電子實驗室接地方法探討

【摘要】 正確接地不僅是保護設施和人員安全的重要手段，也是抑制電磁干擾，保障實驗結果準確可靠的的重要技術措施，從接地的分類分析各類接地方法的優缺點，探討電子實驗室理想的接地方法。

【關鍵詞】 接地技術 實驗室 安全 電磁兼容

電子實驗室是進行電子實驗的辦公場所，實驗室中既有各種精密的電子電路，也有高壓工作的儀器設備，正確良好的接地是辦公人員生命財產安全的重要保障，也是實驗結果準確可靠的前提。實踐證明，在正確接地技術的指導下，系統的穩定性和可靠性明顯提高。

一、電子實驗室中接地的分類

“接地”一個含義是為電路或系統提供一個零電位參考點，另一個含義是為電路或系統與大地之間建立低阻抗通路。按接地的目的可分為安全接地、工作接地和電磁兼容接地。

安全接地就是通過接地線把電子設備與大地連接起來，使它們之間形成一個回路，這樣可以把電子設備上存在的一些雷電流、漏電電流、靜電等釋放出去，防止雷擊、防止靜電損害、預防火災，避免人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、保障系統正常運行。安全接地又分為保護接地和防雷接地。

1.保護接地是當前我國低壓電力網中一種行之有效的安全保護措施。保護接地又分為接地保護和接零保護。接地保護的基本原理是限制漏電設備對地的泄露電流，使其不超過某一安全范圍，一旦超過某一整定值保護器就能自動切斷電源；接零保護的原理是借助接零線路，使設備在絕緣損壞后碰殼形成單相金屬性短路時，利用短路電流促使線路上的保護裝置迅速動作，避免金屬外殼帶電。

2.防雷接地是為了泄放因為雷擊而產生的瞬間過壓，保護設備及人員免受雷擊傷害，一般通過建筑內部的鋼筋結構將雷電引入地下。

工作接地是將電路連到系統中的共同參考點上，為系統提供穩定的基準電位，提高電路的穩定性。工作接地因為連接方式的不同分為單點接地、多點接地、混合接地和浮地。

1.單點接地是將所有電路的地線接到公共地線的同一點。單點接地相對簡單，沒有地環路，但是地線往往過長，需要大量導體，成本較高，而且隨著頻率升高接地阻抗將增大，致使接地不理想。通常在工作頻率低（<1MHz）時采用單點接地方式。單點接地方式又分為串聯和并聯兩種，串聯單點接地使用的接地線相對較少，操作簡單，但存在不同電路間的干擾問題，低頻電路最好采用并聯的單點接地方式。

2.多點接地指電子設備的各電路系統地線分別接至最近的低阻抗地線上，使接地線最短。工作在高頻時，主要的阻抗是感性的，而不是電阻，電阻相比與電感可以忽略，通過多點接地，可以有效的減小接地電感。由于接地引線的感抗和地線長度成正比，要求地線的長度盡量短，盡量找最接近的低阻值接地面接地。多點接地的優點是簡化電路結構，能有效降低接地阻抗及減少地線間的雜散電感和分布電容造成電路間的相互耦合。缺點是對接地點的要求較高，要求盡量減少接地引線的雜散電感和分布電容，強調良好的連接。工作頻率高（>30MHz）時采用多點接地方式。

3.混合接地結合了單點接地和多點接地的特性，將設備低頻部分單點接地，高頻部分采用就近多點接地。工作頻率介于1～30MHz的電路采用混合接地，當接地線的長度小于工作信號波長的1/20時，采用單點接地，否則采用多點接地。

4.浮地式即電路的地與大地無導體連接。優點是該電路不受大地電性能的影響，缺點是該電路易受寄生電容的影響，使該電路的地電位變動和增加了對模擬電路的感應干擾；由于該電路的地與大地無導體連接，易產生靜電積累而導致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強烈的干擾。因此，浮地的效果不僅取決于浮地的絕緣電阻的大小，而且取決于浮地的寄生電容的大小和信號的頻率。

為了提高電路的抗干擾能力，設計人員會采取屏蔽、濾波、消除靜電等電磁兼容措施，相應的就有電磁兼容接地。屏蔽接地是消除電磁場影響的有效措施，對產生磁場的設備設置屏蔽裝置，并將屏蔽體接地，不僅可以降低屏蔽體以外的電磁場強度，達到減輕或消除電磁場對人體危害的目的，還可以保護屏蔽體內的設備免受外界電磁場的干擾影響。濾波接地為濾波旁路信號提供回流路徑，減少對主電路的影響。為了防止摩擦產生的靜電，實驗室中還需要對相關的防靜電設施進行接地處理，以消除靜電影響。

二、地線的選取

地線有電流通量容限的要求，電流通量容限的最大最小值可以參考設備所要耐受的意外泄放電流的數值，但由于泄放電流往往很大，根據經驗可以按泄放電流的0.15倍選取。另外，地線的高頻感抗往往被忽略，實際上，任何一根導線都是一個傳輸網絡，存在相應的相應帶寬，對于不同的頻率，所表現出來的阻抗特性是不一樣的，一般來說，頻率越高，阻抗越大。高頻信號傳輸存在趨膚效應：所傳輸的信號頻率越高，信號越是沿著導體的表面傳輸。因此，可以近似用接地導線的直流電阻和截面總周長和導線的最大電流通量來評價接地線的好壞。

電子實驗室中接地設備及方式的選擇正確與否，直接關系到設備及實驗人員的人身安全，嚴重影響電子測量的精度和系統的穩定性。因此，電子實驗室應根據各自的實際情況，合理的選擇接地方式和接地設備。

參 考 文 獻

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