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什么是地線？大家在教科書(shū)中對(duì)地線的定義是：地線是一個(gè)等電位體，作為電路電位的參考點(diǎn)。這個(gè)定義不符合實(shí)際情況。實(shí)際地線上的電位不是恒定的。如果用儀表測(cè)量地線上各點(diǎn)之間的電位，就會(huì)發(fā)現(xiàn)地線上各點(diǎn)的電位可能相差很大。正是這些電位差導(dǎo)致了電路的不正常工作。將電路定義為等電位體只是人們對(duì)地線電位的期望。 有人對(duì)地線給出了更現(xiàn)實(shí)的定義將地線定義為：信號(hào)流回源的低阻抗路徑。在此定義中強(qiáng)調(diào)了地線中的電流流動(dòng)。根據(jù)這個(gè)定義，就很容易理解地線產(chǎn)生電位差的原因了。因?yàn)榈鼐€的阻抗永遠(yuǎn)不會(huì)為零，所以當(dāng)電流流過(guò)有限的阻抗時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電壓降。因此，我們應(yīng)該想象，地線上的電位就像大海中的波浪，一波接著一波。
說(shuō)起地線阻抗引起的地線上各點(diǎn)之間的電位差，很多人覺(jué)得不可思議：當(dāng)我們用歐姆表測(cè)量地線的電阻時(shí)，地線的電阻往往在毫歐姆級(jí)，電流流過(guò)這么小的電阻怎么會(huì)出現(xiàn)這么大的電壓降，導(dǎo)致電路工作不正常。
地線干擾機(jī)理，公共阻抗干擾 當(dāng)兩個(gè)電路共用一根地線時(shí)，由于地線的阻抗，一個(gè)電路的地電位會(huì)受到另一個(gè)電路的工作電流的調(diào)制。這種電路中的信號(hào)耦合到另一個(gè)電路中，這種耦合稱為公共阻抗耦合。
在數(shù)字電路中，由于信號(hào)頻率較高，地線往往呈現(xiàn)較大的阻抗。這時(shí)，如果有不同的電路共用一段地線，可能會(huì)出現(xiàn)公共阻抗耦合的問(wèn)題
地線干擾對(duì)策、地回路對(duì)策 從地回路干擾的機(jī)理來(lái)看，只要降低地回路中的電流，就可以降低地回路干擾。如果能完全消除接地回路中的電流，就可以徹底解決接地回路干擾的問(wèn)題。因此，我們提出以下解決方案來(lái)解決接地環(huán)路干擾。
A. 使器件一端浮地 如果一端電路浮地，則接地回路被切斷，因此可以消除接地回路電流。但是有兩個(gè)需要注意的問(wèn)題，一是出于安全考慮，電路往往不允許浮空。在這種情況下，請(qǐng)考慮通過(guò)電感器將設(shè)備接地。這樣50Hz交流電流設(shè)備的接地阻抗很小，而對(duì)于頻率較高的干擾信號(hào)，設(shè)備的接地阻抗比較大，降低了接地回路電流。但這樣做只能減少高頻干擾的地環(huán)路干擾。另一個(gè)問(wèn)題是，雖然器件處于浮地狀態(tài)，但器件與地之間仍然存在寄生電容。該電容在較高頻率下提供較低阻抗，因此不能有效降低高頻接地回路電流。
B、使用變壓器實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連接。使用磁路將兩個(gè)設(shè)備連接起來(lái)，可以切斷接地回路電流。但需要注意的是，變壓器初級(jí)和次級(jí)之間的寄生電容仍然可以為高頻接地回路電流提供通路，所以變壓器隔離方式對(duì)高頻接地回路電流的抑制效果較差.提高變壓器高頻隔離效果的一種方法是在變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間設(shè)置屏蔽層。但必須注意，隔離變壓器屏蔽層的接地端必須在電路的接收端。否則，不僅不能提高高頻隔離效果，還會(huì)使高頻耦合更加嚴(yán)重。因此，變壓器應(yīng)安裝在信號(hào)接收裝置的一側(cè)。良好屏蔽的變壓器可以在低于 1MHz 的頻率下提供有效的隔離。
C. 使用光隔離器切斷接地回路的另一種方法是使用光來(lái)傳輸信號(hào)。這可以說(shuō)是解決地環(huán)路干擾問(wèn)題的最理想的方式。光連接有兩種方法，一種是光耦器件，另一種是光纖連接。光耦的寄生電容一般為2pf，可以在非常高的頻率下提供良好的隔離。光纖幾乎沒(méi)有寄生電容，但在安裝、維護(hù)、成本等方面不如光耦合器。
D、在連接電纜上使用共模扼流圈，相當(dāng)于增加接地回路的阻抗，使接地回路電流在一定的接地電壓作用下減小。但要注意控制共模扼流圈的寄生電容，否則對(duì)高頻干擾的隔離效果很差。共模扼流圈圈數(shù)越多，寄生電容越大，高頻隔離越差。
取消公共阻抗耦合取消除了常見(jiàn)的阻抗耦合外，還有兩種方式。一是降低公共地線的阻抗，使公共地線上的電壓也降低，從而控制公共阻抗耦合。另一種方法是通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥胤绞剑荛_(kāi)容易相互干擾的電路的公共地線。一般要避免強(qiáng)電電路和弱電電路共用地線，數(shù)字電路和模擬電路共用地線。如前所述，降低地線阻抗的核心問(wèn)題是降低地線的電感。這包括使用扁平導(dǎo)體接地和多個(gè)平行導(dǎo)體間隔開(kāi)接地。對(duì)于印刷電路板，在雙層板上鋪設(shè)地線柵，可以有效降低地線阻抗。多層板雖然專門使用一層地線，雖然阻抗很小，但是會(huì)增加電路板的成本。 .通過(guò)適當(dāng)接地避免公共阻抗的接地方法是單點(diǎn)并聯(lián)接地。并聯(lián)接地的缺點(diǎn)是接地線太多。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，并非所有電路都必須單點(diǎn)并聯(lián)接地。對(duì)于相互干擾較小的電路，可采用單點(diǎn)串聯(lián)接地。例如，電路可以按照強(qiáng)信號(hào)、弱信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等進(jìn)行分類，然后在同類電路內(nèi)采用串聯(lián)單點(diǎn)接地，對(duì)不同類型的電路采用并聯(lián)單點(diǎn)接地。

總結(jié)：PCB中地線造成電磁干擾的主要原因是地線的阻抗。當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，地線上會(huì)產(chǎn)生電壓，這就是地線噪聲。在這個(gè)電壓的驅(qū)動(dòng)下，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接地回路電流，造成接地回路干擾。當(dāng)兩個(gè)電路共享一段接地時(shí)，會(huì)發(fā)生公共阻抗耦合。解決接地回路干擾的方法是切斷接地回路，增加接地回路的阻抗，使用平衡電路。解決公共阻抗耦合的方法是降低公共地線的阻抗，或者采用單點(diǎn)接地并聯(lián)，徹底消除公共阻抗。

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