工程師應(yīng)該都知道，在PCB Layout布線過程中，經(jīng)常會面臨不同的GND處理，今天我就來講一下地線的作用。

GND地線的作用

地線的主要作用就是當(dāng)電器出現(xiàn)故障時，電源可能擊穿(或：破壞)某些元件，使電器的外殼帶電。將電器的外殼接地，可以使用漏電保護(hù)裝置。

一、工作地

1、信號地 命名：SG

信號“地”(SG)又稱參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號回路的公共段。

此處信號一般指模擬信號或者能量較弱的數(shù)字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導(dǎo)致信號的信噪比(SNR)下降。

特別是模擬信號，信號地的漂移，會導(dǎo)致信噪比下降;信號的測量值產(chǎn)生誤差或者錯誤，可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。因此對信號地的要求較高，也需要在系統(tǒng)中特殊處理，避免和大功率的電源地、數(shù)字地以及易產(chǎn)生干擾地線直接連接。尤其是微小信號的測量，信號地通常需要采取隔離技術(shù)。

信號地線符號標(biāo)志

2、模擬地線 命名：AGND

模擬地線AGND，主要是用在模擬電路部分，如模擬傳感器的ADC采集電路，運(yùn)算放大比例電路、采樣保持器、比較器的零電位參考點(diǎn)等。

模擬地線符號標(biāo)志

PCB板上模擬地

在這些模擬電路中，由于信號是模擬信號，是微弱信號，很容易受到其他電路的大電流影響。如果不加以區(qū)分，大電流會在模擬電路中產(chǎn)生大的壓降，會使得模擬信號失真，嚴(yán)重可能會造成模擬電路功能失效。

3、數(shù)字地線 命名：DGND

數(shù)字地線DGND也叫邏輯地，是數(shù)字電路的零點(diǎn)位參考點(diǎn)。是相對模擬地線AGND而言，主要是用于數(shù)字電路部分，比如按鍵檢測電路，USB通信電路，單片機(jī)電路等。

數(shù)字地線符號標(biāo)志之所以設(shè)立數(shù)字地線DGND，是因?yàn)閿?shù)字電路具有一個共同的特點(diǎn)，都屬于離散型的開光量信號，只有數(shù)字“0”和數(shù)字“1”區(qū)分，如下圖所示。

數(shù)字信號

在由數(shù)字“0”電壓跳變成數(shù)字“1”電壓的過程中，或者由數(shù)字“1”電壓跳變成數(shù)字“0”電壓的過程中，電壓產(chǎn)生了一個變化，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的電流周圍會產(chǎn)生磁場，也就形成了對其他電路的EMC輻射。

沒辦法，為了降低電路的EMC輻射影響，必須使用一個單獨(dú)的數(shù)字地線DGND，讓其他電路得到有效的隔離。

4、功率地線 命名：PGND

模擬地線AGND也好，數(shù)字地線DGND也罷，它們都是小功率電路。在大功率電路中，如電機(jī)驅(qū)動電路，電磁閥驅(qū)動電路等等，也是存在一個單獨(dú)的參考地線，這個參考地線叫做功率地線PGND，主要是大電流網(wǎng)絡(luò)器件、功放器件的零點(diǎn)位參考點(diǎn)。

大功率電路，顧名思義，是電流比較大的電路。很顯然大的電流，容易造成不同功能電路之間的地偏移現(xiàn)象。

5、電源地線 命名：GND

模擬地線AGND，和數(shù)字地線DGND以及功率地線PGND，都被歸類為直流地線GND。這些不同種類的地線，最后都要匯集在一起，作為整個電路的0V參考地線，這個地線叫做電源地線GND。

電源，是所有電路的能量來源，所有電路工作需要的電壓電流，均是來自電源。因此電源的地線GND，是所有電路的0V電壓參考點(diǎn)。

這就是為什么其他類型的地線，無論是模擬地線AGND，數(shù)字地線DGND還是功率地線PGND，最后都需要與電源地線GND匯集在一起。

6、交流地線 命名：CGND

交流電的零線。應(yīng)該與地線區(qū)別開。交流地線CGND，一般是存在于含有交流電源的電路項(xiàng)目中，如AC-DC交流轉(zhuǎn)直流電源電路。

