1．地線的定義
什麼是地線？大家在教科書上學的地線定義是：地線是作為電路電位基準點的等電位體。這個定義是不符合實際情況的。實際地線上的電位并不是恒定的。如果用儀表測量一下地線上各點之間的電位，會發現地線上各點的電位可能相差很大。正是這些電位差才造成了電路工作的異常。電路是一個等電位體的定義僅是人們對地線電位的期望。 HENRY 給地線了一個更加符合實際的定義，他将地線定義為：信号流回源的低阻抗路徑。這個定義中突出了地線中電流的流動。按照這個定義，很容易了解地線中電位差的産生原因。因為地線的阻抗總不會是零，當一個電流通過有限阻抗時，就會産生電壓降。 是以，我們應該将地線上的電位想象成象大海中的波浪一樣，此起彼伏。
2．地線的阻抗
談到地線的阻抗引起的地線上各點之間的電位差能夠造成電路的誤動作，許多人覺得不可思議：我們用歐姆表測量地線的電阻時，地線的電阻往往在毫歐姆級，電流流過這麼小的電阻時怎麼會産生這麼大的電壓降，導緻電路工作的異常。 要搞清這個問題，首先要區分開導線的電阻與阻抗兩個不同的概念。電阻指的是在直流狀态下導線對電流呈現的阻抗，而阻抗指的是交流狀态下導線對電流的阻抗，這個阻抗主要是由導線的電感引起的。任何導線都有電感，當頻率較高時，導線的阻抗遠大于直流電阻，表1 給出的資料說明了這個問題。在實際電路中，造成電磁幹擾的信号往往是脈沖信号，脈沖信号包含豐富的高頻成分，是以會在地線上産生較大的電壓。對于數字電路而言，電路的工作頻率是很高的，是以地線阻抗對數字電路的影響是十分可觀的。
如果将10Hz時的阻抗近似認為是直流電阻，可以看出當頻率達到10MHz 時，對于1米長導線，它的阻抗是直流電阻的1000 倍至10萬倍。是以對于射頻電流，當電流流過地線時，電壓降是很大的。 從表上還可以看出，增加導線的直徑對于減小直流電阻是十分有效的，但對于減小交流阻抗的作用很有限。但在電磁相容中，人們最關心的交流阻抗。為了減小交流阻抗，一個有效的辦法是多根導線并聯。當兩根導線并聯時，其總電感 L為：L = ( L1 + M ) / 2
式中，L1 是單根導線的電感，M是兩根導線之間的互感。 從式中可以看出，當兩根導線相距較遠時，它們之間的互感很小，總電感相當于單根導線電感的一半。是以我們可以通過多條接地線來減小接地阻抗。但要注意的是，多根導線之間的距離不能過近。
3．地線幹擾機理
3.1地環路幹擾
由于地線阻抗的存在，當電流流過地線時，就會在地線上産生電壓。當電流較大時，這個電壓可以很大。例如附近有大功率用電器啟動時，會在地線在中流過很強的電流。這個電流會在兩個裝置的連接配接電纜上産生電流。由于電路的不平衡性，每根導線上的電流不同，是以會産生差模電壓，對電路造成影響。由于這種幹擾是由電纜與地線構成的環路電流産生的，是以成為地環路幹擾。地環路中的電流還可以由外界電磁場感應出來。
3.2公共阻抗幹擾
當兩個電路共用一段地線時，由于地線的阻抗，一個電路的地電位會受另一個電路工作電流的調制。這樣一個電路中的信号會耦合進另一個電路，這種耦合稱為公共阻抗耦合。
在數字電路中，由于信号的頻率較高，地線往往呈現較大的阻抗。這時，如果存在不同的電路共用一段地線，就可能出現公共阻抗耦合的問題。
4．地線幹擾對策
4.1地環路對策
從地環路幹擾的機理可知，隻要減小地環路中的電流就能減小地環路幹擾。如果能徹底消除地環路中的電流，則可以徹底解決地環路幹擾的問題。是以我們提出以下幾種解決地環路幹擾的方案。
