1.   EMC 基本概念

1.1 接地（接參考地）

“接地"一詞在不同場合有不同理解：一種是真正意義上的接地（也就是我們平常所說的接大地）；另一種是接參考地（設(shè)備里的一個公共參考電位點）。

設(shè)備接大地，是為了設(shè)備的安全以及與人員的安全。

設(shè)備接參考地，是為了在設(shè)備里建立一個穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)電位點。

1.1.1 參考地的概念

理想的參考地是一個零電位、零阻抗的物理實體，任何電流通過它時都不會產(chǎn)生壓降。因此，理想的參考地可以為設(shè)備中的任何信號提供公共的參考電位，而不必?fù)?dān)心各接地點之間是否存在電位差。

理想的參考地并不存在，但參考地的概念對于設(shè)備的電磁兼容性仍有重要意義。

在實用中，設(shè)備的參考地可以是一塊金屬薄板（在實際設(shè)備中，往往是一塊大面積的金屬板，如設(shè)備的底板、專用接地銅排、甚至是由設(shè)備的框架來擔(dān)當(dāng)?shù)?。這塊金屬板在設(shè)備里作為部分或全部電路的信號參考平面。

1.1.2 設(shè)備參考地的接法

設(shè)備有四種基本的參考接地方法：即浮地、單點接地和多點接地，以及由單點接地和多點接地派生出來的混合接地。

a. 浮地

采用浮地的目的是將設(shè)備或電路與公共地或可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)體隔離開來。浮地還可以使不同電位的電路間配合（通過光耦或變壓器）變得容易。

浮地方式的最（）大優(yōu)點是抗干擾性能好。 浮地的主要缺點是設(shè)備不與公共地直接連接，容易產(chǎn)生靜電積累，當(dāng)電荷積累到一定程度，會在設(shè)備與公共地之間的電位差會引起強(qiáng)烈的靜電放電，成為破壞性很強(qiáng)的干擾源。作為折衷，可在采用浮地的設(shè)備與公共地之間接進(jìn)一個阻值很大的電阻，以便泄放掉所積累的電荷。

實例：西門子模板的“地"

實例：西門子模板的“地"

實例：CPU 模板和信號模板

b.單點接地

單點接地是在一個電路或設(shè)備中，只有一個物理點被定義為參考接地點，其他凡是需要接地的點都被連接到這一點上。如果在一個系統(tǒng)中包含有許多機(jī)柜，則每個機(jī)柜的“地"都是獨立的（即機(jī)柜內(nèi)的電路采 用自己的單點接地），然后各機(jī)柜的“地"再被連到系統(tǒng)中唯（）一的參考點上。

單點接地的優(yōu)點是簡單。但是單點接地的最大缺點是，當(dāng)系統(tǒng)工作頻率很高，以致波長小到與系統(tǒng)接地線長度可以比擬時（如達(dá)到λ/4 時），就不能再用單點接地了。此時，這根接地線就好像是一根天線，通過它向外輻射電磁波， 會影響周圍設(shè)備和電路的工作。

單點接地分串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。從噪聲觀點看，串聯(lián)單點接地是最差的接地方式，因任何導(dǎo)線都有電阻，流經(jīng)導(dǎo)線的電流都會在導(dǎo)線上產(chǎn)生壓降，造成相互間干擾。

串聯(lián)單點接地

Va＝(I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3)R1； Vb＝(I2＋I(xiàn)3)R2＋(I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3)R1； Vc＝I3R3＋(I2＋I(xiàn)3)R2＋(I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3)R1 。對于地線電流大而線徑細(xì)的場合， 三點電位將相差很多。

