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3月23日单板硬件设计质量与效率研讨会系列(一)
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高速信号SATA、PCIE、USB3.0等差分线串接0.1uf电容问题

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四级会员(40)

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发表于 2015-3-6 16:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  大侠们and高手们,小弟新手,近来看了一些公司前辈设计,有一点不明,在一些高速信号线,如SATA、PCIE、USB3.0等这些差分数据线上都穿有一个0.1uf的电容,请问这具体是何用意?是隔直,防止CPU与芯片间直流电平的互相影响?难道是为了信号质量?如果不接会出现怎样的现象或者潜在风险?这个电容的取值有讲究吗?电容放置的位置是否都是在驱动端(有看到说是有做匹配作用,放置终端的)?问题有点多,哈哈哈,望不吝赐教啊

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发表于 2015-4-28 09:22 | 显示全部楼层
1.高速线上的0.1uf的电容是交流耦合电容,只要是交流耦合必须要的,否则就是直流耦合了。# I) P+ K1 m/ h
2.关于0.1uf电容的选择。不是仅仅选择0.1uf这个值而已,电容选择的大小要看高速信号的频率(ex1G  10G 25G),也要看是否其需要传输低频信号(长0  长1的那种)。  根据具体情况会有不同。  但是为i什么我们一般都是选择0.1uf的电容呢? 因为这个值基本可以满足大多数到10G的应用。     
, V# ~) M  Z( M0 }, l9 J3.不是选择了此0.1UF的电容就完事了。电容的封装设计也非常重要。 电容的封装一般选择越小越好,常用0201的。目的是减小电容处瞬态阻抗偏低。 故会在电容处的焊盘特殊处理。 电容的ESR ESL(特别重要)尽量小。

点评

支持!: 5.0
受教了  详情 回复 发表于 2019-1-11 10:53
支持!: 5
这个答案说的非常详细了  发表于 2015-6-25 22:57
又学习了!!!!!  详情 回复 发表于 2015-6-18 11:34
若华110[/backcolor]兄弟的回答比较全面,赞一个,我补充一下: 1、电容看成一个阻抗不连续点(所以要求尽量跟传输线匹配),如果靠近接收端放,相同的反射系数下,信号经过通道衰减之后再反射会比一开始就反射的  详情 回复 发表于 2015-4-29 07:14
支持!: 5
很全面啊。高手,赞  发表于 2015-4-28 21:07

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发表于 2015-3-7 22:54 来自手机 | 显示全部楼层
myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26# }% c6 L3 C; n
不是AC电容不是已经隔直了吗?提供正确的直流偏置是什么意思
1 _' F& Y2 Z/ h9 d5 M5 {5 Z, d
Sink端的直流偏置电压和source端的直流偏置电压不一样,故要采用ac电容耦合信号。
+ O" S& h, n$ ?+ O' `9 ]7 E

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发表于 2015-4-29 07:14 | 显示全部楼层
若华110 发表于 2015-4-28 09:22
: d, U' p. ]( W5 x4 S- C1.高速线上的0.1uf的电容是交流耦合电容,只要是交流耦合必须要的,否则就是直流耦合了。; D9 p: q8 o- z2 |% k
2.关于0.1uf电容 ...
' c0 r/ F* U: {/ U# C
若华110兄弟的回答比较全面,赞一个,我补充一下:/ S$ Q7 U/ B: t8 R

  t& o+ @# A1 H) f" O' t! X1、电容看成一个阻抗不连续点(所以要求尽量跟传输线匹配),如果靠近接收端放,相同的反射系数下,信号经过通道衰减之后再反射会比一开始就反射的能量小。所以大多数的串行链路都要求靠接收端放,使用ADS仿真也可以发现放在接收端眼图质量要好。另外,在信号传输过程中,也可能串扰进去一些直流分量,导致接收出问题,所以对于高速差分信号(要求交流)一般加入耦合电容。耦合电容容值标准上有要求,太大太小都不好。0 A9 o3 y& r, o% ]8 t6 r" V
1 M* W, T4 ^- v# I5 g$ o

: u: B! C, r, M! O$ g8 l  H+ m6 F2、在SATA信号传输的过程中会有衰减,传的距离越长衰减会越厉害,所以会给他一个载波(也就是直流分量),在进入IC或都SATAdevice后再用串电容的方法把直流分量滤掉,这样做会有比较好的信号质量。也就是隔直作用。4 r& w; E( A- P

% y8 b& R( x9 Q! v5 P9 v) z& n
- y) W! P! p6 z- E$ U* q% J% {
3、PCIE放在发送端是协议规定的, 记得放在近端TX是给detector 做充电检测device用的。
" X  ^. L) ^8 U) `5 B! v5 }8 ?+ V% o8 Q

- o. n8 b; f; s5 l8 G* e" L% [
9 y/ j: Q& G* i7 o

4 [$ Q% e/ D# f. V3 Z( k" o6 v

+ `0 L' K' G8 x* a$ E* }
发表于 2015-3-6 16:21 | 显示全部楼层
基本上是隔直的作用.+ a& a1 }$ S" l' [2 x  ]2 B
选择就是注意阻抗,不是单纯看信号频率,需要了解连续0或者1出现的周期(频率)
发表于 2015-3-6 16:22 | 显示全部楼层
放在哪里,差别不大。

