3.2.2 接地網絡的具體設計

1．信號地設計

一般信號接地可分為以下三種類型，具體設計原理如下。

1）單點接地

單點接地系統在實際中很常用。這是因為“星形連接中性點”接地的安全地要求，以承載返回單接入點以及硬件接地點的所有安全地電流和幫助減小接地系統受到的公共阻抗耦合。單點接地可表示為兩種方式：串聯接地（見圖3-1），有時稱為公共接地或菊花鏈；并聯接地（見圖3-2），稱為獨立接地系統或星形連接。

2）多點接地

多點接大地或接地系統一般用于高頻電路和數字電路，用于將接地阻抗減至最小。多點接大地系統依賴于低阻抗接地平面或機殼部件。每個電路與接地平面之間的接線應非常短，以便將電感減至最小。不過，在較低頻率時，應避免采用多點接地，因為傳至該接地平面的電流構成一個共用阻抗地。

3）混合接地

該系統綜合了單點接地和多點接地的優勢。兩種混合接地方案如圖3-3和圖3-4所示。

較佳方案：優先用于高頻。混合接地在低頻時作為單點接地，高頻時作為多點接地。

較差方案：不推薦。混合接地在低頻時作為多點接地，高頻時作為單點接地。

采用并聯連接的系統時需注意：使用電感器構建頻率感應接地系統，會增大共模噪聲，因此應該只在電路可以耐受增加的噪聲水平時才使用。

2．搭接的設計

產品的大部分金屬表面由機械機殼組成，該機殼裝有電子裝置，因此該機殼相當于“硬件地”。對于采用機架或金屬框架的產品，必須注意在安裝板和構件之間提供良好“搭接”。良好搭接是指在緊固件壓力下實現直接的金屬-金屬接觸。這些緊固件必須能夠導電（沒有油脂或滑脂），例如螺栓、墊圈和螺母。其他緊固件（例如固定螺母、彈簧扣環或自攻螺釘）不推薦使用。

注釋：現在很多緊固件是塑料元件，必須識別這些緊固件并放棄使用它們。

接縫處的接觸電阻必須保持低值，即小于2.5mΩ。

接觸電阻取決于：

（1）壓力；

（2）材料；

（3）表面積；

（4）腐蝕。

保證良好搭接同時保持屏蔽效能的最佳方法是使每一接縫的接觸電阻盡可能小。上面列出了影響金屬間接觸面的接觸電阻的4個主要影響因素。

考慮成本因素，應為接縫的表面區域選擇具有低表面電阻的材料。除了銀，比較廉價的錫也具有特別低的表面電阻。使用導電塑料的困難之一是部件表面往往會富含樹脂，因此表現為高的表面電阻。

接觸電阻是施加到接縫的壓力的強函數。圖3-5顯示了兩者的典型關系。屏蔽效能，或者搭接或接縫的“良好性”與轉移阻抗（Rc）的對數成反比，因此，在接觸電阻占主要部分的頻率范圍內，是接觸電阻的反函數。圖3-5（b）說明了保持良好搭接以及屏蔽效能所需的適當壓力。曲線的拐點位置取決于材料接觸面所用材料的特性。

可靠的屏蔽或搭接設計在曲線的平直部分起作用，此處電阻對壓力的敏感度較小。當設計在拐點以下起作用時，設備連續拆卸/裝配循環之間的屏蔽效能或搭接電導性的可重復性可能相當小。

關于工程師在屏蔽設備內部做出改變之后通過測量輻射發射進行的一系列試驗，不良的屏蔽可重復性會引起非常大的未知變化，使得試驗實際上毫無意義。

只要可能，系統不應使其電路基準在單個設備處接地，因為設備之間可能由于通過平臺表面框架的高電流而存在高電壓。最好保持電路基準與地相隔離，以將該效應減至最小，因此將電纜屏蔽用作信號回路通常并不好。如果必須這樣做，那么最佳電纜屏蔽應為三軸、致密或雙層屏蔽。

3．艙蓋和艙門搭接設計

可拆卸艙蓋和艙門的搭接是電氣設計完整性的一個重要因素。平臺的艙門和艙蓋應采用搭接條以保證為電平連續性和雷擊電流傳導提供良好搭接。

搭接條通常由銅或鋁，以及具有極佳電導率的金屬制成，設計用于產品內，使所有不同接地回路能夠沿搭接條連接。這避免將很多粗電纜接回一個中心搭接點。作為低阻抗路徑，搭接條還可用作分布式信號接地平面接地點。

搭接條由柔軟的電導率好的銅條、編織物或柔軟的粗電纜制成。搭接條尺寸通常對于EMC應用很關鍵。搭接條的長度必須不超過l：

式中，λ為最高頻干擾源的波長，只能以實際產品為基礎進行評定。

一旦該長度已知，那么搭接條寬度最小應為l/10~l/5。厚度將依賴于安全接地電流要求。

對于較高頻率應用，材料的趨膚深度δ更重要。搭接條的目的是提供低電感接地路徑。使用搭接條的產品不會串聯使用兩個以上搭接條來提供接地路徑。不過，對于搭接條的總長度必須認真考慮。搭接條通常使用貫穿搭接條的螺栓、螺母和墊圈連接到其他金屬。

搭接條的使用順序為（隨電感增大）：

（1）銅或鋁搭接條（如上所述）；

（2）銀或鍍銅編織物（額定值為100 A或50 A）；

（3）多股銅線（橫截面為2.5mm2或更大）；

（4）單股銅線（橫截面為2.5mm2或更大）。

注釋：扁平編織搭接條特別有用，因為這種搭接條的柔性相當大。不過，在具有高射頻功率情況下使用時，搭接條易于遭受線股間電弧影響，若保持一定的柔性，線股間不會產生電弧。現在關注的是電勢腐蝕問題，因此，大量焊接編織搭接條也必須進行防腐蝕處理以及采取定期維護方針。

搭接條僅當其電感低于0.025μH時才有用。

SWG為英國標準的線材參數，16 SWG為1.6mm厚度。厚度小于16 SWG的搭接條不足以應用于大多數用途。