六、地線干擾及抑制

1．地線及分類

電子線路工作時需要直流電源供電。直流電源的某一極往往作為測量電路各點電壓的參考點，這一參考點的電位確定為零，稱為電路的“地”。與這一點相連的導線即為電路的地線。地線分如下幾種:

(1)電源地線:連接電源與地的導線;

(2)安全地線:連接設備機殼與地的導線;

(3)屏蔽地線:連接屏蔽體與地的導線;

(4)噪聲地線:連接高電平電路與地的導線，如繼電器、驅動電路、高電平電路的地線;

(5)信號地線:連接低電平電路與地的導線。

可見流入地線的電流有直流、交流、低電平、高電平。如接地不合理，各電路之間就會形成干擾。接地的目的在于消除這些干擾。

2．地線中存在的干擾

地線中存在的干擾有兩種，一種是地阻抗干擾，另一種是地環(huán)路干擾。

(1)地阻抗干擾。見圖2－58，電源E給A、B、C三個電路單元供電。為簡化問題，設電源內阻為零，電壓為E。三個電路單元共用一根地線。地線的各段都有阻抗。阻抗來自地線的電阻和交流感抗，而且主要是交流感抗的影響。若oa段的阻抗為Z_oa，則oa段產生的壓降為:

圖2－58　地阻抗干擾

則輸入電路單元A的電壓為:

由式(2－51)可知，電路單元A已受到地阻抗的干擾，且各電路之間的電流互相干擾。其他電路單元的情況類似。

(2)地環(huán)路干擾。見圖2－59，電路的電源正極線與地構成了一個閉合的環(huán)路。當交變的磁場穿過這一閉合環(huán)路時，就會感應出干擾電壓e_g，e_g= dφ/d t，則加到電路單元2的電壓不是e_s，而是e_s－e_g，這一閉合環(huán)路包含地線，因此稱為地環(huán)路干擾。

圖2－59　地環(huán)路干擾圖

圖2－60　用扁平狀導體以減小地阻抗

3．減小地線中干擾的方法

(1)增大地線的截面積，以減小地阻抗。在高頻時，由于集膚效應，地線中的高頻電流是沿地線表面層流過的，因此主要要減小表面層的阻抗。為此，不但要求導線的截面積大，而且還要求表面積大，即截面周長要長。在相同截面積的情況下，圓截面周長最短，所以一般不用圓形截面，而是用矩形截面，而且矩形的兩邊相差越大，周長越長，所以一般用扁平狀導體作地線，以減小地阻抗，見圖2－60。

(2)電源饋線和地線靠近，減小環(huán)路面積。當饋線和地線靠近時，環(huán)路面積減小，則感應電壓e_g減小，從而減小了地環(huán)路干擾。當饋線與地線互相靠近時，兩導線之間的分布電容C增大，電感L減小，即減小。而稱為饋線的特征阻抗。所以用兩導線靠近來減小環(huán)路干擾即是用低阻抗饋線來減小地環(huán)路干擾。但靠近的電源正極饋線和地線應很好地絕緣。

(3)合理選擇接地方式

1)一點接地。當電子設備的工作頻率較低(低于1MHz)時，為了減小地阻抗的干擾，可采用一點接地的方法。如圖2－61(a)所示。每個電路單元都有自己的單獨地線，因此不會干擾其他電路單元。

2)就近多點接地。當電子設備的頻率較高(在10MHz以上)時，就不能使用一點接地的方法。因為頻率高時，導線和地的分布電容加大，一點接地并不能保證把電流引到希望的地方流入地，它可以直接從分布電容上流入地;同時，一點接地導線太長，既加大了輻射干擾也加大了地阻抗干擾。因此在高頻時采用就近接地的方法。可用寬的銅皮鍍銀，把它安裝在機架的四周，作為接地母線，接地母線的一端接到直流電源的地上，高頻電路的地線就近接到接地母線上，見圖2－61(b)。

圖2－61　合理接地