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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑 ( n! H4 h4 x5 d4 {' V5 S% y
; T# w1 |7 l. A- }" ~AC耦合电容组装结构的优化! o3 z3 ?; X- P0 N( N& K# k6 o
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
- j1 H& n. u6 X- E3 L- Q( g/ K5 `4 X9 M# n9 i* Y7 g% t
一个典型的通路作为实例来研究这个问题
& H6 j5 A, u' H! j$ V
/ M& ?: ]# V1 n* E% y8 F( f
1 P- k6 q3 K- l7 H; s6 a3 Z其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn
9 V0 j4 r6 M8 @$ o% u' n. q. ]8 o$ g5 l3 V8 B, P0 f
1 N, H5 F; d* M! c- g- M O- s- z N5 v! m8 s
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
2 b# E+ |! b8 i0 c5 X! R& P
t6 p D4 u4 ^
9 l) a4 H- B( a9 g+ I$ x
4 U2 D* t* U5 [3 v6 w' {9 C1 ?5 J/ F将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：" d4 k3 y: t+ h) b4 a0 w
一、回损) s6 T$ {' E! o( x$ I; X' k; t
1)没有掏空
0 v0 T0 p5 o. Z& `6 g, ?1 ?2 a% N
) ?! [5 T, ?/ ~! e6 V
7 |7 g6 K3 _5 \
& j2 g# o" [" }3 c4 o, {" z8 f2)掏空" M# i, H( r( v o
8 |8 Z4 d3 U7 W2 Q
8 x# I7 ~2 D# R( s% n- l& A
: y) g3 \- }" a3 f+ S( J% A% |# I
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。
- @- I% P5 J( M" _9 g4 j" q& O
二、插损
, o" o, ~( e2 A* @" H, u1)没有掏空
" l; |" D$ A' |
+ o/ _! _) H. H/ w4 v: F9 @. R0 ]2 I7 S0 U0 h# J* ]
2)掏空8 V$ w f3 \ ^3 X1 F8 M& |/ o& c7 A
8 @$ w2 F$ M& d+ n; k5 h' U3 A
4 b4 v/ s& v0 D/ j, Z1 Z电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。
2 o) h' Y) ~: _+ h9 w4 l
$ r: ^; W; d' ^0 R" F三、TDR' Z+ U" L2 S/ G; s; S/ `: N4 @0 @
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：
* ]( l0 A3 Y, U% w& l/ k# n1)没有掏空
( k3 a. J% n; K: {2 j5 H. U
& Y. K( T6 Q0 A' z! r
) r0 Q6 X3 v4 Q8 K: ~) d2)掏空1 ]( E8 Y5 B r; r$ l) s9 |! g& H
4 m, F+ I$ S' I% p" ]+ t7 S
( E$ d/ C8 l5 l, ?' |/ r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
1 p: r, c# F% }5 D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。
* G+ v, K9 h- ~( j) _+ o掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。
" Y j7 Y) N9 x0 e5 o% |% f1 l; e& X! Y+ |/ l% @+ E6 V
0 x1 g/ Z, y: E, Y0 i" N6 B
0 D1 }3 f# v& F
8 S+ F/ R e5 {! K2 u+ v6 Z. G
' c5 Q6 o0 O* ^0 P0 i; }1 O: d- q# @ |
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发表于 2016-3-9 00:46
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