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PCB中的玻纤效应原理分析

助工
2020-06-04 22:54:43    评分

实际设计PCB的时候,经常看到有的工程师追求走线艺术,将电路板上的走线走得横平竖直的,看起来非常美观,而有的工程师的走线则是弯弯拐拐的,喜欢以乱易整,还有的工程师永远追求最短距离走线,能斜着走线的决不横平竖直。那么这各种走线风格背后有没有什么区别呢,本文就一一道来,介绍介绍PCB走线的技术和艺术。

1、横平竖直的问题

PCB的基础材料是覆铜板,目前常见的FR-4是以电子玻纤布为增强材料,浸以环氧树脂, 覆以一定厚度的铜箔,再经热压处理而成。

低频时玻纤布对PCB的电气性能影响较小,可以认为介质是均匀的,但高频时,介质层局部特性将会对PCB的电气特性有很大影响。

不同的玻纤布,经纬纱线的宽度及其间距大小也不一样,如果按横平竖直的布线策略,则PCB走线始终与基板边缘呈0°或者90°,这样会导致传输线方向与玻纤经纬向平行,此时会出现几种情况:传输线在经向玻纤束正上方,传输线在纬向玻纤束正上方,传输线在两根经向玻纤束中间,传输线在两根纬向玻纤束中间。

由于玻纤布的相对介电常数和环氧树脂存在较大差异(环氧树脂约为3,玻纤布约为6)。因此板面不同位置的介电常数存在差异,从而导致板面不同位置阻抗的差异。同时,同一阻抗线,由于位置不同,介电常数也不均匀。对于差分对的影响更为明显,可能导致眼图塌陷。

PCB中的玻纤效应原理分析

根据上述解释,横平竖直的走线虽然很美观,但不一定实用,实际设计中,一定是功能性能优先,美观艺术其次,最好的当然是既好用又好看啦~

实际设计中也不是一定会出问题,可能取决于以下一些因素:

差分走线正好一根在玻纤束上,一根在环氧树脂上;

走线的宽度、长度等;

总线的速率等等。。。

2、解决办法

针对上述现象,可能的一些解决方式如下:

走线避开玻纤束的编织间距;

差分走线间距正好避开玻纤束的编织间距;

之字形走线;

带一定角度的走线;

设计人员旋转设计;

PCB厂家旋转基板;

使用高端基板材料;

使用更紧密的玻纤材料(玻纤束编织间距小);

电气上去偏移(deskew);

增大电气余量等等。。。

以上就是针对PCB中的玻纤效应的简单介绍,实际设计过程中,物理距离最短肯定是非常重要的,这样时延会最小,但同时还需要根据布线难度、传输线特性等选取尽量合理的走线方式,同时尽量让设计美观艺术。




助工
2020-06-07 21:46:44    评分
2楼

分析的很到位!


院士
2020-06-07 22:00:18    评分
3楼

这种情况对特别高的频率影响较大。谢谢楼主的分析与分享。


工程师
2020-06-07 22:38:36    评分
4楼

PCB走线确实是一门技术和艺术,不是随便拉线的!


助工
2020-06-07 22:42:55    评分
5楼

0°或者90°,一般我极少走线。


助工
2020-06-07 22:46:17    评分
6楼

原来PCB基材里面,还有这样的学问,学习了!


助工
2020-06-07 22:50:53    评分
7楼

PCB基板的相对介电常数,这种如何测量呢? 用啥仪器?


助工
2020-06-08 20:11:30    评分
8楼

分析的不错


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