地線的作用是什么以及地線的標(biāo)志符號(hào)

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

GDN地線的作用

地線的主要作用就是當(dāng)電器出現(xiàn)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(hù)裝置。

一、工作地

1、信號(hào)地 命名：SG

信號(hào)“地”（SG）又稱(chēng)參考“地”，就是零電位的參考點(diǎn)，也是構(gòu)成電路信號(hào)回路的公共段。

此處信號(hào)一般指模擬信號(hào)或者能量較弱的數(shù)字信號(hào)，易受電源波動(dòng)或者外界因素的干擾，導(dǎo)致信號(hào)的信噪比（SNR）下降。

特別是模擬信號(hào)，信號(hào)地的漂移，會(huì)導(dǎo)致信噪比下降；信號(hào)的測(cè)量值產(chǎn)生誤差或者錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。因此對(duì)信號(hào)地的要求較高，也需要在系統(tǒng)中特殊處理，避免和大功率的電源地、數(shù)字地以及易產(chǎn)生干擾地線直接連接。尤其是微小信號(hào)的測(cè)量，信號(hào)地通常需要采取隔離技術(shù)。

信號(hào)地線符號(hào)標(biāo)志

2、模擬地線 命名：AGDN

模擬地線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(yùn)算放大比例電路、采樣保持器、比較器的零電位參考點(diǎn)等。

模擬地線符號(hào)標(biāo)志

PCB板上模擬地

在這些模擬電路中，由于信號(hào)是模擬信號(hào)，是微弱信號(hào)，很容易受到其他電路的大電流影響。如果不加以區(qū)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(hào)失真，嚴(yán)重可能會(huì)造成模擬電路功能失效。

3、數(shù)字地線 命名：DGND

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

數(shù)字地線符號(hào)標(biāo)志

之所以設(shè)立數(shù)字地線DGND，是因?yàn)閿?shù)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(hào)，只有數(shù)字“0”和數(shù)字“1”區(qū)分，如下圖所示。

數(shù)字信號(hào)

在由數(shù)字“0”電壓跳變成數(shù)字“1”電壓的過(guò)程中，或者由數(shù)字“1”電壓跳變成數(shù)字“0”電壓的過(guò)程中，電壓產(chǎn)生了一個(gè)變化，根據(jù)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(duì)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(dú)的數(shù)字地線DGND，讓其他電路得到有效的隔離。

4、功率地線 命名：PGND

模擬地線AGND也好，數(shù)字地線DGND也罷，它們都是小功率電路。在大功率電路中，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電磁閥驅(qū)動(dòng)電路等等，也是存在一個(gè)單獨(dú)的參考地線，這個(gè)參考地線叫做功率地線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(xiàn)象。

5、電源地線 命名：GND

模擬地線AGND，和數(shù)字地線DGND以及功率地線PGND，都被歸類(lèi)為直流地線GND。這些不同種類(lèi)的地線，最后都要匯集在一起，作為整個(gè)電路的0V參考地線，這個(gè)地線叫做電源地線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，無(wú)論是模擬地線AGND，數(shù)字地線DGND還是功率地線PGND，最后都需要與電源地線GND匯集在一起。

6、交流地線 命名：CGND

交流電的零線。應(yīng)該與地線區(qū)別開(kāi)。交流地線CGND，一般是存在于含有交流電源的電路項(xiàng)目中，如AC-DC交流轉(zhuǎn)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(jí)是AC交流部分，電路中的后級(jí)是DC直流部分，這就被迫形成了兩個(gè)地線，一個(gè)是交流地線，另一個(gè)是直流地線。

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

7、大地地線 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(dǎo)致人體受到損傷，這是工程師在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)電路項(xiàng)目方案的一個(gè)安全常識(shí)。

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

大地地線符號(hào)標(biāo)志

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

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

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

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

8、懸浮地 命名：FG

懸浮地（FG）是系統(tǒng)中部分電路的地與整個(gè)系統(tǒng)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(duì)于自己“地”的電位。常用在小信號(hào)的提取系統(tǒng)或者強(qiáng)電和弱電混合系統(tǒng)中。

其優(yōu)點(diǎn)是該電路不受系統(tǒng)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(duì)模擬電路的感應(yīng)干擾。

由于該電路的地與系統(tǒng)地沒(méi)有連接，易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強(qiáng)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(hào)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(hào)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(hù)“地”

保護(hù)“地”是為了保護(hù)人員安全而設(shè)置的一種接線方式。保護(hù)“地”線一端接用電器，另一端與大地作可靠連接。

保護(hù)地線符號(hào)標(biāo)志

三、音響中的“地”

1、屏蔽線接地

音響系統(tǒng)為防止干擾，其金屬機(jī)殼用導(dǎo)線與信號(hào)“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(yīng)專(zhuān)門(mén)埋設(shè)，并且應(yīng)與隔離變壓器、屏蔽式穩(wěn)壓電源的相應(yīng)接地端相連后作為音控室中的專(zhuān)用音頻接地點(diǎn)。