電源地、信號地、大地 —— 這三種“地”有什麽區別

電源地與信號地

電源地主要（yào）是針對（duì）電源回路電（diàn）流所走的路徑而言的，電（diàn）源地流過的電流較（jiào）大。而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通（tōng）信信（xìn）號的回流所流過的路徑，信號地流過的電流（liú）很小。

其實兩（liǎng）者都是GND，之所（suǒ）以分（fèn）開來說，是想讓大家明白：在布PCB板時，要清楚地了解電源及（jí）信號回流各自所流過的路徑，然（rán）後在布板（bǎn）時考慮如何避免電源及（jí）信號共用回流路徑（jìng）。

如果共用的（de）話，有可能會導致電源地上大的（de）電流會在信號地上產生一個電壓差。（可以解釋為：導線（xiàn）是有阻（zǔ）抗的（de），隻是很（hěn）小的阻值，但如果所流過（guò）的（de）電流（liú）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（xìn）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（lái）就很不幹淨，這（zhè）樣做也避免由於幹（gàn）擾使信號誤（wù）判。所以將（jiāng）兩者地在布線時稍微注意一（yī）下，就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題，因為數字電路的門限較高。

各（gè）種“地”，各種“GND”

GND，指的（de）是電線接地端的簡寫，代表地線或零線。電路圖上和電路板上的GND(Ground)代表地線或零線，GND 就是公共端的意思，也可以說（shuō）是地，但這個地並（bìng）不是真正意義上的地。是出於應用而假設的一個地，對於電（diàn）源來說，它就是一個電源（yuán）的負極。它與大地是不同的。有時候需要將它與大地連接，有時候也不需要，視具體情況而定。

設備的信號接地，可能是（shì）以設備中的一點或一塊（kuài）金屬（shǔ）來（lái）作為信號的接（jiē）地參考（kǎo）點（diǎn），它為設備中的所有信號提供了（le）一個公共參考電位。

有單點接地，多點接地，浮地和混合接地：

單點接地：是指整個電路係統中隻有一個物理點被（bèi）定義為接地參考點，其他各個需要（yào）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產生太大影響。通常頻率小於1MHz的電路，采用一點接地（dì）。

多點接地：是指電（diàn）子設備（bèi）中各個接（jiē）地點都直接接到距它近的（de）接地平麵上（即設備的金屬底板）。在高頻電路中（zhōng），寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大於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（dì）可使功率（lǜ）地（dì）（強電地）和信號地（弱電地）之間的隔離電阻很大（dà），所以能阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁幹擾。其（qí）缺點是該電（diàn）路易（yì）受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動和增加了對模擬（nǐ）電路（lù）的感應（yīng）幹擾（rǎo）。一個（gè）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（kòng）製釋放電（diàn）阻的阻抗，太低的電阻會影響設備泄漏電流的合格（gé）性。

混合（hé）接地：混合接地使接地係統在（zài）低頻和高頻時呈現不同的特性，這在寬帶敏感電路中是必（bì）要的。電容對低頻和直（zhí）流（liú）有較高的（de）阻抗，因此能夠避免兩模塊之間的地環路形（xíng）成。當將直流地（dì）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（zhè）兩（liǎng）種地應在一點有低阻抗（kàng）連接起來，連接點（diǎn）應選在.高.翻轉速（sù）度（di/dt）信號（hào）存在的點。

“地”是電（diàn）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（dì）”的概念。“接地”有設備內（nèi）部（bù）的信號接地（dì）和設備接大（dà）地，兩者概念不同，目的也不同。“地（dì）”的經典定義是（shì）“作為電路或係統基準的等電位點或平麵”。

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

直流地：直流電路“地”，零電位參（cān）考點。

交流地：交流電的（de）零（líng）線，應與地線區別開。

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

模擬地：放大器、采樣保持器、A/D 轉換器和比較器的零電位參考點。

數字地（dì）：也叫邏輯地，是數（shù）字電路的零（líng）電位參考點。

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

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

設備接大地的目（mù）的接的（de）目的

在工程實踐中，除認真考慮設備內部的信（xìn）號（hào）接地外，通常還將設備的信（xìn）號地，機殼與大地連在一起，以（yǐ）大地作為設備的接地參（cān）考點。設備接大地的目的是：

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

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

屏蔽地，避免（miǎn）設備（bèi）在外界（jiè）電磁（cí）環境的作用下（xià）使設備對大地的電位發生變化，造成設備工作的不穩定。此外還有防雷（léi）接地和音響中的音頻地等等。

