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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑 ! Z) j) T) p s, @5 u3 l) q
# d' I, C0 ~" F0 ]
AC耦合电容组装结构的优化
: d6 F ~' X/ m* P1 U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8 d7 B. e/ x/ _- F9 _; x x
2 c* N% L7 M4 D; [. K一个典型的通路作为实例来研究这个问题% |! |8 t/ R4 J' m% [* L) a
6 e6 @+ V4 r& t2 z. B
5 y7 n6 f3 x' N0 G% u! V1 k其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn6 x% L2 f0 A7 e" J
; u- Y3 R' Y9 p# m' Y
3 [; n1 m1 K$ f
j+ N4 |7 |! ?& v& ~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! x9 T/ y, S+ |0 A9 y/ Z2 R' V
# r" G) ?5 V4 t% t- X
2 x$ e3 Z- [9 C) M6 N. t7 M
) ^' t5 E7 H+ x; ~! p0 z将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：
4 d! m5 x6 Y4 E一、回损
5 j2 |2 l! C, g1)没有掏空9 o8 b4 w: c; F+ E" M5 t
4 p6 u5 ~. E" M; Q, i1 d. e
* J/ w5 L; h- m0 Z) u1 _: {1 f: r8 z0 y; d% e H
2)掏空
" B6 `* k$ j2 M# I. q. l9 a5 v: b6 W( ~- X& T
1 w+ W! W, ?1 k: l
1 H$ j- e" A. [6 J4 P8 S" A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。
- Q, \& j* ~ ~- Z _0 \, c. J4 h9 ?
二、插损
~4 M2 S, I9 Q" ~3 W9 ~1)没有掏空/ C) S1 L+ K2 U& R* Q
7 f' ^8 `" f- G% b; c+ p
4 C- F4 d9 `( a/ {* N9 t
2)掏空
4 Q8 f% P; ]8 ~* _; ~4 Y
" Y% ^* C1 F- f
# ?5 N* R. S/ J( n; I' B
电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。
' |! U6 M$ J# n7 }9 |7 ]$ p5 e8 v
三、TDR
8 d/ ^5 D5 o; z' Z& X8 }( _) r2 {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：
6 R8 \0 f+ v; O5 _0 ~1)没有掏空8 e6 ]' k* S6 r4 J d
' B; |) ? {* o/ _% n% c- N+ u
G" [4 F7 R: S8 {% D2)掏空- B; U, `8 u0 T+ k- ~( u& B
$ F: ?7 V& b6 A6 j `! l% h1 u' y+ w6 J* b
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
8 x8 |# C1 @* @1 E& d3 c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。7 K, a% I* K, N! M
掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。
9 t# U; S' h# B& I: D
5 o3 I% B4 x# F7 z9 { Z
+ {# a& j+ l8 n, o6 W
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. G/ ]8 [% z. U( U& |( n: B+ @* A% T
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发表于 2016-3-9 00:46
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