什么是地回路？如何消除地回路呢？

如图1所示，在互联网时代到来之前，1990年1月18日的EDN美国版杂志就曾讨论过这个问题，但在34年后的今天，我们有必要进一步详细研究一下这个概念。

图1：1990年的“用电阻隔离地”设计理念档案

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设计理念：用电阻器隔离地

系统设计专家坚持认为，除了一个公共点之外，您应该将模拟地和数字地完全分开。但是，如果您尝试布置IEEE-488设备，标准的设备互连电缆的金属外壳会将数字地连接到设备机箱，从而使您的最佳意图落空。实际上，只要将电缆插入设备，就会形成地回路。

在这种情况下，最好的办法是使用电阻器连接设备的两个地。这样，所有明显的数字地电流都将流过电缆外壳的外部通路。取消1Ω电阻而使用电缆外壳作为唯一的地通路并不是一个好主意。如果需要在不插入电缆的情况下操作设备，这种配置会造成问题。

右图：用一个1Ω电阻连接模拟地和数字地，可以消除IEEE-488系统中可能存在的地回路——该系统电缆的金属连接器外壳会将数字地连接到机箱。

当时，GPIB（通用接口总线）控制器是Bertan 200-C488。被控制的模拟产品通常是Bertan 205A/210高压电源之一。210系列高压电源的输出功率约为200W，虽然不是可能遇到的最大功率水平，但仍然足以产生一些热量。

控制器和被控对象单独分开放置时的样子，如图2所示。

图2：Bertan 200-C488 GPIB控制器和被控Bertan 205A/210高压电源的方框图

被控对象有一个模拟地，通过它可以施加控制模拟电压，并获得电压和电流监控信号。被控对象还有一些基本的开/关信号。控制器有与之匹配的输入和输出。

在产品开发过程中，首次尝试对两者进行接口，效果并不理想（见图3）。

图3：控制器和被控对象之间有地回路电流，其电流大小会干扰控制和监测

控制器和被控对象之间的电缆中发现有一个电流回路，其电流大小确实干扰了控制和监测。只有天知道是什么产生了仅仅几毫伏电压，就能通过仅仅几毫欧电阻的回路产生很大的电流。

这是在设计过程中不经意掉入的陷阱（都是我的错）。通过精心设计的隔离规定进行重大的重新设计，想想都觉得可怕，因此我们稍稍后退了一步，仔细研究并找到一个更简单的补救措施。

由于控制器仍处于开发阶段，我们意识到需要将其数字地和模拟地连接在一起，而在两者之间添加一个1Ω电阻（如图4所示）不会产生破坏性影响。

图4：对控制器和被控对象进行修改，用一个1Ω的电阻将控制器的数字地和模拟地连接在一起

有了这个电阻后，地回路的情况大为改观（图5），这意味着地回路中的电流大大减少，不会产生任何破坏性影响。电流本身并没有变为零，但却降低到了一个低得多的非破坏性水平。

图5：地回路电流减小后的控制器和被控对象

位于被控对象处的数字地和模拟地之间的硬连线连接与控制器无关，但随着地回路电流的幅度大大降低，该电流已不再对任何设备产生明显影响。

此外，如果控制器被断开连接，通过修改后的接地布置，控制器仍能保持稳定。无论是否与其他设备连接，工作稳定性都不会下降。

 

审核编辑：刘清