A. 将一端的裝置浮地 如果将一端電路浮地，就切斷了地環路，是以可以消除地環路電流。但有兩個問題需要注意，一個是出于安全的考慮，往往不允許電路浮地。這時可以考慮将裝置通過一個電感接地。這樣對于50Hz的交流電流裝置接地阻抗很小，而對于頻率較高的幹擾信号，裝置接地阻抗較大，減小了地環路電流。但這樣做隻能減小高頻幹擾的地環路幹擾。 另一個問題是，盡管裝置浮地，但裝置與地之間還是有寄生電容，這個電容在頻率較高時會提供較低的阻抗，是以并不能有效地減小高頻地環路電流。
B. 使用變壓器實作裝置之間的連接配接 利用磁路将兩個裝置連接配接起來，可以切斷地環路電流。 但要注意，變壓器初次級之間的寄生電容仍然能夠為頻率較高的地環路電流提供通路，是以變壓器隔離的方法對高頻地環路電流的抑制效果較差。提高變壓器高頻隔離效果的一個辦法是在變壓器的初次級之間設定屏蔽層。但一定要注意隔離變壓器屏蔽層的接地端必須在接受電路一端。否則，不僅不能改善高頻隔離效果，還可能使高頻耦合更加嚴重。是以，變壓器要安裝在信号接收裝置的一側。 經過良好屏蔽的變壓器可以在1MHz以下的頻率提供有效的隔離。
C. 使用光隔離器 另一個切斷地環路的方法是用光實作信号的傳輸。這可以說是解決地環路幹擾問題的最理想方法。用光連接配接有兩種方法，一種是光耦器件，另一種是用光纖連接配接。光耦的寄生電容一般為2pf，能夠在很高的頻率提供良好的隔離。光纖幾乎沒有寄生電容，但安裝、維護、成本等方面都不如光耦器件。
D. 使用共模扼流圈 在連接配接電纜上使用共模扼流圈相當于增加了地環路的阻抗，這樣在一定的地線電壓作用下，地環路電流會減小。但要注意控制共模扼流圈的寄生電容，否則對高頻幹擾的隔離效果很差。共模扼流圈的匝數越多，則寄生電容越大，高頻隔離的效果越差。
4.2消除公共阻抗耦合
消除公共阻抗耦合的途徑有兩個，一個是減小公共地線部分的阻抗，這樣公共地線上的電壓也随之減小，進而控制公共阻抗耦合。另一個方法是通過适當的接地方式避免容易互相幹擾的電路共用地線，一般要避免強電電路和弱電電路共用地線，數字電路和模拟電路共用地線。 如前所述，減小地線阻抗的核心問題是減小地線的電感。這包括使用扁平導體做地線，用多條相距較遠的并聯導體作接地線。對于印刷線路闆，在雙層闆上布地線網格能夠有效地減小地線阻抗，在多層闆中專門用一層做地線雖然具有很小的阻抗，但這會增加線路闆的成本。 通過适當接地方式避免公共阻抗的接地方法是并聯單點接地。并聯接地的缺點是接地的導線過多。是以在實際中，沒有必要所有電路都并聯單點接地，對于互相幹擾較少的電路，可以采用串聯單點接地。例如，可以将電路按照強信号，弱信号，模拟信号，數字信号等分類，然後在同類電路内部用串聯單點接地，不同類型的電路采用并聯單點接地，
5．小結
地線造成電磁幹擾的主要原因是地線存在阻抗，當電流流過地線時，會在地線上産生電壓，這就是地線噪聲。在這個電壓的驅動下，會産生地線環路電流，形成地環路幹擾。當兩個電路共用一段地線時，會形成公共阻抗耦合。 解決地環路幹擾的方法有切斷地環路，增加地環路的阻抗，使用平衡電路等。解決公共阻抗耦合的方法是減小公共地線部分的阻抗，或采用并聯單點接地，徹底消除公共阻抗。
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