图1各种接地方式分类
◆ 单点接地
单点接地就是所有电路的地线接到公共地线的同一点,进一步可分为串联单点接地和并联单点接地。
◆ 多点接地
多点接地就是所有电路的地线接到公共地线的不同点,通常让电路就近接地。
◆ 混合接地
混合接地就是在地线系统内使用电感与电容连接,利用电感与电容器件在各种频率下呈现不同阻抗的特性,使地线系统在不同工作频率状态下具有不同的接地结构。
单点接地有两种类型:
· 串联单点接地;
· 并联单点接地。
如图2所示,在串联单点接地中,许多电路之间有公共阻抗,如图2-11中所示的R1,它们相互之间由公共阻抗耦合产生的干扰十分严重。

图2 单点接地
例:以图2(a)所示的电路进行串联单点接地的干扰分析。
A点的电位是:VA=(I1+I2+I3)R1;
B点的电位是:VB=(I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2;
C点的电位是:VC=((I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2+I3R3。
从以上的公式中可以看出:A、B、C各点的电位是受电路工作电流影响的,它们随各电路的地线电流而变化。尤其是C点的电位,十分不稳定。
虽然这种接地方式存在很大的问题,但在实际中是最简单、最常用的方式。因此,切忌在大功率和小功率电路混合的系统中使用,这是因为大功率电路中的地线电流会干扰小功率电路。而最敏感的电路要放在A点,A点电位是最稳定的。其次,结合放大器的实际情况,一般把功率输出级放在A点,前置放大器放在B点和C点。
如表所示归纳了串联单点接地和并联单点接地各自的优缺点。

表 串联单点接地和并联单点接地的比较
解决上述问题的一个简单方法是采用并联单点接地。但并联单点接地需要较多的导线,因此,可以采用串联与并联混合接地的综合方法。
在实际工程中,将电路按照干扰特性分组,相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组,相互之间不易发生干扰的电路放在同一组。
如图3所示,每个组内采用串联单点接地,获得最简单的地线结构,不同组的接地采用并联单点接地,避免相互之间干扰。这个方法的关键是:避免使功率相差很大的电路或噪
声电平相差很大的电路共用一段地线。
图3 串联单点和并联单点混合接地
为了减小地线电感,在高速电路中经常使用多点接地。在多点接地系统中,每个电路就近与低阻抗的接地线相连,如机箱。电路的接地线要尽量短,以减小电感。在频率很高的系统中,通常接地线要控制在几亳米长的范围内。
另外,交流电源电缆中的地线—般仅可用做安全地,不能用做信号地,两个电源接地点之问的电压通常有数百毫伏,小信号电路在这种条件下根本无法工作。
如前所述,多点接地时容易产生公共阻抗耦合问题。在低频场合,通过单点接地可以解决这个问题。但在高频时,只能通过减小地线阻抗(减小公共阻抗)来解决。由于趋肤效应使电流仅在导体表面流动,因此增加导体的厚度并不能减小导体的电阻。在导体表面镀银能够降低导体的电阻。
经过工程师们无数次的工程试验总结出,通常1 MHz频率以下时,可以用单点接地;10 MHz频率以上时,可以用多点接地,在1~10 MHz之间时,如果最长的接地线不超过波长的1/20,可以用单点接地,否则用多点接地,如图4所示。

图4 多点接地示意图
用光传输信号是解决前面所提到的地环路问题的理想方法。
如图5所示,光耦器件的寄生电容为2 pF左右,因此能够在很高的频率时起到隔离作用。如果使用光纤,则没有寄生电容的问题,能够获得十分完善的隔离效果。但是,用光纤会带来其他问题,其问题如下:
· 光纤连接需要更大的功率;
· 光纤连接的线性和动态范围都达不到模拟信号的要求;
· 需要更多的器件;
· 光缆的安装和维护比较复杂。
光缆连接技术一般用在数字电路中,由于其带宽较宽,因此可以用在高速电路之中。

图5 光电耦合示意图