接地的相關問題

1.控製係統宜采用一點接地一般情況下，高頻電路應就近多點接地，低頻電路應一點接地。在低頻電路中，布線（xiàn）和元件間（jiān）的電感並不（bú）是什麽大問題，然而接（jiē）地形（xíng）成的（de）環路的幹擾影（yǐng）響很大，因此，常以一點作為接地（dì）點。但一點接地不適用於高頻，因（yīn）為高頻時（shí），地線上具有（yǒu）電感因而增加了地線阻抗（kàng），同時（shí）各地線之間又產（chǎn）生（shēng）電（diàn）感耦合。一（yī）般來說，頻率在1MHz 以下，可用一點接地；高於10MHz 時，采用多點接地（dì）；在1～10MHz 之（zhī）間可用一點接地（dì），也可用多點接地。

2.交流地與信號地不能共用由於在一段電源地線的兩點（diǎn）間（jiān）會有數mV 甚至幾V 電壓，對低（dī）電（diàn）平信號電路來說，這是一個非常重要的幹（gàn）擾（rǎo），因此必須加以（yǐ）隔離和防止。

3.浮（fú）地與接地的比較全機浮空即係統各個（gè）部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整（zhěng）個係統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。這種方（fāng）法具有一定的抗幹擾能力，但一（yī）旦絕緣下降（jiàng）就會帶來幹擾。還有一種方法，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（dàn）實現起來比較（jiào）複雜（zá）。

4.模擬地模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模幹擾能力，對於（yú）模擬信號（hào）可采用屏蔽浮技術。對於具體（tǐ）模擬量信號的接（jiē）地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設計。

5.屏蔽地在控製係統中為了減少（shǎo）信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控製，對信號（hào）采用屏蔽措施（shī）是十分必要的。根據（jù）屏蔽目（mù）的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽（bì）解決分（fèn）布電容問題，一般接大地；電磁場屏蔽主要避免雷達、電台等高頻電磁場輻射幹擾。利用低阻金屬材料高導流而製成，可接大地。磁場屏蔽（bì）用以防磁鐵、電機、變壓器、線圈（quān）等磁感應，其屏蔽方法是用高導磁材料使磁（cí）路（lù）閉合，一般接大地為好。當信號電路是一點接地時，低頻電纜（lǎn）的屏蔽層也（yě）應一點接地。如果電纜（lǎn）的屏蔽層地點有一個以上時（shí），將產（chǎn）生噪聲電流，形成噪聲幹擾源。

當（dāng）一個電路有一個不（bú）接地的信號源與（yǔ）係統（tǒng）中接地（dì）的放大器相連時，輸入端的屏蔽應接至放大器（qì）的公共端；相反，當接地的信號源與（yǔ）係統中不接地的放（fàng）大器相連時，放大（dà）器的輸入端也應接到信號源的公共端。

對於電氣係統的接地（dì），要按（àn）接地的要求和（hé）目的（de）分類，不能將不（bú）同類接（jiē）地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若幹獨（dú）立的接地（dì）子係（xì）統，每個子係統都有其共同的接地點或接地幹線，後才連接在一起，實行總接地。

 相關問題解答：

1.為什（shí）麽要接地?接地技術（shù）的引入初是為了防止電（diàn）力或電子等設備遭雷擊而（ér）采取的保護性措施，目的是把雷電產生的（de）雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起（qǐ）到保（bǎo）護建築（zhù）物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引（yǐn）起的相線（如（rú）電線絕緣不良，線路老化等）和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會（huì）有危險電壓產生，由此（cǐ）生（shēng）成的故障電流就會流經PE 線到大地，從而起到保護作用。隨著電子通信和其它數字領域的發展，在接地係統中隻考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求（qiú）了。
比如在通信係統中，大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個基準‘地’作為信號的參考地。而且隨著電子設備的複雜（zá）化（huà），信號頻率越來越高，因此，在接地設計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關注，否則，接（jiē）地（dì）不當就會嚴重影響係統運行的可靠性和穩定（dìng）性。近（jìn），高速信號的信號回流（liú）技（jì）術（shù）中也引入了“地”的概（gài）念。

2.接地的（de）定義在現代（dài）接地概念中、對於線路工程師來說，該術語的含義通常是‘線路電壓的參考點’；對於係（xì）統設計師來說，它常常是機（jī）櫃或機架；對（duì）電氣工程師來說，它是（shì）綠色安（ān）全地線或接到大（dà）地的意思。一個（gè）比較通用的定義是“接地是電流（liú）返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。

3.常見的接地符（fú）號PE、PGND、FG－保（bǎo）護地或機殼；BGND或DC-RETURN－直流－48V(+24V)電源（電池）回流；GND－工作地；DGND－數（shù）字地；AGND－模（mó）擬（nǐ）地；LGND－防雷保護地；GND 在電路裏（lǐ）常被定為電（diàn）壓參考基點。
從（cóng）電氣意義（yì）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）。實際上它們（men）可能是連在（zài）一起的（不一定是混在一（yī）起哦！）。
兩（liǎng）個名（míng）稱，主要是便於對（duì）電路進行分析。進一步說，還（hái）有因電路形式不同而必須區分（fèn）的兩種“地”：數字地，模擬地（dì）。數字地和模擬地都有信號（hào）地、電源地兩種情況。數字地和模（mó）擬地之間，某些電路可以直接連接，有些電路要用電抗器連接，有些電路不可連接。

