電路設計中接地的合理設計及重要性探討

摘 要：隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，想要保證設備的正常運行，在電路設計中進行接地的設計是十分重要的?；诖耍疚膹倪x擇接地方式、減少環(huán)形輻射和高頻電路地線三個方面分析了電路設計中接地的合理設計，又對電路設計中接地的重要性進行探究，包括提升設備抗干擾能力、對地電阻的耦合效應和設備安全，為相關人員的研究提供幫助。

關鍵詞：電路設計；接地；環(huán)形輻射；耦合效應

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.117

0 前言

面對電路設計要求越來越高的現(xiàn)狀，為保證使用設備的平穩(wěn)性、抗干擾性和應用性，需要對接地進行合理設計，分析其設計的重要性，強調接地設計在工業(yè)化生產中的重要地位。接地設計的有效性直接影響到電路設計的應用，與設備的正常使用緊密相連，為了讓設備能夠在復雜的電磁環(huán)境中不出現(xiàn)問題，應用接地設計可以很好的解決這一問題，顯示了接地設計在電路設計中的重要性。

1 電路設計中接地的合理設計

（1）選擇接地方式。為了避免電路設計中的不同元件發(fā)生沖突，減少共地電阻耦合作用，需要在進行設計前選擇合理的接地方式，確保接地單點能夠與供電電源的接地點直接連接。在電路設計中接地的合理設計中，需要對電路進行分析，通過計算對電路設計中所使用的接地方式進行選擇。例如，圖1所示的電路設計中使用了電源電壓和敏感電路信號電壓共同實現(xiàn)接地設計，設電源電壓為U1，敏感電路信號電壓為U2，兩個電壓之間的阻抗為Zg，對進行化簡，忽略I2作用，得到等式，由于遠大于Zg，所以得到等式，將Ug在RL2上的電壓設為Un，經整理后得到，公共阻抗和電路上的電壓有所關系，發(fā)現(xiàn)該接地方式會對電路設計的功能有所影響，因此不能對該接地方式進行使用。

（2）減少環(huán)形輻射。在電路設計中接地的合理設計中，為了提升電路的抗干擾性，需要將接地線和信號線之間的距離縮短，減少環(huán)形輻射對電路的影響，避免出現(xiàn)會對電路產生干擾的信號，提升電路設計的抗干擾能力。在接地線和電源線距離較遠的情況下，會在電路中出現(xiàn)近似環(huán)形的情況，這就屬于環(huán)形輻射的一種，環(huán)形輻射會對電路設計形成干擾作用，嚴重時會對電路設計造成破壞。在接地線和電源線距離較近的情況下，環(huán)形輻射的情況明顯減少，幾乎不對電路造成干擾，使得電路設計具有應用性，能夠在設備中進行正常使用。電路設計中的接地要避免產生較大面積的環(huán)路，由于環(huán)路會出現(xiàn)環(huán)形輻射，使得電路設計受到沖擊，在接地設計時將接地線靠近電源線進行設計，可以有效的對環(huán)形輻射進行減少，從而實現(xiàn)電路設計中接地的合理設計[1]。

（3）高頻電路地線。高頻電路地線設計在電路設計中必不可少，也是實現(xiàn)接地設計的重要環(huán)節(jié)，使用多層板設計可以有效地降低電路設計中的阻抗，實現(xiàn)具有合理性的接地設計。接地線的感抗與阻抗會對電路造成干擾，通過對其性質的分析，發(fā)現(xiàn)產生阻抗和感抗的原因是接地面積過小，我們可以通過增大接地面積的方式來對電路進行有效設計。另外，接地線的長度也會產生對電路造成干擾的阻抗，這可以通過實驗來進行表明。通過對接地線長度的改變，測量電路內的阻抗，得到相應的實驗數(shù)據(jù)，比如接地線長度為30毫米時，在50Hz頻率的環(huán)境下，阻抗測得為17.2毫歐，同等條件下100毫米接地線進行應用時，阻抗為57.4毫歐，表明接地線越長，阻抗越大。使用多層板設計方法，在保證接地面積的同時實現(xiàn)接地線長度的最小化，從而實現(xiàn)電路設計中接地的合理設計。

2 電路設計中接地的重要性

（1）提升設備抗干擾能力。在電路設計中使用合理的接地設計，可以讓使用該電路的設備具有較強的抗干擾能力，這是基于接地設計本身的優(yōu)點，從維護電路穩(wěn)定的基礎上實現(xiàn)對整個設備平穩(wěn)運行的保護。接地設計為電路提供了一個等電位點或者等電位面，也可以將大地的電位作為電路的參考面，其功能都是為了保留低阻的路徑為電流回源做準備，從而將電流進行引入，對電路設計起到調控的作用，保證電路設計的穩(wěn)定性，顯示了接地在電路設計中的重要性[2]。例如，A工廠生產的一款電氣設備在實際使用時出現(xiàn)了內部數(shù)據(jù)混亂的問題，經過技術人員的調查和分析，發(fā)現(xiàn)原因是接地設計不合理。由于該電氣設備處于三相四線系統(tǒng)中，對接地電阻的要求小于10歐姆，技術人員將其零線與外殼相連接，使用接零方法完成對該設備的接地設計。該案例顯示了接地設計對設備抗干擾能力的影響，因此在電路設計中使用合理的接地設計十分重要。

（2）對地電阻的耦合效應和設備安全。電路設計中接地的重要性還體現(xiàn)在對地電阻的耦合效應方面，為了保證電路不會出現(xiàn)劇烈震蕩的情況，需要在電路設計中對接地設計著重注意。當對地電阻的耦合效應過大時，會對整個電路造成影響，使得電路無法按照設計進行，嚴重時可能產生不可估量的后果，有可能對設備造成破壞。另外，接地設計還能保護設備的安全，為設備的耐壓絕緣性能提供保證，由于用電設備往往伴隨著大量電流的通過，一旦出現(xiàn)危險可能會對人的健康和生命造成影響，在電器設計中，尤其是家電的電路設計中，更需要使用接地設計來保證設備的安全。

3 結論

綜上所述，電路設計中接地的合理設計可以對設備起到良好的保護作用，實現(xiàn)設備抗干擾能力的提升，保證設備在使用過程中的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)電路震蕩導致工作質量降低，顯示了電路設計中接地的重要性。將接地設計進行應用，讓其在電路設計中發(fā)揮作用，提升設備使用該電路進行工作時的安全性，在實踐中不斷完善接地技術，實現(xiàn)更加完美的電路設計。

參考文獻：

[1]姬林垚.電氣設備接地狀態(tài)綜合測試系統(tǒng)[D].西安工程大學，2017.

[2]王炳強.電路設計中接地的合理設計及重要性[J].電子制作，2014（07）：247-248.

作者簡介：李穎（1972-），女，遼寧錦州人，大專，助理工程師，研究方向：電氣技術。