聊聊接地對EMC的影響（一）

Part 1

接地的目的

在一個產品中，接地是一個非常重要的問題，它直接關系著EMC是否合規。特別是大型設備中，涉及到多個系統和子系統的接地。

一個好的接地系統，對于產品EMC來說，已經成功了一半。

接地的目的有哪些呢？

下面我們簡單介紹一下：

• 接地可以使整個電路系統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，這樣可以保證各個電路之間沒有電位差，從而保證了電路系統的穩定運行。
• 接地可以防止外界電磁場的干擾。

例如，

機殼接地可以為瞬態干擾提供泄放通道。

也可使因靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放。

否則，這些電荷形成的高壓可能引起設備內部的火花放電而造成干擾。

另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。

• 保證電子產品安全工作。

例如，

電子設備可以避免當發生雷擊時的損壞。

當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其他原因直接與機殼相通時（此時會產生漏電流），可避免操作人員觸電，這也是設備說明書中一直強調的要機殼良好接地的原因。

此外， 很多醫療設備都與患者的人體直接相連，如監護儀等，當機殼因為沒有良好接地而帶有電壓時， 將發生致命危險。

• 另外，接地可以減小流過產品中PCB板的共模干擾電流， 同時可以避免產品內部的高頻EMI信號流向產品中的等效發射天線。

因此，接地通常是抑制噪聲、防止干擾的主要方法。

接地可以理解為一個等電位點或等電位面（可以是PCB中的一個某一個接地層，也可以是產品的金屬機架），是電路或系統的基準電位，但不一定為大地電位。

為了防止雷擊可能造成的損壞和保護工作人員的人身安全，電子設備的機殼和機房的金屬結構件等，必須與大地相連接，并保證一定的接地阻抗（如有的系統要求不大于0.1Ω）。

Part 2

舉例說明

通常，接地是一個比較廣泛的概念? 它可以是PCB中的地層，也可以是金屬外殼，也可以是建筑物中的接地樁或者是地球本身。

對邏輯電路而言, 地指的是邏輯電路和元件的參考電平, 這個地可以不連接到大地上, 作為邏輯電平的參考地, 其電位差的典型值必須小于mV級。

如下圖所示的例子中

如果電路的邏輯電平是 3.3V的TTL電平, 共模電流流過的接地平面引起的壓降大于0.4V, 就可能產生誤碼，從而導致EMC測試不通過。

又比如，某高速數字電路中的地平面不完整, 如下圖所示, 電纜與地平面相連, 由于地平面的阻抗，導致高頻回流時產生壓降，該線纜被地平面上的噪聲驅動, 就會產生 EMI 輻射問題?

對系統和結構, 接地通常是指連接電路的金屬外殼或機架? 對EMC測試, 它是參考接地平面?

接地的概念，繞不開電流回流路徑，對于電流，我們要牢記以下兩點：

• 電流在電路中流過，不論是完整的地平面還是其它參考平面，就一定會產生壓降。就像在歐姆定律中闡述的那樣，在實際的電路中，從來沒有0電位，電壓或電流的單位可能在微伏或微安級的范圍內， 但一定存在。
• 電流總是返回其源。就像水總是往地處流一樣，電流也總是流向阻抗最小的地方。

我們還要牢記一個最重要的原則：

當設計一個產品時，永遠是在設計之初就考慮到接地才是最經濟也是可采取的措施最多的。

一個設計良好的接地系統，不僅要考慮單個PCB的輻射和傳導， 而要能從系統的角度防止輻射和傳導。

在設計階段，若沒有認真考慮接地系統，那可能就意味著該系統在ＥＭＣ方面很有可能會失敗。

與諸君共勉，愿每一款產品都有一個完美的接地系統。