编织基板对电子设备的影响

像FR4、G-10、Nelco 4000-13SITM、Rogers 4350B和Pdyclad FR4等这些普通基板中使用的玻璃纤维有着比环氧树脂高得多的介电常数（相对比，前者通常大约为5.6，后者大约为3.2）。在本书前面的讨论中，我们一直假定FR4材料的标称k值为4.2（频率在1MHz以上时）。这个值相当于高k值玻璃纤维材料的平均值，但却只相当于环氧树脂k值中的低值。

像普通织物那样，在PCB中使用的玻璃纤维也是交织状结构。它也有经线和纬线两个方向的纤维。倘若沿着经线和纬线方向对线条布线，而线条碰巧又主要集中于一个玻璃纤维材料富集的面积上，这将会导致该线条的实际Z₀值小于假定k值为4.2条件下的计算值。但假如，线条碰巧主要集中于环氧树脂富集的面积上（请参阅图2-5-32），它的特性阻抗Z₀将会高于计算值。这个结果对一个差分线阻抗不平衡所产生的影响是十分严重的（因此，导致差分线DM向CM转换率的增加和EMC性能的变坏）。

图2-5-32 在PCB中玻璃纤维是如何影响非平衡的

与此同时，位于一个玻璃纤维材料富集面积上面的线条的传播速度v也将会慢于PCB的平均速度。同样，一个位于环氧树脂富集面积上的线条将会具有高于平均值的传播速度。它还会导致差分线中两个信号之间的时延的增加，并倾向于使它们的眼孔振幅变小而增加辐射。时延的数量有时可达到t_p值的5%。我们已知道，t_p在这里是信号沿着线条的传播时间（有时也称之为飞行时间t_flight）。它还会导致为了通过保持线条等长来最小化时延的努力的失败。而从EMC角度来看，差分线中的线长匹配（等长）又是特别重要的。(www.xing528.com)

当然，我们无从得知在一个PCB中，玻璃纤维的实际路径。除非它们是来自同一批次，并且从同一大张的PCB按完全相同的方法冲裁出来的。否则在各个PCB中玻璃纤维的实际位置和路径都不会相同。即使是采用测试线条的批次检测方法也无法解决这个问题。解决这一问题的通常办法（在不使用非交织状介质条件下）是把所有的关键传输线（当然包括所有的差分线）按照与PCB中的玻璃纤维的经向和纬向成30°到60°交角布线。这样做可以有效地使交织基板的影响相互抵消。

另一个技术是将线条间的间隔距离设计为等于PCB材料中玻璃纤维束间的间隔距离。也许还可以研制类似非交织状玻璃纤维的PCB材料。比如使用随机分布在整个环氧树脂中的短纤维的基板就是类示于上述的这类材料。即使是使用上述的技术，要在以玻璃纤维为基础材料的PCB上的长度长于600mm的线条上（比如在一个背板中）传输速率为10Gbit/s或更高的信号仍是极为困难的。在更高数据率的场合，为了节约成本，仍希望采用交织结构的玻璃纤维基板的话，有人建议使用电子消时延技术。但这样做对改善EMC性能完全没有帮助。

虽然推荐使用非交织状材料的基板，但这类介质的价格通常要比交织结构的玻璃纤维类型的高出许多。下面我们就试着来讨论在保持低成本的情况下，如何又能利用非交织类介质基板的优势。