包地
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-09
包地的實例教程
當我們在做高速PCB設計時，很多工程師都會糾結于包地問題，那么高速信號是否需要包地處理呢？
首先，我們要明確為什么要包地？包地的作用是什么？
實際上，包地的作用就是為了減小串擾，串擾形成的機理是有害信號從一個線網轉移到相鄰線網
而串擾在PCB上是由不同網絡之間因較長的平行布線引起的相互干擾，主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用
加入包地線是如何減少串擾的？
包地線是位于攻擊線和被攻擊線之間的隔離線，它可以有效的減少信號之間的電容，插入屏蔽地線后信號與地耦合，不在與鄰近線耦合，使線間串擾大大降低。另外包地線不僅僅只是屏蔽了電場，附件動態線上的電流也在包地線上產生了方向相反的感應電流，包地線上的感應電流產生的磁力線進一步抵消了動態線在靜態線位置處所產生的雜散磁力線。
那么，包地真的能解決所有的串擾問題嗎？
高速走線的設計跟包地沒有多大關系，真正有關系的是信號間的干擾，專業術語也叫串擾，包地只是解決串擾的其中一個手段。
包地通常解決的是容性串擾，而感性串擾是通過空間磁力轉移的，包地并不能解決感性串擾，所以包地并不能隔絕所有的串擾問題。但是如果串擾問題沒有或者說是沒影響，其實包地和不包地都可以。
展開 的確，保護地線有時能夠提高信號間的隔離度，但是保護地線并不是總是有效的，有時甚至反而會使干擾更加惡化。使用保護地線必須根據實際情況仔細分析，并認真處理。
保護地線是指在兩個信號線之間插入一根網絡為GND的走線，用于將兩個信號隔離開，地線兩端打GND過孔和GND平面相連，如圖所示。有時敏感信號的兩側都放置保護地線。
要想加入保護地線，首先必須把兩個信號線的間距拉開到足以容納一根保護地線的空間，由于拉開了信號線的間距，即使不插入保護地線，也會減小串擾。插入保護地線會有多大的作用？
低頻模擬信號包地
我們來看表層微帶線情況下串擾的大小。假設走線是50Ω阻抗控制的，線寬為6mil，介質厚度為3.6mil，介電常數為4.5。并假設兩路信號都是載波頻率為30Mhz，帶寬為2Mhz的模擬信號。
下圖顯示了三種情況下的遠端串擾情況。當線間距為6mil時，由于兩條線緊密耦合，遠端串擾較大。把間距增加到18mil，遠端串擾明顯減小。進一步，在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。
對于低頻模擬信號之間的隔離，保護地線的確很有用。這也是很多低頻板上經常見到的“包地”的原因。但是，如果需要隔離的數字信號，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對數字信號的隔離效果。以下討論我沒假定PCB走線都是50Ω阻抗控制的。
展開 的確，保護地線有時能夠提高信號間的隔離度，但是保護地線并不是總是有效的，有時甚至反而會使干擾更加惡化。使用保護地線必須根據實際情況仔細分析，并認真處理。
保護地線是指在兩個信號線之間插入一根網絡為GND的走線，用于將兩個信號隔離開，地線兩端打GND過孔和GND平面相連，如圖所示。有時敏感信號的兩側都放置保護地線。
要想加入保護地線，首先必須把兩個信號線的間距拉開到足以容納一根保護地線的空間，由于拉開了信號線的間距，即使不插入保護地線，也會減小串擾。插入保護地線會有多大的作用？
低頻模擬信號包地
我們來看表層微帶線情況下串擾的大小。假設走線是50Ω阻抗控制的，線寬為6mil，介質厚度為3.6mil，介電常數為4.5。并假設兩路信號都是載波頻率為30Mhz，帶寬為2Mhz的模擬信號。
下圖顯示了三種情況下的遠端串擾情況。當線間距為6mil時，由于兩條線緊密耦合，遠端串擾較大。把間距增加到18mil，遠端串擾明顯減小。進一步，在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。
對于低頻模擬信號之間的隔離，保護地線的確很有用。這也是很多低頻板上經常見到的“包地”的原因。但是，如果需要隔離的數字信號，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對數字信號的隔離效果。以下討論我沒假定PCB走線都是50Ω阻抗控制的。
展開 這也是很多低頻板上經常見到的“包地”的原因。但是，如果需要隔離的數字信號，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對數字信號的隔離效果。以下討論我沒假定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構，線寬為6mil，介質厚度為3.6mil，介電常數為4.5。攻擊信號為上升時間Tr=200ps的階躍波形。
