浅谈接地和屏蔽技术应用

一本销售长达50年且有6个版本的书肯定是的。我要感谢John Wiley & Sons陪我度过了这么多年。我要感谢我的新编辑Brett Kurzman为我找到了一份合同。我要感谢我的妻子伊丽莎白一直以来的支持。我要感谢所有这些年来一直支持我的读者。如果没有NXP半导体公司的丹·比克的催促，就不会有第5版，更不会使第6版成为可能。为此，我欠他一个“谢谢”。我一直在想如何使这个版本更有效，我觉得我的开场白是关键。我需要讲述这个故事，这样读者才会明白我的做法。

“接地（grounding）”和“屏蔽（shielding）”有许多含义。对于以英语为母语的人来说，ground这个词可以包括多种含义，如磨碎咖啡（coffee grounds）、解雇理由（grounds for dismissal）、游乐场（play grounds）、碎牛肉馅（ground round）或地面（ground floor）。shield这个词可以包括诸如挡风玻璃（windshield）、警徽（police badge）、金属盔甲（metal armor）或防护服（protective clothing）等含义。在电学上，接地可以指接大地、电池的负极、电路板上的导电平面、中性电导体或金属柜。人们经常把这些词与防止电干扰联系起来。书名旨在传达这一意义。本书的每位读者都将从与这些词相关的独特体验开始，这也是我写作此书的用意。

我参与电气接地和屏蔽领域的研究工作已经过50年了。我对该领域的理解来自于我的经历、兴趣和教育。1967年以来，由于电子技术的不断变化，我每10年就重写这本书。此外，我一直在学习相关书的写作方式。接地和屏蔽是一个重要的课题，因为它几乎涉及现代电气技术的方方面面。

首先，相对于电路容量来说，接地与屏蔽与导体的几何形状关系密切。进一步地讲，通过惯例传递的很多信息只是简单的知识，甚至有些是的或误导性的。这意味着工程师常常有先入为主的想法，并且需要做一些工作把事情弄清楚。在某些情况下，用户必须遵循的基本规则被印在纸上时，很容易假定它们是有效的。不幸的是，并非所有的规则都是有效的或实用的。如果这些规则是的，那么反对会是非常令人沮丧的。

学校并不开设社会需要的科目，工程师常常需要自己寻找答案。我还发现，质量控制人员将会遵循书面的规则，而不是一个外部工程师或作者的意见。他们尊重，这也是他们被期望做的。我有一些持续多年的争论仍受到质疑。仅凭这个事实，我就知道有些观点是根深蒂固的。

接地和屏蔽技术应用在大多数设计中。因为这不是一门的科学，所以对于在什么地方连接屏蔽和参考信号可能有多种方法。有的方法是很好的，通过复制以前的设计或口头讲授即可实现。在大多数情况下，不能通过简单的说明某种方法是否有效。我们可能知道如何一块电子硬件，但如何一幢建筑物却是另一回事。

必须问自己：想做些什么测量？把电压探头放在哪里？即使可以进行，对大型来说改动也是非常困难的。在许多情况下，设计中的想法在某些范围下是有效的。一个对某事有误解的人可能会发现很难接受不同的解释，当许多不同的意见被提出时尤其如此。我发现，工程师对于新观点持怀疑态度，他们不知道相信什么或相信谁。另一个问题是，工程术语是不断变化的，有时有效的解释却达不到沟通的目的。

接地和屏蔽这个主题介于贸易实践与物理学之间，内容广泛，这是一个不适合学术界的学科领域。对一些经理来说，接地技术似乎是一个技术人员的工作。在现实中，它往往是非常复杂的。由于这些原因，现在我想改写第6版，为的设计师传达一些信息，尽可能地将重点放在与主题相关的基本原理上来。我想用物理学作为解释的基础而不是让解释过于数学化。

我自认为在接地和屏蔽技术方面的见解是独到的。电路原理已经明确表明导体携带信号。事实上，导体引导能量场的流动，而能量场能够携带信号、干扰和操作部件。自然界并不区分这三种功能。我们确实需要电路来描述我们的想法，需要电路理论分析这些电路。当电路理论不够用时，我们需要应用基础物理学。我们必须把电源、信号和干扰区分开。我们需要认识到，几乎所有的电活动都发生在导体之间的空间中。

本书的目的就是明确指出这个非常关键的想法是如何解决问题的。场传递的想法已经涵盖在物理学课程中。这些想法与实际设计之间的联系，在教材中和课堂上经常被忽略。导体之间的空间排列可以保持各个场的分离。导体几何的控制是设计者的工作，这是本书的核心。

本书不是对电路理论的介绍（假定读者已熟悉电路是如何工作的），也不是应用物理学导论，而是理论与实践相结合的一本书。教科书中所解决的问题与从事设计工作的新手所面临的问题完全不同。毕业后，周围没有老师可以求助。

通过直觉和过去的经验，我解决了很多实际问题。渐渐地，我的理解力增强了。随着时间的推移，很明显，我应该更多地使用我的经验，而不是我的直觉。这很容易说到却不容易做到。在现实世界中，问题必须被解决而不只是被研究。大多数问题是多维的，并不仅仅适合一个学科。在迷宫中找到一条路可能不是很有效的方法，但是人们并不能够经常做到用迷宫试验学习更多的知识。这需要时间，需要耗费资源。

我在大学里了解到了位移电流。直到我开始写“数字电路”这节内容之前，我才意识到这个概念的价值。然后我发现一种解释电流是如何流入传输线里分布电容的方法。在阅读相关文献时，我从未见过有关解释。我在本书中提出这个方法，希望它有助于读者解释真实世界。

现在看来本书第5版的第1章过于严肃，读者阅读起来有点吃力。即使我的初衷是好的，并且兴奋地进行了讲述，但是内容并不吸引人。为了改进，我决定结合我的一些经验开始写作第6版，说明为什么这个基本物理知识对于理解接地和屏蔽是至关重要的。

我认为历史既有趣又有洞察力。

拉尔夫·莫里森于加利福尼亚州圣布鲁诺

编辑：黄飞