電源地、信號地、大地 —— 這三種（zhǒng）“地”有什麽區別

電源地與信號地

電源地（dì）主要是針對電源回路電（diàn）流（liú）所走的路徑而言的，電源地流過的電流（liú）較（jiào）大（dà）。而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的（de）回流所流過的（de）路徑，信號地流過（guò）的電流很小（xiǎo）。

其實兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白：在布PCB板時（shí），要清楚地了（le）解電（diàn）源及信號回流各自所流過的路徑，然後在布板時考慮如何避免電源及信（xìn）號共用（yòng）回流路徑。

如果（guǒ）共用（yòng）的話，有可（kě）能會導（dǎo）致電源（yuán）地上大的電流會在信號地上產生一個電壓差。（可以解釋為：導（dǎo）線是有阻抗的，隻是很小的阻值，但如果所流過的電流較大時，也會在此導線上產生電位差，這也叫共阻抗幹擾。）

使信號地的真實電位高於0V，如果信號地的電位較大時，有可能會使信號本來是高電平的，但卻誤判為低電平。

當然電源地本來就（jiù）很不幹（gàn）淨，這樣做也避免由於（yú）幹擾使信號誤判。所以將兩者地在布線時稍（shāo）微（wēi）注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不（bú）會產生大的（de）問題，因為數字電路的（de）門限（xiàn）較高。

各種“地”，各種“GND”

GND，指的是電線接地端的簡（jiǎn）寫，代（dài）表地線（xiàn）或（huò）零線。電路圖上和電路板（bǎn）上的GND(Ground)代表地線或零線，GND 就是公共端的意思，也可以（yǐ）說是地，但這個地（dì）並不是（shì）真正（zhèng）意義上的地。是出於應用而（ér）假（jiǎ）設的一個地，對於電源來說，它就是（shì）一個電源的負極。它與大地是不同的。有（yǒu）時候（hòu）需要將它與大地連接，有時（shí）候也不需（xū）要，視具體情況而定。

設備的（de）信號接地，可能是以設備中的（de）一點或一塊金屬來作為信號的接地參考點，它為（wéi）設備中的所有信號提供了一個公共參考電位。

有單點接地，多（duō）點接地，浮地和混（hún）合接地：

單點接地：是指（zhǐ）整個電路係統中隻有一個物（wù）理（lǐ）點（diǎn）被定義為接地參考點，其他（tā）各個需（xū）要接地的點都直接接到這一點上。在低頻電路中，布線和元件之間不會（huì）產生太大（dà）影響。通常頻率小於（yú）1MHz的電路，采用一點（diǎn）接地（dì）。

多點接地：是指電子設備中各個接地點都直接接到距它近的接地平麵上（即設備的金屬底板）。在高頻電路中，寄（jì）生電容和電感的影響較（jiào）大。通常（cháng）頻率大於10MHz 的電路，常采用多點接地。

浮地：即該電路的地與大地無導（dǎo）體連接。浮地可使功率（lǜ）地（強電地）和信號（hào）地（弱電地）之（zhī）間的隔離電阻很大，所以（yǐ）能阻止（zhǐ）共地阻抗電路性耦（ǒu）合產生的電磁（cí）幹擾。其缺點是該電（diàn）路易受寄生電容的影響，而（ér）使該電路的地電位變動和增加（jiā）了（le）對模擬電路的感應幹（gàn）擾。一個折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個阻值很大的泄放電阻，用以釋放所積累的電荷。注意控製釋放電阻的阻抗，太低的電阻會影響（xiǎng）設備（bèi）泄漏電流的合格性。

混合接地（dì）：混合接地使接地係統在低頻和高頻時呈（chéng）現不同（tóng）的特性，這在寬帶敏感電路中是必（bì）要的。電容對（duì）低（dī）頻和（hé）直流有較（jiào）高的阻抗，因此能夠避免兩模塊之間的地（dì）環路形成。當將直流地和射頻地分開時，將每個子係統的直流地通過10～100nF 的電容器接到射頻地上，這兩種地應在一點有低阻抗連接起來，連接點應選在.高.翻轉速度（di/dt）信號存在的點。

