電源地、信（xìn）號地、大地 —— 這三種“地（dì）”有什麽（me）區別

電源（yuán）地與信號地

電源地主要是（shì）針對電源回路電流所走（zǒu）的路徑而言的，電源地流過的電流較大。而信號地（dì）主要是（shì）針對（duì）兩塊芯片或者（zhě）模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑，信號地流過的電流（liú）很小。

其實兩者都（dōu）是（shì）GND，之所以分（fèn）開（kāi）來說（shuō），是想讓大家明白：在布PCB板時，要清楚地了（le）解電源及信號回流（liú）各自所流過的路徑，然後在布板時（shí）考慮如何避免電源及信號共用回流路徑。

如果共用的話，有可能會（huì）導致電源地上大的電流會在信號地上（shàng）產（chǎn）生（shēng）一個電壓差。（可以解（jiě）釋為：導線是有阻抗的，隻是很小（xiǎo）的阻（zǔ）值（zhí），但如果所流過的電（diàn）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（gāo）於0V，如果信（xìn）號地的電位較大時，有可能會使信號（hào）本來是高電平（píng）的，但卻誤判為低電平（píng）。

當然電源地本來就很不幹淨，這樣做也避（bì）免由於幹擾使信（xìn）號誤判。所以將兩者地（dì）在布線時稍微注意（yì）一下，就可以。一（yī）般來（lái）說即使在一起也不會產生大的問題，因（yīn）為數字電路的門（mén）限較高。

各種“地”，各種“GND”

GND，指的是電線接（jiē）地端的簡寫，代表地線或（huò）零線。電路圖（tú）上和電路（lù）板上的GND(Ground)代表地線或零線，GND 就是公共端的意思，也可以說是地，但這個地並不是（shì）真正意義上的地。是出（chū）於應用而假設的一個地，對於電源來說，它就是一個電源的負極。它與大地是（shì）不同的。有時候（hòu）需要將它與大（dà）地連接，有時候也不需（xū）要（yào），視具體情況而定。

設備的信號接地，可能是以（yǐ）設（shè）備（bèi）中的一點或（huò）一塊金屬來作為信號的接地參考點，它為設（shè）備中的（de）所有信號提供了一個公共參考電位。

有單點（diǎn）接地，多點接地，浮地（dì）和混合接地：

單（dān）點接地：是指整個電路係統中隻有一個物理點被定義為接地參考點，其他（tā）各個需要（yào）接地的點都直接接到這一（yī）點上。在低頻電路中，布線和元件之間不會產生太（tài）大影響。通常頻率小於1MHz的電路，采用一點接地。

多點接（jiē）地：是指電子設備中（zhōng）各個接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，寄生電容和電感的影響較大（dà）。通常頻率大（dà）於10MHz 的電路，常采用多點接（jiē）地。

浮地：即該電路的地與大地（dì）無導體連接。浮地可使功率地（強電地）和信號地（弱電地）之（zhī）間的隔離電阻（zǔ）很大，所以能阻止共地阻（zǔ）抗電（diàn）路性耦合產（chǎn）生的電磁幹擾。其缺點是該電（diàn）路易受（shòu）寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動和增（zēng）加了對模擬電（diàn）路（lù）的感應幹擾。一個折衷方案是在浮地與公共（gòng）地之間跨接一（yī）個阻值很大（dà）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（dī）的電阻會影（yǐng）響設備泄漏電流（liú）的（de）合格性。

混合接地：混（hún）合接地使接地係（xì）統在低（dī）頻和高頻時呈現不同（tóng）的特性，這在寬帶（dài）敏感電路中是必要的。電容對低頻和直流有較高的阻抗，因此能（néng）夠避免兩模塊之間的地環路形成。當將直（zhí）流地和射頻地分開時，將每個子係（xì）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（kàng）連接起來，連接點應選在（zài）.高.翻轉速度（di/dt）信號存（cún）在的點。

