AC耦合電容組裝結構的優(yōu)化
很多人都說，高速電路看著比普通的電路的電路結構簡單，但是為什么都說很難，說這話的工程師可能還沒有深入的了解高速電路的特點。沒錯，在做低速電路的時候，總想著要做電路匹配等等，高速電路相對來講確實簡單，不是兩顆芯片中間加兩顆AC耦合電容直接相連，就是一顆芯片與連接器中間加兩顆AC耦合電容直接相連。但是不要看著結構簡單，因為在高速電路中，電路已經(jīng)不是簡單的電路，電容也不是簡單的一顆電容啦,這一顆電容優(yōu)化不好，可能就會導致你整個高速電路設計失敗。
在高速串行鏈路中，為了讓工作在不同電壓下的發(fā)送器和接收器能夠連接(也許是為了不影響各自buffer模擬電路部分的靜態(tài)工作點)，需要在通路中加入AC耦合電容，但是AC耦合電容自身和焊接電容的焊盤會給通路帶來阻抗的不連續(xù)性，這在設計中都需要仔細考慮。
以一個典型的通路作為實例案例來研究這個問題
當信號傳到AC耦合電容處，由于焊盤的面積和電容兩端的引腳比較大，這個點的寄生電容必然很大，最終在阻抗曲線TDR圖上對應地顯示出阻抗偏小，進而導致return loss變的很大。為了讓阻抗連續(xù)，減小電路的容性，提高阻抗，通常采取在電容的下方隔層參考（挖空某些層），如下圖
接下來,我們將通過修改前后的電容結構分別做3D電磁場仿真，對比其處理前后的阻抗、回波損耗以及插入損耗。
一、對比阻抗（TDR）
用前面3D電磁場仿真得到的S參數(shù)對這兩種電路做TDR分析：
1) 沒有處理時
2) 做隔層處理
可以看到未處理之前阻抗的不連續(xù)點很明顯，做隔層處理之后的阻抗改善很多，幾乎看不到任何的不連續(xù)了。
二、對比回損
1) 沒有處理時
2) 做隔層處理
隔層處理之后，無論是S11還是S22，都要比原來的改善很多，回波損耗在-30dB以下，這在實際的通路中的響應降到最低。從S22>S11可以看出靠近電容端的端口回損要大。
三、對比插損
1) 沒有處理時
2) 做隔層處理
從仿真結果上看，對AC耦合不連續(xù)點的處理與否，對插入損耗的影響不大。
從以上三個結果的分析可以發(fā)現(xiàn)，AC耦合電容的焊盤的處理對信號網(wǎng)絡的阻抗和回波損耗的影響非常大。我們在實驗中使用的還是0402的電容，現(xiàn)在很多工程師還在使用0603或者是更大size的電容，如果不進行處理，其影響肯定更大。但是大家在使用隔層參考的時候，還是需要謹慎一些，不要想當然的看到電容，就把下面所有的參考層都挖空。還是建議通過一些仿真之后再確定是否要做處理，或者是如何做處理。
編輯：admin 最后修改時間：2017-12-13
