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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑
^$ n; o) J# F! P. H9 P' i* Z6 q; q% o5 Y$ m9 f2 ]- s8 g
AC耦合电容组装结构的优化
* c, d2 n7 R5 X) e* W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 K9 o7 {3 w) G0 u5 m/ z; F, [
$ i; Q8 o7 g7 \6 |5 W
一个典型的通路作为实例来研究这个问题, ?$ f, J; ~1 S7 S; F+ O7 q# v9 l
7 T8 p% f7 f) x* o
) k! q/ _. A/ `, L. `9 }
其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn" K$ Q8 |. i& T4 M1 Y+ @" `
; N! L$ G% q, H* w# c" `
; p; s6 J% W' Y8 b4 J; x3 K6 ~& W4 G# X
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1 B% x6 n/ \3 X. j* J g9 U3 x
9 P. Z9 [7 a+ v. I/ v0 P/ u* H2 q$ P% ^% w
& g3 h) m4 @. ?& `% g- `2 k
将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：
( h: Y1 l6 t) ^* z- B7 n( _* O一、回损 K- u* `" ]- @3 B" k
1)没有掏空% T& ] W" b6 X1 |
/ E/ c9 _1 N. W. j, x8 X
" f( l5 P) G1 s6 H" B' f# `) C$ b$ G: W( P% h
2)掏空: k6 g o8 L9 {# @* z* \- S; g0 s
+ W' H0 n) j" J' j1 b8 n: r5 f7 ]
5 E$ c( _, Y! G# A
. B' h: P7 P: i" b9 R7 d# r2 q0 r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。" p Z) j+ Z; e: o+ }
0 D+ S* P8 t8 ~" g7 O, h# u! u二、插损7 _+ A; J/ M- [9 Q$ S
1)没有掏空+ X0 a2 d2 Q% `* y" `
4 B" X7 U" K$ d) M+ G( k0 k! H7 \- Y8 E
( V* k3 n8 R t2)掏空6 W- s; a) H% n4 x, B
2 v A" f; C R7 Q/ G" i
2 `2 ~5 p7 [9 Q* H( J7 |' F
电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。+ M! w) w3 }4 ]9 v/ Y
: o0 \* r0 o: |" q' v8 L三、TDR
3 O" O! |0 X! C2 q' T% d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：
4 M$ L& r! R: t1)没有掏空
4 k' q. S, ^# _: A. Q
4 w/ L+ g# ^5 t4 V
1 p' N% p/ j6 K* J9 s5 Z* v0 d2)掏空
3 a, W3 j* H) ]: O- ]2 m
/ E4 R2 q3 A- r3 k: e
( h a, W6 N% f1 v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
+ S9 \8 H0 ?$ t4 j. z2 }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。
$ E- j6 Z1 S# @$ r/ P& z掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。4 l& Q! H+ i! \6 x! h! t" V5 {$ o' z
5 F- j4 Y8 j" _2 s! z
6 h: i6 W4 V( E) }& h/ u% k+ U* T! X$ f. R" G- ^0 f8 F. a
6 a( {8 P% a$ V% Z, j5 Q% i5 T
3 w8 r" C$ K5 u |
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发表于 2016-3-9 00:46
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