《鐵路信號設備地線幹擾抑製方法的研究》全文從電氣電子設備接地重要性與地線幹擾形成機理入手
，重點介紹電氣電子設備接地點與接地方式選擇、增加地環路阻抗、降低接地阻抗等方 法，來消除公共阻抗耦合、地(di)環(huan)路(lu)等(deng)地(di)線(xian)幹(gan)擾(rao)，實(shi)現(xian)電(dian)氣(qi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)良(liang)好(hao)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)。最(zui)後(hou)，針(zhen)對(dui)鐵(tie)路(lu)現(xian)場(chang)電(dian)磁(ci)騷(sao)擾(rao)源(yuan)特(te)性(xing)與(yu)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)，成(cheng)功(gong)地(di)將(jiang)地(di)線(xian)幹(gan)擾(rao)抑(yi)製(zhi)方(fang)法(fa)應(ying) 用於某鐵路信號設備的電磁兼容設計中。

全文第二章為：EMC地線幹擾形成的機理

1 引言
電磁兼容是指在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下
，各種電氣電子設備或係統可以共存，並 不(bu)致(zhi)引(yin)起(qi)不(bu)允(yun)許(xu)的(de)性(xing)能(neng)降(jiang)低(di)的(de)共(gong)存(cun)狀(zhuang)態(tai)和(he)能(neng)力(li)。或(huo)者(zhe)說(shuo)，設(she)備(bei)在(zai)共(gong)同(tong)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)能(neng)一(yi)起(qi)完(wan)成(cheng)各(ge)自(zi)功(gong)能(neng)的(de)共(gong)存(cun)狀(zhuang)態(tai)和(he)能(neng)力(li)，即(ji)該(gai)設(she)備(bei)不(bu)會(hui)由(you)於(yu)受(shou)到(dao)處(chu)於(yu)同(tong)一(yi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing) 中其他設備的電磁發射而導致不允許的降級；也不會使同一電磁環境中其他設備因受其電磁發射而導致不允許的降級[1]。

隨著電子技術發展,芯片的體積越來越小，電路的工作頻率越來越快
，器件的工作電壓越來越低，PCB的密度越來越大
，導致電氣電子設備對電磁騷擾越來 越(yue)敏(min)感(gan)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，電(dian)氣(qi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)數(shu)量(liang)及(ji)種(zhong)類(lei)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo)
，使(shi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)惡(e)劣(lie)。因(yin)此(ci)
，在(zai)這(zhe)種(zhong)日(ri)益(yi)複(fu)雜(za)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)，如(ru)何(he)確(que)保(bao)電(dian)氣(qi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing) 能，減少相互間的電磁騷擾，即電磁兼容設計，已成為電子設備開發中的最重要的工作內容。

在電氣電子設備中，接地是控製幹擾的重要方法。正確的接地，既能提高產品抑製電磁幹擾的能力，又能減少產品對外的EMI發射；相反
，不良的接地乃是 電磁幹擾傳播主要途徑
，甚至接地本身成為主要幹擾源。有關資料顯示
，90%的電磁兼容問題是由於印製電路板的布線和接地不當造成的[1]。

本文闡述了接地概念與分類，簡介了地線幹擾形成的機理，重點介紹了在PCB設計中，通過適當接地方法
，規避地線幹擾。

2．接地 
接地是指將電路、設備、分(fen)係(xi)統(tong)與(yu)參(can)考(kao)地(di)連(lian)接(jie)，目(mu)的(de)在(zai)於(yu)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)等(deng)電(dian)位(wei)點(dian)或(huo)麵(mian)。接(jie)地(di)必(bi)須(xu)有(you)接(jie)地(di)導(dao)體(ti)和(he)參(can)考(kao)地(di)才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)。參(can)考(kao)地(di)可(ke)以(yi)是(shi)大(da)地(di)，也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)起(qi)大(da)地(di)作(zuo)用(yong)的(de)，有(you)足(zu)夠(gou)麵(mian)積(ji)的(de)導(dao)體(ti)，譬(pi)如(ru)船(chuan)舶(bo)或(huo)飛(fei)機(ji)殼(ke)體(ti)。理(li)想(xiang)的(de)參(can)考(kao)地(di)是(shi)一(yi)個(ge)零(ling)電(dian)位(wei)、零阻抗的物理體。

