说说电力或电子设备中的各种“地”
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首先说说为什么要接地?
接地的定义
对于线路工程师来说，接地的含义通常是‘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的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
接地就是指在系统与某个电位基准之间建立低电阻通路，相同接地点之间的连线被称为地线。它与大地是不同的。有时候需要将它与大地连接，有时候也不需要，视具体情况而定。
引入接地技术，最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当出现诸如电线绝缘不良，线路老化等某种原因引起相线和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。
随着电子通信和其它数字领域的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比如在通信系统中，大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。而且随着电子设备的复杂化，信号频率越来越高，因此，在接地设计中，信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注，否则，接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。
一、电子电路中的电源端与地端[1]
在电子电路中，会常常看到VCC、VDD和VSS三种不同的符号，它们都是什么含义呢？
1.VCC、VDD和VSS释义
根据 何谦羽用户“评论”：
VCC -> Voltage Collector-to-Collector
VDD -> Voltage Drain-to-Drain
VSS -> Voltage Source-to-Source
作如下修改：
VCC：C=Collector 表示集电极的意思；一般针对双极器件，如74系列数字电路，表示电源电压
VDD：D=Drain 表示漏极的意思；一般针对单极器件，如4000系列数字电路，表示电源电压；场效应管表示漏极电压。
VSS：S=Source 表示源极的意思，一般针对单极器件；场效应管表示漏极电压表示源极电压。
VEE：负电压供电，场效应管的源极（S）
VPP：EPROM 编程/擦除电压。
1、对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压,在普通的电子电路中，一般VCC>VDD，VSS是接地点。
2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚，说明这种器件自身带有电压转换功能。
3、在场效应管（或COMS器件）中，VDD为漏极引脚，VSS为源极引脚，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。
2.GND释义
GND(Ground)：就是公共端的意思，电路电压的基准点。也可以说是地，但这个地并不是真正意义上的地。是出于应用而假设的一个地，对于各个电路部分的公共电源来说，它就是这个公共电源的负极。
通常，电子设备的“地”有两种形式：
一种是接“大地”。以大地作为零电位，把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连，有保护设备和人员安全的作用，如保护接地、防雷接地等，通常称之为“安全地”。
另一种是“系统基准地”。在弱电系统中的接地不一定是指真实意义上与地球相连的接地，有提高系统稳定性、屏蔽保护性以增强系统电磁兼容性的作用，在必要时也可做接“大地”处理，通常称之为“信号地”。
二、电路中的数字地和模拟地
如果一个电路，既有模拟电路部分，又有数字电路部分，这时为了避免两部分之间的干扰，就有可能要区分模拟地和数字地。
由于数字信号一般为矩形波，它包含大量的高次谐波。如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。
存在问题的根本原因：无法保证电路板上铜箔的电阻为零，在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的共地电阻降到最小。
1.AVCC：模拟部分电源供电；
AGND：模拟地 ，模拟地是模拟电路部分的公共基准端，模拟信号的电压基准端（零电位点）。
2.DVCC：数字部分电源供电；
DGND：数字地 数字地是数字电路部分的公共基准端，即数字电压信号的基准端
3.如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。不短接又不妥。
具体处理的方法包括：
对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择，主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。
而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。
另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声，方法是：尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；满接地，即除传输信号的印制线以外，其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。
地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路所包围面积不可过大，以免仪器处于强磁场中时，产生感应电流。但如果只是低频电路，则应避免地线环路。数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D，则只在此处单点共地。低频中没有多大影响，但建议模拟和数字一点接地。
高频时，可通过一些特殊器件把模拟和数字地连接起来一点共地。
不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。
1.模拟地与数字地的有什么区别？处理的基本原则以及有什么解决方法？
2.关于接地：数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地
模拟地和数字地间串接
1）用磁珠连接；2）用电容连接；3）用电感连接；4）用0欧姆电阻连接。
1.使用电感器连接 一般用几uH到数十uH。
2.用0欧电阻是最佳选择
a.可保证直流电位相等
b.单点接地(限制噪声)
c.对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过)。
3. 使用磁珠连接
采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。
磁珠的主要参数:
标称值：因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆 .一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。
额定电流：额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.
磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。 磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ ，它在低频时电阻比电感小得多。铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。
有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加组件阻抗（穿过磁珠次数的平方），不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多，而用多串联几个磁珠的办法会好些。铁氧体是磁性材料，会因通过电流过大而产生磁饱和，导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠，还要注意其散热措施。
铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。
在电路中只要导线穿过它即可。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。
电感与磁珠的区别:
有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠;电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰.两者都可用于处理EMC、EMI问题;电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。
作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了;磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。
电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。
磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。
4.电容 利用电容隔直通交的原理。
几种方法综述
电容隔直通交，造成浮地。电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效。串联的话就显得不伦不类。
电感体积大，杂散参数多，特性不稳定，离散分布参数不好控制，体积大。电感也是陷波，LC谐振(分布电容)，对噪点有特效。
磁珠的等效电路相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。
0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。
总之，关键是模拟地和数字地要一点接地。建议，不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。
三 、地线的阻抗问题
为了让那些不受控制的电荷能快速流入大地，接地桩在土里要和土壤的接触良好，能非常好的把电荷散到土壤里去，接地桩本身是金属对电流的阻碍可不计，主要是接地桩周围土壤对电荷有阻碍作用，这种阻碍就是接地电阻。
我们知道，地线是电子元器件工作电流返回电源负极的通路，理论上地线电阻为零，不存在地线压降。但是，实际的地线是有阻抗的，特别是在高频情况下或者电线较长时，电流流过地线时，会产生电压，这属于噪声电压，对电子设备的工作造成干扰。噪声电压是影响系统稳定的干扰源之一，不许采取措施，予以抑制或消除。要降低地线噪声的前提就是降低地线的阻抗。
随着大规模集成电路和高频电路的广泛应用，低阻抗的地线设计在电路中显得尤为重要。具体方法主要包括[2]。
1.单点接地
把电路中所有回路都接到一个单一的，相同的参考电位点上。单点接地可以分为“串联接地”和“并联接地”两种方式。在实际应用时，可以采用串联和并联混合的单点接地方式。
2.多点接地
当电路工作频率较高时，高频信号在沿着地线传播时，所到之处影响周边电路会非常严重，因此所有电路就要就近接到地上，地线要求最短，多点接地就产生了。
多点接地的目就是为了降低地线的阻抗，在高频电路中，要降低阻抗，一是减小地线电阻，二是减小地线感抗。
如何才算是高频电路？参考杨继深教授的书籍《电磁兼容EMC技术》有提到“通常1MHZ以下算低频电路，可以采用单点接地，10MHZ以上算高频电路，可以采用多点接地的方式”，1MHZ和10MHZ时，如果最长地线不超过波长的1/20，可以单点接地，否则多点接地。
假如电路中既有高频信号，又有低频信号，怎么办？混合接地会是个好选择！
四、电气控制系统中的各种“地”
在进行一个电气线路设计的时候，要正确处理各种不同信号的接地。在控制系统中，一般有有以下几种地线[3]：
（1）直流地：系统直流供电电源的地。
（2）交流地：系统交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的根源。
（3）信号地：通常为系统信号输入电路（传感器）的地。
（4）模拟地AGND：是各种模拟量信号的公共端，零电位。
