扰。以上仅考
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虑地线连接的电阻，如考虑电感L1、L2、L3，则电路A、B、C之间的相互干扰就更复杂了。
图2：并联单点接地
并联单点接地如图2所示。在这种情况下，三个电路各自的参考电位分别
为UA?I1Z1， UB?I2Z2UC?I3Z3，在不考虑它们之间互感的情况下，各电路的地电位只与本电路的地电流、地线阻抗有关，而与其它电路无关，地电流各自独立、互不干扰，是一种常用的好方法。但这种方式需要很多根接地连线，用起来比较笨重，在高频时，因为各路地线电感之间的互感将造成噪声的耦合。当频率升高时，特别是当地线长度为1/4波长的奇数倍时，地线阻抗变得很高，这时地线就变成了天线，可向外辐射信号。因此，这种接地法适用于数兆赫兹以下的电路。 2、多点接地
其基本形式有两种：一种是将电路模块通过许多小于0.1λ(λ为波长)的短线连接起来;另一种是将子单元通过许多短线与机架或其他低阻抗导体连接。如图3所示。
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图3：用短线连接的多点接地
图4：通过机架构成的多点接地
3、混合接地
即既包含单点接地特性又包含多点接地特性的接地形式。例如系统内的电源需要单点接地，而高频信号又要求多点接地，这时就可以采用图5、6所示的混合接地。由于电容的通交隔直作用，对于直流电源，电容开路为单点接地；对于高频信号，电容短路为多点接地。
图5：混合接地电容型
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