屏蔽地线对阻抗的影响

在PCB设计中，经常会对时钟，关键信号等包地处理，但是，你真的会包吗？

在实际的设计中，经常在关键的信号线两边各加一条地线。目的在于提供一个低电感的地回路，从而减少相邻线之间的串扰与传导、辐射的影响。但增加了地线的同时，也改变了信号的电磁场分布，降低了信号线的阻抗。

地线与信号线之间的距离对信号阻抗的影响

为了研究屏蔽地线对信号的影响，我们设置了如下PCB走线结构。该结构为标准的对称带状线，信号+，信号-为差分线的正负走线，两边为包地线，现固定信号走线的线宽为8mil，正负信号之间的间距为8mil，两个地板之间的间距为12.5mil或51.18mil。PCB结构图如下：

当两地板间距=12.50mil时，阻抗随地线到信号线之间的间距变化的情况如下图：

当两地板间距=27.36mil时，阻抗随着地线到信号线之间的间距变化的情况如下表：

当两地板间距=50mil时，阻抗随着地线到信号线之间的间距变化的情况如下表：

由上面的变化曲线可以得到：

1、         随着地线到信号线的距离的增大，地线对信号线阻抗的影响逐渐减弱。

2、         当两地板之间的间距为10mil时，随着地线到信号的间距从4mil变化到26mil，信号线阻抗基本上没有变化；当两地板之间的间距为27mil时，随之地线到信号的间距从4mil变化到26mil，信号线阻抗从48欧姆变化到54欧姆；当两地板之间的间距为50mil时，随之地线到信号的间距从4mil变化到26mil，信号线的阻抗从55欧姆变化到70欧姆。所以，地线对信号线阻抗的影响随之两个地板之间的间距的增大而增强。这是由于随之信号线到地板距离的增大，信号线到地板的耦合逐渐减弱，到地线的耦合逐渐增强造成的。

屏蔽地线线宽对阻抗的影响

为了研究屏蔽地线的线宽对信号走线阻抗的影响，我没设置以下结构：固定信号走线的线宽为8mil，差分信号走线的间距为8mil，两地板之间的间距为27.38mil。地线到信号之间的间距为6mil或12mil。

从上面两组变化趋势以XTK仿真软件计算可以得到以下结论：

A、          屏蔽地线的线宽对信号的阻抗影响不是单调的，且对信号的影响较弱。随着屏蔽地线线宽从4mil变化到无穷大，相应的阻抗变化只是在一个欧姆内摆动。所以在进行PCB设计时，为了节省布线空间，可以用较细的地线作为屏蔽。

B、          当地线到信号的间距为6mil时，单线阻抗降低4个欧姆左右，差分阻抗降低5个欧姆左右。当地线到信号的距离为12mil时，单线阻抗降低1个欧姆左右，差分阻抗也降低一个欧姆左右。所以包地线不能离屏蔽地线距离过近。

对于关键信号线与接口信号，可考虑用包地线屏蔽。