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电路设计中的接地方法 电路设计中地的分类及含义,在PCB设计时该如何处理?

2024-06-29m.fan-pin.com
为何电路必需接地和设计接地~

接地的种类很多:
1、工作接地:是指发电机、变压器的中性点接地,主要作用是加强低压系统电位的稳定性,减轻由于一相接地,高低压短接等原因产生过电压的危险性。
2、保护接地:就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护人的方式。
3、重复接地的作用
当系统中发生碰壳或接地短路时,可以降低零线的对地电压;当零线发生断裂时,可以使故障程度减轻。
4、过电压保护接地的作用
对于直击雷,避雷装置(包括过电压保护接地装置在内)促使雷云正电荷和地面感应负电荷中和,以防止雷击的产生,对于静感应雷,感应产生的静电荷,其作用是迅速地把它们导入地中,以避免产生火花放电或局部发热造成易燃或易爆物品燃烧爆炸的危险。
5、防静电接地的作用
设备移动或物体在管道中流动,因磨擦产生静电,它聚集在管道,容器和贮灌或加工设备上,形成很高电位,对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作为静电接低,静电一旦产生,就导入地中,以消除其聚集的可能。
6、隔离接地的作用
把干扰源产生的电场限制在金属屏蔽的内部,使外界免受金属屏蔽内于扰源的影响。也可以把防止于扰的电器设备用金属屏蔽接地,任何外来干扰源所产生的电场不能穿进机壳内部,使屏蔽内的设备,不受外界干扰源的影响。
7、屏蔽接地
为了防止电磁干扰,在屏蔽体与地或干扰源的金属壳体之间所做的永久良好的电气连接称为屏蔽接地。所以屏蔽接地属于保护接地。
8、其它和、接地

上面的朋友说的很正确,
我先说说数字地和模拟地
一般电路设计中的地线就是参考电压的基准,一般都是0V。但是在实际的PCB中,各种不同电路模块中的信号不同,比如说高频模块和低频模块。数字模块和模拟模块。在数字模块中,频率信号与邻近的地线形成耦合电容,导致数字模块中的地线一般不会是0V,而高于0V。而模拟部分信号与地线之间不会容易形成耦合。因此模拟部分的地线一般是0V。如果把数字模块的地线和模拟部分的地线连在一起,那么数字地的非0V电压会通过模拟地串入模拟部分。因此,我们在设计PVB的时候,一般是将模拟部分的地线和数字部分的地线分开布线。最好在通过单点汇合。这就是单点接地。
屏蔽地
在高频电路中,高频电路会不断向周围电路辐射电磁波,对周围电路影响非常大,因此,我们在高频电路周围加一圈地线,吸收高频辐射的电磁波。这圈地线就是屏蔽地。屏蔽地一般用在高频电路中。只要PCB板上哪里出现了高频信号,那么都可以再它周围加一圈屏蔽地。

  地线也是有阻抗的,电流流过地线时,会产生电压,此为噪声电压,而噪声电压则是影响系统稳定的干扰源之一,不可取。所以,要降低地线噪声的前提是降低地线的阻抗。
  众所周知,地线是电流返回源的通路。随着大规模集成电路和高频电路的广泛应用,低阻抗的地线设计在电路中显得尤为重要。这里就简单列举几种常用的接地方法:
  单点接地
  单点接地,顾名思义,就是把电路中所有回路都接到一个单一的,相同的参考电位点上。如下图所示。

  单点接地可以分为“串联接地”和“并联接地”两种方式。串联单点接地的方式简单,但是存在共同地线的原因,导致存在公共地线阻抗,如果此时串联在一起的是功率相差很大的电路,那么互相干扰就非常严重。并联单点接地的方式可以避免公共地线耦合的因素,但是每部分电路都需要引地线到接地点上,需要的地线就过多,不实用。
  所以,在实际应用时,可以采用串联和并联混合的单点接地方式。在画PCB板时,把互相不易干扰的电路放一层,把互相容易发生干扰的电路放不同层,再把不同层的地并联接地。如下图所示。

  单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的因素,所以并不适用,那怎么办呢?下面再介绍“多点接地”。
  多点接地
  当电路工作频率较高时,想象一下高频信号在沿着地线传播时,所到之处影响周边电路会有多么严重,因此所有电路就要就近接到地上,地线要求最短,多点接地就产生了。
  多点接地,其目的是为了降低地线的阻抗,在高频(f 一定的条件下)电路中,要降低阻抗,主要从两个方面去考虑,一是减小地线电阻,二是减小地线感抗。
  1,减小地线导体电阻,从电阻与横截面的关系公式中我们知道,要增加地线导通的横截面积。但是在高频环境中,存在一种高频电流的趋肤效应(也叫集肤效应),高频电流会在导体表面通过,所以单纯增大地线导体的横截面积往往作用不大。可以考虑在导体表面镀银,因为银的导电性较其他导电物质,故而会降低导体电阻。
  2,减小地线的感抗,的方法就是增大地线的面积。
  在实际应用时,地线短,地面积大,抗干扰的效果就会更好。
  写到这里时,可能有人会问,如何才算是高频电路?参考杨继深教授的书籍《电磁兼容EMC技术》有提到“通常1MHZ以下算低频电路,可以采用单点接地,10MHZ以上算高频电路,可以采用多点接地的方式”,1MHZ和10MHZ时

一、地的分割与汇接
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。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力,又能减少产品对外的EMI发射。
二、接地的含义
电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。把接地平面与大地连接,往往是出于以下考虑:
提高设备电路系统工作的稳定性;
静电泄放;
为工作人员提供安全保障。
三、接地的目的
安全考虑,即保护接地;
为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地);
屏蔽接地。
四、常见三种接地方法
1. 单点接地
单点接地,顾名思义,就是把电路中所有回路都接到一个单一的,相同的参考电位点上。
单点接地可以分为“串联接地”和“并联接地”两种方式。串联单点接地的方式简单,但是存在共同地线的原因,导致存在公共地线阻抗,如果此时串联在一起的是功率相差很大的电路,那么互相干扰就非常严重。并联单点接地的方式可以避免公共地线耦合的因素,但是每部分电路都需要引地线到接地点上,需要的地线就过多,不实用。
所以,在实际应用时,可以采用串联和并联混合的单点接地方式。在画PCB板时,把互相不易干扰的电路放一层,把互相容易发生干扰的电路放不同层,再把不同层的地并联接地。

电气设备(如大功率变频器)中电路板的接地设计问题。
我不知道你的大功率变频器是多大?5.5KW接地,至少选4平方的线,并且使用圆形接线端子压线,紧固在设备的接地公共端面上,切记不能将两个变频器的接地线并联接地,这样干扰大。变频器之间的距离也是需要考虑的。上下至少100mm,左右至少50mm。

什么叫工作接地和保护接地?
将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。2、作用不同。工作接地:能维持非故障相对地电压不变;能保证一次系统中相对低电压测量的准确度;雷击时对地泄放雷电流。保护接地:为保障人身安全,避免或减小事故的危害性,电气工程中常采用保护接地。3、适用范围不同。

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