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面包芯语

接地的三个目标

原创 加油射频工程师 2022-12-07 13:09
大型设施中的电子系统和设备，通常情况下，共享相同的金属结构。比如说，飞机，轮船，汽车或者卫星等。

除了让飞机看上去像飞机，轮船看上去像轮船，汽车看上去像汽车，卫星看上去像卫星外，这些金属结构还有其他的用途。
比如作为电力的回流路径，闪电释放的路径，作为信号的参考，信号的回流路径。

这些金属结构对电子系统的作用，就类似于大地对固定地面装置一样。

看到“接地”这个词，通常是指零阻抗结构或者等电位面，但是在实际应用的过程中，并没有真的实现零阻抗的概念。

任何导体都有阻抗，当电流流过这些导体时，会在导体上引入压降。
而且，当信号频率升高时，即使是电阻接近于0的超导体，仍然会有电感。所以，对交流信号而言，导体仍然具有非零阻抗。
对于低频信号，如电源频率，零阻抗或者等电位面可以被认为是有效的。
但是，当频率升高时，导体的电感会产生比较大的阻抗，就不能认为是等电位面。

如上面所述，上面的金属结构需要实现不同的接地目标，而每个目标可能需要使用不同的规则。
而设备系统安装设计成功的关键，是了解不同接地目标之间的区别以及他们在系统实施中的相互关系。

不同的接地目标，可以分为三类：
1 安全接地(Safety Grounding)
这类接地，主要是为了排除与电气危相关的危险。比如说防止触电，还有防止火灾，以及避免设备损坏。
安全接地，主要与相对低频的应用相关，比如说电力系统等。

2 信号接地(Signal Grounding)
信号接地，主要是为电路和系统提供可靠的统一参考，以确保设备和系统的性能。
当信号接地被正确执行时，可以防止设备的功能失真或者运行出现问题。
信号地也用作信号的电流返回路径。
信号接地，并不只针对低频，它的频率从DC开始，一直到系统中所涉及的最高频率。

3 EMI控制接地(EMI control Grounding)
EMI控制接地，目的是为了获得令人满意的系统EMC性能。
其主要是为了发挥滤波器，瞬态和浪涌抑制器以及其他终端保护装置的高效性能。
通过使用这些装置，使得设备在正常工作时，不影响别人，也不被别人影响。

安全接地要求从系统到大地存在一条低阻抗路径；但对于信号和EMI控制接地而言，可能会，也可能不会连接到实际的接地电位。
比如卫星在没有与大地连接的情况下，也能成功运行。

当要同时考虑安全接地和信号接地时，可能会出现困难。因为适合安全目的的接地可能不适合信号接地，甚至可能会加剧EMI。

参考文献：Grounds for Grounding

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加油射频工程师
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