接地与搭接技术

接地与搭接技术是防止电磁干扰、增加电子设备电磁兼容能力的重要方法之一。如果接地方

法使用恰当，搭接可靠，既可减少设备产生的对外干扰，又可使设备免受外来干扰。 

壳之间漏电，或者由于设备超负荷工作引起严重发热，烧损绝缘造成漏电，还会因环境气体污染、

灰尘沉积等原因导致漏电和电弧击穿打火。

若人体触及机壳，相当于机壳和大地之间接了一个人体电阻 Zb，人体的电阻有很大的变化范 围：在人体的皮肤处于干燥洁净和无破损情况下可高达 40kΩ～100kΩ；如果人体处于出汗潮湿状 态， 可降至 1000 Ω 左右。 而流经人体电流的安全值， 对于交流为 15mA～20mA， 对于直流为 50mA。

当流经人体的电流高达 100mA 时，人就可能死亡。因此我国规定的安全电压为 36V  和 12V。一 般家用电器的安全电压为 36V，以保证触电时流经人体之电流小于 40mA。

我国设备上用电电压为 22V 或 380V，当电源频率为 50Hz～60Hz 时，对人体有最严重的触电 危害，更低或更高的频率反而不易引起人体触电死亡。为了保证安全，应将在正常情况下不带电 的金属外壳与接地体连接，这样，当人体接触带电外壳时，大部分电流将从接地电阻旁路流入大 地。因此电阻规定为  5Ω～10Ω，则流经人体的电流将减小到原先的  1/200～1/100。对于由  380V  或 220V 三相四线制电网供电的动力设备如电动机等，为安全起见，其金属外壳除正常接地外，还

（a） （b）

图 2.28  接地棒周围的杂散电场  2.6.4  信号接地

信号接地除遵循按电路信号性质不同分类接地的一般原则外，在同类信号中，根据接地点的 连接方式不同，可以构成 4 种不同的接地系统。 

1．单点接地系统

单点接地系统用于为许多接在一起的单元电路提供共同参考点。在这种接地系统中，所有单 元电路只有一个接地点。具体又有两种单点接地形式：

（1）并联一点接地。这种单点接地形式的特点是系统中各设备（分系统）的接地线均通过一 独立的接地排，各自引向同一主接地板上，如图 2.29（a）所示。其等效电路如图 2.29（b）所示，

其中  R₁、R₂、R₃ 分别为三条接地引线的等效电阻，这时各分系统的地线电位分别为：U_A=R1

I

U

I

I

（a）接地连线示意图 （b）等效电路

图 2.29  并联一点接地

按这种方式连接，各分系统的地电位仅与各目的地线电阻 R 和地电 I 有关，不受其他分系统 的影响，对防止各分系统之间的相互干扰和地回路干扰是很有效的。特别是对连线较短、工作频 率较低的电路系统，这种接地方式更适合。它的缺点是每个分系统（设备）需要一根地线，当分 系统（设备）较多时，不仅需要很多根地线，使布线不方便，地线导线加长，导致地线电阻增大，

而且由于各地线间相互耦合，使线间电容耦合和电感耦合增大，在高频时反而会引起较大的耦合 干扰。所以，并联一点接地方式一般只在频率低于 1MHz 时才采用。

（2）串联一点接地。单点接地系统的另一种接地形式是如图 2.30（a）所示的串联一点接地

（a）接地连线示意图 （b）等效电路

图 2.30  串联一点接地

它的特点是每个分系统内的各单元是单点接地，然后利用单根绝缘导线把每个分系统的接地 点连接到树叉状的接地母线。其等效电路如图 2.30（b）所示。

由于各单元接地点的地电位不仅不为零，而且受其他单元电路的影响。因此，从防噪声和抗 干扰角度看，这种串联一点接地方式不可取。但是因其结构简单，各单元电路的接地线短，电阻 较小，所以在各种电子设备机柜中依然很常用，尤其在级数不多、各级电平相差不大以及抗干扰 能力较强的数字电路系统中应用更多。

为了扬长避短，在采用串联一点接地方式时，应注意两点：①使各接地线尽可能短而粗，以 最大限度减小其等效电阻；②使最低电平、最小电流的单元电路放在离接地点 G 最近的地方，以 避免受大信号电路的干扰。 

2．多点接地系统

多点接地是指系统中各单元电路的接地点都就近直接连到接地平面上，形成多个接地点，如 图 2.31（a）所示。这里所说的接地平面，可以是设备的底板，也可以是连通整个系统的地导线，

在比较大的系统中，还可以是设备的结构框架等等。如有可能，还可以用一个大型导电物体作为 整个系统的公共地。

（a）接地连线示意图 （b）等效电路

图 2.31  多点接地系统

多点接地的优点是电路结构比单点接地简单，而且由于接地线短，接地线上可能出现的高频 的电路系统，宜采用多点接地方式。而对于介于这两者之间的系统，工作频率为 1MHz～10MHz。

