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地线设计是电磁兼容设计中大家½很注意，却又不知道应该怎样去做的一个问
题。了解了地线造成干扰问题的机理之后，在设计和实½地线时就有了一个明确
的思路。
本期从介绍地线造成干扰的原理入手，½读者了解设计地线的关键和原
则。
1
什么是地线？
地线有安全地和信号地两种。前者是为了保证人身安全、设备安全而设½的
地线，后者是为了保证电路正确工½所设½的地线。
造成电路干扰现象的主要是
信号地，因此这里仅讨论信号地的问题。
信号地的一般定义是：电路的电½参考点。
更恰½地说，
这个定义是我们设计电路时的一个假设。从这个定义是无法分
析和理解一些地线干扰问题的。从现在开始，我们在分析电磁兼容问题时，½用
下面的定义。
地线是信号电流流回信号源的地阻抗路径。
既然地线是电流的一个路径，那么根据欧姆定律，地线上是有电压的；既然
地线上有电压，说明地线不是一个等电½½。这样，我们在设计电路时，关于地
线电½一定的假设就不再成立，
因此电路会出现各种错误。这就是地线干扰的实
质。
2
地线的阻抗有多大？
一个难以理解的问题是，我们在设计地线时，½½地线的电阻很小，那么地
线上的电½差怎么会大到导致电路出错的程度。理解这个问题，要理解地线阻抗
的组成。
地线的阻抗
Z
由电阻部分和感抗部分两部分组成，即：Z
= RAC + jωL。
电阻成分：
导½的电阻分为直流电阻
RDC
和交流电阻
RAC。
对于交流电流，
由于趋肤效应，电流集中在导½的表面，导致实际电流截面减小，电阻增加，直
流电阻和交流电阻的关系如下：
RAC= 0.076rf1/2RDC
式中：
r=导线的半径，
单½
cm，
f=流过导线的电流频率，
单½
Hz， RDC=
导
线的直流电阻，单½
Ω。
电感成分：任½导½½有内电感（这区别于通常讲的外电感，外电感是导½
所包围的面积的½数）
内电感与导½所包围的面积无关。
，
对于圆截面导½如下：
L=0.2S[ln(4.5/d) -1]
（μH）
式中
S=导½长度(m)，d=导½直径(m)
表
1
说明了直流电阻与交流阻抗的巨大差异。频率很½时的阻抗可以认为
是导½的电阻，从表中可以看出，随着频率升高，阻抗增加很快，½频率达到
100MHz
以上时，直径
6.5mm
长度仅为
10cm
的导线也有数十欧姆的阻抗。
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表
1
不同直径、长度的导线的阻抗
3
地环路干扰及对策
地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距
较远的设备之间。
其产生的内在原因是设备之间的地线电½差。地线电压导致了
地环路电流，
由于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路造成½响的差模干扰
电压（图
1）。
由于地环路干扰是由地环路电流导致的，因此在实践中，有时会发现，½将
一个设备的地线断开时，干扰现象消失，这是因为地线断开时，切断了地环路。
这种现象往往发生在干扰频率较½的场合，
½干扰频率高时，短开地线与否关系
不大。
地环路干扰½成的原因
1：两个设备的地电½不同，½成地电压，在这个电
压的驱动下，“设备
1-互联电缆-设备 2-
地”½成的环路之间有电流流动。由于
电路的不平衡性，每根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成干
扰。地线上的电压是由于其他功率较大的设备也用这段地线，在地线中引起较强
电流，而地线又有较大阻抗产生的。
地环路干扰½成的原因
2：
由于互联设备处在较强的电磁场中，
电磁场在“设
备
1 -
互联电缆
-
设备
2 -
地”½成的环路中感应出环路电流，与原因
1
的过
程一样导致干扰。
解决地环路干扰的方法：
解决地环路干扰的基本思路有三个：
一个是减小地
线的阻抗，从而减小干扰电压，½是这对第二种原因导致的地环路没有效果。另
一个是增加地环路的阻抗，从而减小地环路电流。½阻抗无限大时，实际是将地
环路切断，即消除了地环路。例如将一端的设备浮地、或将线路板与机箱断开等
是直接的方法。½出于静电防护或安全的考虑，
这种直接的方法在实践中往往是
不允许的。更实用的方法是½用隔离变压器、光耦合器件、共模扼流圈、平衡电
路等方法。
第三个方法是改变接地结构，
将一个机箱的地线连接到另一个机箱上，
通过另一个机箱接地，这就是单点接地的概念。
4
公共阻抗耦合及对策
½两个电路的地电流流过一个公共阻抗时，就发生了公共阻抗耦合，如图
2(a)
所示。
一个电路的地电½会受到另一个电路工½状态的½响，
即一个电路的地电½
受另一个电路的地电流的调制，另一个电路的信号就耦合进了前一个电路。
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放大器级间公共地线耦合问题：图
2(a)
中的放大器，由于前½放大电路与
功率放大电路共用一段地线，
功率放大电路的地线电流很大，因此在地线上产生
了较大的地线电压
V。这个电压正½在前½放大电路的输入回路中，如果满足一
定的相½关系，就½成了正反馈，造成放大器自激。
解决办法：可以有两个解决办法，一个是将电源的½½改变一下，½它靠近
功率放大电路，这样，
就不会有较大的地线电压½在前½放大电路的输入回路中
了，如图
2 (b)
所示。另一个办法是功率放大电路单独通过一根地线连接到电
源，这实际是改成了并联单点接地结构，如图
2 (d)
所示。
5
接地策略
信号地有图
3
所示的几种方式。
单点接地：
所有电路的地线接到公共地线的同一点，
进一步可分为串联单点
接地和并联单点接地。最大½处是没有地环路，相对简单。½地线往往过长，导
致地线阻抗过大。
多点接地：所有电路的地线就近接地，地线很短，适合高频接地。问题是存
在地环路。
混合接地：在地线系统内½用电感、电容连接，利用电感、电容器件在不同
频率下有不同阻抗的特性，½地线系统在不同的频率具有不同的接地结构。
串联单点接地容易产生公共阻抗耦合的问题，
解决的方法是采用并联单点接
地。½是并联单点接地往往由于地线过多，而没有可实现性。因此，灵活的方案
是，将电路按照信号特性分组，相互不会产生干扰的电路放在一组，一组内的电
路采用串联单点接地，不同组的电路采用并联单点接地。如图
4
所示。这样，
既解决了公共阻抗耦合的问题，又避免了地线过多的问题。
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