第六节 地
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# 6.1 地在哪里
地,英文是ground,简写gnd、GND,还有直接用Earth(地球、大地)来表示。
电路中这个概念很重要,重要到,就犹如人要吃饭一样,中国人每天问,吃饭了吗? 电子工程师每天见面第一句话可能是,电路接地又出问题了!😂
我们要测量一幢楼房的高度、一座山的高度,总要有个基准点吧,那么大部分时候这个基准点是大地或者海平面。
电路中每个器件上有电能量集聚,形成电势差,就相当于物体的高差(高度差),假设没有一个参考基准点,就没法测量了。所以规定电路的某个点就是作为基准面,也就是地了。
# 6.2 不同的地、不同的接地
在电学中,实际上有几种地,而不是一个。
- 交流工作接地:变压器中性点或中性线(N线)接地
- 防雷接地:楼层防雷引线到地
- 外壳接地:交流电路中,仪器设备的外壳接地,常见的我们插座的中间引脚
- 静电接地:为了防止人身体静电损坏元器件和设备,一般工厂单独拉一根地线接到大地。
- 直流电路接地:一般到了pcb或电路内部模块的地
交流电路接触比较少,交流工作接地避免误导,不做说明。
外壳接地,是为了保护人的,一般设备外壳是金属的,当有交流电火线或者零线不小心搭在了外壳上,如果人碰到这个金属外壳,这个时候电经过人体到地,人会被电击发生危险,当外壳接电线与大地相连,这个时候电就会从电线导入地下而不经过人体。
为什么不经过人体? 因为人本身是有电阻的,而电线的电阻要比人小的多,电流会寻找电阻最小的路径流淌,这个和水流一样的,假设一根大水管,一根细水管,当然水先通过大水管。
# 静电接地
静电接地,类似于外壳接地,不过是单独走的一根线。工厂的工人带上静电环,静电环的夹子夹到这根静电接线上,人身体如果有静电会通过它释放。
外壳接地和静电接地是真的用一根铜棒打入地下,具体打入地下多少米要查工程手册。
# 直流电路接地
那么直流电路中一般以那个点作为地(基准点)呢?
- 电源的负极
- 电池的负极
- 大电容的负极
- 各个芯片的地引脚
- 线路板(PCB)大面积接地铺铜
- 部分元器件的散热片
- ...
# 6.3 直流电路的接地
直流电路接地,为了减少干扰信号,实际上又分了几种不同的地。
- 数字电路地
- 模拟电路地
- 电源电路地
首先我们要记得因为不同的电路,信号强度不一致、能量不一致,所以如果强行把各个地连在一块,而不是依照一定的规则,会引入干扰,或互相干扰。 具体什么是数字电路、模拟电路这些专业名词,后面课再一一讲解。
先引申下,初学者可以略过:
我们拿到很多开发板发现,整个电路全部铺铜作为地平面,,并且铺在正方两面。然后很多同学在设计模拟电路和数字电路混合的pcb时,也想当然的一整块铜皮铺上了。 单片机开发板,电源纯净,要么用电池,要么用直流电源供电,要么usb电源,这些相对干扰较少,另外单片机核心电路大部分都是数字电路,所以整个铺铜都一块了。
实际产品,最好是数字电路、模拟电路、电源电路的参考平面(地)单独走线、铺铜,最后单点连接。
# 总结
地是参考平面或者是保护入口。交流接地和直流接地不是一个。
声明:
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