“地”是電子技術中一（yī）個很重要的概（gài）念。由（yóu）於“地”的分（fèn）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（de）信號接地和設備接大地，兩者概念不同，目的也不同。“地”的經（jīng）典定義是“作為電路或（huò）係統基準的等（děng）電位點或平麵”。

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

直流地：直流電路“地”，零電位參考點。

交流地：交流電的（de）零線，應與地線區別開。

功率地：大電流網絡器件、功放器件（jiàn）的零電位參考點。

模擬（nǐ）地：放大器、采樣（yàng）保（bǎo）持器、A/D 轉換器和比較器的零（líng）電位參考點（diǎn）。

數字地：也叫邏輯（jí）地，是數字電路的零電位參考點（diǎn）。

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

“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（xìn）號，又將（jiāng）雙方的“地”隔離；所以輸出端的（de）地稱之為“冷地”，它不帶電。 

設備接大地的目的接的（de）目的

在（zài）工程實踐（jiàn）中，除認真考慮設備內部的信號接地外，通常還將設（shè）備（bèi）的信號地，機殼與大地連在一起，以大地作為設備的接地參考點。設備接大地的目的是：

保護地（dì），保護接（jiē）地就是（shì）將設備正常運行時不帶電的金屬外殼（ké）（或構架）和接地裝置（zhì）之間作良好的（de）電氣連（lián）接。為了保護人員安全而設置的一（yī）種接線方式。保護“地”線一端接用電器外殼，另一端與大（dà）地作（zuò）可靠（kào）連（lián）接。

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

屏蔽地，避（bì）免設備在外界電磁環境的作用下使設（shè）備對大地的電位發生變化，造（zào）成設備工作的不穩定。此外還有（yǒu）防雷接地和音響中的音（yīn）頻地等等（děng）。

接地（dì）的相關（guān）問題

1.控製（zhì）係（xì）統宜采用一點（diǎn）接地一般情況下，高頻電（diàn）路應就近多點接地，低頻電路應一點接地。在低（dī）頻電路中，布線和元件間的電感並不是什麽大問題，然而接地（dì）形成的環路的幹擾影響很大，因此，常以一點作為接地點。但一點接（jiē）地不（bú）適用於高頻，因為高頻時，地線上具有電感（gǎn）因而增加了地線阻抗，同時各地線之間（jiān）又（yòu）產生電（diàn）感耦合。一般來說，頻率在1MHz 以下，可用一點接地；高於10MHz 時，采用（yòng）多點接地；在1～10MHz 之間可用一點接地，也可用多點接地。

2.交流（liú）地與信（xìn）號地不能（néng）共用由於（yú）在一段電（diàn）源地線的兩點間會有數mV 甚至幾V 電壓，對低電平信（xìn）號電路來說，這是一個非常重要的幹擾，因此必（bì）須加以隔離和防止。

3.浮地與接地的比較全機浮空（kōng）即係（xì）統各個部（bù）分與大地浮置起來，這種方法（fǎ）簡單，但整個係統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。這種方法具有一定的抗幹擾能力，但一旦絕緣下降（jiàng）就會帶來幹擾（rǎo）。還有一種方法，就是將機殼（ké）接地，其餘部（bù）分浮空。這種方法（fǎ）抗幹擾能力強，安全可靠，但實現起來比較複雜。

4.模擬地模擬地的接法十分重要（yào）。為了（le）提高抗共模幹擾能力，對於模（mó）擬（nǐ）信號可采用屏蔽（bì）浮技術。對於（yú）具體模擬量信號的接（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信號中電（diàn）容耦合噪（zào）聲（shēng）、準確檢測和控製，對信（xìn）號采用屏蔽措施是十（shí）分必要的。根據屏蔽目（mù）的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地；電磁場屏蔽主要（yào）避免雷達、電台等高頻電磁場輻射幹擾。利用低阻金（jīn）屬材料高（gāo）導流而製成，可接大地。磁場（chǎng）屏蔽用以防磁鐵、電機（jī）、變（biàn）壓器、線圈等磁感應（yīng），其屏蔽方法是用高導磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當信號電路是一點接（jiē）地時，低頻電纜的（de）屏蔽層也應一點（diǎn）接地。如果電纜的屏蔽層地點有一個以上時，將產（chǎn）生噪聲電（diàn）流，形成噪聲幹擾源（yuán）。