公共接地面尺寸为l/20  左右时，一般可采用单点和多点结合的混合接地方式。例如电视放大电路

能在浮地信号地线上堆积感应静电荷形成危害，或引起静电放电，形成干扰电流；雷电和电源漏 电还可以在机壳与信号地之间产生电火花，损害设备和人身安全。 

2.6.5  接地设计

实际电路系统的接地设计，应包括接地方式选择，接地位置选择，地回路干扰抑制和接地工 艺等几个方面，通过几方面的综合设计，来确保系统中作为各部分电路公共地回路的接地平面，

应对系统内的所有工作频率都呈现可忽略的低阻抗， 最大限度地减小因接地平面引入的耦合干扰。 

1．单元电路的接地

一般单元电路的接地方式和前述信号接地的方式一样，也有单点接地、多点接地、混合接地 和悬浮接地四种方式。但对一个单元电路来说，最好采用单点接地。如多点接地，不同接地点之 间不可能是理想的零阻抗，因此势必造成各接地点的电位不相等，从而导致在电路的输入回路中 引入由电流形成的干扰电压，使电路工作不稳定甚至失误。而单点接地时，地电流对输入回路没 有影响。 

2．多级电路的接地

多级电路是电子电路中广泛应用的典型电路，它普遍采用的是由多级放大电路组成的高增益 放大器。如果接地方法不正确，接地点位置选择不当或者接地不良，都将使放大器产生增益失真，

甚至引起自激振荡，破坏设备工作的稳定性。多级电路的接地，关键是要避免各级电路之间通过 公共阻抗而形成干扰。为此，一般应遵循以下几条原则：

（1）低频单元电路应采用单点接地。

（2）高频单元电路应采用多点接地。若由于某种原因高频电路采用了单点接地方式，则一定 要采用低电阻、低电感导线，即矩形横截面导线（俗称扁线）。

（3）各单元电路的接地点最终必然要汇总到一个公共接地点。而公共接地点应选择在低电平 级电路的输入端，且按从前级到末级（即小信号到大信号级）的次序作接地连接，如图 2.33 所示。

这样才能保证地线中的电流的流向是由小信号流向大信号，而不是相反，从而最大限度地减小地 电流对电路的干扰。

图 2.33  多级道路的公共接地点选择

（4）应尽量避免环形接地电路。图  2.34（a）所示的多级放大器接地系统形成了一个环行接 地电路，在这种情况下，一方面无法避免大信号电路电流进入小信号电路，造成对小信号电路的 干扰，另一方面地线环容易接受外界磁场的干扰，影响放大器的正常工作。正确的接法应该如图  2.34（b）所示的那样。

（5）应保持屏蔽电流的畅通。 

3．电缆屏蔽层的接地

电缆屏蔽层接地正确与否关系到屏蔽作用的好坏。不正确的接地会使屏蔽无效。甚至比不屏

蔽更糟糕。屏蔽电缆一般分为低频电缆和高频电缆，对低频信号电缆屏蔽层通常应单点接地；对 高频信号电缆和电力电缆的屏蔽层至少应在电缆两端接地，最好应多点接地。

（a）存在接地环回路 （b）避免接地环回路

图 2.34  有无接地环回路的比较

（1）屏蔽层的单点接地。对于单点接地的低频电路，其屏蔽层也应采用单点接地，如图 2.35 

（a）所示。其接地点可以像图中这样选择信号源端，也可选择放在电路输出端（负载端）。如果 屏蔽层在信号源和负载两端都接地，如图 2.35（b）所示，就会在屏蔽层中形成噪声电流，并通过 电感性耦合进入信号电缆，对电流产生干扰。所以对单点接地的低频电路不能两端同时接地。

（a）单点接地 （b）两点接地及等效电路

图 2.35  电缆屏蔽层的单点接地

下面针对信号电缆连接电路的屏蔽层单端接地问题再做进一步的讨论。

图 2.36（a）为单端接地的信号电缆连接电路，信号线可用双绞线、始端悬浮不接地，因而不 存在接地环，磁感应有明显减小。双绞线绞和程度越高，抗磁干扰效果越好。如果给图 2.36（a）

所示电路增加屏蔽层，如图  2.36（c）所示，显然可比原来增加一些屏蔽作用。但图  2.36（b）电 路由于屏蔽层有两点接地而存在接地环，使磁屏蔽作用增加不明显；图 2.36（c）电路屏蔽层是一 点接地，避免了接地环，使磁干扰衰减量可比原来增加 15dB 左右，磁屏蔽作用比较显著。图 2.36 

（d）为可用同轴电缆的单端接地传输电路。因同轴电缆的屏蔽层与中心导线形成的环面积很小，

使磁干扰性能得到显着改善。图 2.36（e）所示单端接地传输电路中，其信号线采用双绞线，而在 屏蔽层采用同轴电缆的接法，综合了双绞线和同轴电缆在磁屏蔽方面的优点，所以磁干扰衰减量 比图 2.36（c）电路又有所增加。

要说明的是，上面的分析讨论是对低频而言的，如对高频数据和结论将有很大不同。由上 面分析可看出，低频电路接地关键应考虑如何避免接地环。而高频时，由于趋肤效应使信号电

要说明的是，上面的分析讨论是对低频而言的，如对高频数据和结论将有很大不同。由上 面分析可看出，低频电路接地关键应考虑如何避免接地环。而高频时，由于趋肤效应使信号电