关于接地：数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地

关于接地：数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地 [转贴 2009-03-01 18:23:09]

2010-05-07 19:52:32| 分类： EMC | 标签： |字号大中小 订阅

除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号的接地处理。控制系统中，

大致有以下几种地

（1）数字地：也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的零电位。

（2）模拟地：是各种模拟量信号的零电位。

（3）信号地：通常为传感器的地。

（4）交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。

（5）直流地：直流供电电源的地。

（6）屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。

以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出

一些看法：

（1）控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的 环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点；但一点接地不适用于高频，因为高频时，

地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦 合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1～10MHz之间可用

一点接地，也可用多点接地。

（2）交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。

（3）浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。这种方法具有一定的抗干扰能力，但 一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干

扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。

（4）模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。

（5）屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽 解决分布电容问题，一般接大地；电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电 机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏 蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共 端；相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大

器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。

对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接

地干线，最后才连接在一起，实行总接地。

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计算机接地是以接地电流易于流动为目标，要求接地电阻越小越好。计算中心的接地应尽量减少噪音引起的电位变动，同时应注意信号电路与电源电路、高电平电路与低电平电路不能使用同一共地回路。对传输带宽要求较高的网络布线，应采用隔离式屏蔽接地，以防止静电感应产生干扰。在设计上力求简单、经济和实效，接地如能和屏蔽有效地结合

起来，将能更好地解决干扰，抑制噪音。

1 直流地

计算机机房的直流地是系统中所有逻辑电路的共同参考点，设计直流地应考虑两个方

面：

· 消除各电路电流流向一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压；

· 避免受磁场和地电位差的影响，不让其形成回路；如果接地方式或接法不妥当将会

形成噪声耦合。

1.1 直流地接法分类

计算机系统的直流地是数字电路的基准电位，不一定是大地电位，如该地线经一低阻

通路接至大地，则该地线的电位可认为是大地电位，被称为接大地。在计算机术语中人们常常把计算机设备直流地的接地形式称为计算机的接地。从目前的接法及形式看，与大地

的接法不外乎两种：一是直流地悬浮；二是直流地接大地。

(1)直流地悬浮

直流地悬浮就是直流地不接大地，与地严格绝缘，要求对地电阻的大小一般在1ＭΩ以上。那么直流地为什么要悬空？因为如果数字电路的直流地与交流地接在一起，有可能引入交流电力网电压的干扰，为了防止这种干扰需要把交流地和直流地严格地分开。直流地悬浮的缺点是由于交流电电网的中线一般接地（接大地）这就等于把数字电路的直流地也接大地，这样容易形成漏电，使交流与直流两者之间形成电流回流，还可能因直流地悬浮使这些设备带有瞬态电压，通过相互间连线的电容耦合去干扰邻近设备，万一发生交流火线与机柜相碰现象，就会使机柜带有很高的交流电压，如果机柜无安全地，大量的静电荷无处可去，淤积到机柜外壳上，使静电荷越积越多，影响机器的稳定运行，遇雷雨季节

而避雷设备又不完善时，会遭雷击的危害。

(2)直流地接大地

直流地接大地就是将计算机机房中数字电路的等位地与大地相接，为了取得一定的公共电位，以减少电路的耦合，降低干扰影响，减少电气元件的电腐蚀和因线路对地绝缘不良而产生的串音等现象，一般接地电阻应＜4Ω。直流地接大地方式克服了直流地悬空所带来的问题，笔者建议在计算机局域网机房系统中采用直流地接大地的做法。由于直流地与机柜外壳是分开的，因此机柜外壳接大地为高频干扰提供了低阻通路，对防止高频干扰和

防止静电也起到一定的保护作用。

1.2 直流地的具体接法

在直流地的接法上可以分为3种类型：串联接地、并联接地和网状接地。

(1)串联接地

机房中设备直流地线以串联的方式接在直流地的铜皮上，此种接法虽然个别处电位有差异，但由于电阻非常小，所以在简单的接地系统中应用较多。其缺点是在要求较高配置时，从防止噪声的角度来看，因串联接地，各串联的电阻使得各点电位产生偏差，容易产

生噪声。

(2)并联接地

此方法中各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，各点间的电位差较平衡，可获得较好的低频接地，因此应用得较多。由于计算机的直流电压较低，各机架之间

的地电流不容易形成耦合，但这种连接方式需要很多根地线，布线较繁杂。

(3)网状地

在大型机房中，对地要求相对严格，目前广泛使用网状地线作为直流地，称为网状地。直流网状地是用一定截面积的铜带在活动地板下面交叉排列成600ｍｍ×600ｍｍ的方格，其交叉点与活动地板支撑点的位置交错排列，脚点处用锡焊焊接或压接在一起。为了使直流网状地和大地绝缘，在铜带下面应垫2～3ｍｍ厚的绝缘胶皮或聚氯乙烯板等绝缘材料，要求对地电阻在10ＭΩ以上。直流网状地系统不仅有助于更好地保证逻辑电路电位参考点的一致，而且大大提高了机器内部和外部抗干扰能力。但是网状地系统比较庞大，施工复

杂，且费用较高，因而只适用在大型计算机机房中应用。

2 交流工作地、安全保护地和避雷地

（1）交流工作地

在计算机系统中，除了使用直流电器设备外，还大量配备和使用交流电器设备。交流工作接地就是把计算机系统中使用交流电的设备做2次接地或经特殊设备与大地作金属连接，其作用是确保人身和设备安全。交流工作地的实施可分为计算机系统使用的交流设备和计算机系统配套的交流设备两种情况，应各自独立地按电器标准规定接地，以防止因绝

