电子电路设计中常用的两种接地方式详解

‌浮地和接地是电子电路设计中常用的两种接地方式，它们在应用场景和优缺点上有所不同。‌

浮地

‌浮地‌是指电路或设备与大地没有直接的导体连接，即其地线未与大地相连。浮地的优点包括：

‌减少干扰‌：浮地能够使电路或设备与公共地线隔离，减少地环流和公共导线引起的干扰‌1。

‌安全性‌：浮地可以防止微电击，特别是在医疗设备中，如心脏起搏器和心电图机‌1。

‌隔离电阻大‌：浮地可以使功率地和信号地之间的隔离电阻很大，阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰‌1。

然而，浮地也存在一些缺点：

‌静电积累‌：由于浮地电路与大地无导体连接，易产生静电积累和静电放电，可能导致设备损坏或人员电击‌1。

‌寄生电容影响‌：浮地电路易受寄生电容的影响，导致地电位变动和增加对模拟电路的感应干扰‌1。

接地

‌接地‌是将电路或设备的金属部分与大地相连，以便在发生故障或过电压时提供一个安全的泄流路径。接地的优点包括：

‌减少干扰‌：接地能够将电气设备的金属外壳或导体与地面相接触，以使电荷通过地面释放，从而减少布线和元件之间的干扰‌1。

‌安全性‌：接地有助于防止电击，特别是在设备绝缘损坏或产生漏电流时，接地可以限制线路涌流或低压线路及设备由于高压窜入而引起的高电压‌1。

‌噪声抑制‌：接地能够有效屏蔽外部电磁干扰，减少辐射和传导干扰，从而保护设备性能和数据安全‌2。

一、浮地和接地的概念和区别

1.浮地

浮地是指电气设备的中性点与地之间不存在可靠的导电连接，而通过电容的作用与地之间存在一种电气联系。

2.接地

接地是指电气设备的中性点通过导线或其他方法与地之间建立可靠的导电连接。

二、浮地和接地的优缺点

1.浮地的优点

浮地可以减少电气设备与地之间的电流回流，降低触电危险，同时可以提高设备的抗干扰能力，减少干扰信号的影响。

2.浮地的缺点

浮地可能会导致设备漂移、电气故障难以检测、抗电击能力不足等问题，同时对于一些对电气抗干扰要求较高的场合不适用。

3.接地的优点

接地可以保障电气设备的安全可靠运行，同时能有效避免触电危险，提高电气设备的抗干扰能力。

4.接地的缺点

接地会使设备更加复杂，增加故障和维护成本，同时在一些对电气抗干扰要求较高的场合也不适用。

三、浮地和接地的适用场合

1.浮地适用场合

浮地适用于电气设备抗干扰能力要求较高的场合，例如电子设备、仪表设备等。

2.接地适用场合

接地适用于电气安全和稳定可靠的要求较高的场合，例如电力输电、照明电源、电机驱动等。

【总结】

本文介绍了浮地和接地的概念和区别，并详细探讨了浮地和接地的优缺点以及适用场合。需要根据实际情况来选择合适的电气接地方式，以确保设备的安全运行和抗干扰能力。

“地”是电子技术中一个很重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种，容易混淆，故总结一下“地”的概念。

“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地，两者概念不同，目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。

01

信号“地”又称参考“地”，就是零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共端 。

直流地：直流电路“地”，零电位参考点。

交流地：交流电的零线。应与地线区别开。

功率地：大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。

模拟地：放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。

数字地：也叫逻辑地，是数字电路的零电位参考点。

“热地”：开关电源无需使用工频变压器，其开关电路的“地”和市电电网有关，即所谓的“热地”，它是带电的 。

“冷地”：由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合器，既能传送反馈信号，又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”，它不带电。

02

信号接地设备的信号接地，可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。有单点接地，多点接地，浮地和混合接地。

单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。在低频电路中，布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路，采用一点接地。

多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。在高频电路中，寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路，常采用多点接地。

浮地，即该电路的地与大地无导体连接。虚地:没有接地，却和地等电位的点。其优点是该电路不受大地电性能的影响。浮地可使功率地(强电地)和信号地(弱电地)之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。

其缺点是该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。一个折衷方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的泄放电阻，用以释放所积累的电荷。注意控制释放电阻的阻抗，太低的电阻会影响设备泄漏电流的合格性。

03

交流电源地与直流电源地分开：一般交流电源的零线是接地的。但由于存在接地电阻和其上流过的电流，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。另外，交流电源的零线上往往存在很多干扰，如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。因此，采用把交流电源地与直流电源地分开的浮地技术，可以隔离来自交流电源地线的干扰。

放大器的浮地技术：对于放大器而言，特别是微小输入信号和高增益的放大器，在输入端的任何微小的干扰信号都可能导致工作异常。因此，采用放大器的浮地技术，可以阻断干扰信号的进入，提高放大器的电磁兼容能力。

浮地技术的注意事项：

尽量提高浮地系统的对地绝缘电阻，从而有利于降低进入浮地系统之中的共模干扰电流。

注意浮地系统对地存在的寄生电容，高频干扰信号通过寄生电容仍然可能耦合到浮地系统之中。

浮地技术必须与屏蔽、隔离等电磁兼容性技术相互结合应用，才能收到更好的预期效果。

采用浮地技术时，应当注意静电和电压反击对设备和人身的危害。

混合接地：混合接地使接地系统在低频和高频时呈现不同的特性，这在宽带敏感电路中是必要的。电容对低频和直流有较高的阻抗，因此能够避免两模块之间的地环路形成。当将直流地和射频地分开时，将每个子系统的直流地通过10～100nF的电容器接到射频地上，这两种地应在一点有低阻抗连接起来，连接点应选在最高翻转速度(di/dt)信号存在的点。

04

在工程实践中，除认真考虑设备内部的信号接地外，通常还将设备的信号地，机壳与大地连在一起，以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的是：

保护地：保护接地就是将设备正常运行时不带电的金属外壳(或构架)和接地装置之间作良好的电气连接。为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器外壳，另一端与大地作可靠连接。

防静电接地：泄放机箱上所积累的电荷，避免电荷积累使机箱电位升高，造成电路工作的不稳定。

屏蔽地：避免设备在外界电磁环境的作用下使设备对大地的电位发生变化，造成设备工作的不稳定。

此外还有防雷接地和音响中的音频专用地等等。