浮地和接地常見(jiàn)問(wèn)題整理

“地”是電子技術(shù)中一個(gè)很重要的概念。由于“地”的分類與作用有多種，容易混淆,故總結(jié)一下“地”的概念。

“接地”有設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地和設(shè)備接大地，兩者概念不同，目的也不同。“地”的經(jīng)典定義是“作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面”。

一：信號(hào)“地”又稱參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公

共端 。

(1) 直流地：直流電路“地”，零電位參考點(diǎn)。

(2) 交流地：交流電的零線。應(yīng)與地線區(qū)別開(kāi)。

(3) 功率地：大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零電位參考點(diǎn)。

(4) 模擬地：放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和比較器的零電位參考點(diǎn)。

(5) 數(shù)字地：也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零電位參考點(diǎn)。

(6) “熱地”：開(kāi)關(guān)電源無(wú)需使用工頻變壓器，其開(kāi)關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān)，即所謂的“熱地”，它是帶電的 。

(7) “冷地”：由于開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合器，既能傳送反饋信號(hào)，又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”，它不帶電。信號(hào)接地設(shè)備的信號(hào)接地，可能是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn)，它為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位。有單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地，浮地和混合接地。(這里主要介紹浮地)單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。在低頻電路中，布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于1MHz的電路，采用一點(diǎn)接地。

多點(diǎn)接地是指電子設(shè)備中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上(即設(shè)備的金屬底板)。在高頻電路中，寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于10MHz的電路，常采用多點(diǎn)接地。浮地，即該電路的地與大地?zé)o導(dǎo)體連接?！禾摰?沒(méi)有接地，卻和地等電位的點(diǎn)。』其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受大地電性能的影響。浮地可使功率地(強(qiáng)電地)和信號(hào)地(弱電地)之間的隔離電阻很大，所以能阻止共地阻抗電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。其缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動(dòng)和增加了對(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。一個(gè)折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個(gè)阻值很大的泄放電阻，用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗，太低的電阻會(huì)影響設(shè)備泄漏電流的合格性。

1：浮地技術(shù)的應(yīng)用

a交流電源地與直流電源地分開(kāi)

一般交流電源的零線是接地的。但由于存在接地電阻和其上流過(guò)的電流，導(dǎo)致電源的零線電位并非為大地的零電位。另外，交流電源的零線上往往存在很多干擾，如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi)，將對(duì)直流電源和后續(xù)的直流電路正常工作產(chǎn)生影響。因此，采用把交流電源地與直流電源地分開(kāi)的浮地技術(shù)，可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。

b 放大器的浮地技術(shù)

對(duì)于放大器而言，特別是微小輸入信號(hào)和高增益的放大器，在輸入端的任何微小的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致工作異常。因此，采用放大器的浮地技術(shù)，可以阻斷干擾信號(hào)的進(jìn)入，提高放大器的電磁兼容能力。

c 浮地技術(shù)的注意事項(xiàng)

1)盡量提高浮地系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，從而有利于降低進(jìn)入浮地系統(tǒng)之中的共模干擾電流。

2)注意浮地系統(tǒng)對(duì)地存在的寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容仍然可能耦合到浮地系統(tǒng)之中。

3)浮地技術(shù)必須與屏蔽、隔離等電磁兼容性技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用，才能收到更好的預(yù)期效果。

4)采用浮地技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意靜電和電壓反擊對(duì)設(shè)備和人身的危害。

2：混合接地

混合接地使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性，這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗，因此能夠避免兩模塊之間的地環(huán)路形成。當(dāng)將直流地和射頻地分開(kāi)時(shí)，將每個(gè)子系統(tǒng)的直流地通過(guò)10～100nF的電容器接到射頻地上，這兩種地應(yīng)在一點(diǎn)有低阻抗連接起來(lái)，連接點(diǎn)應(yīng)選在最高翻轉(zhuǎn)速度(di/dt)信號(hào)存在的點(diǎn)。

二： 設(shè)備接大地

在工程實(shí)踐中，除認(rèn)真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)接地外，通常還將設(shè)備的信號(hào)地，機(jī)殼與大地連在一起，以大地作為設(shè)備的接地參考點(diǎn)。設(shè)備接大地的目的是

1)保護(hù)地，保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器外殼，另一端與大地作可靠連接。

2)防靜電接地，泄放機(jī)箱上所積累的電荷，避免電荷積累使機(jī)箱電位升高，造成電路工作的不穩(wěn)定。

3)屏蔽地，避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的作用下使設(shè)備對(duì)大地的電位發(fā)生變化，造成設(shè)備工作的不穩(wěn)定。

此外還有防雷接地和音響中的音頻專用地等等。

1. 系統(tǒng)說(shuō)：如果用戶現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有良好接地的情況下，應(yīng)使控制器處于浮地狀態(tài)。請(qǐng)問(wèn)何為“浮地”?在這種情況下，有多個(gè)設(shè)備連接時(shí)地應(yīng)該如何處理?