當一個電（diàn）路有一個不接地的信號源與係統中接地的放（fàng）大器相連時，輸入端的（de）屏蔽應接至放大（dà）器的公共端；相反（fǎn），當接地的信號源（yuán）與係統中（zhōng）不接（jiē）地的（de）放大器相連時，放大器的輸入端也應接（jiē）到信號源的公共端。

對於電氣係（xì）統的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意（yì）地連接在（zài）一起，而是要分成若幹獨立的接地子係統，每個子係統都有其共同的接（jiē）地點（diǎn）或接地（dì）幹線，後才連接在一起，實行總接地。

 相關問題解答（dá）：

1.為什麽要接地（dì）?接地技術的引入（rù）初是（shì）為了防止電力或電子等設備遭雷（léi）擊而采取的保護性措施，目（mù）的是把雷電產生的（de）雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到（dào）保護（hù）建築物的作用。同時，接地也是保（bǎo）護人身安全的一種（zhǒng）有（yǒu）效手段，當某種原因引起的相線（如電（diàn）線絕緣不良，線（xiàn）路老化等）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（qǐ）到保護（hù）作用。隨著電子通信和其它數（shù）字領域的發展，在接地係統中隻考慮防雷和（hé）安全已遠遠不能滿足要求了。
比如在通信係統中，大量（liàng）設備之間（jiān）信號的互連要求各設備都要有一個基準‘地（dì）’作（zuò）為信號（hào）的參考地。而且隨著電子設備的複雜化（huà），信號頻率越來越高，因此（cǐ），在（zài）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，接地不當就會嚴重影響係統運行的（de）可靠性（xìng）和穩定性。近，高速信號的信號回流技（jì）術中也引入了“地”的概念。

2.接地的定義在現代接地概念中、對於線路（lù）工程師來（lái）說，該術（shù）語的含義通（tōng）常是‘線路電壓的參考點’；對於係統設計（jì）師來（lái）說，它常常是機櫃或機架；對電（diàn）氣工程師來說，它（tā）是綠色安全地線或接到大地的意（yì）思。一個比較（jiào）通用的（de）定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通（tōng）道”。注意要（yào）求是”低阻抗”和“通路”。

3.常見的接地符號PE、PGND、FG－保護地或機殼；BGND或（huò）DC-RETURN－直流－48V(+24V)電源（電池）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（yā）參（cān）考基點。
從電氣意義上說，GND 分為（wéi）電源地和信號地。PG 是Power Ground（電源地）的（de）縮寫。另一個是Signal Ground（信號地）。實際上（shàng）它們可能是連在一起的（不一定（dìng）是混在一起哦！）。
兩（liǎng）個名稱，主要是便於對電路進行分析（xī）。進一步說（shuō），還有因電路形式不（bú）同而必須區分的兩（liǎng）種“地”：數字地，模（mó）擬地（dì）。數字地和模擬地都有信號地、電源（yuán）地兩種情況。數字地和模擬地（dì）之間，某些電路可以直接連接，有些（xiē）電路要用電抗（kàng）器連接，有些電（diàn）路不可連接。

4.合（hé）適的接地方式接地有多種方式，有（yǒu）單點接地（dì），多點接地以及混合類（lèi）型的（de）接地（dì）。而單點接地又分為串聯單點接地和並聯單點接地。一般來說，單點接地用於（yú）簡單（dān）電路，不同功能模（mó）塊之間接地區分，以及（jí）低頻（f<1MHz）電子線路。當設計高頻（f>10MHz）電（diàn）路時（shí）就要采用多（duō）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個電子信（xìn）號（hào）來說，它需要尋找一條.低.阻抗的電流回流（liú）到地的途徑，所以如何處理這個信號回流就變得非常的關鍵。

