要想加入保護地線,兩個信號線間距拉開到足以容納一根保護地線空間,於拉開了信號線間距,即使插入保護地線,會減小串擾。
插入保護地線會有多作用?我們來看錶層帶線情況下串擾大小。
假設走線是50Ω阻抗控制,線6mil,介質厚度3.6mil,介電常數4.5。
並假設兩路信號是載波頻率30Mhz,帶寬2Mhz模擬信號。
下圖顯示了三種情況下遠端串擾情況。
線間6mil時,於兩條線耦合,遠端串擾。
此基礎上,走線間插入保護地線,串擾如下圖中Case 3所示,相比Case 2,插入保護地線,不但沒有起到進一步減小串擾作用,反而增大了串擾噪聲。


進一步,兩條線之間加入保護地線,地線兩端使用過孔連接到地面,遠端串擾進一步減小。
於頻模擬信號之間隔離,保護地線有用。
這是很多頻板上見到“包地”原因。
但是如果需要隔離數字信號,情況會有所不同。
我們分表層微帶線和內層帶狀線兩種情況來討論保護地線數字信號隔離效果。
以下討論我假定PCB走線是50Ω阻抗控制。
使用上面表層走線疊層結構,線6mil,介質厚度3.6mil,介電常數4.5。
攻擊信號為上升時間Tr=200ps階躍波形。
考慮以下三種情況下近端串擾和遠端串擾情況,如下圖所示,其中耦合段2000mil。
Case1:兩條走線間gap=1w(w=6mil表示線) Case2:兩條走線間gap=3w,拉大道能夠放下一條保護線間距,但適用保護線。
Case3:兩條線間距gap=3w,中間使用保護地線,並兩端打GND過孔。
下圖顯示了三種情況下串擾波形,無論是端串擾是端串擾,走線間1w增加到3w時,串擾減小。
此基礎上,走線間插入保護地線,串擾如下圖中Case 3所示,相比Case 2,插入保護地線,不但沒有起到進一步減小串擾作用,反而增大了串擾噪聲。
這個例子表明拉開走線間是減小串擾方法。
保護地線如果使用,可能反而會惡化串擾,因此,使用保護地線時需要實際情況仔細分析。
保護地線要想起到應有隔離作用,需要地線上添加很多GND過孔,過孔間距應於1/10λ,如圖所示。
λ為信號中頻率成分對應波長。
於內層走線,如下圖 介電常數4.5,阻抗50Ω。
考慮到下圖三種情況。
攻擊信號為上升時間Tr=200ps階躍波形,入射信號幅度500mv,耦合長度2000mil,端串擾如圖所示,加入了保護地線,端串擾3.44mV進一步減小到了0.5mV。
信號隔離度提高了16B。
於內層走線,加入保護地線能夠獲得隔離度。
於表層走線來説,使用密集型GND過孔,對提升隔離效果是有處。
但是於內層走線來説,使用密集型GND過孔得不到額外處,下圖比了GND過孔間2000mil(保護地線兩端打GND過孔)和GND過孔間400mil時近端串擾情況,串擾量沒有變化。
做PCB設計時,很多工程師會糾結於包地問題,比如以上李工和張工遇到。
那麼,需不需要做包地呢?視情況而定,接下來我們一一來分析。
如果串擾問題沒有或者説是影響,包地和包地可以。


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如果串擾問題沒有或者説是影響,包地和包地可以。
(信號是多層板,有參考平面)2、如果是兩層板,沒有參考平面,那麼信號包地。
包地線寬度要儘量,信號兩倍以上。
同時多打過孔,過孔間於信號線上信號波長1/5。
一些非高頻單片機佈線中,晶振、串口、信號線、中斷信號進行包地處理。
3、於單層板,關鍵信號線兩側應該包地處理。
包地線是位於攻擊線和攻擊線之間隔離線,它可以減少信號之間電容,插入屏蔽地線後信號地耦合,鄰近線耦合,使線間串擾大大降低。
另外包地線不僅只是屏蔽了電場,附件動態線上電流包地線上產生了方向相反感應電流,包地線上感應電流產生磁力線進一步抵消了動態線靜態線位置處產生雜散磁力線。
那麼,包地能解決所有串擾問題嗎?走線設計跟包地沒有多關係,有關係是信號間幹擾,專業術語叫串擾,包地只是解決串擾其中一個手段。
包地解決是容性串擾,而感性串擾是通過空間磁力轉移,包地並不能解決感性串擾,所以包地並不能隔絕所有串擾問題。
但是如果串擾問題沒有或者説是影響,包地和包地可以。
走線設計跟包地沒有多關係,有關係是信號間幹擾,專業術語叫串擾,包地只是解決串擾其中一個手段。
如果串擾問題沒有或者説是影響,包地和包地可以。
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如果包地和包地能滿足信號質量情況下,有兩種選擇,一個是,一個是。
作為一名合格設計師,會選擇,而包地是那一個。
BUT請注意:如果另外一個不是,而是變成了是,那你不如去選擇那一個。
包地如果可以包得,那麼,你應該選擇包。
但是如果包地,或者説是包地不合理,那麼不是,更糟,建議不要去包地。
因為於信號線,其設計合理情況下包地是可以滿足信號質量。
包地線是位於攻擊性和攻擊線之間隔離線, 它可以減少信號之間電容,插入屏蔽地線後信號地耦合,鄰近線耦合,使線間串擾大大降低。
另外包地線不僅只是屏蔽了電場,附件動態線上電流包地線上產生了方向相反感應電流,包地線上感應電流產生磁力線進一步抵消了動態線靜態線位置處產生雜散磁力線。
如果差分信號只是在兩邊加上地線,沒有加地過孔到平面,那麼這根地線相當於兩根信號線之間增加了一根信號線,起到了一個橋作用,信號幹擾傳導到下一根信號。
另外如果沒有加地過孔或者只在一端加了,它會有阻抗,這樣頻時容性耦合。
只有包地線加上足夠地孔到地平面,會高頻時容性耦合和感性耦合。
如果包地線有開路,即多餘地線頭,這時會包地線上產生EMI噪聲,同時開路處會形成天線效應。
其二:包地線會阻抗產生影響。
增加了地線同時,改變了信號電磁場分佈,降低了信號線阻抗(這個可以共面阻抗進行計算下),信號性特性阻抗降低,大小電壓,信號會流過電流,這點EMC是。
同時如果部分包地,部分包地,阻抗會不一致,可能會導致反射發生。
*- 1,當信號線到參考平面距離時,包地線特性阻抗影響。
這裏有兩個驗法則: 其一,信號上升時間空間延伸裏有三個過孔。
例如:如果上升時間0.7ns,空間延伸0.7nsX6in/ns=4.2inch, 接着4.2/3=1.4inch, 那麼1inch左右加一個地孔。