（5）数字地DGND：也叫逻辑地，是各种数字量（开关量）信号的公共端，零电位。
（6）屏蔽地：也叫机壳地，为了防止静电感应和磁场感应而设。
几种接地符号 src="https://pic4.zhimg.com/v2-e9368df52a1d35d98a9fca252ded32ef_b.jpg">
由以上定义可见，保护接零系统(TN系统)与保护接地系统(TT系统)的根本区别在于工作零线(N线)与保护线(PE线)是否为同一地极引出。而当施工现场用电与外部共用一低压电网，即电力系统接地极不在施工现场时，就很难采用TN系统，只有采用TT系统了。
变压器中性点不接地,线路中有中线N线PE线，英文protecting earthing，中文名称[保护导体]，也就是我们通常所说的[地线]，我国规定PE线为绿-黄双色线 。PE线是专门用于将电气装置外露导电部分接地的导体，至于是直接连接至与电源点工作接地无关的接地极上（TT）还是通过电源中性点接地（TN）并不重要，二者都叫PE线。
PEN线是兼有保护接地线（PE线）和接中性点功能（N线）的导体。工程中多用于变电所低压侧至用户电源进线点间的一段线路（TN-C-S的TN-C段）。
PEN线是将原中性线准确的，良好的接地，同时将需要保护的设备的外壳等连接于PEN线，所以，PEN线同时具有上述所说的PE线的接地性质，也具有N线[中性线，零线]的带动负载的性质 。 不过PEN通常是为了节省材料以及在特殊地方应用的，按照电力线路部署的有关标准，应当最大可能的使用PE+N线系统，即部署完全独立的PE保护线，而不是PEN这种将N线和PE线捆绑于一起的，PEN系统一旦遇到接地问题，N线有时候由于负载不均衡，是会带电的，就很容易造成人身伤害了。所以切记，如果可能，应当尽最大能力部署独立的PE保护线，即使不部署PE保护也最好不要使用PEN，除非特定领域需要，他甚至比不部署保护线还要危险。
N线是中性线。
3.工作接地
接地网示意图地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。
4.避雷接地
避雷接地是避雷措施的一部分，作用是把雷电流引入大地。
本质上，接地，避雷是同一种实现安全防范的措施。只是防的对象不同，实现的方法是一样的。所以，一般的工程中都是把接地和避雷做在一起的，共用的。这样节省很多人力物力。
建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等)。
避雷器的一端与被保护设备相接，另一端连接地装置。当发生直击雷时，避雷器将雷电引向自身，雷电流经过其引下线和接地装置进入大地。
此外，由于雷电引起静电感应副效应，为了防止造成间接损害，如房屋起火或触电等，通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地；雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋，引起屋内电工设备的绝缘击穿，从而造成火灾或人身触电伤亡事故，所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地。
5.屏蔽接地
是消除电磁场对人体危害的有效措施，也是防止电磁干扰的有效措施。高频技术在电热、医疗、无线电广播、通信、电视台和导航、雷达等方面得到了广泛应用。人体在电磁场作用下，吸收的辐射能量将发生生物学作用，对人体造成伤害，如手指轻微颤抖、皮肤划痕、视力减退等。对产生磁场的设备外壳设屏蔽装置，并将屏蔽体接地，不仅可以降低屏蔽体以外的电磁场强度，达到减轻或消除电磁场对人体危害的目的，也可以保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁场的干扰影响。
6.防静电接地
为防止静电危害影响并将其泄放，是静电防护最重要的一环。
电气设备接地，根据功能不同包括一般接地、保护接地、抗干扰接地、机壳地、等电位体等，标准制图符号请参见下图：
接地字母和符号表示的意思：
PE、PGND、FG-保护地或机壳;
BGND或DC-RETURN-直流-48V（+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。
1、一般接地符号是一竖三横，竖与第一横相接。
2、无噪声接地符号是一般接地加一半圆口朝下。
3、保护接地符号是一般接地的基础上加一圈包住下三横。
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参考
^文中部分内容或素材来自网上，无法一一注明，如有侵犯您的权益，请联系作者删除。^详解电路设计中三种常用接地方法 http://www.elecfans.com/dianlutu/187/20170508514161.html^PCB布局&布线（3）——PCB接地设计 https://blog.csdn.net/CTianshen/article/details/108874135^控制系统中常见的几种地线详解 http://i4.cechina.cn/17/0117/10/20170117102347.htm
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