電子電路中“地”的本質(zhì)特性是什么？

電子電路中，“地”到底是什么？其物理特性又是什么？常見的定義和說法有很多：

“地”是指電位參考點，即電位等于零的點；

“地”是作為電路或系統(tǒng)基準的等電位點或平面；

設備的信號接地,是以設備中的一點或一塊金屬來作為信號的接地參考點,為設備中的所有信號提供了一個公共參考電位；

“地”是電源的負極；

其中，關于地的分類又有很多種，保護大地PE（指接到地球）、外殼地、安規(guī)地、高頻接地、功能地、功率地、邏輯地、數(shù)字地、模擬地等。

那這些不同名字、不同分類的地的本質(zhì)功能特性到底是什么？他們之間又應該是如何連接的關系呢？

“地”的本質(zhì)特性是一個大電容，簡稱地電容特性。如（圖1）示意。地是一個超級大電容。

圖1

按照電容的計算公式Q=C*U，得出：U=Q/C

則：△U=△Q/C

當C無窮大的時候，按照極限的概念，△U=0，意指往地電容中注入（或取走）一定量的電荷，地電容極片（及與之相鄰的地連接線）上的電位不會產(chǎn)生波動。這個特性構(gòu)成了地的第一個理想特征——電位穩(wěn)定。

其次，在往電容里注入電荷的過程中，地通路上因為趨膚效應導致的交流阻抗（又稱高頻阻抗，或走線電感）WL=Rf=0、直流導通阻抗Rdc=0，則電荷在整個地平面及與之相連導線上的任意兩個點之間的地電位差均為0，則構(gòu)形成了理想地的第二個條件，地平面上任意兩點間均為等電位。

同時具備了如上兩個特征的電壓平面，便是理想地。在這種情況下，雷擊浪涌的泄放入地、弱電控制電路的Gnd、功率驅(qū)動電路的PGnd只要都能確保接到這樣的地通路中，不同類型的電路之間會因為共地產(chǎn)生什么不良影響嗎？結(jié)論是不會。因此，也就有了常見的示波器的交流供電保護大地PE與信號表筆的功能Gnd直通、汽車的電源負極與車架和控制電路Gnd直通等設計方案。

一句話總結(jié)：理論上，地的條件理想的話，所有地都是可以接在一起的。

但是，雖然理論上所有地是可以直接簡單而粗暴的連接的，但這基于理想地的兩個前提，而事實上，在工程上，這樣的兩種理想狀態(tài)都是不存在的。因此，衍生出了多種不同的接地模式，其本質(zhì)都是為了避免地電容不夠大、地阻抗（交流阻抗和直流阻抗）不為0時引起的系列問題。其中尤以單點串聯(lián)形成的共地感抗（或阻抗）耦合干擾、PE與一次電源地二次電源地的三地是否隔離兩大問題最為典型。這些就是后續(xù)篇幅深入探討的問題了。

審核編輯：湯梓紅