4.合適（shì）的接地方式接地有多種方式，有單點接（jiē）地，多點接地以及混合類型的接地（dì）。而單點接（jiē）地又分為（wéi）串聯單點接（jiē）地和並（bìng）聯單點接地。一般來說，單點接（jiē）地（dì）用於簡單電路，不同功能模（mó）塊（kuài）之間接地區分，以及低頻（f<1MHz）電子線路。當設計高（gāo）頻（f>10MHz）電路時就要采用多點接地了或者多層板（完整的地平麵層）。

5.信號（hào）回流（liú）和（hé）跨分割的介紹對於一（yī）個電子（zǐ）信號來說，它（tā）需要尋找一條.低.阻抗的電流回流到地的途徑，所（suǒ）以如何處理這個信號（hào）回流就變得非常的關鍵。

第.一（yī）.，根據公式可以知道，輻射強度是和回路麵積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形成的環越大，它對（duì）外輻射的幹擾也越大，所以，PCB 布板的時候要盡可（kě）能減小電源回路和信號回（huí）路麵積。

第（dì）二，對於一個高速信號來說，提（tí）供（gòng）有（yǒu）好的信號回流可（kě）以保（bǎo）證它（tā）的信號質量（liàng），這是因（yīn）為（wéi）PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層（céng）（或電源層）為參考來計算的，如果高速線（xiàn）附近有連續的地平麵，這樣這條線的阻（zǔ）抗（kàng）就能保持連續，如果有段線附近沒有了地參考，這樣阻抗就會發生變化，不連續的阻抗從而會影響到信號的完整性。所以，布線的時候（hòu）要（yào）把高速（sù）線分配到靠近地平麵的層，或者高速線旁（páng）邊（biān）並行走（zǒu）一兩條地線，起到屏蔽和就近提供（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，這也是因為信號跨越了不同電源（yuán）層後，它的回流（liú）途徑就會很長了，容易受到幹擾。當然，不是嚴格要求不能跨越電源分割（gē），對於低速的信號是可以的，因為（wéi）產生的幹擾相比信號可以不予（yǔ）關心。對於高速信號就要認真檢查，盡量不要跨越，可以通過調整電源部分的走（zǒu）線。（這是針對多層板多個電源供應情況說的）

6.為什麽（me）要將模擬地和數字地分開，如（rú）何分開？模擬信號和數字（zì）信號都要回流到地（dì），因為數字信號變化速度快，從而在（zài）數字地上引起（qǐ）的（de）噪聲就會很大，而模擬信號是需（xū）要一個幹淨的（de）地參考工作的。如果模擬地和數字地混在一起，噪聲就會影響到模擬信號。
一般來（lái）說，模擬地和數字地要分開處（chù）理，然後通過細的（de）走（zǒu）線連在一起，或者單點接在一起。總的思想是盡量阻隔數字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格（gé）的（de）要（yào）求模擬地和數字地必須分開，如果模擬部分（fèn）附近的數字（zì）地還是很幹淨的話（huà）可（kě）以合在（zài）一起。

7.單板上的信號如何接地（dì）？對於一般器件來說，就近接地（dì）是.好.的，采（cǎi）用了擁有完整地平麵的多（duō）層板設計後，對於一般信號的接地就非（fēi）常容易了，基本原則是保（bǎo）證走線的連續性，減少過孔數量；靠近地平麵或者電源平麵，等等。

8.單板的接口（kǒu）器件如何接地？有些單（dān）板會有對外（wài）的輸入輸出（chū）接口，比如串口連接器，網口RJ45 連接器（qì）等等，如果（guǒ）對（duì）它們的接地設計得（dé）不好也會影響到（dào）正常工作，例如（rú）網口（kǒu）互連有誤碼，丟包等，並且會成為對外的電磁幹擾源，把板內的噪聲向（xiàng）外發送。一般（bān）來說會單獨分割出一（yī）塊獨立的接口地，與信號地的連接采用細的走線（xiàn）連接，可（kě）以串上零歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接（jiē）口地上來。同樣的（de），對接口地和接（jiē）口電源的濾（lǜ）波也要認真考慮。

9.帶屏蔽（bì）層的電纜線的屏（píng）蔽層如何（hé）接地?屏蔽電纜的屏蔽層（céng）都要接到單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（de）噪聲，如果屏蔽層接到了信號（hào）地上（shàng），噪聲電壓會驅動共模電流沿屏蔽層向外幹擾，所以設計不好的（de）電纜線一般都是電（diàn）磁幹擾（rǎo）的大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的（de）幹淨。