電源完整性中接地規(guī)則：單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地區(qū)別

接地的處理在電源完整性中起著至關(guān)重要的一環(huán)，低速電路中，大家對電源完整性和信號(hào)完整性不是很在意，但是在高速電路中，電源完整性（PI）和信號(hào)完整性（SI）雖說是兩個(gè)不同概念，但卻是相輔相成的關(guān)系，都很重要。

本文主要聊一聊電子設(shè)備中接地的一些概念。

接地的含義

電子設(shè)備中一般有兩種地，一種叫“大地”，也被稱為安全地，另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”，也被稱為信號(hào)地。

“接大地”指的是以地球的電位為基準(zhǔn)（以大地作為零電位），把電子設(shè)備的金屬外殼、電路基準(zhǔn)點(diǎn)與大地相連接，我們家里很多大功率電器都是三角插頭，其中一個(gè)就是用來接大地。

接大地的主要的作用就是泄放靜電，泄放靜電一個(gè)是提高設(shè)備電路工作的穩(wěn)定性，還有一個(gè)是給操作者提高安全保障。

一些電子設(shè)備電路中，雖說沒有直接接大地，但是也有系統(tǒng)基準(zhǔn)地（信號(hào)地），以假設(shè)的一個(gè)點(diǎn)來作為基準(zhǔn)0電平，對電源來說，就是負(fù)極，這部分地沒有處理好，同樣也會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。

接地的目的

在電子設(shè)備中良好的接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備EMC性能的重要手段之一，提高抗干擾能力，并能減少對外的EMI發(fā)射，可以稱之為屏蔽地，上面接大地說的泄放靜電，可以稱之為保護(hù)地/防靜電接地。

接地的方式

接地的方式主要有四點(diǎn)：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、浮地和混合接地。

1、單點(diǎn)接地：如上右圖所示，系統(tǒng)只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，電路上需要接地的部分都連接到這一點(diǎn)。單點(diǎn)接地適用于低頻電路，一般頻率小于1MHz，主要是因?yàn)榈皖l電路對地阻抗敏感度不高。

數(shù)字地和模擬地、DC-DC的功率地和信號(hào)地通常都采用單點(diǎn)接地，此單點(diǎn)接地的物理點(diǎn)多用0歐姆電阻或者磁珠連接至主地。

2、多點(diǎn)接地：系統(tǒng)工作頻率變高之后，一般10MHz以上，建議采用多點(diǎn)接地。如上左圖所示，多點(diǎn)接地是將各個(gè)接地點(diǎn)直接連接到距離它最近的接地平面上。

3、浮地：其有一個(gè)重要的應(yīng)用是交流電源地和直流電源地分開，交流電源的零線一般接地，采用浮地技術(shù)，避免了零線上的干擾影響到直流電源。

4、混合接地：指單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的組合，下圖所示，兩個(gè)系統(tǒng)的接地點(diǎn)都組合到一個(gè)公共點(diǎn)，多見于復(fù)雜的電路系統(tǒng)中，既有模擬/數(shù)字電路，也有高頻/低頻電路。

接地的原則

采用單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地，是一個(gè)復(fù)雜的問題，各有利弊，所以不同的電路場合選擇也不一樣。

理想的地線其實(shí)是零電位、零阻抗的，實(shí)際的地線會(huì)有電阻和電抗分量，一旦有電流流過時(shí)，就會(huì)在上面產(chǎn)生電壓降。當(dāng)信號(hào)線與地線構(gòu)成回路，可變磁場耦合到此回路時(shí)，會(huì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并由地回路耦合到負(fù)載，構(gòu)成潛在的EMI威脅。

DC-DC功率地和信號(hào)地采用單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地好，其實(shí)是一個(gè)折中選擇，采用單點(diǎn)接地，避免了DC-DC臟的功率地影響其他的地，但是單點(diǎn)接地，這部分地阻抗相應(yīng)的會(huì)增加，如果沒有一個(gè)相對好的回流路徑，也是會(huì)影響DC-DC的正常工作，從而也會(huì)輻射出一些干擾。

系統(tǒng)的工作頻率變高之后，工作波長與接地引線的長度可比擬時(shí)，單點(diǎn)接地會(huì)有問題。當(dāng)?shù)鼐€的長度接近于1/4波長時(shí)，它就像一根終端短路的傳輸線，地線的電流、電壓呈駐波分布，地線變成了輻射天線，而不能起到“地”的作用（這句話的意思是地的基準(zhǔn)電平會(huì)改變，不是0）。

多點(diǎn)接地電路簡單，高頻駐波會(huì)減少，缺點(diǎn)是電路中會(huì)增加很多接地環(huán)路，一定程度上會(huì)降低會(huì)外界磁場的抵御能力。

所以接地的一般選取規(guī)則為：

1、低頻電路（《1MHz），建議采用單點(diǎn)接地。

2、高頻電路（》10MHz），建議采用多點(diǎn)接地。

3、高低頻混合電路，采用混合接地。

那么如何確定一個(gè)電路是高頻還是低頻電路呢？

高頻一般多見于無線通信領(lǐng)域，包括常見的：

BT/WiFi：2.4GHz/5GHz

GPS L1頻段：1575.42±1.023MHz

GPS L2頻段：1227.60±1.023MHz

GPS L5頻段：1176.45±1.023MHz

GSM 850/900/1800MHz、WCDMA、LTE等

編輯：hfy