“地”是（shì）電子技術中一個很重要的概念。由於“地”的分類與作用有多種，容易混淆，故總結一下“地”的概念。“接地”有設備內部的信號接地（dì）和設備接大地，兩者概念不同，目的也不同。“地”的經典定義是“作為電路或係統基準的等（děng）電位點或平麵”。

信號“地”又稱參考“地”，就是零電位的參（cān）考點，也是構成電（diàn）路信號回路的公共端。

直（zhí）流地：直流（liú）電路“地”，零電位參考點。

交流地：交流電的零線，應與地線區別開。

功率地：大電流網絡（luò）器件（jiàn）、功放器件（jiàn）的零電位參考點。

模擬地：放大器（qì）、采樣保持器、A/D 轉換器和比較器的零電位參考點。

數字地：也（yě）叫邏輯地，是數字電路的零電位參考點。

“熱地”：開關電源無需使用工頻變壓器，其開（kāi）關電（diàn）路的“地”和市電電網（wǎng）有關，即所謂的“熱地”，它是帶電的。

“冷地”：由於開關電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離；又由於其反饋電路常用光電耦合器，既能傳送反饋信號，又將雙方的“地”隔（gé）離；所以輸出端的地稱之為“冷地”，它（tā）不帶電。 

設備接大（dà）地的目的接的目的（de）

在工程實（shí）踐中，除（chú）認真考慮設備（bèi）內部的信（xìn）號接（jiē）地外，通常還將設備的（de）信號（hào）地，機殼與大地連在一起，以大地作為設備的接地參考（kǎo）點。設備接大地的目的是（shì）：

保護地，保護接地就是將設備正常運行時不帶電的金屬外殼（或構架）和接地裝置之（zhī）間作良好的電氣連接。為了保護人員安（ān）全而（ér）設置的一種接線方式。保護“地”線一端（duān）接用（yòng）電器外殼，另一（yī）端與大地作可靠連接（jiē）。

防靜電接地，泄放機箱上所積累的電荷，避免電荷積累使機箱電位升高，造成電路工作（zuò）的不穩定。

屏蔽地，避免設備在外界電磁環境的作用下使設備對大地的電位發生變化，造成設備工作的不穩定。此（cǐ）外還有防雷（léi）接地和音響中（zhōng）的音頻（pín）地等（děng）等。

接地的（de）相關問題

1.控製係統宜采用一點接地一般情況下，高頻電路應就近多（duō）點接地（dì），低頻電（diàn）路應一點接（jiē）地。在低頻電路中，布線和元件間的電感並不是什麽（me）大問題，然而接地形成的環路（lù）的幹擾影響很大，因此，常以一點作為接地點。但一點接（jiē）地不適用於高頻，因為高頻時，地線上具有電感因（yīn）而增加了（le）地線阻（zǔ）抗（kàng），同時各地線之間又產生電感耦合。一（yī）般來說，頻率在1MHz 以下（xià），可用一點接地；高於10MHz 時，采用多點接地；在1～10MHz 之間可用一點接地，也可用多點接（jiē）地（dì）。

2.交流地與（yǔ）信號地（dì）不能共用由於在一段電源地線的兩點間會（huì）有數mV 甚至幾V 電壓，對低電平（píng）信號電路來說，這是一個非常重要（yào）的幹擾，因此必須加以隔離和防止。

3.浮（fú）地與接地的比較全機浮空即（jí）係統各個部分與大地（dì）浮置起來，這種方法簡單，但整個係統與大地絕緣電阻不能小於（yú）50MΩ。這種方法具有一定的抗幹擾（rǎo）能力，但（dàn）一旦絕緣下降就會帶來幹擾。還（hái）有（yǒu）一種方法（fǎ），就是將機殼接地，其餘部分浮空。這種方法抗幹擾能力強，安全可靠，但實現起來（lái）比（bǐ）較複雜。

4.模擬地模擬地的接法十分重要（yào）。為了提高抗（kàng）共模幹擾能力，對（duì）於模擬信號可采用屏蔽浮技術。對（duì）於具體模擬量信號的接地處理要（yào）嚴格按（àn）照操作手冊上的要求設計。

