交流耦合(AC COUPLED)是通過電容串聯在線路中來完成的耦合,電容種類不限,交流耦合的作用是去除信號裏面的直流分量。它對純交流信號(沒有任何直流成分)沒有特別的影響,對於直流信號來說則是去除了直流分量,這是電容充電穩定後的特性。

經常有設計工程師糾結著,串列鏈路中的外接AC耦合電容放驅動端還是接收端好?接2個會有什麼影響啊?
我們首先從ac耦合電容的作用切入。一般使用AC耦合電容是為了提供直流偏壓。直流偏壓就是濾除信號的直流分量,使信號關於0軸對稱。

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從這個作用看,其實理想電容應該可以放在通道的任何一個地方。做過仿真的工程師也發現仿真結果確實如此。

可是實際電路中的電容並非理想的,有寄生電感的存在,而且焊盤和換層過孔都是阻抗不連續點。那麼非理想電容帶到仿真裏,電容的位置也沒有影響嗎?我們用2.5G信號來仿真,全通道長度5500mil,ac耦合電容分別距離驅動端和接收端500mil。

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上圖是電容靠近接收端,下圖是靠近發送端,顯然電容靠近接收端眼圖品質更好。

為什麼呢?
個人認為可以將非理想電容看成一個阻抗不連續點,如果靠近接收端放,相同的反射係數下,信號經過通道衰減之後再反射會比一開始就反射的能量小。所以大多數的串列鏈路都要求靠接收端放。
有人又問了,可是為什麼PCIE是要求放發送端啊?其實仔細看PCIE規範是說如果是兩塊板連接時,要發在發送的那塊板上。如果發送接收在同一塊板上,那麼就隨意吧。

AC耦合電容還有另外一個作用,就是提供過電壓保護。所以更多的要求是靠近連接器放置,USB, SATA都是這麼要求的。 如果通道中接2個AC耦合電容又會怎樣呢?

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上圖是一個電容,而下圖接了兩個。
明顯眼圖margin變小了,這也是由於多了一個阻抗不連續點,引起了不必要的反射。

最後,總結一下ac耦合電容擺放注意事項:
1. 按照design guideline要求放置
2. 沒有guideline,如果是IC到IC,請靠近接收端放置
3. 如果是IC到連接器,請靠近連接器放置
4. 盡可能選擇小的封裝尺寸,減小阻抗不連續

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