玻纤效应之我见

高速信号还是需要考虑玻纤效应的 – 鲁迅。

今天我们聊一聊玻纤效应，那什么是玻纤效应？每次说玻纤效应，就会想起童年的时候，家里没有空调，夏天用竹编凉席，见下图。编织得再紧密，交叉处还是会有空洞。

其实，我们用的电子产品里的PCB板，里面的介质层是由环氧树脂与增强材料玻纤布交织混合而成。而玻纤布由经纱(warp)与纬纱(waft)交织而成，中间的间隙导致介质层相对介电常数局部变化的现象称为玻纤效应。

为什么会产生玻纤效应？
由于玻纤布和树脂的介电常数相差较大（玻纤布一般在6左右，树脂是2.5），在靠近玻纤的走线上信号感受到的介电常数较大，而在玻纤之间窗口区域走线的信号感受到的介电常数较小，从而导致了玻纤效应。

因为产品和速率要求的不同，我们会选用不同的板材，而不同的板材有不同的编织密度，如下图所示。玻纤窗口越小，板材介电常数越均匀。

玻纤效应有什么影响？
玻纤效应对高速信号产生的影响主要体现在传输线阻抗波动和差分Skew两个方面。
由于玻纤布之间间隙的存在，造成同一条阻抗线，由于不同位置处介质层的介电常数(Er)不一致而出现阻抗突变，而影响高速信号的传输质量，影响信号的完整性。
特性阻抗计算公式
Z=87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]
微带线(Microstrip）
Z=87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]
带状线(Stripline)

玻纤效应会导致差分线PN间的传播速度不一致，造成Skew。速率越高，信号周期越短，Skew的影响也就越大。Skew导致链路损耗的增加，在这里就不做过多的衍伸。

玻纤效应引起的模态转换及带来严重的Skew，其影响通常在4 ps/in，在极端的情况可能达到16 ps/in。4 ps~16 ps/inch这个Skew大不大？换算成走线长度就有点直观印象了，约为24mil~96mil/inch。对比高速信号PN间等长5mil甚至2mil的物理要求，影响不言而喻。那我们该怎么解决玻纤效应？

1.避免水平或垂直走线，采用Zig-zag或者10-degree

2.注意板材角度，旋转PCB板生产
3.采用扁平E-玻纤布或者性能更好的NE-玻纤布。

4.选择玻纤窗口更小的PP/CORE
小伙伴们有没有想过，为了考虑玻纤效应，一味地选择玻纤窗口小的材料，要不要考虑其他因素的影响？

上表中，玻纤窗口越小的PP/CORE，RC含量越高，厚度越厚。而前期PCB板层叠的时候，因为板厚的限制，有些板材是需要考虑厚度的。至于选择哪一种玻纤窗口的材料，需要综合考虑，不可欲速不达。

标签：Skew,效应,之我见,信号,玻纤,介电常数,玻纤布
来源： https://www.cnblogs.com/guangyuanxiong/p/14096962.html