接地GND的目的是什么?
引言
当我们看见一个电路时,我们知道一个电路中会有多个地,但是这多个地又分别在电路中起着什么样的作用?
概念
我们日常生活中所说的接地是指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。
我们大体上将接地分为了以下几类:
安全接地
工作接地(数字地、模拟地、功率器件地)
防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)
防静电接地
当我们在设计电路时要接地时,我们首先要知道我们接地要实现的功能是什么,接地的目的是什么,这样我们才能知道我们该接哪种地。
目标
我们在电路设计中,接地追求的目标是地阻抗低、地稳定、地均衡。我们为什么要追求这三者呢?这三者对于电路又有什么影响呢?
地阻抗低、地稳定
降低器件和地之间的阻抗是为了什么呢?下面一张图说明情况:
在电路中的任何一点,电流的算术和为0,或者说流出去的必会流回来。若G1和G2之间的阻抗为0,则G1和G2之间无差分电压。
根据上图我们可知,信号源与负载之间隔开了一段距离,接地G1和G2通过一个回路连接起来。理想情况下,G1和G2之间的接地阻抗为0,因此接地回路电流不会在G1和G2之间产生一个差分电压。
遗憾的是,让回流路径保持零阻抗是不可能的,接地回路阻抗在接地电流作用下,会在G1和G2之间产生一个误差电压ΔV。
所以我们要将该误差电压ΔV控制的尽可能小,这就是地为什么要低阻抗的原因。当地阻抗足够低的情况下,那么误差电压ΔV就会尽可能小,这样就会使得地稳定。
地均衡
上图我们所知,我们两个设备之间的误差电压基本上是在一个稳定状态,尽管我们将这个误差电压控制的比较小,但是这个还是存在着。又因为传输线的阻抗不均匀,往往会转成差模电压干扰,这个时候我们就要将这个误差电压稳住,以保持一个稳定的状态,使得电路能够正常运转。
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