电子设备接地与搭接技术

1、电子设备接地与搭接技术接地技术是任何电子、电气设备都必须采用的重要技 术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电 磁噪声、控制电磁干扰、保证设备可靠性的重要技术措施之 一。在设计中如果能把接地和屏蔽正确使用，对实现电子设 备的防干扰将起着事半功倍的作用。搭接是指两个金属物体之间通过机械或化学方法实现 结构连接，以建立稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。任何 电气、电子系统中，无论是一个小部件或整套设施都需要在 金属体之间进行相互搭接，以便提供电源和信号的回路。搭 接是抑制电磁干扰的技术措施之一。搭接不良或不适当，不 仅直接降低设备或系统的抗雷电放电、抗静电和抗信号噪声 干扰的能力，直接影

2、响系统和人身的安全，而且还影响其他 抑制电磁干扰技术措施的设施效果，如滤波、屏蔽和接地等。5. 5. 1 接地技术电子设备中的“接地”有两个含义，一是真正接大地的 地方；另一是在电路上某一点，即将直流电源的某极人为地 指定作为这单元地电压参考点的“地”，设其电压为零，基 本上与大地的地无关连。另外还有为监测某一电路元件的电 压降是否标准，所设定的接地点（参考点），则专称“悬浮地”。这些“接地符号”如下图所示。（a）次级直流电源地（悬浮地）（b）初级直流电源地（大地）（c）机壳地、信号地、屏蔽地1.安全接地设备接地的一个主要目的是为了安全。若机箱没有接地，当电源线与机箱之间的绝缘良好（阻抗很大）

3、时，尽管 机箱上的感应电压可能很高，但是人触及机箱时也不会发生 危险，因为流过人体的电流很小。但如果电源线与机箱之间 的绝缘层损坏，使绝缘电阻降低，当人触及机箱时，则会导 致较大的电流流过人体，造成人身伤害。最坏的情况是电源 线与机箱之间短路，这时全部电流流过人体。若机箱接地，当电源线与机箱短路时，会烧断保险或导致漏 电保护动作。接地还能为雷击电流提供一条泄放路径，当设施或设备 中装有浪涌抑制器时，接地是必要的，否则无法泄放浪涌能 量。这时，不仅要接地，而且还要“接好地”，也就是，接 地的阻抗还必须很低。对于许多静电敏感的场合，接地还是泄放电荷的主要手 段。2 .信号接地(1)信号接地的方式悬

4、浮地悬浮地是指电子设备地线系统在电气上与建筑物的接大地系统相绝缘，这样建筑物接地系统上的电磁干扰就不会 传导到设备。另一种情况是在有些电子设备中为防止机箱上 的干扰电流直接耦合到信号电路，有意使电路单元的信号地 线与设备机箱绝缘，称之为电路单元的悬浮地。TOyArr 机応地如图所示，为用于极灵敏电路的浮地系统。这个装置要 求电路和机壳完全隔离。该电路必须用太阳能电池或电池供 电，而且信号必须通过变压器或隔离器进入或离开系统。为 防止静电积累，在信号地和机壳地之间设置了一个高阻值泄 放电阻。悬浮地的设备容易出现静电积累，当电荷达到一定程度 后，会产生静电放电。在雷电环境下，静电感应产生的高压会在

5、设备机箱与内部其他设备间产生飞弧，甚至使操作人员 遭到电击。另外由于电子设备采用一般的电网供电，而电厂 电网是以大地为接地基准的，当电网相线与浮地的机箱短路 时，有引起触电的危险。这种接地方式不宜用于通信系统和 一般的电子设备。单点接地如图所示，单点接地是将电子设备中各单元的信号地线 接在一个点上。串联式单点接地因各单元共用一条地线，易 引起共地阻抗干扰。如图5.62所示，并联式单点接地是将每个电路单元的单独地线连接到一个接地点上，低频时可有 效地避免各单元间的共阻抗耦合和低频接地环路的干扰，系 统可在上至1 MHz时工作得很好。但在频率高的场合，常因 多根接地线聚在一起，会因连线间的感应、辐