2.1 接地定義
接地技術最早應用在強電係統（電力係統、輸變電設備、電氣設備）中，為了設備遭雷擊而采取的保護性措施
，目的把雷電產生的雷擊電流通過避雷針引入大 地
，從而保護建築物的作用。同時

，將接地線與真正的大地（地球）連接
，為電氣設備和電力設施提供漏電保護的放電通路，是保護人身的安全一種技術措施。

隨sui著zhe電dian子zi通tong信xin和he其qi他ta數shu字zi領ling域yu的de發fa展zhan
，在zai接jie地di係xi統tong中zhong隻zhi考kao慮lv防fang雷lei和he安an全quan已yi遠yuan遠yuan不bu能neng滿man足zu要yao求qiu，接jie地di已yi成cheng為wei通tong信xin互hu連lian設she備bei的de基ji準zhun電dian位wei，以yi及ji高gao速su信xin號hao的de回hui流liu路lu徑jing。

“地線”在物理教科書中定義為“地線就是電路中的電位參考點
，它為係統中的所有電路提供一個電位基準”[1]。此定義不符合實際情況
，實際地線上的 電位並不是恒定的，如果用儀表測量一下地線上各點之間的電位，會發現地線上各點的電位可能相差很大[2]。實踐經驗證明，正是這些地電位差才造成了電路工 作的異常，或者說
，導致電路出現電磁兼容問題。

Henry給地線下了一個更加符合實際的定義，“地線是信號流回源的低阻抗路徑”。這個定義突出了地線中電流的流動，按照這個定義
，很容易理解地線 中(zhong)電(dian)位(wei)差(cha)的(de)產(chan)生(sheng)原(yuan)因(yin)。因(yin)為(wei)地(di)線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)並(bing)不(bu)會(hui)是(shi)零(ling)
，當(dang)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)該(gai)阻(zu)抗(kang)時(shi)
，就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)壓(ya)降(jiang)。因(yin)此(ci)
，地(di)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)位(wei)可(ke)以(yi)想(xiang)象(xiang)成(cheng)如(ru)大(da)海(hai)中(zhong)的(de)波(bo)浪(lang)一(yi)樣(yang)

，此(ci)起(qi)彼(bi)伏(fu)， 某印製線路板的電位示意圖[3]
，如下圖所示：
               
                                     圖 1 印製線路板的地電位示意圖

下一頁：接地意義和接地的分類
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2.2 接地意義
電子設備中的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”（安全地），一種是“係統基準地”。接地就是指在係統的某個選定點與某個電位基準麵之間建立“低阻抗”的導電通路。

 “接大地”，就是以地球的電位作為基準，並以大地作為零電位將金屬外殼
、線路選定點等通過接地線、接地極組成的接地裝置與大地相接。由於大地的電容非常大，一般認為大地的電動勢為零電位。

“係統基準地”指以某個參考平麵為基準，譬如船舶外殼
、金屬底座
、機殼、粗銅線、PCB板的完整地平麵等，並設該基準導體電位為相對零電位，簡稱為係統地。此時所謂接地就是指線路選定點與基準導體間的連接。

係統基準地不一定是大地相連，隻是電路中的共同參考點，這點的電壓為0V，電路中其他各點的電壓高低都是以這一參考點為基準。把係統基準地與大地連接，往往是考慮提高電路工作的穩定性、靜電泄放，保障操作人員的安全性

，以及電磁兼容的屏蔽要求。

（1）安全接地
安全接地即將金屬機殼接大地。一是可防止機殼上積累電荷，產生靜電放電而危及設備和人身安全

；二是當設備的絕緣損壞而使機殼帶電時
，促使電源的保護動作而切斷電源
，以便保護工作人員的安全。

為了安全起見
，電氣設備的機殼、底盤都應接地
，如下圖所示。
                
                                                          圖 2 機箱與接地

在上圖（左）中，電源線與機箱之間的絕緣良好（阻抗很大），若機箱上感應電壓很高，盡管機箱沒有接地，但由於高阻抗使流過人體的電流很小，所以觸及機箱時也不會發生危險。

但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)線(xian)與(yu)機(ji)箱(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)損(sun)壞(huai)，使(shi)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)降(jiang)低(di)
，當(dang)人(ren)觸(chu)及(ji)機(ji)箱(xiang)時(shi)，則(ze)會(hui)導(dao)致(zhi)較(jiao)大(da)的(de)是(shi)流(liu)流(liu)過(guo)人(ren)體(ti)
，特(te)別(bie)是(shi)電(dian)源(yuan)線(xian)與(yu)機(ji)箱(xiang)之(zhi)間(jian)短(duan)路(lu)，阻(zu)抗(kang)為(wei)零(ling)，這(zhe)時(shi)全(quan)部(bu)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)人(ren)體(ti)

