工程界常常使用保护地线进行隔离,来抑制信号间的相互干扰。的确,保护地线有时能够提高信号间的隔离度,但是保护地线并不是总是有效的,有时甚至反而会使干扰更加恶化。使用保护地线必须根据实际情况仔细分析,并认真处理。
要想加入保护地线,首先必须把两个信号线的间距拉开到足以容纳一根保护地线的空间,由于拉开了信号线的间距,即使不插入保护地线,也会减小串扰。插入保护地线会有多大的作用?
低频模拟信号包地
我们来看表层微带线情况下串扰的大小。假设走线是50Ω阻抗控制的,线宽为6mil,介质厚度为3.6mil,介电常数为4.5。并假设两路信号都是载波频率为30Mhz,带宽为2Mhz的模拟信号。
Case1:两条走线间距gap=1w(w=6mil表示线宽) Case2:两条走线间距gap=3w,仅仅拉大道能够放下一条保护线的间距,但不适用保护线。 Case3:两条线间距gap=3w,中间使用保护地线,并在两端打GND过孔。

下图显示了三种情况下串扰波形,无论是近端串扰还是远端串扰,走线间距从1w增加到3w时,串扰都明显减小。在此基础上,走线间插入保护地线,串扰如下图中Case 3所示,相比Case 2,插入保护地线,不但没有起到进一步减小串扰的作用,反而增大了串扰噪声。
对于内层走线,如下图
当走线间距进一步加大,保护地线仍保持在6mil的线宽时,对于表层走线来说,保护地线的作用减小。下图中,两条线间距拉到5w时,两种情况下近端串扰和远端串扰量和不使用保护地线情况相当,没有明显改善。因此对于表层走线来说,走线间距很大时,中间再加入保护地线,几乎没有什么效果,如果处理不好反而会使串扰恶化。
对于内层走线来说,保护地线仍然会起很大作用。如下图,内层间距为5W,两种情况下近端串扰噪声波形如图。中间加入了保护地线,能明显改善近端串扰。
保护地线对低频模拟信号的隔离通常都是有效的。但是在数字信号之间的保护走线并不是那么有用,有时反而会使情况更恶化。 对于表层走线,如果保护地线的GDN孔间距很大,可能会使串扰更加严重,必须使用非常密集的GND孔才能起到隔离的效果。 对于内层走线,保护地线可以减小近端串扰。