点评

恩,如果说是为了隔直,那确实放置位置应该就影响不大了。 选择注意阻抗怎么说,看连续的0或1,意思是根据编码方式看最长的0或1来计算它的频率,根据这个频率来估计电容选值?如果不接会不会出现工作不了的现象?  详情 回复 发表于 2015-3-6 16:51

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发表于 2015-3-6 16:36 | 显示全部楼层
放哪里区别不大,一般是靠近驱动端放置

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 楼主| 发表于 2015-3-6 16:51 | 显示全部楼层
fallen 发表于 2015-3-6 16:22, L7 z& P0 J9 P# A2 r0 \' ]+ U; S5 }
放在哪里,差别不大。
. p% Z( I. d' S) u
恩,如果说是为了隔直,那确实放置位置应该就影响不大了。( `" s0 K( [$ H) i7 R$ Z
选择注意阻抗怎么说,看连续的0或1,意思是根据编码方式看最长的0或1来计算它的频率,根据这个频率来估计电容选值?如果不接会不会出现工作不了的现象?" {* H( M/ c* J- Z% R" Q

点评

基本上就是这个意思  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:22

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发表于 2015-3-6 16:53 | 显示全部楼层
摆放位置一般建议都是放在接口端, 禁止放在中间部分。

点评

谢谢回答,看到很多说放置在接收端,但是想想如果只是隔直,应该放驱动端也是问题不会太大。哈哈  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:00

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 楼主| 发表于 2015-3-6 17:00 | 显示全部楼层
中臣 发表于 2015-3-6 16:536 `! @% U- L9 r- T
摆放位置一般建议都是放在接口端, 禁止放在中间部分。
3 S6 l6 [+ ]& \
谢谢回答,看到很多说放置在接收端,但是想想如果只是隔直,应该放驱动端也是问题不会太大。哈哈% u6 a* K% A# w) H8 |% j# H

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发表于 2015-3-6 17:03 | 显示全部楼层
AC电容是必须的,所谓的隔直,其实还有直流偏置问题。控制器之间需要AC电容去提供正确的直流偏置,以确保,两个控制器顺利的LINK上。至于容植的大小可以根据协议去选择。

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不是AC电容不是已经隔直了吗?提供正确的直流偏置是什么意思  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:26
If by life,you were deceived.
Don't be dismal ,don't be wild!
In the day of grief,be mild!
Merry days will come, believe.
Hearts is living in tomorrow.
Present is dejected here:
In a moment, passed sorrow
that which passes will be dear.

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发表于 2015-3-6 17:05 | 显示全部楼层
至于电容防在哪里,也可以根据协议去放置。PCIE的电容靠近发送端;SATA的靠近连接器等

点评

看了下设计,还真是PICE放驱动端,SATA放连接器端。。。貌似后面还有内容。  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:25
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发表于 2015-3-6 17:17 | 显示全部楼层
学习
发表于 2015-3-6 17:22 | 显示全部楼层
myeda_365 发表于 2015-3-6 16:51
5 ?$ F1 y+ U4 U$ ~' s恩,如果说是为了隔直,那确实放置位置应该就影响不大了。, h: i+ I, x4 `$ P; ]9 \: g% x
选择注意阻抗怎么说,看连续的0或1,意思是根 ...
5 s- L* E7 {0 ?& I
基本上就是这个意思4 R5 K6 K# Y* e% F0 M

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 楼主| 发表于 2015-3-6 17:25 | 显示全部楼层
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:059 w  g! Z2 _7 }8 j# Y
至于电容防在哪里,也可以根据协议去放置。PCIE的电容靠近发送端;SATA的靠近连接器等
1 w$ Q# w& p5 F' Z
看了下设计,还真是PICE放驱动端,SATA放连接器端。。。貌似后面还有内容。

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 楼主| 发表于 2015-3-6 17:26 | 显示全部楼层
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:03/ h* |; ?3 a& d. L
AC电容是必须的,所谓的隔直,其实还有直流偏置问题。控制器之间需要AC电容去提供正确的直流偏置,以确保, ...

/ @5 x2 O  q* h不是AC电容不是已经隔直了吗?提供正确的直流偏置是什么意思
& M1 w9 i/ |4 y- y% O

点评

Sink端的直流偏置电压和source端的直流偏置电压不一样,故要采用ac电容耦合信号。  详情 回复 发表于 2015-3-7 22:54
提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用 可能是我没讲明白吧。  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:29

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发表于 2015-3-6 17:29 | 显示全部楼层
myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26$ s. K- S; n- Z3 [" o4 h
不是AC电容不是已经隔直了吗?提供正确的直流偏置是什么意思

: |3 N+ U3 ~$ w; j) \提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用" U4 N! _  Z& q/ `* N
可能是我没讲明白吧。
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这样啊。那就懂了,谢了  详情 回复 发表于 2015-3-6 17:50
If by life,you were deceived.
Don't be dismal ,don't be wild!
In the day of grief,be mild!
Merry days will come, believe.
Hearts is living in tomorrow.
Present is dejected here:
In a moment, passed sorrow
that which passes will be dear.

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 楼主| 发表于 2015-3-6 17:50 | 显示全部楼层
zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:29' D1 @* A! M" O4 x5 K4 b
提供正确的直流偏置是AC电容的一个作用* c6 E- Z  e; C3 c! K) ~+ G3 k
可能是我没讲明白吧。
& \- L, i1 ^# V2 c
这样啊。那就懂了,谢了8 q1 p- d9 T; J, A6 i# }; Q* ~
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