如何使用保護(hù)地線進(jìn)行隔離資料下載

工程界常常使用保護(hù)地線進(jìn)行隔離，來(lái)抑制信號(hào)間的相互干擾。的確，保護(hù)地線有時(shí)能夠提高信號(hào)間的隔離度，但是保護(hù)地線并不是總是有效的，有時(shí)甚至反而會(huì)使干擾更加惡化。使用保護(hù)地線必須根據(jù)實(shí)際情況仔細(xì)分析，并認(rèn)真處理。 保護(hù)地線是指在兩個(gè)信號(hào)線之間插入一根網(wǎng)絡(luò)為GND的走線，用于將兩個(gè)信號(hào)隔離開，地線兩端打GND過(guò)孔和GND平面相連，如圖所示。有時(shí)敏感信號(hào)的兩側(cè)都放置保護(hù)地線。 要想加入保護(hù)地線，首先必須把兩個(gè)信號(hào)線的間距拉開到足以容納一根保護(hù)地線的空間，由于拉開了信號(hào)線的間距，即使不插入保護(hù)地線，也會(huì)減小串?dāng)_。插入保護(hù)地線會(huì)有多大的作用？ ?? 低頻模擬信號(hào)包地? 我們來(lái)看表層微帶線情況下串?dāng)_的大小。假設(shè)走線是50Ω阻抗控制的，線寬為6mil，介質(zhì)厚度為3.6mil，介電常數(shù)為4.5。并假設(shè)兩路信號(hào)都是載波頻率為30Mhz，帶寬為2Mhz的模擬信號(hào)。 下圖顯示了三種情況下的遠(yuǎn)端串?dāng)_情況。當(dāng)線間距為6mil時(shí)，由于兩條線緊密耦合，遠(yuǎn)端串?dāng)_較大。把間距增加到18mil，遠(yuǎn)端串?dāng)_明顯減小。進(jìn)一步，在兩條線之間加入保護(hù)地線，地線兩端使用過(guò)孔連接到地面，遠(yuǎn)端串?dāng)_進(jìn)一步減小。 對(duì)于低頻模擬信號(hào)之間的隔離，保護(hù)地線的確很有用。這也是很多低頻板上經(jīng)常見到的“包地”的原因。但是如果需要隔離的數(shù)字信號(hào)，情況會(huì)有所不同。我們分表層微帶線和內(nèi)層帶狀線兩種情況來(lái)討論保護(hù)地線對(duì)數(shù)字信號(hào)的隔離效果。以下討論我沒(méi)假定PCB走線都是50Ω阻抗控制的。 ? 表層走線 仍然使用上面的表層走線疊層結(jié)構(gòu)，線寬為6mil，介質(zhì)厚度為3.6mil，介電常數(shù)為4.5。攻擊信號(hào)為上升時(shí)間Tr=200ps的階躍波形。考慮以下三種情況下的近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_的情況，如下圖所示，其中耦合段長(zhǎng)度為2000mil。 Case1：兩條走線間距gap=1w（w=6mil表示線寬） Case2：兩條走線間距gap=3w，僅僅拉大道能夠放下一條保護(hù)線的間距，但不適用保護(hù)線。 Case3：兩條線間距gap=3w，中間使用保護(hù)地線，并在兩端打GND過(guò)孔。 下圖顯示了三種情況下串?dāng)_波形，無(wú)論是近端串?dāng)_還是遠(yuǎn)端串?dāng)_，走線間距從1w增加到3w時(shí)，串?dāng)_都明顯減小。在此基礎(chǔ)上，走線間插入保護(hù)地線，串?dāng)_如下圖中Case 3所示，相比Case 2，插入保護(hù)地線，不但沒(méi)有起到進(jìn)一步減小串?dāng)_的作用，反而增大了串?dāng)_噪聲。 這個(gè)例子表明拉開走線間距是最有效的的減小串?dāng)_的方法。保護(hù)地線如果使用不當(dāng)，可能反而會(huì)惡化串?dāng)_，因此，在使用保護(hù)地線時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況仔細(xì)分析。保護(hù)地線要想起到應(yīng)有的隔離作用，需要再地線上添加很多GND過(guò)孔，過(guò)孔間距應(yīng)小于1/10λ，如圖所示。λ為信號(hào)中最高頻率成分對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。 內(nèi)層走線? 對(duì)于內(nèi)層走線，如下圖 介電常數(shù)為4.5，阻抗為50Ω?？紤]到下圖三種情況。攻擊信號(hào)為上升時(shí)間Tr=200ps的階躍波形，入射信號(hào)幅度500mv，耦合長(zhǎng)度為2000mil，近端串?dāng)_如圖所示，加入了保護(hù)地線，近端串?dāng)_從3.44mV進(jìn)一步減小到了0.5mV。信號(hào)隔離度提高了16B。對(duì)于內(nèi)層走線，加入保護(hù)地線能夠獲得更大的隔離度。