接地与浮地
本内容介绍PCB信号地、机壳、屏蔽层等地的连接形式，接地与浮地。紫色文字是超链接，点击自动跳转至相关博文。持续更新，原创不易！
目录：
一、问题的引入
二、安规电容
1、作用
2、分类
3、注意
4、电路
三、关于地的介绍
四、信号“地”
1、浮地技术的应用
2、混合接地
3、单板接地
4、带屏蔽层电缆的屏蔽层接地
五、设备接大地
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1）X电容又分为X1, X2, X3，主要差別在于：
（1）X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV,
（2）X2耐高压小于等于2.5 kV,
（3）X3耐高压小于等于1.2 kV
2）Y电容又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于：
（1）Y1耐高压大于8 kV,
（2）Y2耐高压大于5 kV,
（3）Y3耐高压 n/a
（4）Y4耐高压大于2.5 kV
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当在电源跨线电路中使用电容器来消除噪音时，不仅仅只有正常电压，还必须考虑到异常的脉冲电压（如闪电）的产生，这可能会导致电容器冒烟或者起火。所以，跨线电容器的安全标准对于在不同国家有严格规定，故必须使用经过安全认证的电容器。
2）不允许将直流电容器用作跨线电容器使用
对于X2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合，如电源跨线路连接，可承受2.5kV的脉冲电压。
对于Y2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合，用于电源跨线路连接时，能承受5kV的脉冲电压冲击，不致发生击穿现象。
三、关于地的介绍
“地”是电子技术中一个很重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种， 容易混淆,故总结一下“地”的概念。“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地，两者概念不同，目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。 对于线路工程师来说，该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’；对于系统设计师来说，它常常是机柜或机架；对电气工程师来说，它是绿色安全地线或接到大地。
PG(Power Ground)是电源地，指供电回路的接地；FG(Frame Ground)是机器的金属外壳或机架。
对一台机器来说，PG唯一，FG根据机器的结构可能多点。FG通过连接PG来形成保护回路，PG和FG实际上连在一起。
地类型总结：
PE、PGND、FG：保护地或机壳；BGND或DC-RETURN：DC48V(+24V)电源(电池)回流；GND：工作地；DGND：数字地；AGND：模拟地；LGND：防雷保护地。
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四、信号“地”
信号“地“又称参考“地“，零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共端。关于信号回流和跨分割的介绍移步：电源、信号完整性与高速电路。
(1) 直流地：直流电路“地”，零电位参考点。
(2) 交流地：交流电的零线。应与地线区别开。
(3) 功率地：大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。
(4) 模拟地：放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。
(5) 数字地：也叫逻辑地，是数字电路的零电位参考点。
(6) “热地”：开关电源无需使用工频变压器，其开关电路的“地”和市电电网有关，即所谓的“热地”，带电 。
(7) “冷地”：由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离；又由于其反馈电路常用光电耦合器，既能传送反馈信号，又将双方的“地”隔离；所以输出端的地称之为“冷地”，不带电。
信号接地
设备的信号接地，可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。有单点接地，多点接地，浮地和混合接地。(这里主要介绍浮地)
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。(给整个电路一个稳定的零电位参考，选这个接地点时，一定要注意地点或地平面的自身干净与否)在低频电路中，布线和元件之间不会产生太大影响。(线间，线与元件间的耦合电容)通常频率小于1MHz的电路，采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。在高频电路中，寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路，常采用多点接地或多层板(完整的地平面层)。
浮地，即该电路的地与大地无导体连接。[ 虚地:没有接地，却和地等电位的点] 其优点是该电路不受大地电性能的影响。浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰(RF电流)。
其缺点是该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。
一个折衷方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的泄放电阻，用以释放所积累的电荷，电荷累积电压抬高，可能会产生瞬间静电释放，击穿元件。注意控制释放电阻的阻抗，太低的电阻会影响设备泄漏电流的合格性。
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1、浮地技术的应用
a.交流电源地与直流电源地分开
一般交流电源的零线是接地的。但由于存在接地电阻和其上流过的电流(回路电流)，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。另外，交流电源的零线上往往存在很多干扰，如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。因此，采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术，可以隔离来自交流电源地线的干扰。
b.放大器的浮地技术
对于放大器而言，特别是微小输入信号和高增益的放大器，在输入端的任何微小的干扰信号都可能导致工作异常。因此，采用放大器的浮地技术，可以阻断干扰信号的进入，提高放大器的电磁兼容能力。
c.浮地技术的注意事项
1）尽量提高浮地系统的对地绝缘电阻，从而有利于降低进入浮地系统之中的共模干扰电流。
2）注意浮地系统对地存在的寄生电容，高频干扰信号通过寄生电容仍然可能耦合到浮地系统之中。
3）浮地技术必须与屏蔽、隔离等电磁兼容性技术相互结合应用，才能收到更好的预期效果。
4）采用浮地技术时，应当注意静电和电压反击对设备和人身的危害。
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2、混合接地
混合接地使接地系统在低频和高频时呈现不同的特性，这在宽带敏感电路中是必要的。 电容对低频和直流有较高的阻抗，因此能够避免两模块之间的地环路形成。当将直流地和射频地分开时，将每个子系统的直流地通过10～100nF的电容器接到射频地上，这两种地应在一点有低阻抗连接起来，连接点应选在最高翻转速度（di/dt）信号存在的点。
模拟信号和数字信号都要回流到地，因为数字信号变化速度快，从而在数字地上引起的噪声就会很大，而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。
一般来说，模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开，如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。
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3、单板接地
对于一般器件来说，就近接地是最好的，采用了拥有完整地平面的多层板设计后，对于一般信号的接地就非常容易了，基本原则是保证走线的连续性，减少过孔数量；靠近地平面或者电源平面等。
有些单板有对外的输入、输出接口，比如串口连接器、网口RJ45连接器等，若对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作，例如网口互连有误码、丢包等，并且会成为对外的电磁干扰源，把板内的噪声向外发送。一般来说单独分割出一块独立的接口地，与信号地的连接采用细的走线连接，可以串上0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的，对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。
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4、带屏蔽层电缆的屏蔽层接地
屏蔽电缆屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是PCB信号地上，这是因为信号地上有各种的噪声，如果屏蔽层接到了信号地上，噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰，所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净。
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五、设备接大地
在工程实践中，除认真考虑设备内部的信号接地外，通常还将设备的PCB信号地、机壳与大地连在一起，以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的是：
1）保护地，保护接地就是将设备正常运行时不带电的金属外壳（或构架）和接地装置之间作良好的电气连接。 为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器外壳，另一端与大地作可靠连接。
2）防静电接地，泄放机箱上所积累的电荷，避免电荷积累使机箱电位升高，造成电路工作的不稳定。
3）屏蔽地，避免设备在外界电磁环境的作用下使设备对大地的电位发生变化，造成设备工作的不稳定。
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