什么是地線？大家在教科書中對地線的定義是：地線是一個等電位體，作為電路電位的參考點。這個定義不符合實際情況。實際地線上的電位不是恒定的。如果用儀表測量地線上各點之間的電位，就會發現地線上各點的電位可能相差很大。正是這些電位差導致了電路的不正常工作。將電路定義為等電位體只是人們對地線電位的期望。 有人對地線給出了更現實的定義將地線定義為：信號流回源的低阻抗路徑。在此定義中強調了地線中的電流流動。根據這個定義，就很容易理解地線產生電位差的原因了。因為地線的阻抗永遠不會為零，所以當電流流過有限的阻抗時，就會出現電壓降。因此，我們應該想象，地線上的電位就像大海中的波浪，一波接著一波。
說起地線阻抗引起的地線上各點之間的電位差，很多人覺得不可思議：當我們用歐姆表測量地線的電阻時，地線的電阻往往在毫歐姆級，電流流過這么小的電阻怎么會出現這么大的電壓降，導致電路工作不正常。
地線干擾機理，公共阻抗干擾 當兩個電路共用一根地線時，由于地線的阻抗，一個電路的地電位會受到另一個電路的工作電流的調制。這種電路中的信號耦合到另一個電路中，這種耦合稱為公共阻抗耦合。
在數字電路中，由于信號頻率較高，地線往往呈現較大的阻抗。這時，如果有不同的電路共用一段地線，可能會出現公共阻抗耦合的問題
地線干擾對策、地回路對策 從地回路干擾的機理來看，只要降低地回路中的電流，就可以降低地回路干擾。如果能完全消除接地回路中的電流，就可以徹底解決接地回路干擾的問題。因此，我們提出以下解決方案來解決接地環路干擾。
A. 使器件一端浮地 如果一端電路浮地，則接地回路被切斷，因此可以消除接地回路電流。但是有兩個需要注意的問題，一是出于安全考慮，電路往往不允許浮空。在這種情況下，請考慮通過電感器將設備接地。這樣50Hz交流電流設備的接地阻抗很小，而對于頻率較高的干擾信號，設備的接地阻抗比較大，降低了接地回路電流。但這樣做只能減少高頻干擾的地環路干擾。另一個問題是，雖然器件處于浮地狀態，但器件與地之間仍然存在寄生電容。該電容在較高頻率下提供較低阻抗，因此不能有效降低高頻接地回路電流。
B、使用變壓器實現設備之間的連接。使用磁路將兩個設備連接起來，可以切斷接地回路電流。但需要注意的是，變壓器初級和次級之間的寄生電容仍然可以為高頻接地回路電流提供通路，所以變壓器隔離方式對高頻接地回路電流的抑制效果較差.提高變壓器高頻隔離效果的一種方法是在變壓器的初級和次級之間設置屏蔽層。但必須注意，隔離變壓器屏蔽層的接地端必須在電路的接收端。否則，不僅不能提高高頻隔離效果，還會使高頻耦合更加嚴重。因此，變壓器應安裝在信號接收裝置的一側。良好屏蔽的變壓器可以在低于 1MHz 的頻率下提供有效的隔離。
C. 使用光隔離器切斷接地回路的另一種方法是使用光來傳輸信號。這可以說是解決地環路干擾問題的最理想的方式。光連接有兩種方法，一種是光耦器件，另一種是光纖連接。光耦的寄生電容一般為2pf，可以在非常高的頻率下提供良好的隔離。光纖幾乎沒有寄生電容，但在安裝、維護、成本等方面不如光耦合器。
D、在連接電纜上使用共模扼流圈，相當于增加接地回路的阻抗，使接地回路電流在一定的接地電壓作用下減小。但要注意控制共模扼流圈的寄生電容，否則對高頻干擾的隔離效果很差。共模扼流圈圈數越多，寄生電容越大，高頻隔離越差。
取消公共阻抗耦合取消除了常見的阻抗耦合外，還有兩種方式。一是降低公共地線的阻抗，使公共地線上的電壓也降低，從而控制公共阻抗耦合。另一種方法是通過適當的接地方式，避開容易相互干擾的電路的公共地線。一般要避免強電電路和弱電電路共用地線，數字電路和模擬電路共用地線。如前所述，降低地線阻抗的核心問題是降低地線的電感。這包括使用扁平導體接地和多個平行導體間隔開接地。對于印刷電路板，在雙層板上鋪設地線柵，可以有效降低地線阻抗。多層板雖然專門使用一層地線，雖然阻抗很小，但是會增加電路板的成本。 .通過適當接地避免公共阻抗的接地方法是單點并聯接地。并聯接地的缺點是接地線太多。因此，在實際應用中，并非所有電路都必須單點并聯接地。對于相互干擾較小的電路，可采用單點串聯接地。例如，電路可以按照強信號、弱信號、模擬信號、數字信號等進行分類，然后在同類電路內采用串聯單點接地，對不同類型的電路采用并聯單點接地。

總結：PCB中地線造成電磁干擾的主要原因是地線的阻抗。當電流流過地線時，地線上會產生電壓，這就是地線噪聲。在這個電壓的驅動下，會產生一個接地回路電流，造成接地回路干擾。當兩個電路共享一段接地時，會發生公共阻抗耦合。解決接地回路干擾的方法是切斷接地回路，增加接地回路的阻抗，使用平衡電路。解決公共阻抗耦合的方法是降低公共地線的阻抗，或者采用單點接地并聯，徹底消除公共阻抗。

成都子程電子是一家專業從事電子產品線路板設計（布局布線設計）的PCB設計公司。主要承接多層、高密度PCB設計畫板及線路板設計打樣業務。歡迎各位新老朋友選購定制。