接地是一門(mén)玄學(xué)？

它很難被標準化，通?？抗こ處熦S富的經(jīng)驗，而且這個(gè)經(jīng)驗也許在這個(gè)系統上行的通，而在那個(gè)系統上行不通。

那為什么會(huì )有接地這一說(shuō)呢？

1820年以前，長(cháng)距離的電磁電報系統都是用一根線(xiàn)來(lái)傳輸信號，然后用另一根線(xiàn)來(lái)傳輸回流信號。

1836年左右，一位名字為Carl August Steinheil的德國科學(xué)家，發(fā)現大地可以用來(lái)代替傳輸回流信號的另一根線(xiàn)。

因此，接地的第一個(gè)應用是在電報中發(fā)展起來(lái)的。

后來(lái)，電力工程師為了降低布線(xiàn)成本，在SWER電氣配電系統中，用大地作為回流。

所謂SWER，是single-wire earth-return的縮寫(xiě)。大概結構如下。

在了解閃電現象后，接地又有了另一種功能，就是避免雷電和靜電排放產(chǎn)生的危險。

閃電和靜電的電流回路也是大地，所以可以將電子設備與大地連接來(lái)接地，可以提供一條可控路徑，用來(lái)將電流傳導到大地。

慢慢地，接地就變?yōu)橐环N重要的設計需求。

20世紀信息時(shí)代，大規模分布式系統的開(kāi)始普及，尤其是信息技術(shù)設備（ITE）網(wǎng)絡(luò )，而這些網(wǎng)絡(luò )包括許多電路和子系統。

受到早期電報系統采用大地作為回路的啟發(fā)，為了使分系統之間能夠可靠傳輸信號，設計者們在分系統之間建立了一個(gè)大型的公共信號參考結構作為參考地使用。

第二次世界大戰后，人造和自然的EMI源增多，接地逐漸地開(kāi)始起著(zhù)控制電磁干擾的作用。

電子工程師們認為接地做好了，EMI問(wèn)題也就隨之解決了。

接地的作用

從上述演變可以看到，剛開(kāi)始，接地只是為了系統能正常工作；后來(lái)，接地又多了一個(gè)功能，就是避免雷電和靜電釋放帶來(lái)的危險，提供可控的電流釋放通路；再后來(lái)，發(fā)現接地能夠有助于控制EMI干擾。

如今，電子產(chǎn)品的安全仍然是系統接地設計中的首要考慮。其次，則需要考慮系統的常規和EMI性能。

但是，也正是因為接地有這么多作用，所以導致我們對接地操作很困惑。我們到底要怎么接地，才能符合各方面的要求呢。設計者們一直在尋找完美的接地方案，但是并沒(méi)有成功。

需要理解的接地的概念

1972年，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校公開(kāi)了SPICE，如今，SPICE已經(jīng)成為整個(gè)電子設計工業(yè)領(lǐng)域的標準仿真工具，而SPICE使用"global ground"的概念。

有了“global ground”這個(gè)概念，電路中的其他節點(diǎn)具有明確的絕對電壓值，因此Kirchhoff電流定律（KCL）和Kirchhoff電壓定律（KVL）可以在仿真時(shí)實(shí)現。

在低頻電路中，"global ground"概念是OK的，因此，仿真結果和實(shí)測結果吻合。

但是，這也會(huì )讓人有一種誤解，就是接地連接是不重要的，電壓可以在單根線(xiàn)上傳輸，而不需要回流路徑。

由于這種誤解，設計人員可能會(huì )著(zhù)重關(guān)注信號和電源網(wǎng)絡(luò )，而忽視地和回流。而這種忽視，是EMC、高速信號和電源完整性上產(chǎn)生問(wèn)題的根本原因。

有時(shí)候進(jìn)行電路原理圖仿真時(shí)，很容易給人一種錯覺(jué)，就是接地是一種單向操作，所有的噪聲，干擾，只要接到地上，它們就隨著(zhù)地消失了。

但其實(shí)接地是雙向的，當電流流進(jìn)地時(shí)，電流還會(huì )在其他地方從地中流出。

比如說(shuō)，這個(gè)噪聲明明是在哪個(gè)地方產(chǎn)生的，但是卻在這里出現了。

Ampere's Law告訴我們，電流是一個(gè)環(huán)路，必須回到它來(lái)的地方。

和電流路徑概念相關(guān)的，還有一個(gè)誤解，就是覺(jué)得可以將電流按照不同的類(lèi)型進(jìn)行隔離，使得電流只在被允許的路徑上流動(dòng)。

但是，電子真的會(huì )這么聽(tīng)話(huà)么？

接地的阻抗

實(shí)際的接地系統，接地連接點(diǎn)之間的阻抗非零，所以系統中的噪聲電流會(huì )在接地系統中引入噪聲電壓。比如說(shuō)，閃電產(chǎn)生的電流，在非零阻抗的接地系統中，可能會(huì )產(chǎn)生幾千伏的電壓。

在考慮接地系統的性能時(shí)，需要考慮的是其的阻抗，即包括電阻和電抗。

在低頻，電阻占主導；但是在高頻，電抗占主導。