高速信号SATA、PCIE、USB3.0等差分线串接0.1uf电容问题

myeda_365

  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

若华110

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。
; N; |, Z/ W2 ~3 U4 L7 v- }2.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。     
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。

jianguozoe

若华110 发表于 2015-4-28 09:22
8 v$ U1 O  ~# h' }( W/ L1.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。
2.关于0.1uf电容 ...

  n. ]6 g2 E9 X  T若华110兄弟的回答比较全面，赞一个，我补充一下：
' u$ [9 E# b+ A  y
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。
3 ~8 [) q# s1 U, H3 z
' ]8 B, C& o; H' V. C1 ^9 i0 `& \
. W" h& L1 u0 a6 P. m8 e8 t( Q- a2、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。
8 Q% w0 a. y3 j+ z: \  U
) i5 F% x4 N3 O, h
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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# V6 t  m  Z. V; }: I+ p) O7 P
1 F; u* }: q& o9 J

, u7 M8 {" v- v, M6 ~0 g# u. ^

chensi007

myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26
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

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。
# H: g, p- O- f

myeda_365

中臣 发表于 2015-3-6 16:53
; `* l: N6 m5 B5 S6 w摆放位置一般建议都是放在接口端， 禁止放在中间部分。

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

myeda_365

fallen 发表于 2015-3-6 16:22
放在哪里，差别不大。

恩，如果说是为了隔直，那确实放置位置应该就影响不大了。
- \9 l6 c9 [4 x4 ]3 N& w& K. ^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？
: d, @4 p* j3 t3 `

fallen

基本上是隔直的作用.
* Y- {3 E: \6 T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）

fallen

放在哪里，差别不大。

sencars

放哪里区别不大，一般是靠近驱动端放置

中臣

摆放位置一般建议都是放在接口端， 禁止放在中间部分。

zlpkcnm

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。

zlpkcnm

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

0408259

学习

fallen

myeda_365 发表于 2015-3-6 16:51
9 r9 _5 `9 i  f2 t* c恩，如果说是为了隔直，那确实放置位置应该就影响不大了。
选择注意阻抗怎么说，看连续的0或1，意思是根 ...

基本上就是这个意思
  w/ B: J  H5 b) y+ _

myeda_365

zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:05
4 h) f3 k! T: u. U, s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

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。

myeda_365

zlpkcnm 发表于 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， ...

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

zlpkcnm

myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26
4 J8 m: I: n2 t1 ~: L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

1 _" ~6 L" B/ |提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用
可能是我没讲明白吧。
! k" \% v# h4 J! E2 P- Q: Y9 f; v

myeda_365

zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:29
提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用
可能是我没讲明白吧。

2 [1 }1 \" ~: U6 c7 l这样啊。那就懂了，谢了
2 O: ?' t" O. V1 s* h1 G! J- d