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标题: 高速信号SATA、PCIE、USB3.0等差分线串接0.1uf电容问题 [打印本页]
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 16:16
标题: 高速信号SATA、PCIE、USB3.0等差分线串接0.1uf电容问题
  大侠们and高手们，小弟新手，近来看了一些公司前辈设计，有一点不明，在一些高速信号线，如SATA、PCIE、USB3.0等这些差分数据线上都穿有一个0.1uf的电容，请问这具体是何用意？是隔直，防止CPU与芯片间直流电平的互相影响？难道是为了信号质量？如果不接会出现怎样的现象或者潜在风险？这个电容的取值有讲究吗？电容放置的位置是否都是在驱动端（有看到说是有做匹配作用，放置终端的）？问题有点多，哈哈哈，望不吝赐教啊
作者: fallen    时间: 2015-3-6 16:21
基本上是隔直的作用.
' }8 R' i  ^/ q, }7 `( m选择就是注意阻抗,不是单纯看信号频率，需要了解连续0或者1出现的周期（频率）
作者: fallen    时间: 2015-3-6 16:22
放在哪里，差别不大。
作者: sencars    时间: 2015-3-6 16:36
放哪里区别不大，一般是靠近驱动端放置
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 16:51
fallen 发表于 2015-3-6 16:22! W0 l% \. n& `9 s* }; V
放在哪里，差别不大。
7 Y8 B0 Q( P$ ]- T' L+ J
恩，如果说是为了隔直，那确实放置位置应该就影响不大了。
' c8 K/ W3 v+ V& p! q选择注意阻抗怎么说，看连续的0或1，意思是根据编码方式看最长的0或1来计算它的频率，根据这个频率来估计电容选值？如果不接会不会出现工作不了的现象？/ i8 L7 `8 @+ I( P- F
作者: 中臣    时间: 2015-3-6 16:53
摆放位置一般建议都是放在接口端， 禁止放在中间部分。
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 17:00
中臣 发表于 2015-3-6 16:53& i+ \! y0 O5 X; o: O* Y; s
摆放位置一般建议都是放在接口端， 禁止放在中间部分。

  m4 @; n- W! r& L: D1 a  Q7 @8 s1 t. m谢谢回答，看到很多说放置在接收端，但是想想如果只是隔直，应该放驱动端也是问题不会太大。哈哈* R5 {: S" S2 l3 @7 A+ M3 q
作者: zlpkcnm    时间: 2015-3-6 17:03
AC电容是必须的，所谓的隔直，其实还有直流偏置问题。控制器之间需要AC电容去提供正确的直流偏置，以确保，两个控制器顺利的LINK上。至于容植的大小可以根据协议去选择。
作者: zlpkcnm    时间: 2015-3-6 17:05
至于电容防在哪里，也可以根据协议去放置。PCIE的电容靠近发送端；SATA的靠近连接器等
作者: 0408259    时间: 2015-3-6 17:17
学习
作者: fallen    时间: 2015-3-6 17:22
myeda_365 发表于 2015-3-6 16:51
" |* H+ r2 C4 d) s* U恩，如果说是为了隔直，那确实放置位置应该就影响不大了。
7 P1 O: u' A2 r2 G! G1 T  ]/ g选择注意阻抗怎么说，看连续的0或1，意思是根 ...

# w" h, r- {0 k! Z, n基本上就是这个意思
; E" b1 R( M" |
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 17:25
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:05
3 ^2 l6 n+ l$ Z至于电容防在哪里，也可以根据协议去放置。PCIE的电容靠近发送端；SATA的靠近连接器等
- u0 v& ~5 }7 y
看了下设计，还真是PICE放驱动端，SATA放连接器端。。。貌似后面还有内容。
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 17:26
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:03! @1 ~/ r+ ?2 ^& M# Q! S
AC电容是必须的，所谓的隔直，其实还有直流偏置问题。控制器之间需要AC电容去提供正确的直流偏置，以确保， ...
8 q' o0 r7 q+ ^& r$ e
不是AC电容不是已经隔直了吗？提供正确的直流偏置是什么意思* I( k; h  K( P8 x
作者: zlpkcnm    时间: 2015-3-6 17:29
myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26+ v  I1 F- X" [, j# ?
不是AC电容不是已经隔直了吗？提供正确的直流偏置是什么意思

