透徹解析信號地與電源地的關係

　　電源地主要是針對電源迴路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過的電流較大，而信號地主要是針對兩塊晶片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑，一般來說信號地流過的電流很小，其實兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白在布PCB板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑，然後在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑，如果共用的話，有可能會導致電源地上大的電流會在信號地上產生一個電壓差(可以解釋為：導線是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流過的電流較大時，也會在此導線上產生電位差，這也叫共阻抗幹擾)，使信號地的真實電位高於0V，如果信號地的電位較大時，有可能會使信號本來是高電平的，但卻誤判為低電平。

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　　一、不同接地

　　當然電源地本來就很不乾淨，這樣做也避免由於幹擾使信號誤判。所以將兩者地在布線時稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題，因為數字電路的門限較高。除了正確進行接地設計、安裝,還要正確進行各種不同信號的接地處理。控制系統中，大致有以下幾種地線：

　　1、數字地

　　數字地：也叫邏輯地，是各種開關量(數字量)信號的零電位。

　　2模擬地

　　模擬地：是各種模擬量信號的零電位。

　　3、信號地

　　信號地：通常為傳感器的地。

　　4、交流地

　　交流地：交流供電電源的地線，這種地通常是產生噪聲的地。

　　5、直流地

　　直流地：直流供電電源的地。

　　6、屏蔽地

　　屏蔽地：也叫機殼地，為防止靜電感應和磁場感應而設。

　　二、接地問題的一些看法

　　以上這些地線處理是系統設計、安裝、調試中的一個重要問題。下面就接地問題提出一些看法：

　　1、控制系統宜採用一點接地

　　一般情況下,高頻電路應就近多點接地，低頻電路應一點接地。在低頻電路中，布線和元件間的電感並不是什麼大問題，然而接地形成的環路的幹擾影響很大，因此，常以一點作為接地點;但一點接地不適用於高頻，因為高頻時，地線上具有電感因而增加了地線阻抗，同時各地線之間又產生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下,可用一點接地;高於10MHz時，採用多點接地;在1～10MHz之間可用一點接地，也可用多點接地。

　　2、交流地與信號地不能共用。

　　由於在一段電源地線的兩點間會有數mV甚至幾V電壓，對低電平信號電路來說，這是一個非常重要的幹擾，因此必須加以隔離和防止。

　　3、浮地與接地的比較

　　全機浮空即系統各個部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個系統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。這種方法具有一定的抗幹擾能力，但一旦絕緣下降就會帶來幹擾。還有一種方法，就是將機殼接地，其餘部分浮空。這種方法抗幹擾能力強，安全可靠，但實現起來比較複雜。

　　4、模擬地

　　模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模幹擾能力，對於模擬信號可採用屏蔽浮技術。對於具體模擬量信號的接地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設計。

　　5、屏蔽地

　　在控制系統中為了減少信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控制，對信號採用屏蔽措施是十分必要的。根據屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場輻射幹擾。利用低阻金屬材料高導流而製成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線圈等磁感應，其屏蔽方法是用高導磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當信號電路是一點接地時，低頻電纜的屏蔽層也應一點接地。

　　如果電纜的屏蔽層地點有一個以上時，將產生噪聲電流，形成噪聲幹擾源。當一個電路有一個不接地的信號源與系統中接地的放大器相連時，輸入端的屏蔽應接至放大器的公共端;相反，當接地的信號源與系統中不接地的放大器相連時，放大器的輸入端也應接到信號源的公共端。

　　對於電氣系統的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若干獨立的接地子系統，每個子系統都有其共同的接地點或接地幹線，最後才連接在一起，實行總接地。