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高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?

發(fā)布時(shí)間:2019-11-20 來源:蔣修國 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】前段時(shí)間在好幾個(gè)場合分享了如何進(jìn)行串?dāng)_的仿真和測試。所以就著之前的研究寫了本文。本文中有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)看不清楚主要原因是原理圖中傳輸線分段太多,所以截圖放到文中就非常的不清晰。有機(jī)會可以再與大家進(jìn)一步的探討。
 
前面介紹了很多串?dāng)_的內(nèi)容,包括了串?dāng)_的來源和形成、串?dāng)_的類型、串?dāng)_的仿真和測試等,也介紹了一些減少串?dāng)_的方法,其中有一條減少串?dāng)_的方法就是把重要的信號網(wǎng)絡(luò)用地網(wǎng)絡(luò)保護(hù)起來。大家通常把這個(gè)增加的地網(wǎng)絡(luò)叫保護(hù)線,如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
這個(gè)地網(wǎng)絡(luò)真的就可以保護(hù)信號網(wǎng)絡(luò)了嗎?尤其是上圖所示的這類地網(wǎng)絡(luò)(沒有加地過孔)。本文和大家一起來討論下這個(gè)地網(wǎng)絡(luò)是否真的一定需要增加。
 
通常情況下,如果沒有保護(hù)地的設(shè)計(jì)或者隔離地的結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
如果加保護(hù)地的結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
對于這類復(fù)雜的問題,我們可以通過建模進(jìn)行仿真分析。在ADS中建立一個(gè)簡單的模型,即可對其進(jìn)行定性的研究。不同的結(jié)構(gòu)分別可以建模如下。
 
考慮有保護(hù)地時(shí),一般保護(hù)地線會離被保護(hù)的信號網(wǎng)絡(luò)1W(線寬)或者1H(信號到參考層的距離),建模如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
仿真其近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_結(jié)果如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
如果把在保護(hù)地按十分之一波長接地(相當(dāng)于接地過孔),其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
仿真其近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_結(jié)果如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
如果加了保護(hù)線,但是沒有連接到地線上去,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
仿真其近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_結(jié)果如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
沒有保護(hù)地的結(jié)構(gòu),則兩個(gè)信號網(wǎng)絡(luò)之間的間距就會比較大,建模如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
仿真其近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_結(jié)果如下圖所示:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
把四個(gè)仿真結(jié)果放置在一起,其結(jié)果對比如下圖所示,dB(S(3,1))表示沒有保護(hù)地線、dB(Guardtrace_2..S(3,1))表示有包含地線的結(jié)果,但是中間沒有接地、dB(Guardtrace_2gnd..S(3,1))表示有保護(hù)地的結(jié)果,按十分之一波長接地、dB(Guardtrace_open..S(3,1))表示沒有接地(開路)的結(jié)果:
 
高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),保護(hù)地線要還是不要?
 
從對比結(jié)果上看,顯然,當(dāng)加了保護(hù)地,而沒有連接到GND上時(shí),串?dāng)_是最大的。當(dāng)加了保護(hù)地,但是如果沒有按照十分之一波長加地孔,串?dāng)_也會比較大,如果加了,則串?dāng)_會更好。當(dāng)然,如果有足夠的空間,不加保護(hù)地,其結(jié)果也相對比較好,但是會比按十分之一波長加地孔大一些。
 
以上的結(jié)論是在有限的實(shí)驗(yàn)中獲得的,也是近期研究串?dāng)_的部分結(jié)論,還有部分結(jié)果,等驗(yàn)證板完成后再做分享,所以結(jié)論僅供參考。如果大家有興趣,也可以自行多加分析研究。
 
 
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