& U" X- O' f4 |& c提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用
. A; _$ w0 ~/ L" Q6 B' w4 \5 z可能是我没讲明白吧。
! ?7 }5 T  W# X5 R' k% [2 Y
作者: myeda_365    时间: 2015-3-6 17:50
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:29; C. B6 r4 @7 E9 ~
提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用
6 {9 q0 l# U. c& U' |4 `可能是我没讲明白吧。

$ n+ u  n' ~2 F, a8 m+ A) Y这样啊。那就懂了，谢了% W' x4 k5 v% E, H
作者: dzkcool    时间: 2015-3-7 08:56
如果是PCIe到连接器的，AC电容放连接器端。
作者: chensi007    时间: 2015-3-7 22:54
myeda_365 发表于 2015-3-6 17:263 L0 I& d7 d! a$ p  X
不是AC电容不是已经隔直了吗？提供正确的直流偏置是什么意思
# f9 m4 u4 |0 {! @. D4 y0 k  h# T
Sink端的直流偏置电压和source端的直流偏置电压不一样，故要采用ac电容耦合信号。/ y: m: ~6 f. ?1 m
作者: zlpkcnm    时间: 2015-3-9 08:59
dzkcool 发表于 2015-3-7 08:56
8 g2 _- S+ z; l; Z  w8 h2 W# c如果是PCIe到连接器的，AC电容放连接器端。
0 O8 R$ J: q1 j* ~$ M8 k5 N7 h
版主说的没错，一般来说，AC电容需要离连接器的距离不要超过500MIL。
作者: bluemare    时间: 2015-3-10 13:17
ac电容，除了位置如上所述，还一定记得参看芯片手册中的电容规格要求，实际上，我们用在sata上的电容，耐压50v的，时间久了后，性能会有所下降，严重时，甚至无法识别硬盘，最好还是用芯片手册中规定的10v的---切记。
作者: fallen    时间: 2015-3-10 15:16
bluemare 发表于 2015-3-10 13:179 i7 Q4 `" n; V! C' P1 J
ac电容，除了位置如上所述，还一定记得参看芯片手册中的电容规格要求，实际上，我们用在sata上的电容，耐压 ...

$ h5 W  k8 J( s6 Q对你所说的很感兴趣，为什么用50V的反而会更差呢？请不吝赐教。
作者: 沙漠风铃    时间: 2015-3-10 16:05
这个电容应该放在靠近进口附近吧，电脑上的HDMI有类似的设计
作者: 荒村战士    时间: 2015-4-27 20:36
学习啦，都是高手啊！
作者: 若华110    时间: 2015-4-28 09:22
1.高速线上的0.1uf的电容是交流耦合电容，只要是交流耦合必须要的，否则就是直流耦合了。
' ~( h  T$ u9 ~+ n! @2 ], ]& K2.关于0.1uf电容的选择。不是仅仅选择0.1uf这个值而已，电容选择的大小要看高速信号的频率（ex1G  10G 25G），也要看是否其需要传输低频信号（长0  长1的那种）。  根据具体情况会有不同。  但是为i什么我们一般都是选择0.1uf的电容呢？ 因为这个值基本可以满足大多数到10G的应用。     & N2 F9 \( n0 {$ t
3.不是选择了此0.1UF的电容就完事了。电容的封装设计也非常重要。 电容的封装一般选择越小越好，常用0201的。目的是减小电容处瞬态阻抗偏低。 故会在电容处的焊盘特殊处理。 电容的ESR ESL（特别重要）尽量小。
作者: Flyingboy    时间: 2015-4-28 11:06
学习啦阿拉阿拉阿拉阿拉:lol:lol
作者: jianguozoe    时间: 2015-4-29 07:14
若华110 发表于 2015-4-28 09:22
6 {/ o. P8 d6 H1 ?( s% L4 z1.高速线上的0.1uf的电容是交流耦合电容，只要是交流耦合必须要的，否则就是直流耦合了。
6 f; Z6 a+ \+ U5 t2.关于0.1uf电容 ...
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若华110兄弟的回答比较全面，赞一个，我补充一下：
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% a* q- R" }9 M; \' R; X2 k1、电容看成一个阻抗不连续点（所以要求尽量跟传输线匹配），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，使用ADS仿真也可以发现放在接收端眼图质量要好。另外，在信号传输过程中，也可能串扰进去一些直流分量，导致接收出问题，所以对于高速差分信号（要求交流）一般加入耦合电容。耦合电容容值标准上有要求，太大太小都不好。
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2、在SATA信号传输的过程中会有衰减,传的距离越长衰减会越厉害,所以会给他一个载波(也就是直流分量),在进入IC或都SATAdevice后再用串电容的方法把直流分量滤掉,这样做会有比较好的信号质量。也就是隔直作用。0 I* D) o) ?9 h, @

