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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑
; A/ l4 k: K+ @5 O+ m- s! F) @
4 p! f3 @. k5 s" XAC耦合电容组装结构的优化+ H( l9 _( N( H" W9 c! P2 R7 q
在高速串行链路中，为了让工作在不同电压下的发送器和接收器能够连接(也许是为了不影响各自buffer模拟电路部分的静态工作点)，需要在通路中加入隔直电容，但是隔直电容自身和焊接电容的焊盘会给通路带来阻抗的不连续性。这在设计中都需要仔细考虑，也需要考虑电容是放在发送端还是接收端的问题" t- s H% `, b& m9 l
) D4 ~" g% l6 B9 B6 x$ w8 L4 F8 G# c一个典型的通路作为实例来研究这个问题$ h6 m e8 Q( R# e6 \7 Q$ u
v% _$ U4 n5 F% `1 Q% P+ }, W
9 J! p: Q5 `# d# c! \
其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn# b; I9 B+ u. w% d. f2 Q' }
% V6 y0 Q7 w! s1 @/ Z
$ g" O. `& L$ W6 o; W9 y
1 {5 m1 F' H7 V: _9 o+ a3 [' V- R
当信号传到AC电容处，由于焊盘的面积和电容两端的引脚比较大，这个地方的寄生电容必然很大，最终在TDR图上对应地显示出阻抗偏小。为了让阻抗连续，减少寄生电容，可以在电容的下方将参考平面掏空，如下图5 C/ \' P. v; G( P, q
8 X- @" s9 G4 }6 J5 a2 S
/ r! k; h6 Y$ P4 \' @
3 j- ?2 v3 e2 ^" u将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：
' R( u4 |2 a$ [" Q3 F一、回损
3 I5 i) s2 X2 ^1)没有掏空7 ]' N. ?* z+ u; x' f" H
, a4 S l4 S1 p1 v& S
3 d4 V3 v8 p3 L; `. _ ~# s
6 d6 e# t: c/ R( y( X2)掏空0 p( j3 x2 N* B
y" _6 O; h" n i
# E! m7 o8 r, T4 z- E# @7 L
, l! _3 U; h! B4 ^9 \2 N `! _掏空之后，无论是S11还是S22，都要比原来的改善很多，回波损耗在-30dB以下，这在实际的通路中的响降到最低。从S22>S11可以看出靠近电容的端口回损要大，如果要降低反射，可以将电容放在离发送端远一点的距离上。
7 z, U: f4 Y) B9 _, }; n) K7 ~' d
, t( R, u$ q7 P# r" {9 F二、插损2 t3 e3 }/ F1 @' J0 i9 M: M
1)没有掏空
, }! g! C, t8 z
' |0 j; B \* I& W: I
& t# A0 E, S* N: i5 e4 B3 J
2)掏空! \) Q/ F4 ]4 I8 l( }
: F g5 }" C* C% |! \( J+ g! S S6 t
电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。
3 x) v4 L+ F4 O" ]% w) s/ i
# A- Q6 B+ t# j; u9 h1 U1 j三、TDR
1 ~1 }" R) y# k {用前面3D电磁场仿真得到的S参数对这两种电路做TDR分析：
3 E! A) c( Y- R" l. f' n+ @+ D7 O1)没有掏空# r6 e* J2 B( h
) H. A3 ^# @1 ]( b* @: S8 W
( [" F. r: z) ?- `2)掏空( v+ ^9 G0 I6 V8 P6 W" v
! K- I5 g/ I ? o
( p" |6 e- b4 }6 t9 K可以看到未掏空之前阻抗的不连续点很明显，掏空之后的阻抗十分连续，几乎看不到任何的不连续了& L! o, H; H0 X0 {
类似的掏空处理方法还有很多地方可以用到，如大的QFN焊盘下方， DDR4内存条金手指 的信号参考平面。
T, r, c1 x' ~- _ ~# `5 L: |掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。
- _+ O# u [9 L6 X! Z
- V2 I+ a2 v, F& l% M
0 N; `% v, s. B: ?& u- ~0 Z, G; O# A
: E e/ m3 s3 \: C" q
6 c, e& Z: ^3 H3 ~: l: }3 J. x |
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发表于 2016-3-9 00:46
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