隔直電容通常串接在一個(gè)差分鏈路的每根數據線(xiàn)上,它有很多用途。例如,它可以轉換一個(gè)信號的平均直流偏置電平,以適合于不同電壓標準的邏輯器件。它可以保護發(fā)射器、接收器,使之免受因上電序列不良而出現破壞性過(guò)載事件的危害。它可以作為電路功能的一部分,檢測線(xiàn)路斷連的情況。在所有這些應用中,隔直電路都不得損壞通過(guò)它的數據。
圖1給出了一個(gè)隔直電容的典型電氣模型,可以用一個(gè)串行鏈路將其串接。該模型顯示了一個(gè)PCB走線(xiàn)的輸入和一個(gè)輸出。實(shí)際上,電容是焊在連接輸入與輸出走線(xiàn)的焊盤(pán)上。電氣上看,圖中用一個(gè)邏輯圖替代了實(shí)際的電容,該邏輯符號包括三個(gè)主要元件,都是電容的標準電氣模型。CBULK 表示元件的標稱(chēng)電容。LSERIES 是與焊盤(pán)、過(guò)孔和信號電流所穿過(guò)電容體任何部分相關(guān)的布局電感。RSERIES 是元件的等效串聯(lián)電阻。圖1列出了一個(gè)普通EIA 0402尺寸6.3V電容的典型值。圖中亦包含了第四只元件CBODY。該元件表示實(shí)際電容體與所有其它鄰近物體(包括參考面)之間的寄生電容。

圖1 在一個(gè)隔直電容中,在3.125 GHz時(shí),CBULK和RSERIES的阻抗是可忽略的。LSERIES和CBODY的值最關(guān)鍵。
在任何電路分析中,第一步都是對電路阻抗做一個(gè)快速評估,看是否可以忽略掉任何元件。假設鏈接速率為6.25 Gbps,交錯101010模式(可以做出的最快模式)的頻率等于3.125 GHz。圖1列出了這一頻率下,四個(gè)模型元件的阻抗大小。
體電容與串聯(lián)電阻的阻抗可以忽略不計;串聯(lián)電感與寄生并聯(lián)電容是主要的成份。電路看起來(lái)像一個(gè)針對分布式傳輸線(xiàn)的梯形模型單穩態(tài)部分。電路的阻抗等于

當一個(gè)上升沿到達輸入終點(diǎn)時(shí),如果電路的體電容過(guò)大,而串聯(lián)電感過(guò)小,則阻抗小于PCB走線(xiàn)的阻抗,電路表示為一個(gè)簡(jiǎn)單的負脈沖。另一方面,如果電路的串聯(lián)電感過(guò)大,而體電容過(guò)小,則阻抗大于PCB走線(xiàn)的阻抗,電路表示為一個(gè)簡(jiǎn)單的正脈沖。將電感與電容調節到正確的比率,電路就變得幾乎完全電氣透明。這就是優(yōu)秀隔直電容性能的秘密。
一種降低體電容的方式是在電容下方的參考面上,切割出一個(gè)小的圓形空洞,從而對地釋放了電容,并略微增加了串聯(lián)電感。這兩個(gè)結果都提高了電路的阻抗。
一名模擬工程師可能建議說(shuō),可以主動(dòng)地縮小體電容的值,直到由體電容和串聯(lián)電感所形成的串聯(lián)諧振頻率與3.125 GHz相適應。不幸的是,只有在窄帶情況下,以這種方式調節體電容才會(huì )獲得利益,并且仍留有寄生體電容,產(chǎn)生出反射。增大儲能電容,直到其阻抗可以忽略,這樣就只要考慮串聯(lián)電感和體電容。這些元件之間可以做均衡,以獲得幾乎理想的性能。 |