2. 再請(qǐng)問(wèn)，可是如果沒(méi)有良好的大地，控制器處于浮地狀態(tài)，那么控制器和其他的設(shè)備如何連呢?(補(bǔ)充：比如說(shuō)，控制器通過(guò)給某個(gè)設(shè)備送高低電平的信號(hào)來(lái)控制該設(shè)備。)

3.“浮地”是不是非直流通路的接地方法?

就是通過(guò)電容隔離的(交流)接地方式。類似計(jì)算機(jī)的開(kāi)關(guān)電源里的AC220V電源過(guò)濾器。電容把“地”浮起來(lái)。被控制設(shè)備沒(méi)有直流接地通路，控制器就不宜獨(dú)自直接接地。完全不接地，是否該稱為“懸地”呢?沒(méi)研究過(guò)，不知是否這樣，請(qǐng)各位高手指教!A:解答這里說(shuō)的“浮地”就是控制器不接大地. 我想說(shuō)明何時(shí)與如何接地：

1. 干擾需要一定能量，當(dāng)控制器徹底與大地隔離(浮地)時(shí)，工頻干擾回路阻抗極大，流過(guò)控制器及其內(nèi)部的干擾電流極小，不足以干擾倥制器。

2. 當(dāng)控制器外殼與大地完好連接，由于控制器與大地等電位，工頻干擾電流被控制器外殼接地點(diǎn)所旁路，無(wú)法進(jìn)入控制器內(nèi)部，從而也無(wú)法干擾。

3. 當(dāng)控制器外殼與大地處于上述兩者之間時(shí)，就會(huì)有工頻干擾

4. 如果控制器的使用可能存在安全問(wèn)題時(shí)，外殼必須很好接地

5. 多個(gè)設(shè)備的理想接地是盡量一點(diǎn)接大地，以避免設(shè)備間地線干擾

6. 有時(shí)具體問(wèn)題需具體分析。

如果幾個(gè)設(shè)備互連，又無(wú)法良好接地，那么它們最好都浮地，其實(shí)這一點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，供電和驅(qū)動(dòng)很可能用到工頻電網(wǎng)，工頻泄漏是必然的(假設(shè)絕緣阻抗100M歐，380VAC電壓，就有5.373uA峰值漏電流流過(guò)控制器，在MOS器件的控制器中，有的器件本身工作電流只有0.1uA)。

所以，一般情況下，控制器外殼最好良好接地。

如果你的確能做到所有設(shè)備與工頻隔離(浮地)，如果，你的設(shè)備間沒(méi)有較大的電流(這里可稱信號(hào)地電流)或你的設(shè)備間信號(hào)地阻抗很小，那么，你的多個(gè)設(shè)備信號(hào)地可直接互連。否則，你的設(shè)備間信號(hào)傳遞需要加隔離(如光電，變壓器，機(jī)械，等)。

B：再說(shuō)清接地

我想進(jìn)一步說(shuō)明控制器內(nèi)部與其外殼間的接地問(wèn)題：

控制器內(nèi)部電氣或電子部分是否需要與外殼一點(diǎn)接地呢?

當(dāng)外殼與內(nèi)部電路間完全浮地時(shí)，由于它們間仍存在電容藕合效應(yīng)，外殼與內(nèi)部電路間仍將存在工頻漏電流。這時(shí)：

1. 當(dāng)你的電路要求還不是很高時(shí)，可以不管

2. 當(dāng)你的電路要求很高時(shí)，就必須將內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)接地，同時(shí)，千萬(wàn)注意，同時(shí)，必須將外殼良好接大地。

3. 為防止內(nèi)部電路與外殼一點(diǎn)連接時(shí)，內(nèi)部輸出萬(wàn)一碰外殼而造成短路(如電源設(shè)備)，內(nèi)部電路與外殼間用容量足夠大的電容相連，這樣，對(duì)工頻干擾來(lái)說(shuō)，內(nèi)部與外殼間是等電位的，對(duì)直流輸出來(lái)說(shuō)，是隔離的。

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