GND - 零电位节点

什么是接地？

电气接地是一个导电体，它通常充当各个电子元件部分的电流公共返回路径，通常称为零电位节点。系统中所有的其他电压都是相比于此节点的电压。电气接地分为多种情况，一下介绍普遍的几种：

1、浮地

浮地是指电路中的地与大地无导体连接。因此，接地端子和导体中的电压是不确定的，无意的浮动接地被认为是系统故障（接地系统中的潜在断路），但也有有意使用浮动接地的应用。

例如，在低压电源盒测试仪器中，隔离变压器用于将低压接地与主接地系统隔离，以提高安全性。通过浮动低压侧的地，避免了主电源的接地电流路径。如果低压侧出现故障，这将提供电气安全性。

2、大地

这实际上是与地球的物理连接，充当耗尽剩余电流的安全返回点。

3、安全接地（机箱接地）

安全接地（也可叫做机箱接地）即将高压设备的外壳与大地连接。 一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全，例如电脑机箱的接地，油罐车那根拖在地上的尾巴，都是为了使积聚在一起的电荷释放，防止出现事故；二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全，例如电冰箱、电饭煲的外壳。

4、信号地

信号地一般用作设备内部信号的返回路径，大多数时信号地和电源地相同（电压低于 50V 的情况下）。但在某些情况下，电路中的信号使用不同的隔离接地来返回信号电流，此时信号地则为单独的接地，在设计 PCB 时一定要小心此部分电路的布局，以避免系统中低电平敏感部分的电路受到高功率或快速切换电流部分形成的公共阻抗的影响。

原理图中接地的典型符号

在为模拟和数字部分划分电路板时，分离地通常连接在具有模拟和数字轨道连接的混合信号设备下方或附近。 当在混合信号设备下方的模拟地和数字地平面之间进行连接时，它能够以最短的长度运行混合信号走线，并减少干扰设备周边其他模拟或数字信号的机会。

模拟和数字分开接地

5、虚地

虚地即在电路中保持稳定参考点位的节点但不直接连接到参考点位（即不直接接地），一般常见于运算放大器电路中，其有助于电路分析，并提供有用的实际效果。但在物理实现上收到电流处理能力和非零阻抗方面的影响，可能会产生副作用。

运放的虚地

通过考虑虚拟接地点位，并假设运放不吸收电流，则可以得出： $\dfrac{V_{out}}{V_{in}} = - \dfrac{R_f}{R_{in}}$

6、交流接地

一般情况下，交流接地的节点存在低阻抗直流值，且即使收到较小的干扰其电压值也是稳定的。所以他可以作为一个参考点，但并不能作为一个合适的地。交流接地是将电源引入并以中高等电流运行的电路板的标准方法。如下图所示，我们将单相三线制交流电引入到系统中，并使用变压器将其降压至电路板上所需的电压值。

PCB 叠层中初级接地 (PGND) 和次级接地 (SGND) 之间的分离意味着我们现在在电路板上基本上有一个隔离电源以及我们的其他重要组件，这些组件可能是高速数字或精密模拟组件。

7、底盘接地

往往并非所有的系统都有安全接地（机箱接地），通常底盘接地是指外壳中的金属机箱与电路系统连接（往往是信号地与底盘进行多点连接）

在单相三线制交流电或直流三线制系统中，机箱接地通常在电源进入电源的点处连接到大地。同时出于安全原因，机箱接地也可能会在插入系统的一部分进行连接，此时也可吸收噪声。如下图所示，这种布置为三线连接上的交流或直流输入提供了共模噪声过滤。

原理图中的机箱接地直接连接到电路板，并带有与外壳的低电感接地触点。请注意，连接器上的引脚 3 是地线。
底盘接地连接提供了三个功能：

• 由于机箱现在设置为全局 0 V 参考电位，因此机箱现在充当法拉第笼并提供宽带屏蔽。
• 它提供了一种安全功能，可以将寄生电流（ESD、短路或噪声）消散回大地。
• 它可以在此输入 EMI 滤波器上为共模噪声提供低阻抗接收器，而无需在板上放置铁氧体或大扼流圈。

8、多地接地

多地接地通常在两台设备之间布线时出现，并且电缆可能有一些屏蔽层连接到每一端的地线。必须在这里小心，因为两个接地连接之间可能有直流电势差，在实验室测量时可能约为 10 V。如果接地桥接（例如沿屏蔽电缆使用屏蔽），接地偏移可能会导致大的直流电流流过电缆。

零点为节点（地）一定为零吗？

悬空的导体或者系统中参考不同电源的导体可能不具有相同的 0 V 电位。换句话说，两个不同的设备有两个接地参加，但连接到同一个参考，如果你测量它们之间的电位，测量得到是一个非 0电压。

在电源系统中，要注意如何使用电容接地以确保接地参考保持一致。Y级电容最合适，你需要消除平面之间的直流偏移，同时提供电流隔离和高频 EMI 滤波。

当两个设备引用相同的导体作为接地连接时，可能会发生下面这种情况。如果你测量长导体上的电位差（例如：使用万用表），它可能不为 0，这意味着沿着导体驱动了一些电流。这种沿着大地或两个接地连接之间的电位差称为 “接地偏移”。