第5章接地及搭地
接地是乙個電路的概念，而搭接是遮蔽和接地的物理實現。
5.1 接地的概念
1．接地的定義
接地，顧名思義，是指裝置或系統與「大地」相連線。大地是乙個理想的零電位面（體）。
從廣義上講，接地並非一定是與大地直接連線，而是指連線到乙個作為參考點或參考面的良導體上。
2．接地的目的
(1)建立與大地相連的低阻抗通路，使雷擊電流、靜電放電電流等從接地通路直接流入大地，而不致影響裝置或系統的正常工作及人身安全；
(2)建立裝置外殼與附近金屬導體之間的低阻抗通路，當裝置中存在漏電流時，不至於危及人身安全；
(3)裝置或系統的各部分都連線到乙個公共點或等位面，以便有乙個公共的參考電位，消除兩個懸浮電路之間可能存在的干擾電壓；
(4)將遮蔽體接地，使遮蔽發揮作用；
(5)將濾波器接地，使濾波器能起到抑制共模干擾的作用；
(6)印製電路板上的訊號電路接到地平面，以提供乙個訊號返回通路；
(7)汽車、飛機上的非重要的電路接車體或機體的金屬外殼，以提供乙個電路返回通路。
上述接地中，
(1)、(2)是有關安全的接地，
(3)、(4)、 (5)是有關干擾控制的接地，
(6)、(7)是與實現電路的功能有關的接地。
歸納起來，為安全接地、干擾控制接地和功能接地。
5.2 安全接地
安全接地就是用低阻抗的導體將裝置或系統的外殼連線到大地，以保證人身及裝置的安全。
1．裝置安全接地
為了安全，任何高壓電氣、電子裝置的機殼、底座都要接地，以避免高壓直接接觸外殼或漏電時機殼帶電，使觸及機殼的人體觸電。
人體電阻的變化範圍很大，從人體處於出汗、潮濕狀態下的大約1000ω左右，到人體**處於乾燥潔淨和無破損情況下的40~100kω。
對人體造成傷害的是流經人體的電流，對於交流電，其安全限值為15~20ma，對於直流電，其安全限值為50ma，而當流經人體的電流達到100ma時，人就可能死亡。
為了保證安全，應將裝置的金屬外殼（正常情況下不帶電）與接地體相連線，一般，接地電阻為5~10ω，當人體接觸帶電外殼時，流經人體的電流可減少到原先漏電流的1/100~1/200，而大部分電流經接地電阻分流。
注意：跨步電壓
2．防雷安全接地
防雷接地的目的就是把雷電流引入大地從而保護裝置及人身安全，以免遭雷擊，並且要求在消除雷擊時不要影響其他接地系統。
一次雷閃往往包含多次閃擊，在第一次閃擊之後數毫秒又會發生一系列的閃擊，直至閃擊結束。一次雷閃將延續幾十毫秒至幾秒鐘。一次典型的雷閃約有2~4個閃擊，每次閃擊的電流峰值達20ka，上公升時間為0.
5~2μs，寬度約為50μs，每次閃擊的間隔約為50ms，相應的電磁波頻率為160~640khz。
一次典型閃擊的電流峰值為20ka，即使接地電阻只有1ω，也將產生20kv的電壓，並且在附近產生流散電場。接地電阻越小越好，但要做得很低，則十分困難，且不經濟。
裝置：避雷針
5.3 干擾控制接地
干擾控制接地是指給裝置或系統內部各種電路的訊號電壓提供乙個零電位的公共參考點或參考面。
干擾控制接地有4種基本的接法：浮地、單點接地、多點接地，以及由單點接地和多點接地派生出來的混合接地。 既適用於裝置內部電路及pcb，也適用於多台裝置構成的系統。
5.3.1 浮地
浮地是將裝置或電路單元與公共地或可能引起環流的公共導體隔離開來。
浮地抗干擾能力強，且可使不同電位的電路之間容易配合；但由於裝置不與大地直接連線，容易產生靜電積累，當電荷積累到一定程度，會在裝置與大地之間產生放電，這就成為新的干擾源。
為避免電荷積累，可在採用浮地的裝置與公共地之間接乙個阻值很大的電阻，以洩放靜電荷。
5.3.2 單點接地
單點接地是在裝置或電路單元中，只有乙個參考接地點，所有需要接地的點都必須通過地線連線到這一點上。
單點接地簡單，且不存在多點接地時形成的地迴路干擾；但當系統工作頻率很高，以致系統接地線長度與波長λ可比（如達到λ/4）時，地線會成為天線，向外輻射電磁波，其接地效果變差，不宜再用單點接地。
一般，當頻率在1mhz以下或地線長度小於λ/20時，可採用單點接地方式。
單點接地按連線方式又可分為兩種：即獨立地線的併聯單點接地和共用地線的串聯單點接地。
獨立地線的併聯單點接地
共用地線的串聯單點接地
