科普：什么是玻纤效应？

一、什么是玻纤效应？

我们用的电子产品里的PCB板，使用的半固化片（pp）以及固化片（core）等材料压合而成，这里面其实有两部分材质：玻璃纤维和树脂。

玻璃纤维由经纬方向编织而成，中间会有空隙，树脂会对其填充，信号在玻璃纤维和树脂中传播速度不同，这就是玻纤效应。

玻纤效应带来的影响：P/N信号传播中会有时间差，从源端到终端会有误差，这也是我们常说的P-N skew。

二、为什么会产生玻纤效应？

由于玻纤布和树脂的相对介电常数相差较大（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。

嵌入式物联网需要学的东西真的非常多，千万不要学错了路线和内容，导致工资要不上去！

无偿分享大家一个资料包，差不多150多G。里面学习内容、面经、项目都比较新也比较全！某鱼上买估计至少要好几十。

点击这里找小助理0元领取嵌入式物联网学习资料（头条）

三、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以及经纬向玻纤之间的叠合，会导致板面不同位置处阻抗产生差异。同一条阻抗线，由于不同位置处介质层的有限介电常数不一致，TDR曲线会出现波动，从而影响高速信号的传输质量，影响信号的完整性。

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。

下图为相关规范文档给出关于玻纤效应的影响：

将其量化一下：玻纤效应引起的模态转换及带来严重的Skew，其影响通常在4ps/in，在极端的情况可能达到16ps/in。

4ps~16ps/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。对比下高速信号PN间等长5mil甚至2mil的要求，这个影响实在是太大了。

四、如何解决玻纤效应？

1、避免水平或垂直走线，采用Zig-zag或者10-degree。

有些规范给出走Zig-zag或者10-degree量化指标，不同的速率不同走线长度要求：

2、选择玻纤窗口更小的PP/CORE。

3、采用扁平E-玻纤布或者性能更好的NE-玻纤布。对玻纤布进行开纤处理，即将玻纤维打扁。

PCB介电层通常取决于玻纤布类型：E-玻纤布（Electrical Glass、E-glass）、扁平E-玻纤布（Miracle Super Glass、MS-glass）、NE-玻纤布（NE-glass）。

4、注意板材角度，旋转PCB板生产。

一般来说，在实际工作中高速信号要求skew要小于0.2UI，对于高速产品动不动10 inches长的高速信号走线来讲，玻纤效应引起的skew已经超出了0.2UI的要求。

Skew会造成时域上差模转共模，能量转移，频域上PN相位偏移，造成插损增加，导致测试眼高变小，眼图趋于闭合。

作者：广元兄

转载自：信号完整性学习之路

文章来源于科普：什么是玻纤效应？

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Lsb4L-WztL-x-BwzOcWacg