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3、PCIE放在发送端是协议规定的， 记得放在近端TX是给detector 做充电检测device用的。
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作者: jianguozoe    时间: 2015-4-29 07:17
若华110兄弟的回答比较全面，赞一个，我补充一下：  1、电容看成一个阻抗不连续点（所以要求尽量跟传输线匹配），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，使用ADS仿真也可以发现放在接收端眼图质量要好。另外，在信号传输过程中，也可能串扰进去一些直流分量，导致接收出问题，所以对于高速差分信号（要求交流）一般加入耦合电容。耦合电容容值标准上有要求，太大太小都不好。   2、在SATA信号传输的过程中会有衰减,传的距离越长衰减会越厉害,所以会给他一个载波(也就是直流分量),在进入IC或都SATAdevice后再用串电容的方法把直流分量滤掉,这样做会有比较好的信号质量。也就是隔直作用，所以放在接收端。   3、PCIE放在发送端是协议规定的， 记得放在近端TX是给detector 做充电检测device用的。
作者: myeda_365    时间: 2015-4-29 09:19
jianguozoe 发表于 2015-4-29 07:176 W6 e# ~2 g/ }! _; ~0 T1 S9 d5 i$ I
若华110兄弟的回答比较全面，赞一个，我补充一下：  1、电容看成一个阻抗不连续点（所以要求尽量跟传输线匹 ...
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补充的很好啊，对电容放置位置的原因阐述的很详细，就是最后一点，PCIE的不是很明白。能否再说明下啊，谢谢！！
9 P' }5 s3 G! z9 `2 a) y. f5 c+ t( z总得来说，加电容是交流耦合作用，防止收发系统电平不同造成通信问题；容值大小频率有关；封装尽量小，是阻抗尽量连续；放置在接收端（PCIE协议要求）反射能量较小。感谢各位大神赐教啊，一人说一点就完整了。" W/ m) l8 N3 j! N
作者: jerryzhu    时间: 2015-5-2 14:53
学习了，MARK下 ，以后查询！！！
作者: solomon2005    时间: 2015-5-31 22:54
mark
作者: 我wo    时间: 2015-6-2 08:58
学习
作者: 放手一搏    时间: 2015-6-17 18:46
对于耦合电容的作用、位置大家都讨论的比较清晰了。关于电容值得确定，在某段连续全"1"的数据传输过程中，输出端电平会有一定的衰减，并且在再次跳转到“0”的过程中，跳转点比正常情况提前了（dalte t）。为了保证信号的完整，使得dalte t最小。推导过程省略，cmin=7.8*num*tc/r 得到最小值，由于容值越大esl 和esr越大，以及考虑电容本身的谐振频率。经验值在0.01u到1u之间。
作者: dyengi    时间: 2015-6-18 11:34
若华110 发表于 2015-4-28 09:22
$ h/ a  t0 e. w. I: \: h& H1.高速线上的0.1uf的电容是交流耦合电容，只要是交流耦合必须要的，否则就是直流耦合了。
; Q8 F# Y) d) s2.关于0.1uf电容 ...
8 m) W; x4 }9 X- c" \. Q3 u1 t( y6 e2 s
又学习了！！！！！+ U- O, B5 W8 r
作者: heai5588    时间: 2015-6-23 13:43
学习咯~赞！
作者: tanghao113    时间: 2015-9-10 09:57
学习了，讨论得很好
作者: dongreenew    时间: 2016-4-27 11:17
分析得好透彻
作者: szkalwa    时间: 2018-4-4 17:35
不错，学习了！



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