AC耦合电容

辣么纠结，你的AC耦合电容放驱动端好还是接收端好呢？经常有设计工程师纠结着，串行链路中的外接AC耦合电容放驱动端还是接收端好？接2个会有什么影响啊？我们首先从ac耦合电容的作用切入。一般使用AC耦合电容是为了提供直流偏压。直流偏压就是滤除信号的直流分量，使信号关于0轴对称。从这个作用看，其实理想电容应该可以放在通道的任何一个地方。做过仿真的工程师也发现仿真结果确实如此。可是实际电路中的电容并非理想的，有寄生电感的存在，而且焊盘和换层过孔都是阻抗不连续点。那么非理想电容带到仿真里，电容的位置也没有影响吗？我们用2.5G信号来仿真，全通道长度5500mil，ac耦合电容分别距离驱动端和接收端500mil。上图是电容靠近接收端，下图是靠近发送端，显然电容靠近接收端眼图质量更好。为什么呢？个人认为可以将非理想电容看成一个阻抗不连续点，如果靠近接收端放，相同的反射系数下，信号经过通道衰减之后再反射会比一开始就反射的能量小。所以大多数的串行链路都要求靠接收端放。有人又问了，可是为什么PCIE是要求放发送端啊？其实仔细看PCIE规范是说如果是两块板连接时，要发在发送的那块板上。如果发送接收在同一块板上，那么就随意吧。AC耦合电容还有另外一个作用，就是提供过电压保护。所以更多的要求是靠近连接器放置，USB,SATA都是这么要求的。如果通道中接2个AC耦合电容又会怎样呢？上图是一个电容，而下图接了两个。明显眼图margin变小了，这也是由于多了一个阻抗不连续点，引起了不必要的反射。最后，总结一下ac耦合电容摆放注意事项：1，按照designguideline要求放置2，没有guideline，如果是IC到IC，请靠近接收端放置3，如果是IC到连接器，请靠近连接器放置4，尽可能选择小的封装尺寸，减小阻抗不连续无法任性的AC耦合电容，选值要考量这么多因素……刚刚纠结完AC耦合电容的摆放位置，接着我们又遇到了选值的问题！显然，在选值问题上，AC耦合电容无论如何是任性不起来的。我们知道，在串行信号中串个AC耦合电容，这个电容可以提供直流偏压和过电流保护，但也会给链路带了另一个问题PDJ(pattern-dependentjitter)。顾名思义，这和码型有关。我们的链路可以等效成高通RC电路，当出现连续的“1”或“0”时，会出现下图的直流压降，这不仅会影响眼高，还会造成PDJ。怎样才能减小这个直流压降呢?这和RC时间常数有关，RC值越大，能通过的直流分量就越多，直流压降越小。由于链路中等效R是相对固定的，只能调节耦合电容值了。如下图电容值越大，压降越小。那我们就把电容无限加大吧！答案是：No，不行！因为，实际安装后的电容不是理想电容，除了ESR,ESL，还有安装电感，所以就存在一个串联谐振频率。电容在此频率之前呈容性，之后呈感性。电容值越大，谐振频率越小，电容在较低频率就会呈现感性，这样会造成信号高频分量衰减增大，同样会使眼高减小，上升沿变缓，jitter增加。所以选值时要综合以上两点考量，一般业界都推荐0.01uF~0.2uF，最常见的就是0.1uF的电容。封装的选择不建议使用大于0603的封装，最好是0402的。