5.屏蔽地（dì）在控製係統中為了減少信號中電（diàn）容耦合噪聲、準確檢測和控（kòng）製，對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據屏蔽目的不同（tóng），屏（píng）蔽地的接（jiē）法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問（wèn）題，一般接大地；電磁場（chǎng）屏蔽主要避免雷達、電台等高頻電磁場（chǎng）輻射幹擾。利用低阻金屬材料高導流而製成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁（cí）鐵（tiě）、電機、變壓器、線圈（quān）等磁感應，其（qí）屏蔽方法是用高（gāo）導磁材（cái）料使磁路閉合，一般接大地為好。當信號（hào）電路是一點接地時，低頻電纜的屏蔽層也應一點（diǎn）接地。如果電纜的屏蔽層地點有一（yī）個以上時，將產（chǎn）生噪聲電流，形（xíng）成噪聲幹擾源。

當一個電路有一個不接地的信號源與係統中接地的放大器相連時，輸入端的屏蔽應接（jiē）至放大器（qì）的公共端；相反，當接地的信號源與係統中不接地的放（fàng）大器相連時，放大器的輸入端也（yě）應（yīng）接到信號源的公共端。

對於電氣係統的接地，要按接地的要求和目的分類（lèi），不能將不同（tóng）類接地簡單（dān）地、任意地連接在一起，而（ér）是（shì）要分成若幹獨立（lì）的接地子係統，每（měi）個子係統都有其共同的接地點或接地幹線，後才（cái）連接在一起，實行總接地。

 相關問題解答：

1.為什麽要接地?接地（dì）技術的（de）引入初是（shì）為了防止電（diàn）力或電子等（děng）設備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是（shì）把雷電產生的（de）雷擊電流通過（guò）避雷針引入到大地，從而起到保護建築物的作用（yòng）。同時，接（jiē）地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起的相線（如電線絕緣（yuán）不良（liáng），線路（lù）老（lǎo）化等）和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會有危險電壓產生，由此生成的故障電流就會流經PE 線到大地，從（cóng）而起到保護作用。隨（suí）著電（diàn）子通信和（hé）其它數字（zì）領域的發展，在接地係統中隻考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求了。
比如在通信係統中，大量設備之間信號的（de）互連要求各設備都要有一個基準‘地’作為信號的參考地（dì）。而（ér）且隨著電子設備的複雜化，信號頻率越來越高（gāo），因此，在接地設計中（zhōng），信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予（yǔ）特別關注，否則，接地不當就會嚴重影響係（xì）統運行的可靠性和穩定性。近，高速信號（hào）的（de）信號回流技術中也引入了“地”的概念（niàn）。

2.接地的定義在現代接地（dì）概念中、對於線路工（gōng）程師來說，該術語的含義通常是‘線路電壓的參考點’；對於係統設計師來說，它（tā）常常是機櫃（guì）或機架；對電氣工程師來說，它是綠色安（ān）全地線或接到大地的意思。一個比較通用（yòng）的定義是“接地（dì）是電流返回其源的低阻抗（kàng）通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路（lù）”。

3.常見的接地（dì）符號PE、PGND、FG－保護地或機殼；BGND或DC-RETURN－直流－48V(+24V)電源（電池（chí））回流；GND－工作地；DGND－數字地；AGND－模擬地；LGND－防雷保護地；GND 在電路裏常被定為電壓參考基點（diǎn）。
從電氣意義上說，GND 分為電源地和信號地。PG 是Power Ground（電源地）的縮寫。另一個是Signal Ground（信號地）。實際上它（tā）們可能（néng）是連在一起的（de）（不一定（dìng）是混在（zài）一起（qǐ）哦！）。
兩個名稱（chēng），主要是便於對電路進行分析。進（jìn）一步（bù）說，還（hái）有因電路形（xíng）式不（bú）同（tóng）而必須區分的兩種（zhǒng）“地”：數字地（dì），模擬地。數字地和模擬地都有信號地（dì）、電源地兩種情況。數字地和模擬地（dì）之（zhī）間，某些電路可以直接連接，有（yǒu）些電路要用電抗（kàng）器連接，有些電路（lù）不可連接。

4.合適的接地方式接地有多種方式（shì），有單點接地，多點接（jiē）地以（yǐ）及混合類型的接地。而單點接地又分（fèn）為（wéi）串聯單點接地和並聯單點接地。一般來說，單點接地用於簡單電路（lù），不同功能模塊之間接地區分，以及低頻（f<1MHz）電子線路（lù）。當設計高頻（f>10MHz）電路時就（jiù）要采用（yòng）多點接地了或者多層板（完整的地平麵層）。

