logo
1.接地线的定义
地线是什么。教科书中所学地线的定义是地线是电路电位基准点等电位体。这个定义不符合实际情况。实际接地线的电位不一定。用仪表测量地线上各点之间的电位，地线上各点的电位有很大差异。这些电位差导致电路操作的异常。电路是等电位体的定义，只不过是对地线电位的期待。HENRY接地线提供更现实的定义，该定义将信号定义为返回源的低阻抗路径。这个定义强调了地线中的电流流动。根据这个定义，可以容易地理解地线电位差的发生原因。因为地线的阻抗始终不是零，所以一个电流通过有限阻抗时会发生电压下降。所以，我们必须把地线的电位想象成海波。
2.地线阻抗
如果说地线阻抗引起的地线上各个点之间的电位差引起电路的误动作，那么当我们用欧姆表测量地线电阻时，地线的电阻大多在毫米欧姆级，当电流流过这么小的电阻时，为什么会发生这么大的电压下降很多人都觉得奇怪是不是会导致电路的异常。为了澄清这个问题，首先必须区别开导线的电阻和阻抗的两个不同概念。电阻是指在直流状态下导线出现在电流中的阻抗，阻抗是指在交流电状态下导线相对于电流的阻抗，该阻抗主要由导线的电感引起。任何电线都有电感，频率高时，导线的阻抗比直流电阻大得多，表1所示的数据说明了这个问题。在实际的电路中，由于产生电磁干扰的信号往往包含脉冲信号、脉冲信号丰富的高频成分，所以地线产生大的电压。在数字电路中，由于电路的动作频率高，所以接地阻抗对数字电路的影响非常大。
表1引线阻抗（（Omega；）：
四周数
Hz D = 0.65
10cm 1m D = 0.27
10cm 1m D = 0.065
10cm 1m D = 0.04
10cm 1m 10 51.4m 517m 327m 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429m 7.14m 632m 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115
当以10Hz的阻抗近似于直流电阻时，发现当频率达到10MHz时，对于1m的导线，其阻抗是直流电阻的1000倍到10万倍。因此，在射频电流中，当电流流过地线时，电压下降较大。从表中也可以看出，增大导线直径对减小直流电阻非常有效，但是减小交流阻抗的作用是有限的。但是，在电磁兼容性中，人们最关心的是交流阻抗。为了减少交流阻抗，一种有效的方法是并联地连接多个导线。当两条导线并联连接时，其总电感L为：
L = （L1 + M ）/2
在公式中，L1是单个导线的电感，M是两条导线之间的电感。从公式可以看出，在两条导线相距的情况下，它们之间的相互电感较小，总电感相当于一条导线电感的一半。因此，多个接地线可以降低接地阻抗。但是，请注意多个电线之间的距离不能太近。
3.接地干涉机制
3.1接地环路干扰
由于存在接地阻抗，当电流流过接地时，接地会产生电压。电流大的话，这个电压就会变大。例如，如果附近的大电力用电器启动的话，接地线会产生强电流。这个电流使两个装置的连接电缆产生电流。根据电路的不平衡性，每个导线的电流不同，因此产生差模电压，影响电路。由于这种干扰是由电缆和地线构成的环路电流产生的，所以会造成地线干扰。地线回路中的电流也可以由外部电磁场感应。
3.2通用阻抗干扰
当两个电路共享一个地线时，由于地线阻抗，一个电路地电位由另一个电路的工作电流调制。这种电路的信号耦合到另一电路，称为公共阻抗耦合。
在数字电路中，由于信号的频率高，所以接地线常常表现出较大的阻抗。在这种情况下，如果不同的电路共用一级地线，则可能产生共阻抗耦合的问题。
4.接地干扰对策
4.1从接地环路对策接地环路干扰机制可以看出，如果接地环路中的电流减小，则可以减小接地环路干扰。如果能够彻底消除接地环路中的电流，则可以彻底解决接地环路干扰的问题。因此，我们提出了以下几种解决地环干扰的方案。
A.当一端的设备将一端电路浮动到浮动时，接地环路被切断，因此可以去除接地环路电流。但是，必须注意两个问题。一是考虑到安全，电路经常不允许浮动。在这种情况下，可以考虑将装置以一个电感接地。这样，50Hz的交流电流装置中接地阻抗小，在频率高的干扰信号中接地阻抗大，接地环路电流减少。然而，这只能减少高频干扰的接地环路干扰。另一个问题是，尽管设备漂浮，但是设备和地面之间存在寄生电容，并且该电容不能有效地降低高频环路电流，因为当频率高时提供低阻抗。
B.可以使用变压器来实现设备之间的连接的磁电路来连接两个设备，以切断接地环路电流。然而，应注意，由于转发器初级之间的寄生电容可提供用于频率高的接地环路电流的通路，所以转发器分离方法对高频接地环路电流的抑制效果较差。提高变压器高频分离效果的一种方法是在变压器的初次阶段之间设置屏蔽层。但是，隔离变压器请注意屏蔽层的接地端必须位于接收电路的一端。否则，不仅无法改善高频分离效应，而且还可能使高频耦合更加严重。因此，变压器安装在信号接收装置侧。良好屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率下提供有效的隔离。
C.光隔离器切断另一个接地环的方法是利用光的信号传输。这可以说是解决地环干扰问题的最理想的方法。光连接有两种方法，一种是光耦合元件，另一种是用光纤连接的。光耦合的寄生电容通常是2pf，可以在高频下提供良好的分离。光纤几乎没有寄生容量，但是在安装、维护、成本等方面不及光耦合元件。
D.共模扼流圈对连接线缆使用共模扼流圈相当于增大接地环路的阻抗，由此，在一定接地电压的作用下，接地环路电流减少。但是，必须注意控制共模扼流圈的寄生容量。否则，对高频干扰的隔离效果不好。共模扼流圈的回合数越多，寄生容量越大，高频分离的效果越差。
4.2去除共阻抗耦合
消除公共阻抗耦合的方法有两种，一种是降低公共接地部分的阻抗，从而减少公共接地上的电压，控制公共阻抗耦合。另一种方法是以适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线，通常避免强电路和弱电路共用地线、数字电路和模拟电路共用地线。如上所述，降低接地阻抗的核心问题是降低接地的电感。其中，平坦的导体是接地线，多个距离远的并行导体是接地线。对于印刷线路板，通过在双层板上配置接地网格，能够有效地降低接地阻抗，在多层板中，特意将一层用作接地线，具有小阻抗，但由此，线路板的成本增加。通过适当地接地防止公共阻抗的接地方法是并行单点接地。并联接地的缺点是接地导线过多。因此，实际上，所有电路都不需要并行地单点接地，对于相互干扰较小的电路，可以采用串联单点接地。例如，可以将电路分类为强信号、弱信号、模拟信号、数字信号等，串联单点接地到同类电路内部，不同类型的电路采用并联单点接地。
5.总结
地线造成电磁干扰的主要原因是，地线存在阻抗，电流流过地线，地线产生电压，这就是地线噪声。在该电压的驱动下，产生接地环路电流，形成接地环干扰。当两个电路共用一个地线时，形成共同阻抗耦合。解决接地环路干扰的方法包括切断接地环路并增加接地环路的阻抗平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是降低公共接地线部分的阻抗，或者采用并行单点接地，彻底消除公共阻抗。
