接地简介：接地、公共接地、模拟接地和数字接地

了解接地、接地和接地符号的基础知识。并非所有理由都是平等的。在本文中，我们将讨论接地、公共接地、模拟接地和数字接地。

了解接地、接地和接地符号的基础知识。并非所有理由都是平等的。在本文中，我们将讨论接地、公共接地、模拟接地和数字接地。

什么是地面？

在电子和电气工程中，按照惯例，我们将电路中的一个点定义为参考点。该参考点称为接地（或GND），承载的电压为0V。电压测量是相对测量。也就是说，必须将电压测量值与电路中的另一个点进行比较。如果不是，则测量毫无意义。

接地参考点通常（但并非总是）由标准接地符号表示（稍后会详细介绍）。请参阅图 1。

通常，该参考点是电路内所有其他电压测量的基础。但是，并非所有电压测量值都是从该参考点进行的。例如，如果要测量电阻分压器中上电阻两端的电压，则参考点不会接地。请参阅图 2。

接地

地球地面就像它听起来一样。它是通过导电材料（如铜、铝或铝合金）物理（和电气）连接到大地的接地。

根据美国国家电气规范 （NEC） 的定义，真正的接地由一根导电管或棒组成，以物理方式打入大地，最小深度为 8 英尺。

地球提供了一个电中性体，由于地球几乎无限的中性状态，它不受电波的影响。然而，应该指出的是，“地球不受电波的影响”实际上是一种概括。实际上，考虑到构成地球的所有变量和材料，地球地面是一个相当复杂的主题。而且，例如，由于闪电击中等事件，地球的电势确实会经历一些孤立的区域。电线杆，即那些串在社区中的电线杆，也连接到地面。图 3 显示了连接到电线杆的接地线。

电源插座上的第三个插脚（见图 4）物理连接到大地。

例如，这种插座与接地的连接提供了一种将测试设备连接到接地的方法 - 电源线的接地（绿色）线连接到设备的内部框架或机箱。当将各种测试设备接地时，它们都连接到一个共同的接地点，因此具有共同的参考。您可以通过测量任意两个测试设备的接地端子之间的电阻来验证这一点。

这个常见的参考是作为接地引线端子带给用户的。旁注：您的台式计算机的机箱也连接到接地。

不幸的是，接地符号用于电子和电气工程的许多应用中，通常对不同的人意味着不同的东西，因此对于一些初学者来说可能有点困惑。例如，接地符号也用作公共接地符号或 0V 参考。这有点误导，因为 0V 基准实际上并未接地。图 6 显示了使用公共/接地符号的各种接地连接。

模拟和数字接地

当数字信号改变状态时，数字电路会产生电流尖峰。当模拟电路中的负载电流发生变化时，会再次产生电流尖峰。

尽管有多种技术可以正确接地，但在混合信号接地方面，无论采用哪种接地技术，最重要的是将“噪声较高”的数字返回电流与“噪声较小”的模拟返回电流分开。这种接地分离有助于最大限度地减少或防止电路内因接地电流而产生的噪声。

当这种接地电流（将它们视为变化的电流）施加到接地回路时，会产生称为噪声的电压变化（回想欧姆定律）。您可能听说过“嘈杂的地面”这个词。这种噪声会损害本地电路中的敏感信号。接地一直是设计、系统和测试工程师的主要障碍。

一种可能的接地技术，在某些（但不是全部）情况下可能会有所帮助，使用所谓的“星形”接地。这一理念建立在电路中所有电压都以单个接地点为基准的理论之上。

图 7 显示了模拟和数字接地的单个接地点连接。

使用单个接地点（或星形接地）的方法在纸面上看起来很棒。然而，在实践中，根据设计的复杂性，实施起来可能非常困难。另一种方法是使用接地的母线。

但请记住，通常不需要物理上将模拟和数字接地分开，因为即使设计使用单个（共享）接地层，也可以通过适当的PCB布局来管理返回电流。

常见接地错误

三端子直流电源（如图 8 中的电源）可能会让初学者感到困惑。该电源具有一个正极 （+）、一个负极 （-） 和一个 GND（接地）端子。如前所述，接地端子（接地）物理连接到机箱，机箱又连接到电源线内的地线，最后通过三相插座连接到大地。

初学者常犯的一个错误是在正极 （+） 和 GND 端子之间连接负载。这种不正确的连接不允许电流返回其能量源（电源本身），因此不会流动任何电流。正确的连接是在正极 （+） 和负极 （-） 端子之间连接负载。

静电放电 （ESD）

测试设备的接地也有助于消除静电放电 （ESD）。当带静电的物体（即您）与测试设备接触时，就会发生 ESD。一些测试设备非常敏感，可能非常容易受到ESD事件的影响。

众所周知，集成电路 （IC） 极易受到 ESD 事件的影响。接地垫（称为 ESD 垫）、接地椅子和腕带通过在接触任何敏感组件之前将您接地，从而释放您身体上可能存在的任何静电，从而为您的 IC 提供足够的 ESD 保护。大多数工程师和技术人员在使用 PCB 和 IC 时也会佩戴 ESD 安全夹克，以增加对可能损坏的组件和设备的保护。

地面符号

以下地面符号是设计中可以找到的一些符号：

图 9. 一般接地符号或接地

图 10.低噪声接地或功能接地


图 11.安全或保护接地



图 12. 机箱或框架连接


图 13. 未指定通用连接/电位级别