1. Wstęp

W przypadku obwodów niskiej częstotliwości rezystory i kondensatory można uznać za urządzenia idealne. Jednak w obwodach wysokiej częstotliwości te dwa urządzenia nie będą „idealne”. Dzisiaj nasza główna dyskusja dotyczy problemu kondensatorów prądu przemiennego , które są powszechnie znane jako kondensatory sprzęgające prądu przemiennego. Ich główną funkcją jest odfiltrowywanie składowej stałej sygnału, która jest symetryczna względem osi X. Poniżej przeprowadzimy symulację za pomocą MULTISIM, a konkretny obwód symulacyjny wygląda następująco:

Przebieg symulacji pokazano poniżej:

Poniżej przeanalizujemy położenie umieszczenia i wielkość pojemności kondensatorów prądu przemiennego. Lokalizacja 2 kondensatorów prądu przemiennego Poniższy schemat przedstawia obwód sprzęgający kondensatora prądu przemiennego. Dzisiaj przeanalizujemy położenie kondensatora prądu przemiennego w oparciu o ten obwód:

Przy projektowaniu obwodów kondensator ten może być odpowiednikiem idealnego kondensatora, a PORT1 i PORT2 można uznać za obwody otwarte. W obwodach o dużej prędkości kondensator ten nie może być odpowiednikiem kondensatora idealnego, a częstotliwość sygnału wynosi 2,5 G. 2.1 Kondensator sprzęgający AC umieszczony na końcu wysyłającym
Umieść kondensator AC na końcu wysyłającym (PORT1), jak pokazano na konkretnym schemacie obwodu:

Schemat oka testowego wygląda następująco:

2.2 Kondensator sprzęgający AC umieszczony po stronie odbiorczej
Umieść kondensator AC po stronie wysyłającej (PORT2), jak pokazano na konkretnym schemacie obwodu:

Schemat oka testowego wygląda następująco:

2.3 Analiza wyników
Gdy kondensator sprzęgający AC jest umieszczony po stronie odbiorczej (PORT2), jego działanie jest znacznie lepsze niż kondensator umieszczony po stronie nadawczej (PORT1).
Analiza: Impedancja nieidealnych kondensatorów jest nieciągła, a energia odbita przez sygnał po tłumieniu kanału będzie mniejsza niż energia bezpośrednio odbita. Dlatego zdecydowana większość łączy szeregowych wymaga umieszczenia kondensatora sprzęgającego AC po stronie odbiorczej. Ale są też wyjątki. Autor napotkał ten problem już wcześniej podczas wykonywania połączeń między płytkami. Po sprawdzeniu specyfikacji PCIE stwierdzono, że jeśli po stronie wysyłającej zwykle umieszcza się dwie płytki, wykorzystywana jest także inna funkcja kondensatora sprzęgającego AC - ochrona przed przepięciem. Na przykład SATA zwykle musi być umieszczona blisko złącza.
Wartość pojemności 3 kondensatorów AC
Łącze sygnałowe może być równoważne stałemu rezystorowi R, gdzie pojemność kondensatora sprzęgającego AC wpływa na stałą czasową τ, Im większy RC, tym większa składowa stała i niższy spadek napięcia prądu stałego. Poniżej przeanalizujemy wartość pojemności kondensatorów prądu przemiennego: 3,1 0,1 μF Kondensator prądu przemiennego Kondensator sprzęgający prądu przemiennego przyjmuje 0,1 μF. Opakowanie to 0402, a kondensator znajduje się po stronie odbiorczej. Obwód pokazano na poniższym rysunku:

Schemat oka do testu jest następujący:

3.2 Kondensator 10 μF AC
Kondensator sprzęgający AC przyjmuje 10 μF. Opakowanie to 0402, a kondensator znajduje się po stronie odbiorczej. Obwód pokazano na poniższym rysunku:

Schemat oka do testu jest następujący:

3.3 Analiza wyników
Można zauważyć, że zwiększenie pojemności sprzęgającej prowadzi do zmniejszenia wysokości oka. Analiza: „duża prędkość” powoduje, że pojemność staje się niezadowalająca. Indukcyjność indukcyjna wygeneruje rezonans szeregowy. Im większa wartość pojemności, tym niższa częstotliwość rezonansowa. Pojemność sprzęgająca prądu przemiennego ma charakter indukcyjny przy niskich częstotliwościach, więc tłumienie składowej o wysokiej częstotliwości wzrasta, wysokość oka maleje, zbocze narastające spowalnia, a odpowiednie JITTER również wzrasta. Zwykle zaleca się, aby pojemność sprzęgająca AC wynosiła od 0,01 uf do 0,2 uf, a 0,1 uf jest bardziej powszechne w projektach. Zalecane jest użycie opakowania 0402.
Zestawienie 4 kondensatorów AC
Po pierwsze, niektóre protokoły lub podręczniki będą zawierać wymagania projektowe, a my umieścimy je zgodnie z wytycznymi projektowymi.
(Analiza: Ogólnie rzecz biorąc, położenie i wielkość pojemności kondensatora sprzęgającego AC są dostarczane przez protokół sygnałowy lub dostawcę chipa. W przypadku różnych sygnałów i układów ich położenie i wielkość pojemności są różne. Na przykład sygnały PCIE wymagają kondensatora sprzęgającego AC aby znajdować się blisko końca nadawczego kanału, sygnały SATA wymagają, aby kondensator sprzęgający AC znajdował się blisko złącza, a w przypadku sygnałów 10GBASE-KR kondensator sprzęgający AC musi znajdować się blisko końca odbiorczego kanału sygnałowego. Po drugie, jeśli jest to sygnał z układu scalonego do układu scalonego, umieść go blisko końca odbiorczego.
Analiza 1: Kondensator jest uważany za punkt nieciągłości impedancji (dlatego wymagane jest maksymalne dopasowanie linii przesyłowej). Jeśli zostanie umieszczony blisko końca odbiorczego i ma ten sam współczynnik odbicia, sygnał przed odbiciem ulegnie tłumieniu kanału, co spowoduje mniejszą energię niż początkowe odbicie.). Dlatego większość łączy szeregowych wymaga do działania odbiornika;
Analiza 2: Podczas procesu transmisji sygnału niektóre komponenty prądu stałego mogą również zakłócać się nawzajem, co prowadzi do problemów z odbiorem i bliskości końca odbiorczego.
Analiza 3: Po symulacji AD stwierdzono również, że efekt jakości obrazu oka jest lepszy po umieszczeniu go na końcu odbiorczym. Po trzecie, jeśli jest to układ scalony do złącza, należy go umieścić blisko złącza.
(Analiza: Wiemy, że kondensatory sprzęgające AC pełnią inną funkcję, jaką jest zapewnienie ochrony przed przepięciami i przetężeniami. Dlatego w przypadku złączy zdarza się, że ta funkcja jest pełniona. Dlatego większymi wymaganiami jest umieszczanie ich blisko złączy .) Podczas transmisji sygnałów SATA nastąpi tłumienie, a im większa odległość transmisji, tym większe tłumienie. Zostanie więc do niego podana fala nośna (czyli składowa DC), a po wejściu do urządzenia IC lub SATA składowa stała zostanie odfiltrowana metodą kondensatorów szeregowych. Będzie to miało lepszą jakość sygnału, co jest efektem izolacji prądu stałego.