耦合电容通常放置在靠近发射源的位置。
与约翰逊博士一起,我们需要弄清楚距离。大多数 FR4 类型板上的信号传播速度约为 c/2。这相当于内部层每英寸大约 170 ps,外层更接近每英寸 160 ps。
使用以 2.5Gb/sec 运行的标准接口,单位间隔为 400ps,因此,我们距离发射机的距离应该远小于 200ps。如果此接口已在 IC 中实现,则您需要记住键合线是此距离的一部分。下面是对该问题的更深入的了解。
实际上,耦合设备放置在尽可能靠近发射器设备的位置。这个位置自然会因设备而异。
现在是电容器。这是具有这些速度的 RLC 设备,并且大多数设备在数千兆位应用中远高于自谐振。这意味着您很可能具有高于传输线的显着阻抗。
作为参考,一些器件尺寸的自感:0402 ~ 0.7nH 0603 ~ 0.9nH 0805 ~ 1.2nH
为了解决高阻抗设备问题(由于链路训练的性质,这是 PCI Express 中的一个主要问题),我们有时会使用所谓的反向几何设备,因为部件的自感明显较低。反向几何正是它所说的:0402 设备的触点 04 分开,而 0204 设备使用 02 作为触点之间的距离。0204 器件的典型自感值为 0.3nH,显着降低了器件的有效阻抗。
现在到那个不连续性:它会产生反射。反射越远,在信号跃迁时间的 1/2 距离范围内对源的影响(以及能量损失,见下文)就越大;除此之外几乎没有什么区别。
在距源 1/2 过渡时间或更远的距离处,可以使用反射系数方程 ([Zl - Zs]/[Zl + Zs]) 计算反射。如果反射产生得更近,使得有效反射低于此值,我们就有效地降低了反射系数并减少了能量损失。任何已知反射距离发射器的位置越近,它对系统的影响就越小。这就是高速接口的 BGA 器件下的分线孔尽可能靠近焊球的原因。这一切都是为了减少反射的影响。
例如,如果我将耦合电容器(用于 2.5Gb/sec 链路)放置在距离源 0.1 英寸处,则该距离等于 17ps 的时间。由于这些信号的转换时间通常限制在不超过 100 皮秒,因此反射系数为 17%。请注意,此转换时间相当于 5GHz 信号伪影。如果我们将设备放置得更远(超过转换时间 / 2 限制),并使用 0402 100nH 的典型值,我们有 Z(cap) = 22 ohms,Z(track) 大约 50 ohms,因此我们有反射系数约为 40%。由于设备焊盘,实际反射会更糟。