玻纤效应差分信号影响及处理方法，使用sigrity建模玻纤效应仿真

2024-04-11 23:20:15

玻纤效应差分信号影响及处理方法，使用sigrity建模玻纤效应仿真

1.1玻纤效应影响

下图是一块覆铜板也叫芯板，是由玻璃纤维布填充树脂表面粘合上铜皮组成，PCB上走线就是腐蚀铜皮之后留下的线条。

下图是各种型号玻璃纤维布显微镜下放大的图片

经纱和纬纱之间的空隙需要用树脂填充的。
PCB实际走线如下面这样：

通常我们阻抗计算参考的介电常数是玻璃纤维和树脂根据所占得比例计算的出来的，例如FR4介电常数为4.2左右。
下面SI9000计算阻抗图片

由于玻璃纤维介电常数通常为6，树脂介电常数为3到4之间。如果要是走线在玻璃纤维布上参考的介电常数就会偏高，走线在树脂上面参考介电常数偏低的情况。
首先计算阻抗要参考介电常数，会使阻抗不稳定，其次就是信号的传播速度也是介电常数有关，这个对差分信号有影响，两根线不同的传播速度会使接受到的信号
产生偏移。玻纤效应的存在会使得差分两根线的传输条件不相等（Dk能达到0.8的差异），从而引起模态转换及带来严重的SKEW。尽管这些空间扰动看上去较小，
它会严重影响数据速度为5-10Gbps的差分传输线。
信号传播速度跟介电常数的关系：
，速度单位in/ns

1.2解决方法

选择树脂缝隙更小的板材 比如上面不同材质的玻璃纤维之间的空隙是不一样的。
选择DK值和树脂更为接近的玻璃纤维板材 比如NE-glass介电常数为3.4，就和树脂介电常数差不多。
对玻璃纤维进行开纤处理 减小经纱和纬纱之间的空隙。
倾斜走线 zig-zag 走线，就是将走线倾斜一定角度，通常为10度。
allegro中这个功能称为zigzag pattern（之字形走线）

1.3建模仿真

差分信号玻纤效应影响通常为4ps/in，但在某些极端的情况下能达到16ps/in，这是说的传输的每英寸的时延。
下面通过ADS仿真看下差分信号不同时延的情况，S21表示没有时延情况，S65表示4ps/in。S（10,9）表示10ps/in。

Sigrity提供了，玻纤效应的仿真，由于仿真的DDR数据差分线，做了等长，效果就没有那么明显。

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