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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑
+ r& g3 o/ v5 N B4 V) F
( H) K! W& P7 J) xAC耦合电容组装结构的优化3 X" y, ?/ L% A+ `: K! y3 y
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2 U& W+ A3 o/ X! _7 v5 ^1 o% Y
& B* G( O3 x# h; F8 E
一个典型的通路作为实例来研究这个问题
# O( Z- i$ b. r
# m7 \+ C: ], w# n6 F. ~
: z9 w6 X I' U* O1 ?% C( i其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn
% F2 x* t9 z, O2 m% Z3 }2 H$ p
$ \& `% \3 m# V, |" }
9 j: E& Y3 d. }% E6 w7 ^, i
8 i' @. @ S& h5 Y" k& O2 P; e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
; U# @% K) X1 a) k
9 J2 e0 a8 U H% Y* R
9 P2 d# f: I& ]/ A' P( O' y& }* I+ H; L6 o5 ], |6 ?
将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：: T; Y N% @ Y. g' l, C
一、回损/ e* `# @: \- N/ h
1)没有掏空
5 Z: M, W J3 m: F% l# q4 B4 v# I: a, [# q4 |+ B5 J5 R- ?
$ v" z$ W9 b- B) P$ `3 c3 {
' t2 k" }+ l) d$ N
2)掏空
5 g6 C/ c/ a- l' ^
$ X3 ]- d+ f( r2 B! C
% s& b1 n$ d7 S9 y7 T! ] U) J) ~0 g) ]$ v' K: m5 x7 K: C1 ^* u
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。/ d. X7 q5 z A4 P" ]
1 A4 W+ F7 w% u
二、插损
5 R! Q& B+ C+ ?, @9 A2 b E1)没有掏空+ ^1 l6 N, y' m3 c6 F% b
( F$ J* J- k9 ?! q: X' u+ S$ q
1 B1 V) z$ R/ W C4 R" A
2)掏空9 Q" D) s' N _9 d
- p3 J" A0 p6 P; `; ~- F( q
: H% m8 \; v" i0 l4 x+ l电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。
9 Y/ s/ ~: f8 \ Z/ H* C9 d
) q9 w0 s6 J# H5 S5 o三、TDR
& D6 ^+ U2 P6 Y( R0 B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：
1 E8 x/ K; l4 C* K. B9 G7 F1 f2 U1)没有掏空- F- E; k0 Z# C* k! N1 j Q0 _
# G3 n6 ?0 i; s" z y
3 |, W* Y' e( I( q; G1 ]" U. l, N( |$ k
2)掏空
, e7 U; v% ]0 G( I( S0 A0 u
4 p* X2 p8 N( {2 H
& R, v' ~) `* _* j( b( s
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; K- e$ X) _' q5 m( p- u( G4 b" b
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。
$ g0 ^6 R0 L& S z掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。
' N' E7 ~( [* E K; |4 x& ?! w; m3 i' _% {; o
( ~: i! d" j, k4 H/ R, P) ^* }7 L8 h! i/ E- _/ K" b
) \; \% ~1 c2 S0 e8 ^5 A; U: s$ d, h' ~/ T7 m1 N
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发表于 2016-3-9 00:46
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