，造(zao)成(cheng)人(ren)身(shen)傷(shang)害(hai)。

若ruo機ji殼ke實shi施shi了le接jie地di措cuo施shi，當dang發fa生sheng絕jue緣yuan崩beng潰kui或huo電dian力li線xian觸chu及ji機ji殼ke時shi，會hui因yin接jie地di使shi電dian力li線xian上shang有you大da量liang電dian流liu流liu動dong，而er燒shao掉diao保bao險xian絲si或huo使shi觸chu發fa漏lou電dian保bao護hu動dong作zuo
，確que保bao人ren身shen安an全quan
，避bi免mian出chu現xian電dian擊ji的de危wei險xian，上shang圖tu右you所suo示shi。

（2）防雷接地
當(dang)設(she)備(bei)遇(yu)雷(lei)擊(ji)時(shi)，不(bu)論(lun)是(shi)直(zhi)接(jie)雷(lei)擊(ji)還(hai)是(shi)感(gan)應(ying)雷(lei)擊(ji)，設(she)備(bei)都(dou)將(jiang)受(shou)到(dao)極(ji)大(da)傷(shang)害(hai)。為(wei)防(fang)止(zhi)雷(lei)擊(ji)而(er)設(she)置(zhi)避(bi)雷(lei)針(zhen)
，以(yi)防(fang)雷(lei)擊(ji)時(shi)危(wei)及(ji)設(she)備(bei)和(he)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)。

防雷接地，為雷擊電流提供了一條泄放電荷的路徑，如下圖（左）所示：
                   
                                                 圖 3 防雷與防靜電接地

在(zai)裝(zhuang)有(you)浪(lang)湧(yong)抑(yi)製(zhi)器(qi)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)或(huo)儀(yi)器(qi)中(zhong)，接(jie)地(di)是(shi)很(hen)有(you)必(bi)要(yao)的(de)

，否(fou)則(ze)無(wu)法(fa)為(wei)泄(xie)放(fang)浪(lang)湧(yong)能(neng)量(liang)提(ti)供(gong)低(di)阻(zu)抗(kang)的(de)路(lu)徑(jing)。對(dui)於(yu)許(xu)多(duo)靜(jing)電(dian)敏(min)感(gan)的(de)場(chang)合(he)

，接(jie)地(di)還(hai)是(shi)釋(shi)放(fang)電(dian)荷(he)的(de)主(zhu)要(yao)手(shou)段(duan)
，如(ru)上(shang)圖(tu)（右）所示。上述兩種接地主要為安全考慮，均要直接接在大地上。

（3）工作接地
當(dang)該(gai)基(ji)準(zhun)電(dian)位(wei)不(bu)與(yu)大(da)地(di)連(lian)接(jie)時(shi)，視(shi)為(wei)相(xiang)對(dui)的(de)零(ling)電(dian)位(wei)。這(zhe)種(zhong)相(xiang)對(dui)的(de)零(ling)電(dian)位(wei)會(hui)隨(sui)著(zhe)外(wai)界(jie)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)。

當dang該gai基ji準zhun電dian位wei與yu大da地di連lian接jie時shi，基ji準zhun電dian位wei視shi為wei大da地di的de零ling電dian位wei，而er不bu會hui隨sui著zhe外wai界jie電dian磁ci場chang的de變bian化hua而er變bian化hua，但dan是shi不bu正zheng確que的de工gong作zuo接jie地di反fan而er會hui增zeng加jia幹gan擾rao，譬pi如ru公gong共gong地di線xian幹gan擾rao、地環路幹擾等。

為防止各種電路在工作中產生互相幹擾，使之能相互兼容地工作。根據電路的性質
，將工作接地分為不同的種類，比如直流地、交流地
、數字地
、模擬地
、信號地、功率地
、電源地等。上述不同的接地應當分別設置。本文下一章：EMC地線幹擾形成的機理

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