1.   EMC 基本概念

1.1 接地（接参考地）

“接地”一词在不同场合有不同理解：一种是真正意义上的接地（也就是我们平常所说的接大地）；另一种是接参考地（设备里的一个公共参考电位点）。

设备接大地，是为了设备的安全以及与人员的安全。

设备接参考地，是为了在设备里建立一个稳定可靠的基准电位点。

1.1.1 参考地的概念

理想的参考地是一个零电位、零阻抗的物理实体，任何电流通过它时都不会产生压降。因此，理想的参考地可以为设备中的任何信号提供公共的参考电位，而不必担心各接地点之间是否存在电位差。

理想的参考地并不存在，但参考地的概念对于设备的电磁兼容性仍有重要意义。

在实用中，设备的参考地可以是一块金属薄板（在实际设备中，往往是一块大面积的金属板，如设备的底板、专用接地铜排、甚至是由设备的框架来担当的)。这块金属板在设备里作为部分或全部电路的信号参考平面。

1.1.2 设备参考地的接法 

设备有四种基本的参考接地方法：即浮地、单点接地和多点接地，以及由单点接地和多点接地派生出来的混合接地。

a. 浮地

采用浮地的目的是将设备或电路与公共地或可能引起环流的公共导体隔离开来。浮地还可以使不同电位的电路间配合（通过光耦或变压器）变得容易。

浮地方式的最大优点是抗干扰性能好。 浮地的主要缺点是设备不与公共地直接连接，容易产生静电积累，当电荷积累到一定程度，会在设备与公共地之间的电位差会引起强烈的静电放电，成为破坏性很强的干扰源。作为折衷，可在采用浮地的设备与公共地之间接进一个阻值很大的电阻，以便泄放掉所积累的电荷。

实例：西门子模板的“地”

实例：西门子模板的“地”

 实例：CPU 模板和信号模板

b.单点接地

单点接地是在一个电路或设备中，只有一个物理点被定义为参考接地点，其他凡是需要接地的点都被连接到这一点上。如果在一个系统中包含有许多机柜，则每个机柜的“地”都是独立的（即机柜内的电路采 用自己的单点接地），然后各机柜的“地”再被连到系统中唯一的参考点上。

单点接地的优点是简单。但是单点接地的最大缺点是，当系统工作频率很高，以致波长小到与系统接地线长度可以比拟时（如达到λ/4 时），就不能再用单点接地了。此时，这根接地线就好像是一根天线，通过它向外辐射电磁波， 会影响周围设备和电路的工作。

单点接地分串联单点接地和并联单点接地。从噪声观点看，串联单点接地是最差的接地方式，因任何导线都有电阻，流经导线的电流都会在导线上产生压降，造成相互间干扰。

串联单点接地

Va＝(I1＋I2＋I3)R1； Vb＝(I2＋I3)R2＋(I1＋I2＋I3)R1； Vc＝I3R3＋(I2＋I3)R2＋(I1＋I2＋I3)R1 。对于地线电流大而线径细的场合， 三点电位将相差很多。

并联单点接地

c.多点接地

多点接地是指设备（或系统）中凡是需要接地的点都是直接接到离它最近的接地平面上（就近接地），以便使接地线的长度为最短。这里所说的接地平面可以是设备的底板、专用接地母线、甚至是设备的框架。多点接地的这一特点使得它在高频场合(>10M)下的应用有上佳表现（而单点接地在低频(<1M)时的性能为最好）。多点接地的形式看 似比较简单，但对系统中的众多接地线的维护提出了更高的要求。因为任何接地点上的腐蚀、松动都会使接地系统出现高阻抗，从而使接地效果变差。

d.混合接地

单点接地的优点和多点接地的缺点，使人们想到了混合接地：即个别要求高频接地的点选择多点接地（就近接地），其余各点都采用单点接地。所谓混合接地，要求设计人员对系统各部分工作情况作一个分析，只将那些需要就近接地的点直接（或需要高频接地的点通过旁路电容）与接地平面相连。而其余各点都采用单点接地的办法。

接地的主要目的应该是提供一个低阻抗的参考面/低阻抗的回流路径。选择单点接地、多点接地或者混合接地的思路，应该综合考虑噪声的频率、接地线的长度等因素，从而选择一个地线阻抗最低的接地方法。

下面是几个单点接地的应用实例，通过这些实例可以知道哪些做法是正确的；哪些做法是可以采用的；又有哪些做法是错误的。

实例 1.

实例 2.

1.1.3 参考接地线的处理（搭接）

参考接地是在一个需要接参考地的点（或面）与一个称为参考地的点（或面）之间建立导电通路。

搭接则是在参考接地线处理中采用的一个办法，通过它实现低阻抗互连的目的。搭接后的两个金属面便成为等电位面。搭接可实现电路与机箱、电路与参考地、电缆屏蔽层与机箱、滤波器与机箱之间的连接，屏蔽体上不同部位的连接以及不同机箱的地线连接等等。

搭接分直接搭接（将要连接的点直接构通）和间接搭接（通过中间导体实现连接点之间的相互构通）两种。

1.1.4 常用的搭接方法有：

①焊接。是比较理想的搭接方法，可避免金属面曝露在空气中，因锈蚀造成的搭接性能下降。

②铆接。在铆接部位的阻抗很小，但其他部位阻抗较大。在高频时不能提供良好的低阻抗连接。

③螺钉连接。由于螺钉运动，使两部分金属接触由面变成了线接触。 麻烦的是，由于腐蚀和高频电流的趋肤效应使射频电流沿螺钉的螺旋线流动，使这种连接在很大程度上呈现电感性，对于高频信号的接地线处理不利。也正是基于这一原因，建议尤其不要采用自攻螺钉作接地线的连接处理。

1.1.5 搭接不良对设备的影响

实例 1

实例 2

1.2设备的接地（接大地）

将大地作基准电位是基于以下几个理由：

①可实现设备的安全接地。当设备不接地时，一旦电源线与机箱之间的绝缘层发生破损就会造成触电。设备接地后，机箱的对地电压为 0V，即使电源线与机箱间的绝缘遭到破坏，也只有大电流流到地线，引起进线保险丝的烧断，从而保护设备的安全。

②泄放掉因静电感应在机箱上所积蓄的电荷，从而避免由于电荷积聚使机箱电位升高而造成的设备内部放电。

③提高设备工作的稳定性，防止设备在外界电磁环境作用下使设备对大地电位发生变化，造成电路工作不稳定。将设备的外壳接地，设备就以大地为零参考电位，可以有效防止干扰的发生。

所以，设备接大地能够保证设备安全、人员安全和设备可靠运行。实用中如能把接地与屏蔽两大技术配合使用，则对提高设备电磁兼容性能起到事半功倍的作用。

 

来源：Internet

关键词： EMC 电磁兼容 接地