（5）合理分配電源和地。（6） DGND、AGND、實地分開。（7） 電源及臨界信號走線使用寬線。（8）電源線與地線應盡可能呈放射狀，以及信號線不能出現回環走線。（9）數字電路放置于并行總線/串行DTE接口附近，DAA電路放置于電話線接口附近。
（10）小的分立器件走線須對稱，間距比較密的SMT焊盤引線應從焊盤外部連接，不允許在焊盤中間直接連接。
（11）關鍵信號線優先：電源、摸擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優先。
（12）布線密度優先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線。從單板上連線最密集的區域開始布線。
（13）PCB設計中應避免產生銳角和直角，產生不必要的輻射，同時PCB生產工藝性能也不好。
（14）貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。重要信號線不準從pin腳間穿過。PCB高頻電路布線
（1）合理選擇PCB層數。用中間的電源層(vcc layer)和地層(Gnd layer)可以起到屏蔽作用，有效降低寄生電感和寄生電容，也可大大縮短布線的長度，減少信號間的交叉干擾。
（2）走線方式：必須按照45°的拐角方式，不要用90°的拐角。如下圖：
（3）層間布線方向：應該互相垂直，頂層是水平方向，則底層為垂直方向，可以減少信號間的干擾。
（4）包地：對重要的信號進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，也可以多干擾信號進行包地，使其不能干擾其他信號。
（5）加解耦電容（去耦電容）：在IC的電源端加解耦電容。
（6）高頻扼流：當有數字地和模擬地等公共接地時，要在它們之間加高頻扼流器件，一般可以用中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。
（7）鋪銅：增加接地的面積也可減小信號的干擾。
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6、通過鐵路地區應采用防護措施
防止地中雜散電流對電纜鉛包的影響，應不選鋁包電纜或將鉛包電纜裝在陶瓷或浸過瀝青的石棉管中，以增強鉛包對地絕緣，滿足電纜與鋼軌間最小凈距的規范要求。
（4）包地：對重要的信號進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，也可以多干擾信號進行包地，使其不能干擾其他信號。
（5）加解耦電容（去耦電容）：在IC的電源端加解耦電容。
（6）高頻扼流
：當有數字地和模擬地等公共接地時，要在它們之間加高頻扼流器件，一般可以用中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。
然后，根據它從路由表中收集的信息，將數據包發送到目的地，并可以在不同的LAN、MAN和WAN網絡之間進一步傳遞數據。
它遵循最短且安全的路徑在終端設備之間傳遞數據，這就是路由的總體概念。
各種網絡可以通過STM鏈路連接在一起，STM鏈路有很高的帶寬，DS3鏈路也可以。連接的類型取決于網絡的各種參數。
（4）包地：對重要的信號進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，也可以多干擾信號進行包地，使其不能干擾其他信號。
（5）加解耦電容（去耦電容）：在IC的電源端加解耦電容。
（6）高頻扼流：當有數字地和模擬地等公共接地時，要在它們之間加高頻扼流器件，一般可以用中心孔穿有導線的高頻鐵氧體磁珠。
（7）鋪銅：增加接地的面積也可減小信號的干擾。
同時，它也不斷地與電機及其他車輛控制系統進行通信，從而確保電池包安全高效地運行。電池系統必須能夠承受極端環境，在極端環境下正常工作，還必須實時地迅速響應車輛駕駛狀況的改變。這十分的復雜。”
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評審開始后，大家紛紛開始討論，各抒己見，有的提出了哪條線要如何如何走才好看，有的提出了這個器件布局不好，要怎么怎么放才好，有的提出了這個時鐘線要做包地處理，有的提出來了這根線走得有點細，需要過大電流……
02
我的建議
我仔細看了看，發現他的PCB的鋪銅存在有些嚴重的問題，很多地方的地網絡的銅呈現條形狀，其中一端跟大地連起來，另外一端卻是懸空的，沒有和其他附近的地連通，也沒有打孔和地層連接