缘损坏而发生触电危险。

（2）安全保护地

把与电器设备带电部分相绝缘的金属外壳或机架同地之间做良好的接地称为安全保护地。若机壳不接地则机壳带有较高电位，人体接触后就有触电的危险，当绝缘被击穿时，接地短路电流将沿着接地线和人体两条通路同时流入大地。通常计算机机房使用的交流设备的机壳（如：空调机、稳频稳压装置、变压器、ＵＰＳ备份电源等设备的外壳）也应按

有关电器规范进行接地处理。

（3）避雷地

防雷保护地主要是用来向大地引泄雷电流的，目的在于保护人员和建筑物的安全。防雷保护地与计算机中心建筑物采用的避雷措施有关，由于雷电流产生的电磁感应现象，造成巨大的电磁场，对计算机中心及相关设备具有极大的破坏作用，要求防雷地线装置与所

有其他电器设备之间保持足够的距离。因此防雷保护措施是不可忽视的。在1997年夏季的一次雷雨天气，国航内蒙古分公司因未完善避雷装置，致使网络瘫痪、设备损坏，造成直接经济损失。因此建筑物避雷设施必须严格遵循防雷设施的规定，按标准进行施工，每

年至少要检测一次避雷接地桩的良好程度。

3 计算机中心的各类设备接地之间的关系

计算机中心的各类设备接地之间的关系实际上就是直流地与其他地间的相互关系，计算机直流地的接地电阻的大小、接法及与诸地之间的相互关系是以不同的设计要求而定的。

（1）直流地悬浮时与诸地的关系

在直流地悬浮的系统中，其他诸地可以分别接地，也可接在一起。

（2）直流地接大地时与诸地的关系

在直流地接大地系统中，由于各计算机系统的要求不同，因此其直流地与其他诸地的

关系有很大的不同，大体上有以下几种接法。

ａ）直流地、安全地、交流地和避雷地分别接入不同的地桩。此种接法看来似乎各地相互之间没有关系，不产生任何影响，而且单个地桩的造价便宜，但实际上这种方法不但复杂、造价昂贵，而且诸地之间难以达到相对隔离的要求，因此易对直流系统产生冲击，

影响设备的可靠性。

ｂ）直流地、避雷地各自接地，安全地和交流地共用一个地桩。情况基本同ａ）。

ｃ）机房的直流地、交流地、安全地均各成系统，各用一根接地母线接入配电柜的中线，这种方法施工方便，可以与避雷地保持要求的距离，这是很多计算机系统中采用的接

地方法。

ｄ）如所有地均接入避雷地，为了防止雷电压的反击，要求防雷接地装置与所有电器设备之间保持足够的距离。但是要保证满足这一条件是困难的，特别是利用钢筋混凝土建筑的结构以钢筋作为防雷网时，此距离实际上是无法保证的，在这种情况下应将诸地连在一起，采用共同接地方式。为了防止雷电冲击时接地电位的升高，共同接地的电阻最好能

限制在1Ω以下。

ｅ）机房内诸设备的交流地、直流地和安全地共用同一地桩。把诸地特别是直流地与避雷地共用同一地桩给人们带来极大的不安全，加之接地设施会因年久失修致使接地电阻增加，从而给计算机的安全性、可靠性带来极大的威胁。因此笔者建议不采用这种接地方

法，而是采用直流地、交流地和安全地连在一起后接入同一地桩的处理方法。

4 在处理共地的地线时需要注意的问题

（1）接地电阻——共用接地地桩的接地电阻应满足各种接地中最小接地电阻的要求。

（2）为防止接地系统的相互干扰，确保对建筑物的绝缘，接地母线应使用带有绝缘外

皮的屏蔽线，屏蔽套的一端应进行接地。

（3）直流地、交流地和安全地虽然最后都接在地桩上，但并不意味着各种地之间可以随意连接，也应按照上述要求在其未接入同一地桩之前彼此应保持严格的绝缘。

（4）在直流地与机壳安全地分开接地的计算机设备中，因其直流地与机架严格绝缘，各自分别接系统地桩，但有些计算机的机壳与直流地在电器上是接在一起的，其交流设备

的工作地与机壳是严格绝缘的。

5 防护静电的有效措施——接地与屏蔽

静电是引起计算机等电子设备故障的重要因素之一，主要体现在静电聚积在计算机的机壳上，当电荷聚积的能量达到一定程度时，会给人以触电的感觉；当静电带电体触及计算机时形成对计算机的放电，有可能使逻辑元件送入错误信号、引起计算机运算错误，严重时还会造成程序紊乱，甚至烧毁设备。如何防止静电带来的危害，分析静电对计算机设

备的影响，找出静电产生的根源，减少以致消除静电是一个不可忽视的课题。

减少静电对计算机设备的影响除采用防静电地板和隔离墙外，一般多采用接地屏蔽的方法，其中设备的外壳接地是最基本的防静电措施，要求计算机本身具备一套合理的接地和屏蔽系统，这样当静电带电体触及计算机机壳放电时，静电就能通过接地导线漏泄入地而不至于引起系统运行故障，通常静电瞬间电势过高很容易引起接地电位的波动。其次，要尽量切断静电噪声侵入音频通道，在跳接音频和数字线时应尽量采用屏蔽线，屏蔽线的

外绝缘皮应进行良好地接地，从而泄漏掉聚集在周围的电荷。

鉴于接地系统是提高计算机网络可靠性、抑制噪音、保证机房设备安全的重要手段，因此应对计算机设备的接地认真加以对待，如果重视不够或接地系统处理不当，将会影响计算机的稳定工作从而引发故障，甚至烧毁接口和器件，严重的还危及人身安全。

“地线”在计算机应用技术中要求越来越高，还需要我们在工作中不断探索总结经验。