高速信号SATA、PCIE、USB3.0等差分线串接0.1uf电容问题

myeda_365

  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

若华110

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。
2 V$ ]/ c& B& [: c6 W2.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。     
3.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。

jianguozoe

若华110 发表于 2015-4-28 09:22
9 Q" X% r  i& k1 z' n1.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。
! [6 Z" Q7 z# w2 z+ \5 p2.关于0.1uf电容 ...

若华110兄弟的回答比较全面，赞一个，我补充一下：
! C: }5 s! }+ a' M0 e& N* V6 D1 D
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。

  }7 T" O/ t# S
2、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。
3 ]" |. ~# h0 z0 e3 f2 L8 I
% }7 i* W1 H! x! m/ `0 Y
; C' K! ~1 K/ O4 ^+ I$ ^# a3、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。



  t: @+ w3 P+ h6 u" [4 ^- p* R9 R3 C

chensi007

myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26
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

( L) {* w9 v8 U7 |# YSink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。
# ]% L) n' U- p$ q3 g( T

myeda_365

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

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
% a% S4 l* M  u  _' R" T2 O

myeda_365

fallen 发表于 2015-3-6 16:22
' t* e! V1 U* E, L9 T放在哪里，差别不大。

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？

fallen

基本上是隔直的作用.
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）

fallen

放在哪里，差别不大。

sencars

放哪里区别不大，一般是靠近驱动端放置

中臣

摆放位置一般建议都是放在接口端， 禁止放在中间部分。

zlpkcnm

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。

zlpkcnm

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

0408259

学习

fallen

myeda_365 发表于 2015-3-6 16:51
! D) `9 ?  Y6 Z4 G, U4 i" D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 ...

& }( b8 G7 i) v" O基本上就是这个意思

myeda_365

zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:05
, l3 z) C4 Y$ T6 M# m4 |0 A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

; N% {! C  v6 ^6 o" p5 u$ M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。

myeda_365

zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:03
; A- n. p# y* V: x; e; B& eAC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， ...

$ ~1 ~* V  i8 T, g8 d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
" U$ S' i  _& u/ ~0 H8 t; ^

zlpkcnm

myeda_365 发表于 2015-3-6 17:26
- L" b/ E- Y2 y3 j3 _" W1 _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

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。

myeda_365

zlpkcnm 发表于 2015-3-6 17:29
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。

这样啊。那就懂了，谢了
) g' Z" E, E, `) u  f9 N