GDN地线的分类及其作用

工程师应该都知道，在PCB Layout布线过程中，经常会面临不同的GND处理，今天我就来讲一下地线的作用。

GND地线的作用

地线的主要作用就是当电器出现故障时，电源可能击穿(或：破坏)某些元件，使电器的外壳带电。将电器的外壳接地，可以使用漏电保护装置。

一、工作地

1、信号地 命名：SG

信号“地”(SG)又称参考“地”，就是零电位的参考点，也是构成电路信号回路的公共段。

此处信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号，易受电源波动或者外界因素的干扰，导致信号的信噪比(SNR)下降。

特别是模拟信号，信号地的漂移，会导致信噪比下降;信号的测量值产生误差或者错误，可能导致系统设计的失败。因此对信号地的要求较高，也需要在系统中特殊处理，避免和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。尤其是微小信号的测量，信号地通常需要采取隔离技术。

信号地线符号标志

2、模拟地线 命名：AGND

模拟地线AGND，主要是用在模拟电路部分，如模拟传感器的ADC采集电路，运算放大比例电路、采样保持器、比较器的零电位参考点等。

模拟地线符号标志

PCB板上模拟地

在这些模拟电路中，由于信号是模拟信号，是微弱信号，很容易受到其他电路的大电流影响。如果不加以区分，大电流会在模拟电路中产生大的压降，会使得模拟信号失真，严重可能会造成模拟电路功能失效。

3、数字地线 命名：DGND

数字地线DGND也叫逻辑地，是数字电路的零点位参考点。是相对模拟地线AGND而言，主要是用于数字电路部分，比如按键检测电路，USB通信电路，单片机电路等。

数字地线符号标志之所以设立数字地线DGND，是因为数字电路具有一个共同的特点，都属于离散型的开光量信号，只有数字“0”和数字“1”区分，如下图所示。

数字信号

在由数字“0”电压跳变成数字“1”电压的过程中，或者由数字“1”电压跳变成数字“0”电压的过程中，电压产生了一个变化，根据麦克斯韦电磁理论，变化的电流周围会产生磁场，也就形成了对其他电路的EMC辐射。

没办法，为了降低电路的EMC辐射影响，必须使用一个单独的数字地线DGND，让其他电路得到有效的隔离。

4、功率地线 命名：PGND

模拟地线AGND也好，数字地线DGND也罢，它们都是小功率电路。在大功率电路中，如电机驱动电路，电磁阀驱动电路等等，也是存在一个单独的参考地线，这个参考地线叫做功率地线PGND，主要是大电流网络器件、功放器件的零点位参考点。

大功率电路，顾名思义，是电流比较大的电路。很显然大的电流，容易造成不同功能电路之间的地偏移现象。

5、电源地线 命名：GND

模拟地线AGND，和数字地线DGND以及功率地线PGND，都被归类为直流地线GND。这些不同种类的地线，最后都要汇集在一起，作为整个电路的0V参考地线，这个地线叫做电源地线GND。

电源，是所有电路的能量来源，所有电路工作需要的电压电流，均是来自电源。因此电源的地线GND，是所有电路的0V电压参考点。

这就是为什么其他类型的地线，无论是模拟地线AGND，数字地线DGND还是功率地线PGND，最后都需要与电源地线GND汇集在一起。

6、交流地线 命名：CGND

交流电的零线。应该与地线区别开。交流地线CGND，一般是存在于含有交流电源的电路项目中，如AC-DC交流转直流电源电路。

AC-DC电源电路，分为两个部分。电路中的前级是AC交流部分，电路中的后级是DC直流部分，这就被迫形成了两个地线，一个是交流地线，另一个是直流地线。

交流地线作为交流电路部分的0V参考点，直流地线作为直流电路部分的0V参考点。通常为了在电路中统一一个地线GND，工程师会将交流地线通过一个耦合电容或者电感与直流地线连接在一起。

7、大地地线 命名：EGND

人体的安全电压是在36V以下，超过36V的电压如果施加在人体身上，会导致人体受到损伤，这是工程师在开发设计电路项目方案的一个安全常识。

为了增强电路的安全系数，工程师一般在高压大电流的项目中使用大地的地线EGND，例如在家用电器电风扇、电冰箱、电视机等电路中。具有大地地线EGND保护功能的插座。

大地地线符号标志

家用电器的插座，为什么是3个接线端子?220V交流电只需要火线和零线，两根就可以，那为什么插座是3个接线端子呢?

插座的3个接线端子，其中的两个端子是用于220V的火线和零线，另外一个端子就是起保护作用的大地地线EGND。

需要重点指出的是大地地线EGND，它仅仅是连接到我们的地球，起到高压保护作用，没有参与项目电路功能，与电路功能无关。

所以大地地线EGND，与其他类型的地线GND是存在明显电路含义区别的。

8、悬浮地 命名：FG

悬浮地(FG)是系统中部分电路的地与整个系统的地不直接连接，而是通过变压器耦合或者直接不连接，处于悬浮状态。该部分电路的电平是相对于自己“地”的电位。常用在小信号的提取系统或者强电和弱电混合系统中。

其优点是该电路不受系统中电气和干扰的影响;缺点是该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加对模拟电路的感应干扰。

由于该电路的地与系统地没有连接，易产生静电积累而导致静电放电，可能造成静电击穿或强烈的干扰。

因此，悬浮地的效果不仅取决于悬浮地绝缘电阻的大小，而且取决于悬浮地寄生电容的大小和信号的频率。

9、热地

开关电源无需使用变压器，其开关电路的“地”和市电电网有关，即所谓的“热地”，它是带电的。

10、“冷地”

由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合、既能传送反馈信号又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”，它不带电。

二、保护“地”

保护“地”是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。保护“地”线一端接用电器，另一端与大地作可靠连接。

保护地线符号标志三、音响中的“地”

1、屏蔽线接地

音响系统为防止干扰，其金属机壳用导线与信号“地”相接，这叫屏蔽接地。

2、音频专用“地”

专业音响为了防止干扰，除了屏蔽“地”之外，还需与音频专用“地”相连。此接地装置应专门埋设，并且应与隔离变压器、屏蔽式稳压电源的相应接地端相连后作为音控室中的专用音频接地点。

关于地线的作用，大家有什么补充的，欢迎来评论区留言，一起讨论。

审核编辑：汤梓红