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本帖最后由 mosman 于 2016-3-9 00:57 编辑
3 U& }3 E$ O, P7 H+ B( e
. E( [0 o) c8 o3 E5 t! h- |AC耦合电容组装结构的优化
4 y3 a' l/ U! p7 m5 b7 p" ]& 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0 T. ?( q: E2 b, b4 ?! T8 E
8 i& P5 U( `4 E6 p% O一个典型的通路作为实例来研究这个问题
; m2 f) [( N6 R- Y1 y" U
0 v. T J/ E; W- v$ h3 O6 P8 ^- l$ o6 X# G
% Q" z% c% o: G7 [其中电容的模型是C=100nF,ESR=1mOhm,ESL=100mn/ t q5 \6 I0 [6 _' _, E! V" e
1 K! p( d( }) h6 g/ K! |
" `, m9 I- L) d! r+ h$ R K8 X
/ v- I$ O/ t5 G9 r( Y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
V8 i9 U' K1 N, N- E% D# k, M
! C1 {$ L/ H) j. k/ |8 Q5 N
* @% N! c/ q$ u- e- |3 g- P: q7 G }# a; F- x
将修改前后的电容结构分别做3D电磁场仿真：
' g' t9 U$ p) Q3 @一、回损3 Y9 W4 ?0 m$ h4 F0 U, W
1)没有掏空
* w1 ~4 Z2 {5 H) Q6 T. q
2 y' l9 N$ l7 n$ N6 B& I1 G
: G- R8 |( ]& v+ D
7 G3 Y. C: l# L+ \, T1 C2)掏空
' s$ u0 ]# L d8 w$ L- I0 ^2 G7 K) k9 C) z! @# n' X& }7 ]7 D
6 S; ~) ?6 B& ]0 c6 H
& e7 d7 ~* Z: J* 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。
6 i- F9 U# o+ K/ r! n
) t# U( z {4 M0 J% H/ p& \二、插损
! ?' u2 x3 @" K: d3 Y' }; }& H1)没有掏空
+ w2 ]; s) c% U1 W6 a) [# N
9 A0 M; M% X1 D
, [ M( V; z- A2 C# S! c' q1 y" M2)掏空
' ?4 \8 o6 x/ D; y ~3 u0 A# d. |
- ^- b, L3 g% L8 T
5 G6 i4 S, d& F2 U1 w) A+ k. w, I' W电容造成阻抗的不连续带给插损的影响很小。
% X: K0 O# c- I+ x! s/ U5 n( M/ H$ i# n. B4 K
三、TDR0 n* i) v# f. W
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：
7 J9 I& M( ]: u/ c! |1)没有掏空" ?/ Y& u2 q# U3 m2 L
3 Z3 G5 l" B" y" M! D6 `$ A& f2 Z
1 F' L% `5 @# o8 _4 w" Y0 f2)掏空( F- A6 ]: ^2 J
* [: L) M; X) f u3 S. g- w0 g$ _
% k& \- M$ `" c1 O* \$ y3 B' P
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0 B- t2 Z; E/ @; A, v
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。
- {% f' l, Q' x4 U' @掏空区域的大小要根据软件仿真得到，不能一概而论。5 @# o7 y2 q* g3 I/ d, L
+ n1 x) q# f) Z+ \- G; t. }
* ?' q: L, N0 n, b8 ]
- B1 _2 p" y8 W2 Z x) U; s" z# j; C) \* _: s1 U: B; z
& K( E: l, `) H6 A7 T
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发表于 2016-3-9 00:46
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