答题|有想过吗,高速信号隔直电容为什么是几百NF量级的?

高速先生 2023-10-13 14:25


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有想过吗,高速信号隔直电容为什么是几百NF量级的?

(戳标题,即可查看上期文章回顾)


Q

怎么解释1nf的电容链路整体波形或眼图的幅度拉下来的现象呢,除了电容选对外,还有什么方法来改善这种长“0”长“1”码型对高速信号的影响呢?

感谢各位网友的精彩回答,下面是高速先生的一些观点:


1,首先解释下为什么1nf电容会把波形整体拉下来?其实如果大家理解了电容在低频是高阻抗,衰减很大就能理解了,长“0”或者长“1”就是属于码型中很低频的组成部分,这样的话它的幅度就很小,所谓幅度就是相对0电位的大小,所以就是很低,那高频不怎么受电容衰减的影响,因此长“1”之后的那一位高频的“0”幅度依然很高,因此就呈现出整体拉下来的情况了;


2,当然我们能碰到的问题,行业在制定这个标准时也想到了,因此我们除了电容的大小不能太小来保证之外,还在硬件端加入了一些功能,例如像我们的PCIE4.0的协议就加入了扰码的功能---128B/128B编码方式,当然像更低一点的PCIE2.0的话,就用开销很大的8B/10B编码,这个不同的编码方式高速先生之前的文章也写过了,有兴趣的朋友可以找找之前的文章来看看哈!



(以下内容选自部分网友答题)

虽然电容很小很小,但是其S21参数受到贴片焊盘,焊锡等寄生参数影响,在一定频率后会猛减。所以电容越小不一定越好。
用编码可以去除长零长一带来的影响,比如以太网用曼彻斯特码,网线的通信距离挺长的  

@ 欧阳

评分:3分

通俗讲,大电容通低频,小电容通高频。一般的应用准则是电容自谐振频率略大于信号频率。出现的长连0/长连1会导致直流压降和码型的抖动有关,可以通过加扰码防止长连0/长连1出现。 

@ 杆

评分:3分

出现幅值被拉低,应该是谐振或者Q值的原因。至于减少长0和长1,用编码可以处理,比如通信原理中说的,比如曼彻斯特,HDB3等 

@ Ben

评分:3分

1.电容大了,基线不容易漂,但达到直流平衡的时间会变长,导致链路编码设计时需要更长的前导码。电容小了,可以很快达到直流平衡,但基线很容易飘走2.编码方式优化,插入01来改变长1   或者长0 的情况 


@ Sarah

评分:3分

1.长0或者长1时实际频率低,这样大的电容就会时间变长,波形变缓。2.应该有新的通信方式让通信改变长0或者长1的问题吧,3.最好的是编码方式优化 

@ Wang

评分:3分

1、幅值被拉下来:电容的特性通高频阻低频造成的,1nF的电容和220nF的低频段的截止频率不一样,1nF电容对低频分量影响更大。
2、长0或者长1:其实应对措施还是挺多的,比如,改变编码方式,如8b10b;改变码型,采用归零码;采用位填充机制(CAN CAN-FD 就是这样的)。 

@ 姚良

评分:3分

大道至简:身轻如燕则高效灵活,但难免定力不足;大力出奇迹则可稳如泰山,但难免笨重,行至半路不易调整姿势。交流耦合电容的选择无非也是面临这两个问题:直流平衡和基线漂移。电容大了,基线不容易漂,但达到直流平衡的时间会变长,导致链路编码设计时需要更长的前导码。电容小了,可以很快达到直流平衡,但基线很容易飘走,那么在链路编码设计时,就只能采用更短的平衡编码,避免出现长0或者长1。两者最终都将导致编码效率降低,所以折中最好。

@ imin

评分:3分

说白了就是与传输线端接阻抗组成了一个高通滤波器,这个电容决定了低频截止频率。有公式可以计算该电容最小值的。 

@ 布莱恩

评分:2分

建模也要符合现实情况,现实中会加入扰码的,不会出现长0或长1。 

@ 李江华

评分:2分

不同意这个结论,由于编码和扰码的存在,pcie码型不会有这么长的0和1。另外值越大的电容,低频时的等效阻抗越低,那为什么不用uF级的电容?印象中220nF的选择跟pcie   detect有关 

@ pallas

评分:2分

从PCIe3.0开始换成128/130编码之后,可能出现连续1或者连续0的长度比8/10编码要长很多,所以PCIe3.0开始要求220nF隔直电容似乎就是这样的(虽然实际上小一些大概都能用,但总归是会造成裕量越来越小)  

@ 黄伟超

评分:2分

拉下来:长0或者长1时实际频率低了,隔直电容又小,所以幅值降低了;别的办法:好像有的通信方式会在长01插入额外的01来减轻这个现象,不记得具体名字叫什么了 

@ BSP

评分:2分


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