獨立地線的併聯單點接地方式，各裝置或電路單元的地電位不受其它電路影響，但需要很多根接地線，連線很繁雜。
共用地線的串聯單點接地方式，連線非常簡單，但各接地點的電位並不相同，且受其它單元的影響。 要注意把最高電平電路放在最靠近接地點的位置，以使各接地點電位公升高最小。
5.3.3 多點接地
多點接地是指裝置或電路單元中各接地點都是直接連線到離其最近的接地平面，以使接地線的長度最短。
多點接地一般用於高頻系統，為降低地線阻抗，地線應盡量加寬，或採用地平面、地柵網。
多點接地地線較短，適用於高頻情況；但因多點接地便形成了各種地線迴路，從而造成地迴路干擾，這對較低頻率的電路產生不良影響。另外，多點接地雖然形式上比較簡單，但對接地的維護提出了很高的要求，因為任何接地點上的腐蝕、鬆動都會使接地呈現高阻抗，從而使接地效果變差。
一般來說，頻率在1mhz以下時，可採用單點接地方式；當頻率高於10mhz時，應採用多點接地方式；當頻率在l~10mhz之間時，如地線長度小於λ/20，可用單點接地方式，否則應採用多點接地方式。
5.3.4 混合接地
實際情況往往比較複雜，很難通過一種簡單的接地方式來解決，因而，常將單點接地和多點接地結合起來構成混合接地方式。
混合接地方式利用單點接地和多點接地的優點，對高頻電路部分採用多點接地，對接地線過長的部分採用多點接地，而其餘部分則可以採用單點接地。
先將裝置內部電路分割成模擬、數字、功率等幾個獨立接地的系統，然後再將幾個系統合併成乙個接地系統連線至參考點。
為同時滿足寬頻系統中低頻單點接地和高頻多點接地的不同要求，可利用電容器對高頻相當於短路（高頻地）、對低頻相當於開路的特點來實現。
5.4 遮蔽層接地
遮蔽層接地屬於干擾控制接地。
採取遮蔽措施時，遮蔽體應當接地。
遮蔽電纜的遮蔽層的接地方式選擇，要求既要保證其遮蔽效果，又要避免形成不合理的地迴路。
1．低頻訊號遮蔽層的接地
頻率低於1mhz的低頻接地系統，採用單點接地。一般使用雙絞遮蔽線或多芯絞合遮蔽線，其遮蔽層的接地位置應根據訊號端、接收端接地情況而定。
當訊號端浮空、接收端接地時，遮蔽層在接收端側接地；當訊號端接地、接收端浮空時，遮蔽層在訊號端接地；而當訊號端、接收端都接地時，需先用隔離變壓器、平衡變壓器、光電耦合器等將訊號地與接收端地隔離，然後再進行遮蔽接地。
2．高頻訊號遮蔽層的接地
當頻率高於l0mhz，或電纜線長度超過λ/20，以及在處理高速脈衝數位電路時，訊號地就必須採用多點接地方式。
高頻訊號的傳輸，必須考慮阻抗匹配的問題，否則，傳輸訊號會在阻抗突變的位置發生反射，引起傳輸訊號波形的振盪，造成波形嚴重畸變。因此，高頻訊號的傳輸一般使用具有固定特性阻抗的同軸電纜，同軸電纜的外層導體作為傳輸訊號的返流地線。
將作為同軸電纜遮蔽層的外層導體多點接訊號地平面，而相鄰遮蔽接地點間的距離一般小於λ/20。
5.5 搭接
搭接是將需要等電位連線的點通過機械、化學或物理方法實現結構相連，以實現低阻抗的連通。
搭接分直接搭接和間接搭接兩種基本型別。直接搭接是將要連線的導體直接接觸，而不通過中間過渡導體；間接搭接則是通過中間過渡導體，如搭接片、跨接片以及鉸鏈等，實現連線導體之間的互連。
常用的搭接方法有：
1．焊接永久連線，可避免因鏽蝕引起的搭接效能下降。
2．鉚接永久連線，鉚接部位的阻抗很小，但其他部位阻抗較大，在高頻時不能提供良好的低阻抗連線。
3．栓接螺栓連線，可以拆卸，但長時間使用後可能出現連線鬆動，有時通過螺紋接觸的兩個面會變成接觸線，並且由於腐蝕及高頻電流的集膚效應，射頻電流沿螺旋線流動，因而在很大程度上呈現電感性。
搭接表面需要認真處理，清除影響搭接質量的表面的氧化層、油漆和附著物；
保證搭接表面是面接觸；
注意搭接金屬間的電化學效能的相容，以及搭接後刷的漆層是否會滲入搭接部位，從而影響搭接質量。
搭接不良會影響會影響設計電路的工作效能及引入干擾。
由於搭接不良附加的阻抗的影響，使被濾波器濾除的干擾訊號不能順暢地通過接地返回干擾源，而是通過後一級電容又饋入被保護電路。
由於搭接不良而引入新的干擾電壓。
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