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发表于 2025-7-22 17:54:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。
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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?
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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!
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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:
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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。
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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。
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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:
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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!
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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?
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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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