電子電路中“地”的本質(zhì)特性是什么？

電子電路中，“地”到底是什么？其物理特性又是什么？常見(jiàn)的定義和說(shuō)法有很多：

“地”是指電位參考點(diǎn)，即電位等于零的點(diǎn)；

“地”是作為電路或系統(tǒng)基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)或平面；

設(shè)備的信號(hào)接地,是以設(shè)備中的一點(diǎn)或一塊金屬來(lái)作為信號(hào)的接地參考點(diǎn),為設(shè)備中的所有信號(hào)提供了一個(gè)公共參考電位；

“地”是電源的負(fù)極；

其中，關(guān)于地的分類又有很多種，保護(hù)大地PE（指接到地球）、外殼地、安規(guī)地、高頻接地、功能地、功率地、邏輯地、數(shù)字地、模擬地等。

那這些不同名字、不同分類的地的本質(zhì)功能特性到底是什么？他們之間又應(yīng)該是如何連接的關(guān)系呢？

“地”的本質(zhì)特性是一個(gè)大電容，簡(jiǎn)稱地電容特性。如（圖1）示意。地是一個(gè)超級(jí)大電容。

圖1

按照電容的計(jì)算公式Q=C*U，得出：U=Q/C

則：△U=△Q/C

當(dāng)C無(wú)窮大的時(shí)候，按照極限的概念，△U=0，意指往地電容中注入（或取走）一定量的電荷，地電容極片（及與之相鄰的地連接線）上的電位不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。這個(gè)特性構(gòu)成了地的第一個(gè)理想特征——電位穩(wěn)定。

其次，在往電容里注入電荷的過(guò)程中，地通路上因?yàn)橼吥w效應(yīng)導(dǎo)致的交流阻抗（又稱高頻阻抗，或走線電感）WL=Rf=0、直流導(dǎo)通阻抗Rdc=0，則電荷在整個(gè)地平面及與之相連導(dǎo)線上的任意兩個(gè)點(diǎn)之間的地電位差均為0，則構(gòu)形成了理想地的第二個(gè)條件，地平面上任意兩點(diǎn)間均為等電位。

同時(shí)具備了如上兩個(gè)特征的電壓平面，便是理想地。在這種情況下，雷擊浪涌的泄放入地、弱電控制電路的Gnd、功率驅(qū)動(dòng)電路的PGnd只要都能確保接到這樣的地通路中，不同類型的電路之間會(huì)因?yàn)楣驳禺a(chǎn)生什么不良影響嗎？結(jié)論是不會(huì)。因此，也就有了常見(jiàn)的示波器的交流供電保護(hù)大地PE與信號(hào)表筆的功能Gnd直通、汽車的電源負(fù)極與車架和控制電路Gnd直通等設(shè)計(jì)方案。

一句話總結(jié)：理論上，地的條件理想的話，所有地都是可以接在一起的。

但是，雖然理論上所有地是可以直接簡(jiǎn)單而粗暴的連接的，但這基于理想地的兩個(gè)前提，而事實(shí)上，在工程上，這樣的兩種理想狀態(tài)都是不存在的。因此，衍生出了多種不同的接地模式，其本質(zhì)都是為了避免地電容不夠大、地阻抗（交流阻抗和直流阻抗）不為0時(shí)引起的系列問(wèn)題。其中尤以單點(diǎn)串聯(lián)形成的共地感抗（或阻抗）耦合干擾、PE與一次電源地二次電源地的三地是否隔離兩大問(wèn)題最為典型。這些就是后續(xù)篇幅深入探討的問(wèn)題了。

審核編輯：湯梓紅