地線(xiàn)的作用是什么以及地線(xiàn)的標志符號

工程師應該都知道，在PCB Layout布線(xiàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )面臨不同的GND處理，今天我就來(lái)講一下地線(xiàn)的作用。

GDN地線(xiàn)的作用

地線(xiàn)的主要作用就是當電器出現故障時(shí)，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，可以使用漏電保護裝置。

一、工作地

1、信號地 命名：SG

信號“地”（SG）又稱(chēng)參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構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字信號，易受電源波動(dòng)或者外界因素的干擾，導致信號的信噪比（SNR）下降。

特別是模擬信號，信號地的漂移，會(huì )導致信噪比下降；信號的測量值產(chǎn)生誤差或者錯誤，可能導致系統設計的失敗。因此對信號地的要求較高，也需要在系統中特殊處理，避免和大功率的電源地、數字地以及易產(chǎn)生干擾地線(xiàn)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(xiàn)符號標志

2、模擬地線(xiàn) 命名：AGDN

模擬地線(xiàn)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(xiàn)符號標志

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。如果不加以區分，大電流會(huì )在模擬電路中產(chǎn)生大的壓降，會(huì )使得模擬信號失真，嚴重可能會(huì )造成模擬電路功能失效。

3、數字地線(xiàn) 命名：DGND

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

數字地線(xiàn)符號標志

之所以設立數字地線(xiàn)DGND，是因為數字電路具有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都屬于離散型的開(kāi)光量信號，只有數字“0”和數字“1”區分，如下圖所示。

數字信號

在由數字“0”電壓跳變成數字“1”電壓的過(guò)程中，或者由數字“1”電壓跳變成數字“0”電壓的過(guò)程中，電壓產(chǎn)生了一個(gè)變化，根據麥克斯韋電磁理論，變化的電流周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就形成了對其他電路的EMC輻射。

沒(méi)辦法，為了降低電路的EMC輻射影響，必須使用一個(gè)單獨的數字地線(xiàn)DGND，讓其他電路得到有效的隔離。

4、功率地線(xiàn) 命名：PGND

模擬地線(xiàn)AGND也好，數字地線(xiàn)DGND也罷，它們都是小功率電路。在大功率電路中，如電機驅動(dòng)電路，電磁閥驅動(dòng)電路等等，也是存在一個(gè)單獨的參考地線(xiàn)，這個(gè)參考地線(xiàn)叫做功率地線(xiàn)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象。

5、電源地線(xiàn) 命名：GND

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

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

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

6、交流地線(xiàn) 命名：CGND

交流電的零線(xiàn)。應該與地線(xiàn)區別開(kāi)。交流地線(xiàn)CGND，一般是存在于含有交流電源的電路項目中，如AC-DC交流轉直流電源電路。

AC-DC電源電路，分為兩個(gè)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(gè)地線(xiàn)，一個(gè)是交流地線(xiàn)，另一個(gè)是直流地線(xiàn)。

交流地線(xiàn)作為交流電路部分的0V參考點(diǎn)，直流地線(xiàn)作為直流電路部分的0V參考點(diǎn)。通常為了在電路中統一一個(gè)地線(xiàn)GND，工程師會(huì )將交流地線(xiàn)通過(guò)一個(gè)耦合電容或者電感與直流地線(xiàn)連接在一起。

7、大地地線(xiàn) 命名：EGND

人體的安全電壓是在36V以下，超過(guò)36V的電壓如果施加在人體身上，會(huì )導致人體受到損傷，這是工程師在開(kāi)發(fā)設計電路項目方案的一個(gè)安全常識。

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

大地地線(xiàn)符號標志

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

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

需要重點(diǎn)指出的是大地地線(xiàn)EGND，它僅僅是連接到我們的地球，起到高壓保護作用，沒(méi)有參與項目電路功能，與電路功能無(wú)關(guān)。

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

8、懸浮地 命名：FG

懸浮地（FG）是系統中部分電路的地與整個(gè)系統的地不直接連接，而是通過(guò)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或者強電和弱電混合系統中。

其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受系統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(dòng)和增加對模擬電路的感應干擾。

由于該電路的地與系統地沒(méi)有連接，易產(chǎn)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，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(kāi)關(guān)電源無(wú)需使用變壓器，其開(kāi)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(kāi)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(chēng)之為“冷地”，它不帶電。

二、保護“地”

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

保護地線(xiàn)符號標志

三、音響中的“地”

1、屏蔽線(xiàn)接地

音響系統為防止干擾，其金屬機殼用導線(xiàn)與信號“地”相接，這叫屏蔽接地。

2、音頻專(zhuān)用“地”

專(zhuān)業(yè)音響為了防止干擾，除了屏蔽“地”之外，還需與音頻專(zhuān)用“地”相連。此接地裝置應專(zhuān)門(mén)埋設，并且應與隔離變壓器、屏蔽式穩壓電源的相應接地端相連后作為音控室中的專(zhuān)用音頻接地點(diǎn)。