并聯(lián)單點接地

c.多點接地

多點接地是指設(shè)備（或系統(tǒng)）中凡是需要接地的點都是直接接到離它最近的接地平面上（就近接地），以便使接地線的長度為最短。這里所說的接地平面可以是設(shè)備的底板、專用接地母線、甚至是設(shè)備的框架。多點接地的這一特點使得它在高頻場合(>10M)下的應(yīng)用有上佳表現(xiàn)（而單點接地在低頻(<1M)時的性能為最好）。多點接地的形式看 似比較簡單，但對系統(tǒng)中的眾多接地線的維護(hù)提出了更高的要求。因為任何接地點上的腐蝕、松動都會使接地系統(tǒng)出現(xiàn)高阻抗，從而使接地效果變差。

d.混合接地

單點接地的優(yōu)點和多點接地的缺點，使人們想到了混合接地：即個別要求高頻接地的點選擇多點接地（就近接地），其余各點都采用單點接地。所謂混合接地，要求設(shè)計人員對系統(tǒng)各部分工作情況作一個分析，只將那些需要就近接地的點直接（或需要高頻接地的點通過旁路電容）與接地平面相連。而其余各點都采用單點接地的辦法。

接地的主要目的應(yīng)該是提供一個低阻抗的參考面/低阻抗的回流路徑。選擇單點接地、多點接地或者混合接地的思路，應(yīng)該綜合考慮噪聲的頻率、接地線的長度等因素，從而選擇一個地線阻抗最（）低的接地方法。

下面是幾個單點接地的應(yīng)用實例，通過這些實例可以知道哪些做法是正確的；哪些做法是可以采用的；又有哪些做法是錯誤的。

實例 1.

1.1.3 參考接地線的處理（搭接）

參考接地是在一個需要接參考地的點（或面）與一個稱為參考地的點（或面）之間建立導(dǎo)電通路。

搭接則是在參考接地線處理中采用的一個辦法，通過它實現(xiàn)低阻抗互連的目的。搭接后的兩個金屬面便成為等電位面。搭接可實現(xiàn)電路與機(jī)箱、電路與參考地、電纜屏蔽層與機(jī)箱、濾波器與機(jī)箱之間的連接，屏蔽體上不同部位的連接以及不同機(jī)箱的地線連接等等。

搭接分直接搭接（將要連接的點直接構(gòu)通）和間接搭接（通過中間導(dǎo)體實現(xiàn)連接點之間的相互構(gòu)通）兩種。

1.1.4 常用的搭接方法有：

①焊接。是比較理想的搭接方法，可避免金屬面曝露在空氣中，因銹蝕造成的搭接性能下降。

②鉚接。在鉚接部位的阻抗很小，但其他部位阻抗較大。在高頻時不能提供良好的低阻抗連接。

③螺釘連接。由于螺釘運動，使兩部分金屬接觸由面變成了線接觸。 麻煩的是，由于腐蝕和高頻電流的趨膚效應(yīng)使射頻電流沿螺釘?shù)穆菪€流動，使這種連接在很大程度上呈現(xiàn)電感性，對于高頻信號的接地線處理不利。也正是基于這一原因，建議尤其不要采用自攻螺釘作接地線的連接處理。

1.1.5 搭接不良對設(shè)備的影響

實例 1

實例 2

1.2設(shè)備的接地（接大地）

將大地作基準(zhǔn)電位是基于以下幾個理由：

①可實現(xiàn)設(shè)備的安全接地。當(dāng)設(shè)備不接地時，一旦電源線與機(jī)箱之間的絕緣層發(fā)生破損就會造成觸電。設(shè)備接地后，機(jī)箱的對地電壓為 0V，即使電源線與機(jī)箱間的絕緣遭到破壞，也只有大電流流到地線，引起進(jìn)線保險絲的燒斷，從而保護(hù)設(shè)備的安全。

②泄放掉因靜電感應(yīng)在機(jī)箱上所積蓄的電荷，從而避免由于電荷積聚使機(jī)箱電位升高而造成的設(shè)備內(nèi)部放電。

③提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性，防止設(shè)備在外界電磁環(huán)境作用下使設(shè)備對大地電位發(fā)生變化，造成電路工作不穩(wěn)定。將設(shè)備的外殼接地，設(shè)備就以大地為零參考電位，可以有效防止干擾的發(fā)生。

所以，設(shè)備接大地能夠保證設(shè)備安全、人員安全和設(shè)備可靠運行。實用中如能把接地與屏蔽兩大技術(shù)配合使用，則對提高設(shè)備電磁兼容性能起到事半功倍的作用。