单点接地or多点接地？电子设备中接地的一些概念

本文主要聊一聊电子设备中接地的一些概念。

▉ 接地的含义

电子设备中一般有两种地，一种叫“大地”，也被称为安全地，另一种是“系统基准地”，也被称为信号地。

“接大地”指的是以地球的电位为基准（以大地作为零电位），把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接，我们家里很多大功率电器都是三角插头，其中一个就是用来接大地。

接大地的主要的作用就是泄放静电，泄放静电一个是提高设备电路工作的稳定性，还有一个是给操作者提高安全保障。

一些电子设备电路中，虽说没有直接接大地，但是也有系统基准地（信号地），以假设的一个点来作为基准0电平，对电源来说，就是负极，这部分地没有处理好，同样也会影响系统的正常工作。

▉ 接地的目的

在电子设备中良好的接地是抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一，提高抗干扰能力，并能减少对外的EMI发射，可以称之为屏蔽地，上面接大地说的泄放静电，可以称之为保护地/防静电接地。

▉ 接地的方式

接地的方式主要有四点：单点接地、多点接地、浮地和混合接地。

1、单点接地：如上右图所示，系统只有一个物理点被定义为接地参考点，电路上需要接地的部分都连接到这一点。单点接地适用于低频电路，一般频率小于1MHz，主要是因为低频电路对地阻抗敏感度不高。

数字地和模拟地、DC-DC的功率地和信号地通常都采用单点接地，此单点接地的物理点多用0欧姆电阻或者磁珠连接至主地。

2、多点接地：系统工作频率变高之后，一般10MHz以上，建议采用多点接地。如上左图所示，多点接地是将各个接地点直接连接到距离它最近的接地平面上。

3、浮地：其有一个重要的应用是交流电源地和直流电源地分开，交流电源的零线一般接地，采用浮地技术，避免了零线上的干扰影响到直流电源。

4、混合接地：指单点接地和多点接地的组合，下图所示，两个系统的接地点都组合到一个公共点，多见于复杂的电路系统中，既有模拟/数字电路，也有高频/低频电路。

▉ 接地的原则

采用单点接地还是多点接地，是一个复杂的问题，各有利弊，所以不同的电路场合选择也不一样。

理想的地线其实是零电位、零阻抗的，实际的地线会有电阻和电抗分量，一旦有电流流过时，就会在上面产生电压降。当信号线与地线构成回路，可变磁场耦合到此回路时，会在回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。

DC-DC功率地和信号地采用单点接地还是多点接地好，其实是一个折中选择，采用单点接地，避免了DC-DC脏的功率地影响其他的地，但是单点接地，这部分地阻抗相应的会增加，如果没有一个相对好的回流路径，也是会影响DC-DC的正常工作，从而也会辐射出一些干扰。

系统的工作频率变高之后，工作波长与接地引线的长度可比拟时，单点接地会有问题。当地线的长度接近于1/4波长时，它就像一根终端短路的传输线，地线的电流、电压呈驻波分布，地线变成了辐射天线，而不能起到“地”的作用（这句话的意思是地的基准电平会改变，不是0）。

多点接地电路简单，高频驻波会减少，缺点是电路中会增加很多接地环路，一定程度上会降低会外界磁场的抵御能力。

所以接地的一般选取规则为：

1、低频电路（<1MHz），建议采用单点接地。

2、高频电路（>10MHz），建议采用多点接地。

3、高低频混合电路，采用混合接地。

那么如何确定一个电路是高频还是低频电路呢？

高频一般多见于无线通信领域，包括常见的：

BT/WiFi：2.4GHz/5GHz

GPS L1频段：1575.42±1.023MHz

GPS L2频段：1227.60±1.023MHz

GPS L5频段：1176.45±1.023MHz

GSM 850/900/1800MHz、WCDMA、LTE等

今天的文章内容到这里就结束了，希望对你有帮助，我们下一期见。

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