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1. EMC 基本概念

1.1 接地（接參考地）

“接地”一詞在不同場合有不同理解：一種是真正意義上的接地（也就是我們平常所說的接大地）；另一種是接參考地（設備里的一個公共參考電位點）。

設備接大地，是為了設備的安全以及與人員的安全。

設備接參考地，是為了在設備里建立一個穩定可靠的基準電位點。

1.1.1 參考地的概念

理想的參考地是一個零電位、零阻抗的物理實體，任何電流通過它時都不會產生壓降。因此，理想的參考地可以為設備中的任何信號提供公共的參考電位，而不必擔心各接地點之間是否存在電位差。

理想的參考地并不存在，但參考地的概念對于設備的電磁兼容性仍有重要意義。

在實用中，設備的參考地可以是一塊金屬薄板（在實際設備中，往往是一塊大面積的金屬板，如設備的底板、專用接地銅排、甚至是由設備的框架來擔當的)。這塊金屬板在設備里作為部分或全部電路的信號參考平面。

1.1.2 設備參考地的接法

設備有四種基本的參考接地方法：即浮地、單點接地和多點接地，以及由單點接地和多點接地派生出來的混合接地。

a. 浮地

采用浮地的目的是將設備或電路與公共地或可能引起環流的公共導體隔離開來。浮地還可以使不同電位的電路間配合（通過光耦或變壓器）變得容易。

浮地方式的最大優點是抗干擾性能好。 浮地的主要缺點是設備不與公共地直接連接，容易產生靜電積累，當電荷積累到一定程度，會在設備與公共地之間的電位差會引起強烈的靜電放電，成為破壞性很強的干擾源。作為折衷，可在采用浮地的設備與公共地之間接進一個阻值很大的電阻，以便泄放掉所積累的電荷。

實例：西門子模板的“地”

EMC電磁兼容接地知識與案例分享

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實例：西門子模板的“地”

實例：CPU 模板和信號模板

b.單點接地

單點接地是在一個電路或設備中，只有一個物理點被定義為參考接地點，其他凡是需要接地的點都被連接到這一點上。如果在一個系統中包含有許多機柜，則每個機柜的“地”都是獨立的（即機柜內的電路采 用自己的單點接地），然后各機柜的“地”再被連到系統中唯一的參考點上。

單點接地的優點是簡單。但是單點接地的最大缺點是，當系統工作頻率很高，以致波長小到與系統接地線長度可以比擬時（如達到λ/4 時），就不能再用單點接地了。此時，這根接地線就好像是一根天線，通過它向外輻射電磁波， 會影響周圍設備和電路的工作。

單點接地分串聯單點接地和并聯單點接地。從噪聲觀點看，串聯單點接地是最差的接地方式，因任何導線都有電阻，流經導線的電流都會在導線上產生壓降，造成相互間干擾。

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串聯單點接地

Va＝(I1＋I2＋I3)R1； Vb＝(I2＋I3)R2＋(I1＋I2＋I3)R1； Vc＝I3R3＋(I2＋I3)R2＋(I1＋I2＋I3)R1 。對于地線電流大而線徑細的場合， 三點電位將相差很多。

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并聯單點接地

c.多點接地

多點接地是指設備（或系統）中凡是需要接地的點都是直接接到離它最近的接地平面上（就近接地），以便使接地線的長度為最短。這里所說的接地平面可以是設備的底板、專用接地母線、甚至是設備的框架。多點接地的這一特點使得它在高頻場合(>10M)下的應用有上佳表現（而單點接地在低頻(<1M)時的性能為最好）。多點接地的形式看 似比較簡單，但對系統中的眾多接地線的維護提出了更高的要求。因為任何接地點上的腐蝕、松動都會使接地系統出現高阻抗，從而使接地效果變差。

d.混合接地

單點接地的優點和多點接地的缺點，使人們想到了混合接地：即個別要求高頻接地的點選擇多點接地（就近接地），其余各點都采用單點接地。所謂混合接地，要求設計人員對系統各部分工作情況作一個分析，只將那些需要就近接地的點直接（或需要高頻接地的點通過旁路電容）與接地平面相連。而其余各點都采用單點接地的辦法。

接地的主要目的應該是提供一個低阻抗的參考面/低阻抗的回流路徑。選擇單點接地、多點接地或者混合接地的思路，應該綜合考慮噪聲的頻率、接地線的長度等因素，從而選擇一個地線阻抗最低的接地方法。

下面是幾個單點接地的應用實例，通過這些實例可以知道哪些做法是正確的；哪些做法是可以采用的；又有哪些做法是錯誤的。

實例 1.

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實例 2.

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1.1.3 參考接地線的處理（搭接）

參考接地是在一個需要接參考地的點（或面）與一個稱為參考地的點（或面）之間建立導電通路。

搭接則是在參考接地線處理中采用的一個辦法，通過它實現低阻抗互連的目的。搭接后的兩個金屬面便成為等電位面。搭接可實現電路與機箱、電路與參考地、電纜屏蔽層與機箱、濾波器與機箱之間的連接，屏蔽體上不同部位的連接以及不同機箱的地線連接等等。

搭接分直接搭接（將要連接的點直接構通）和間接搭接（通過中間導體實現連接點之間的相互構通）兩種。

1.1.4 常用的搭接方法有：

①焊接。是比較理想的搭接方法，可避免金屬面曝露在空氣中，因銹蝕造成的搭接性能下降。

②鉚接。在鉚接部位的阻抗很小，但其他部位阻抗較大。在高頻時不能提供良好的低阻抗連接。

③螺釘連接。由于螺釘運動，使兩部分金屬接觸由面變成了線接觸。 麻煩的是，由于腐蝕和高頻電流的趨膚效應使射頻電流沿螺釘的螺旋線流動，使這種連接在很大程度上呈現電感性，對于高頻信號的接地線處理不利。也正是基于這一原因，建議尤其不要采用自攻螺釘作接地線的連接處理。

1.1.5 搭接不良對設備的影響

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實例 1

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實例 2

1.2設備的接地（接大地）

將大地作基準電位是基于以下幾個理由：

①可實現設備的安全接地。當設備不接地時，一旦電源線與機箱之間的絕緣層發生破損就會造成觸電。設備接地后，機箱的對地電壓為 0V，即使電源線與機箱間的絕緣遭到破壞，也只有大電流流到地線，引起進線保險絲的燒斷，從而保護設備的安全。

②泄放掉因靜電感應在機箱上所積蓄的電荷，從而避免由于電荷積聚使機箱電位升高而造成的設備內部放電。

③提高設備工作的穩定性，防止設備在外界電磁環境作用下使設備對大地電位發生變化，造成電路工作不穩定。將設備的外殼接地，設備就以大地為零參考電位，可以有效防止干擾的發生。

所以，設備接大地能夠保證設備安全、人員安全和設備可靠運行。實用中如能把接地與屏蔽兩大技術配合使用，則對提高設備電磁兼容性能起到事半功倍的作用。

本文由廣州佳譽醫療器械有限公司/佛山浩揚醫療器械有限公司聯合編輯