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信號(hào)完整性仿真 > 服務器板PCB設計的朋友都知道:高速AC耦合(hé)電容(róng)挨得很近,串擾會不會很大……

服務器板PCB設計的朋友(yǒu)都知道:高速AC耦合電容挨得很近(jìn),串擾會不會很大……

發布時(shí)間:2025-07-21 17:18:20

電容 仿真(zhēn) 串擾 阻抗 優化 封裝 間距(jù) gap 高速 串行

高速先生(shēng)成員-- 黃剛

做過類似CPU服(fú)務器板PCB設計的朋友都知道,CPUCPU之間會有很多很多對高速互連的走線(xiàn),也就(jiù)是很多(duō)圈內人稱為Interlaken的走線。你說這一大把互(hù)聯的高速信號對數多也(yě)就(jiù)算了,關鍵是每一對都需要在外麵串上交流(AC)耦合(hé)電容。當然,我們知道原理上來說是需(xū)要的(至(zhì)於為什麽(me),可以翻翻之前高速先生(shēng)的文章哈,裏麵啥都有說!),但是(shì)實際操作起來都會讓設計工程師非常的討厭,需要有一片比較空的位置來把它們塞進去擺(bǎi)好,就像下(xià)麵這樣哈。

 

349-01.png

見多識廣的高速先生覺得上麵的電容其(qí)實算擺的很寬鬆了,換言之就是設(shè)計工程師處(chù)理起來(lái)的難度已經不是很大了(le)。再看看下(xià)圖?這個距離是不是慢慢的讓你們覺得恐懼了?

 

349-02.png

恐懼?恐懼啥呢,那(nà)當然是大(dà)家都(dōu)會擔心(xīn)對與對之間的串擾(rǎo)啊,在滿足物質生活之後(能塞(sāi)到PCB板之後),肯定要慢慢開始注重(chóng)精神生活了!鑒於有不少的粉絲,包括公司設計部(bù)的同事都來問過Chris這個問題:到底電容之間擺多近信號的串擾能夠被接受啊?Chris不忍心每次都跟他們說“這要看你高速信號跑得速率來定”這句萬能說辭,於(yú)是在項目(mù)忙到起飛的(de)時候也偷個閑來(lái)建個模(mó)型驗證下,給大家第(dì)一手(shǒu)的量(liàng)化數據哈!

 

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行吧,為了大家能有更直觀的認識,加就加吧。Chris用(yòng)目前比較通用的0402電容來建(jiàn)模驗證。建立(lì)一(yī)個初始的3D模(mó)型(xíng)就像下麵(miàn)這樣哈:

 

349-04.png

也就是兩(liǎng)對0402高速信號的AC耦合電容的模型,我們來研究不同(tóng)距(jù)離下(xià)他們的串(chuàn)擾大小,這也就是為什麽模型的右邊要留那麽多空間的(de)原因咯。因為我們(men)可以改變這兩對電容之間的距離,來不斷的(de)進行掃描,看看不同(tóng)距離下的串擾(rǎo)結果哈!動態的效果就(jiù)像(xiàng)下麵這樣了,距離從遠到近的(de)變化情況。

 

電容.gif

當然,一開始不可能完全挨在一(yī)起的嘛,能估(gū)計你也不敢吧(ba),哈哈。所以(yǐ)我們最小從這個距離開始掃描,我們把這個距離當作0mil的初始值!估計這(zhè)個距離應該是你們敢放的最近的距離了吧?這個時候(hòu)的(de)距離大概25mil,指(zhǐ)的是焊盤到焊盤的(de)gap大小。

 

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今天文章最重要(yào)的一張圖來了哈(hā),那就是不同距離下的電容對間的串擾值,如下所示:

 

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可以看到0mil就是代表這上圖的那個初始的(de)距離,在我們大家做得比較多的28Gbps高速信號這個情況下,基(jī)頻在14GHz串擾(rǎo)大概33dB的樣子,當然拉開到100mil那麽遠之後串擾直線(xiàn)下降到70dB這個非常(cháng)非常理想的(de)值了。當然Chris盲猜大多數(shù)的你們也真是沒(méi)有那麽多空間能把兩對電容(róng)拉到100milgap吧。那到底拉大(dà)到多少才合適呢?這(zhè)個(gè)就看大家對裕量的安全感認知了,當然也(yě)看不同高速信號的裕量了。在28Gbps的高速信號中,Chris認為50dB是一個還不錯的門檻。對(duì)應到上麵的仿真結果(guǒ),也就是橙色的(de)那一(yī)條曲線,大概30mil,加(jiā)上初始的25mil,也就是(shì)55mil的焊盤gap。也就是(shì)大概下麵這個距(jù)離哈,大家可以通過模型(xíng)上的距離來體(tǐ)會(huì)下(xià)!

 

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無論如何到(dào)最後(hòu)都需要(yào)來個總結是吧?當(dāng)然單(dān)單一個模型肯定沒法(fǎ)覆蓋到所有的疊層,所有的板材類(lèi)型的case,但(dàn)是參考意義Chris認為還是比較(jiào)夠(gòu)的,高速(sù)信號一般也用高速板材,這個case也是按照高速板材來仿真,各(gè)位粉絲不嫌棄的話(huà),Chris認為(wéi)都可(kě)以大膽的(de)拿去參考參考!當然如果真的有喜歡(huān)挑刺的,或者是想要(yào)很確定自己做的這個(gè)板電容串擾多大的粉絲的話,Chris不說,大家也知道(dào)怎麽來幫Chris回答他們了吧?

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