第（dì）.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（yào）走的路徑越長，形成的環越大，它（tā）對外輻射的幹擾也越大，所以，PCB 布板的時候要盡可能（néng）減小電源（yuán）回路（lù）和信號回路麵積。

第（dì）二，對於一個高速信號來說，提供有好的信號回流可以保證它的信號（hào）質量，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以（yǐ）地層（或電源層）為參（cān）考來（lái）計算的，如果高速線附近有連續的地平麵，這樣這（zhè）條線的阻抗就能保持連續（xù），如果有段線（xiàn）附近沒有了地參考，這樣阻抗（kàng）就會發生變（biàn）化，不連續的（de）阻抗從而（ér）會影響（xiǎng）到信號的完整性。所以，布（bù）線的時候要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地（dì）線，起到屏（píng）蔽和就近提供回流（liú）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（xìn）號跨越（yuè）了不同電源層後，它的回流途徑就會很（hěn）長了，容易受到幹擾。當然，不是嚴格（gé）要求不能跨越電源分割，對（duì）於低速的信號是可以（yǐ）的，因為產生的幹擾相比信號可以不予關心。對於高速信號就要認真檢查（chá），盡（jìn）量不要跨越，可以通（tōng）過調整電源部分的走線。（這是針對（duì）多層板多個電源供應情況說的）

6.為什麽要將模擬地和數字地分（fèn）開，如（rú）何分開？模擬信號和數字（zì）信號（hào）都要回流到地，因為數字（zì）信號變化速度快，從而在數字地上引起的噪聲就會很大，而模擬信（xìn）號是需要一（yī）個幹淨的地參考工作的。如果模擬地和數字地混在一起，噪聲就會影響到模擬信號。
一般來說，模擬地和數字地要（yào）分開處理，然後通過細的走線連在一起（qǐ），或者單點接（jiē）在一起。總的思想是盡量阻隔（gé）數字（zì）地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是（shì）非常嚴格的要求模擬地（dì）和數字（zì）地必須分（fèn）開，如（rú）果模擬部（bù）分附近的數字地還是很幹淨的話可以合在一起。

7.單板上的信（xìn）號如何接地？對於一般器件來說（shuō），就近接地是.好.的，采用了擁有（yǒu）完整地平麵的多層板設計後，對於一般信號的接地就非常容易了（le），基本原則（zé）是保證走線的連續性，減少過孔數量；靠近地平（píng）麵或（huò）者電源平麵，等等。

8.單（dān）板的接口器件如何接（jiē）地？有些單板會有對外的輸入輸出接口，比如串口連（lián）接（jiē）器，網口RJ45 連接器等等，如果對它們的（de）接地設計得（dé）不好也會影響到（dào）正常工作，例如網口互連有誤碼，丟包等，並且會成為對外的電磁幹擾源，把板內的噪聲（shēng）向外發送。一般來說會單獨分割出（chū）一塊（kuài）獨立的接口地，與信號地的連接采用細的走線連接，可以串上零歐姆或者小阻值的（de）電阻。細的走線可（kě）以用來阻隔信號（hào）地上（shàng）噪音過到接口地上來。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（bì）電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上，這是因為信（xìn）號（hào）地上（shàng）有各（gè）種的噪（zào）聲，如果屏蔽層接到了信號（hào）地上，噪聲電壓會驅動共（gòng）模電流（liú）沿屏蔽層向外幹擾，所以（yǐ）設計不好的電（diàn）纜線一般都是電磁幹（gàn）擾的大噪聲輸出源。當然前（qián）提是接（jiē）口地（dì）也要非常的幹淨。