高速AC耦合电容挨得很近，PCB串扰会不会很大……
发布时间：2025-7-22 17:17
发布者：edadoc2003
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高速先生成员--黄刚 做过类似CPU服务器板PCB设计的朋友都知道，CPU与CPU之间会有很多很多对高速互连的走线，也就是很多圈内人称为Interlaken的走线。你说这一大把互联的高速信号对数多也就算了，关键是每一对都需要在外面串上交流（AC）耦合电容。当然，我们知道原理上来说是需要的（至于为什么，可以翻翻之前高速先生的文章哈，里面啥都有说！），但是实际操作起来都会让设计工程师非常的讨厌，需要有一片比较空的位置来把它们塞进去摆好，就像下面这样哈。 见多识广的高速先生觉得上面的电容其实算摆的很宽松了，换言之就是设计工程师处理起来的难度已经不是很大了。再看看下图？这个距离是不是慢慢的让你们觉得恐惧了？ 恐惧？恐惧啥呢，那当然是大家都会担心对与对之间的串扰啊，在满足物质生活之后（能塞到PCB板之后），肯定要慢慢开始注重精神生活了！鉴于有不少的粉丝，包括公司设计部的同事都来问过Chris这个问题：到底电容之间摆多近信号的串扰能够被接受啊？Chris不忍心每次都跟他们说“这要看你高速信号跑得速率来定”这句万能说辞，于是在项目忙到起飞的时候也偷个闲来建个模型验证下，给大家第一手的量化数据哈！ 行吧，为了大家能有更直观的认识，加就加吧。Chris用目前比较通用的0402电容来建模验证。建立一个初始的3D模型就像下面这样哈： 也就是两对0402高速信号的AC耦合电容的模型，我们来研究不同距离下他们的串扰大小，这也就是为什么模型的右边要留那么多空间的原因咯。因为我们可以改变这两对电容之间的距离，来不断的进行扫描，看看不同距离下的串扰结果哈！动态的效果就像下面这样了，距离从远到近的变化情况。 当然，一开始不可能完全挨在一起的嘛，能估计你也不敢吧，哈哈。所以我们最小从这个距离开始扫描，我们把这个距离当作0mil的初始值！估计这个距离应该是你们敢放的最近的距离了吧？这个时候的距离大概25mil，指的是焊盘到焊盘的gap大小。 今天文章最重要的一张图来了哈，那就是不同距离下的电容对间的串扰值，如下所示： 可以看到0mil就是代表这上图的那个初始的距离，在我们大家做得比较多的28Gbps高速信号这个情况下，基频在14GHz串扰大概33dB的样子，当然拉开到100mil那么远之后串扰直线下降到70dB这个非常非常理想的值了。当然Chris盲猜大多数的你们也真是没有那么多空间能把两对电容拉到100多mil的gap吧。那到底拉大到多少才合适呢？这个就看大家对裕量的安全感认知了，当然也看不同高速信号的裕量了。在28Gbps的高速信号中，Chris认为50dB是一个还不错的门槛。对应到上面的仿真结果，也就是橙色的那一条曲线，大概30mil，加上初始的25mil，也就是55mil的焊盘gap。也就是大概下面这个距离哈，大家可以通过模型上的距离来体会下！ 无论如何到最后都需要来个总结是吧？当然单单一个模型肯定没法覆盖到所有的叠层，所有的板材类型的case，但是参考意义Chris认为还是比较够的，高速信号一般也用高速板材，这个case也是按照高速板材来仿真，各位粉丝不嫌弃的话，Chris认为都可以大胆的拿去参考参考！当然如果真的有喜欢挑刺的，或者是想要很确定自己做的这个板电容串扰多大的粉丝的话，Chris不说，大家也知道怎么来帮Chris回答他们了吧？ 问题：Chris说了那么多，也让大家说说呗：大家设计的时候高速AC电容都是按照间距多远来放的啊？ |
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