电子电路的屏蔽与接地技术探析

摘要：为了确保电子电路的可靠性，必须对其干扰源进行分析以采取有针对性的措施加以防范，故文章对电子电路的屏蔽与接地技术进行了详细的探讨与分析。

关键词：电子电路 屏蔽 接地

1.引言

在电子设备中，某些元件(或电路)之间存在着分布电容或电磁场，从而产生有害的寄生耦合现象。在寄生耦合的作用下，电场、磁场或电磁波从电路的一个区域感应或传播到另一个区域，必然会干扰电路的正常工作，使电子设备出现自激现象。因此，为了保证设备稳定可靠地工作，就必须消除有害的寄生耦合现象。

另外，元器件及各部分电路接地的合理与否对电路的性能也有着很大的影响，也同样是电子电路设计中需要注意的关键问题之一。

2.电子电路的屏蔽

电子电路的屏蔽就是利用屏蔽体来隔断或消弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能力的传输，通常可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽三种。

2.1 电场屏蔽

电场屏蔽又称静电屏蔽，主要用来防止器件或电路间分布电容耦合形成的干扰。例如，电源变压器中的静电屏蔽就是电场屏蔽的一个典型实例，它的初、次级绕组间通常隔着薄薄的绝缘层，相当于存在一个极板面积较大而间距较小的电容，即等效电容有较大的容量。所以来自电网线路的各种高频干扰信号很容易从初级通过该电容感应到次级而进入设备，干扰电路的正常工作。为解决这一问题，一般电源变压器的初、次级都设置有屏蔽层，这样就能减小分布电容，有效的达到了干扰屏蔽的目的。

2.2 磁场屏蔽

磁场屏蔽是指用来消除元器件或电路之间因磁场寄生耦合产生的干扰。把需要屏蔽的产生磁场的电路或原件，用磁性材料(铁、镍、钴等)做的空腔体罩起来，事磁力线基本上被集中于铁磁性腔体的内部，从而避免了对外界电路的干扰，起到磁场屏蔽的作用。同样，将需要防外界磁场干扰的电路或原件用铁磁性腔体罩起来也一样能起到屏蔽的作用。

例如，许多设备的电源变压器都用金属壳罩着，这是最常见的低频磁场屏蔽实例。由于电源变压器的绕着匝数多，工作时绕着的电流又较大，故漏磁通较大，极易对周围电路形成磁干扰。这是一种低频磁场干扰，用铁磁性屏蔽罩将变压器罩起来后，就能使漏磁通被封闭在屏蔽罩内，避免了对外界的影响。

2.3 电磁屏蔽

在电子设备中，较为常见的电磁干扰就是由交变电磁场引起的。交变电磁场在空间由近向远传播，即通常所说的电磁波辐射。电磁波的频率越高，场强越大，向外辐射的能力越强，对周围元件的影响也就越大。通常说的电磁屏蔽是对高频电磁而言，其材料应选用导电率较高的金属，如铜、银等。为避免因电路可能遇到的分布电容而引起的寄生耦合现象，使屏蔽体同时兼有电场屏蔽的作用，已到达最佳的屏蔽效果，所以在实践中，电磁屏蔽体一般都是接地的。

电视机中频、高频电路和电视天线放大器等所用的屏蔽罩及屏蔽板就是起着将高频电磁进行屏蔽的作用。这类屏蔽体需良好的接地，因为屏蔽体与电路之间形成的分布电容极易引入干扰信号或导致电路自激，将其接地后使屏蔽体同时兼有电场屏蔽的作用。

例如，收音机中频变压工作时极易向外辐射高频电磁场，因此通常带有电磁屏蔽罩。屏蔽原理与低频磁场屏蔽相似，是利用高磁导率的磁性材料将线圈产生的磁场集中封闭于磁路内，与低频屏蔽体的区别是，高频磁场屏蔽体要用高频损耗较小的铁氧体制成。

3.电子电路的接地

电子电路的“地”主要是指电路系统的参考零电位，它是人为设定的相对零电位点，与大地的电位并不一定相同。电子电路接地的主要目的是：①使电子设备中的所有单位电路都有一个基准零电位，这是保证电路正常稳定工作不可缺少的条件之一；②对带有接地屏蔽体的电路来讲，防止外界电磁场干扰电路工作，同时也可能防止电路内部产生的电磁场外泄；③许多电子设备的金属底板，机壳及外漏件为了屏蔽等需要，通常与电路中的地线是相连的。

在采用交流工频电源供电的情况下，若电路地线与大地相通，就可避免因绝缘不良或雷击等因素而造成触电事故或元器件损坏。特别是对外壳或内电路经常可能与人体接触的电子设备(如某些家用电器)来讲是非常重要的，但对不用交流市电或外壳及外露机件绝缘良好的电子设备来讲，电路地线就不必与大地相连。

无论何种接地方式，公共地线都有一定的阻抗，当有电流流过时，想地线上都要产生压降，同时，地线还可能与其他引线构成环路，从而成为干扰的因素。由公共地线引起的干扰还存在与多系统多电源共地线静电压干扰、交流地和直流地的共态干扰等形式中。

接地系统引入的干扰的另一个途径是地环路干扰，地线容易与各种信号线、电源线以及地线本身构成环路，当环路与交变磁场交链时，就会在环路中产生感应电动势，耦合磁场干扰，同时环路的接地面电位不同，也存在着共阻抗干扰。可见，减少接地系统干扰的主要措施是减少公共地线阻抗，正确选择接地方式和隔断地环路等。

参考文献：

[1]闫瑞.《电子电路接地方式的分析》.包头职业技术学院学报,2006

[2]谷树忠.《电子电路应用系统的接地问题及对策》.电子工艺技术,2001

[3]高玉荣,管志刚.《浅析电子电路的抗干扰措施》.南北桥,2008