6、射耦合引起干 扰。串联式单点接地并联式单点接地系统多点接地如图5.63所示，多点接地是指设备或系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，使接地引线的长度最 短。接地平面可以是设备的底板、整个系统的接地母线或是大系统的设备结构框架等。实质上是具有许多网孔的接地平 面。当网孔尺寸小于所需频率波长的1/10时，网格的效果接近一个实体平板。为使此接地平面更为适用，应满足两个 条件：(1) 所有接至网格的设备接地线的长度必须小于最高频率的1/10的波长；(2) 设备与接地平面的连接必须具有足够的并联通路，以降低设备与接地平面间的电位差。图5.63 多点接地系统地线阻抗随频率的上升而增加，当地线长度

7、与工作波长可比拟时，地线上电流、电压呈驻波分布，地线变成“辐射 天线”。高频时应尽量限制地线的长度并提高地线表面的电 导率，所以电子设备常以镀银底板作为接地母线，便于设备 内各级电路直接与它就近相接。多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单，接地线上 出现高频驻波现象的可能性显著减小。这类接地系统通常用 于具有相同噪声特性的高频电路(f < 10MHZ。由于接地点的增加，这种系统要求仔细维护，防止腐蚀、振动、温度变化等因素使接地系统中出现高阻抗点。因为多点接地后设备内部可能产生许多接地环路，所以它不应用于敏感电路。混合接地系统中既有单点接地又有多点接地，或者多点接地后，再构成统一接地，

8、称为混合接地。如图所示，把设备内的地 线分为两大类：电源地和信号地。设备中各部分的电源地线 都接到电源总地线上，所有信号地都接到信号总地线上。两 根总地线最后汇总到一个公共的入地点。在信号地中，应根 据不同的工作频率采用相应的接地方式：射频、中频放大部分采用多点接地；显示器、记录仪等低频电路则采用单点接 地方式。5. 5. 2 搭接技术1. 概述搭接是将设备、组件、元件的金属外壳或构架用机械手段连接在一起，形成一个电气上连续的整体。这样可以避免 在不同金属外壳（或架构）之间出现电位差，而这电位差往往是电磁干扰的诱发原因之一。搭接可用于设备的金属机箱之间、设备机箱到接地平面、信号回线到地线、电缆

9、屏蔽层 到地线之间；也可用于接地平面与连接大地的地网或地桩之 间。搭接对设备的雷电防护、静电泄放、人员安全保护是必 不可少的措施。2. 搭接的类型和搭接方法直接搭接无需用中间过渡导体而直接把两个需要搭接 的金属构件连接在一起。搭接方法可以利用螺栓等紧固装置 将一些经机加工的表面或带有导电衬垫的表面进行固定，也 可以利用铆接、熔焊、钎焊等工艺将搭接对象连接。按标准规定，自攻螺丝不能用于搭接连接。间接搭接是借助于过渡导体（搭接条或片）把两金属构 件在电气上连接在一起，性能不如直接搭接好。搭接片的固定方法有：螺栓连接、铆钉、熔焊或钎焊。3. 搭接条（片）的形式和选材搭接条最好用导电性能好的扁平薄板料制造。为了减小 搭接条的射频阻抗，推荐长宽比不超过5: 1。搭接条材料通常采用铜或铝。由于非同种金属间会产生 电化学腐蚀作用，所以搭接条材料的电极电位应与被搭接金 属的电极电位相近。当两者电极电位相差很大时，可对搭接 条镀以合适的电镀层，或在搭接过程中加进日后可以更换的 中介垫圈等辅料予以弥补。4. 搭接面的处理无论是直接搭接还是间接搭接，对搭接表面都必须进行 处理：接触面上的油漆、氧化层、阳极氧化膜或灰尘油污等 均应仔细清除；清除面积比实际接触面周界大 3mm5. 搭接技术的一般原则a. 搭接良好的关键在确保金属