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AC耦合电容到底该放在哪相对于低频电路需要做复杂的电路匹配，高频电路结构相对简单，可简单的结 构往往意味着需要考虑更多的问题。拿最常见的AC耦合电容来讲，要么在芯片 之间加两颗直连，要么在芯片与连接器之间加两颗。看似简单，但一切都因为 高速而不同。高速使这颗电容变得不“理想”，这颗电容没有设计好，可能会 导致整个工程的失败。因此，对高速电路而言，这颗AC耦合电容没有优化好将 是“致命”的。 下面笔者依据之前的工程经验，盘点分析一下我在这颗电容的使用上遇到的一 些问题。 最开始要先明白AC耦合电容的作用。一般来讲，我们用AC耦合电容来提供直 流偏压，就是滤出信号的直流分量，使信号关于0轴对称。既然是这个作用， 那么这颗电容是不是可以放在通道的任何位置呢？这就是笔者最初做高频电路 时，在这颗电容使用上遇到的第一个问题一一AC耦合电容到底该放在哪。 这里拿一个工程中常遇到典型的通路来分析。 P0RT14 inchsegmentPORT2AC耦合电容20dmiIsegment P0RT1 4 inchsegment PORT2 AC耦合电容 20dmiI segment 在低速电路设计中，这颗电容可以等效成理想电容。而在高频电路中，由于寄 生电感的存在以及板材造成的阻抗不连续性，实际上这颗电容不能看作是理想 电容。这里信号频率2.5G,通道长度4000mil, AC耦合电容的位置分别在距离 发送端和接收端200mil的位置。我们看一下仿真出的眼图的变化。 OB 4 2 0 2 4 6 0Go4J-0-0 4 2 0 2 4 6 0Go4J-0-0 Index pefnule（Hei^U） permute] Width） 0,000 0,638 3.800E-10 图2： AC耦合电容靠近发送端的眼图 indexpermute(Heightpennute(Widtfii0.000 index permute(Height pennute(Widtfii 0.000 0.748 3.820E-10 0.00007483820E-10图3： AC耦合电容靠近接收端的眼图 显然，这颗AC耦合电容靠近接收端的时候信号的完整性要好于放在发送端。我 的理解是这样的，非理想电容器阻抗不连续，信号经过通道衰减后反射的能量 会小于直接反射的能量，所以绝大多数串行链路要求这颗AC耦合电容放在接收 端。但也有例外，笔者之前做板对板连接时遇到过这个问题，查PCIE规范发现 如果是两个板通常放置在发送端上，此时还利用到了 AC耦合电容的另外一个作 用一一过压保护。比方说SATA,所以通常要求靠近连接器放置。 解决了放置的问题，另一个困扰大家的就是容值的选取了。这样说，我们的整 个串行链路等效出的电阻R是固定的，那么AC耦合电容C的选取将会关系到时 间常数（RC） , RC越大，过的直流分量越大，直流压降越低。既然这样，AC耦 合电容可以无限增大吗？显然是不行的。 index permute(Heighl) perm?e(Widlh) Q000 0.613 3.600E-10 图4： AC耦合电容增大后测量到的眼图 同样的位置，与图3相比可以看出增大耦合电容后，眼高变低。原因是“高速” 使电容变的不理想。感应电感会产生串联谐振，容值越大，谐振频率越低，AC 耦合电容在低频情况下呈感性，因此高频分量衰减增大，眼高变小，上升沿变 缓，相应的JITTER也会增大。通常建议AC耦合电容在0.01uf~0.2uf之间，项 目中0. luf比拟常见。推荐使用0402的封装。 最后，解决了以上两个问题，再从PCB设计上分析一下这颗电容的优化设计。 实际在工程中，与AC耦合电容的位置、容值大小这些可见因素相比，更加难以 捉摸的是板材本身（包括焊盘的精度、铜箔的均匀度等）以及焊盘处的寄生电 容对信号完整性的影响。我们知道，高频信号必须沿着有均匀特征阻抗的路径 传播，如果遇到阻抗失配或者不连续的情况时，局部信号会被反射回发射端， 造成信号的衰减，影响信号的完整性。工程中，这种情况通常会出现在焊盘或 者是板载连接器处。笔者最初涉及的高速电路设计时，经常遇到这个问题。 ROGERSCORPORATION数据资料表 ROGERS CORPORATION 性能 标准值 方向 单位 条件 测试方法 R04003C RO4350B 介电常数，1（制造标 称值） 3.38 ± 0.05 3.48 ± 0.05 - 10GHz/23℃ IPC-TM-650 2.5.55 ⑶箝位微带线测试 介电常数，￡, （电路设计推荐值） 3.55 3.66 Z — 8 to 40 GHz 差分相长度法 损耗因子，tan6 0.0027 0.0021 0.0037 0.0031 - 10GHz/23℃ 2