AC-DC電源電路，分為兩個部分。電路中的前級是AC交流部分，電路中的后級是DC直流部分，這就被迫形成了兩個地線，一個是交流地線，另一個是直流地線。

交流地線作為交流電路部分的0V參考點(diǎn)，直流地線作為直流電路部分的0V參考點(diǎn)。通常為了在電路中統(tǒng)一一個地線GND，工程師會將交流地線通過一個耦合電容或者電感與直流地線連接在一起。

7、大地地線 命名：EGND

人體的安全電壓是在36V以下，超過36V的電壓如果施加在人體身上，會導(dǎo)致人體受到損傷，這是工程師在開發(fā)設(shè)計(jì)電路項(xiàng)目方案的一個安全常識。

為了增強(qiáng)電路的安全系數(shù)，工程師一般在高壓大電流的項(xiàng)目中使用大地的地線EGND，例如在家用電器電風(fēng)扇、電冰箱、電視機(jī)等電路中。具有大地地線EGND保護(hù)功能的插座。

大地地線符號標(biāo)志

家用電器的插座，為什么是3個接線端子?220V交流電只需要火線和零線，兩根就可以，那為什么插座是3個接線端子呢?

插座的3個接線端子，其中的兩個端子是用于220V的火線和零線，另外一個端子就是起保護(hù)作用的大地地線EGND。

需要重點(diǎn)指出的是大地地線EGND，它僅僅是連接到我們的地球，起到高壓保護(hù)作用，沒有參與項(xiàng)目電路功能，與電路功能無關(guān)。

所以大地地線EGND，與其他類型的地線GND是存在明顯電路含義區(qū)別的。

8、懸浮地 命名：FG

懸浮地(FG)是系統(tǒng)中部分電路的地與整個系統(tǒng)的地不直接連接，而是通過變壓器耦合或者直接不連接，處于懸浮狀態(tài)。該部分電路的電平是相對于自己“地”的電位。常用在小信號的提取系統(tǒng)或者強(qiáng)電和弱電混合系統(tǒng)中。

其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受系統(tǒng)中電氣和干擾的影響;缺點(diǎn)是該電路易受寄生電容的影響，而使該電路的地電位變動和增加對模擬電路的感應(yīng)干擾。

由于該電路的地與系統(tǒng)地沒有連接，易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)烈的干擾。

因此，懸浮地的效果不僅取決于懸浮地絕緣電阻的大小，而且取決于懸浮地寄生電容的大小和信號的頻率。

9、熱地

開關(guān)電源無需使用變壓器，其開關(guān)電路的“地”和市電電網(wǎng)有關(guān)，即所謂的“熱地”，它是帶電的。

10、“冷地”

由于開關(guān)電源的高頻變壓器將輸入、輸出端隔離;又由于其反饋電路常用光電耦合、既能傳送反饋信號又將雙方的“地”隔離;所以輸出端的地稱之為“冷地”，它不帶電。

二、保護(hù)“地”

保護(hù)“地”是為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器，另一端與大地作可靠連接。

保護(hù)地線符號標(biāo)志三、音響中的“地”

1、屏蔽線接地

音響系統(tǒng)為防止干擾，其金屬機(jī)殼用導(dǎo)線與信號“地”相接，這叫屏蔽接地。

2、音頻專用“地”

專業(yè)音響為了防止干擾，除了屏蔽“地”之外，還需與音頻專用“地”相連。此接地裝置應(yīng)專門埋設(shè)，并且應(yīng)與隔離變壓器、屏蔽式穩(wěn)壓電源的相應(yīng)接地端相連后作為音控室中的專用音頻接地點(diǎn)。

關(guān)于地線的作用，大家有什么補(bǔ)充的，歡迎來評論區(qū)留言，一起討論。

審核編輯：湯梓紅