5.信號回流和跨分割的介紹對於一（yī）個電子信號來說，它需要尋找一條.低（dī）.阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這（zhè）個信（xìn）號回流就變得非常的關（guān）鍵。

第.一.，根據公式可以知道，輻射強度是（shì）和回路麵積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形（xíng）成的環越大，它（tā）對（duì）外輻（fú）射（shè）的幹擾也越（yuè）大，所以，PCB 布板（bǎn）的時候要（yào）盡可能減小電源回路和信號回路麵（miàn）積。

第二，對於一個高速信號來說，提供有（yǒu）好的信號回流可以保證它（tā）的信號質量（liàng），這是因為PCB上（shàng）傳輸線的特性（xìng）阻抗一般是以地層（或電源層）為參考來計算的（de），如果高（gāo）速線附近（jìn）有連續的地平麵，這樣這條線的阻抗就能保持連續，如果有段線附近沒（méi）有了地參（cān）考，這樣阻抗就會發（fā）生變化，不連續（xù）的（de）阻抗從而會影響到信號的（de）完整（zhěng）性。所以，布線的時（shí）候要（yào）把高速線分配到靠近地平麵的層，或者高速線旁邊並行走一兩條（tiáo）地線，起（qǐ）到屏蔽和就近提供（gòng）回流的功能。

第三，為什麽說布線的時候盡量不要跨電源分割，這（zhè）也是因為信號跨越了不同電（diàn）源層後，它的回流（liú）途徑（jìng）就會很長了，容易受到幹擾。當然，不（bú）是（shì）嚴格要求不能跨越電源分割，對於低速的信號是可以的，因為產生的幹擾相比信號可以（yǐ）不予關心。對於高速信號就要認真檢查，盡量不要跨越，可以通過調（diào）整電源部（bù）分的走線。（這是針對多（duō）層板多個電源供應情況說的）

6.為什麽要將模（mó）擬地和數字地分開，如何分開？模擬信號和數字信號都要回流到地，因為數字信號變化速度快，從而在數字地上（shàng）引起的（de）噪聲就會很大，而模擬信號是需要一個幹淨的地參考工作的。如果模（mó）擬地和數（shù）字（zì）地混在一起，噪聲就（jiù）會影響到模擬（nǐ）信號。
一般來說（shuō），模擬地和數字地要分開處理，然後通過細的走線連在一起，或（huò）者單點接（jiē）在（zài）一起。總的思想（xiǎng）是盡量阻隔數字地上的（de）噪聲（shēng）竄到模（mó）擬地上。當然這也不（bú）是非常嚴格的要求模擬地和（hé）數字地必須分開，如果模擬部分附近的（de）數字地還是很幹淨的話可以合在一（yī）起。

7.單（dān）板上的信號如何接地？對於一（yī）般器件來說，就近接（jiē）地是.好.的，采用了擁有完整地平麵的多層板設計後，對於一般信（xìn）號的（de）接地就非常容（róng）易了，基本原則是保證走線的（de）連續性，減少過孔數量；靠近地平麵或者電（diàn）源平麵，等等。

8.單板的接口器件如何接地？有些單板會有對外的輸入輸（shū）出接口，比如串口連接器，網口RJ45 連接器等等，如果對（duì）它們的接地設計得（dé）不好也（yě）會影響到正常工作，例如網口互連有誤碼，丟（diū）包等，並且會成為對外（wài）的電磁幹擾（rǎo）源，把板內的噪聲向外發（fā）送。一般來說會單獨分割出一塊獨立的接口地，與（yǔ）信號地（dì）的連接采用細的走（zǒu）線連接，可以串上零歐姆或者小阻值的（de）電阻。細的走線可以用來（lái）阻隔信號（hào）地上噪音過到接（jiē）口地上（shàng）來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波（bō）也要認真考慮。

9.帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單（dān）板的接口地上而不是信號地上，這是因為信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號地上，噪聲電壓會驅動共模電流（liú）沿屏蔽層向外幹擾，所以設計不好的電纜線一般都是電磁幹擾的大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的幹淨。