1. บทนำ

สำหรับวงจรความถี่ต่ำ ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุสามารถวิเคราะห์ได้เป็นอุปกรณ์ในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม ในวงจรความถี่สูง อุปกรณ์ทั้งสองนี้จะไม่ "เหมาะสม" วันนี้ การสนทนาหลักของเราเกี่ยวกับปัญหาของตัวเก็บประจุ ACซึ่งรู้จักกันทั่วไปในชื่อตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง AC หน้าที่หลักคือการกรองส่วนประกอบ DC ของสัญญาณ ซึ่งมีความสมมาตรเกี่ยวกับแกน X ด้านล่างนี้เราจะจำลองโดยใช้ MULTISIM โดยมีวงจรจำลองเฉพาะดังนี้

รูปคลื่นการจำลองแสดงไว้ด้านล่าง:

ด้านล่างนี้ เราจะวิเคราะห์ตำแหน่งตำแหน่งและขนาดความจุของตัวเก็บประจุ AC ตำแหน่งของตัวเก็บประจุ AC 2 ตัว แผนภาพต่อไปนี้แสดงวงจรคัปปลิ้งตัวเก็บประจุ AC ของตัวเก็บประจุ วันนี้เราจะวิเคราะห์ตำแหน่งของตัวเก็บประจุไฟฟ้ากระแสสลับตามวงจรนี้:

ในการออกแบบวงจรวงจร ตัวเก็บประจุนี้สามารถเทียบเท่ากับตัวเก็บประจุในอุดมคติ และ PORT1 และ PORT2 ถือได้ว่าเป็นวงจรเปิด ในวงจรความเร็วสูง ตัวเก็บประจุนี้ไม่สามารถเทียบเท่ากับตัวเก็บประจุในอุดมคติได้ และความถี่ของสัญญาณคือ 2.5G 2.1 ตัวเก็บประจุไฟฟ้ากระแสสลับวางอยู่ที่ปลายส่ง
วางตัวเก็บประจุไฟฟ้ากระแสสลับไว้ที่ปลายส่ง (PORT1) ดังแสดงในแผนภาพวงจรเฉพาะ:

แผนภาพตาทดสอบมีดังนี้:

2.2 ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง AC วางอยู่ที่ปลายรับ
วางตัวเก็บประจุ AC ที่ปลายส่ง (PORT2) ดังแสดงในแผนภาพวงจรเฉพาะ:

แผนภาพตาทดสอบมีดังนี้:

2.3 การวิเคราะห์ผลลัพธ์
เมื่อวางตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC ไว้ที่ปลายรับ (PORT2) ประสิทธิภาพของมันจะดีกว่าที่วางอยู่ที่ปลายส่งสัญญาณ (PORT1) มาก
การวิเคราะห์: อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุที่ไม่เหมาะจะไม่ต่อเนื่อง และพลังงานที่สะท้อนโดยสัญญาณหลังการลดทอนของช่องสัญญาณจะน้อยกว่าพลังงานที่สะท้อนโดยตรง ดังนั้นการเชื่อมโยงแบบอนุกรมส่วนใหญ่จึงจำเป็นต้องวางตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC นี้ไว้ที่ส่วนรับ แต่ก็มีข้อยกเว้นเช่นกัน ผู้เขียนพบปัญหานี้มาก่อนเมื่อทำการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ดกับบอร์ด เมื่อตรวจสอบข้อกำหนด PCIE พบว่าหากมักจะวางบอร์ดสองตัวไว้ที่ปลายส่ง ฟังก์ชั่นอื่นของตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC - การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น โดยปกติจะต้องวาง SATA ใกล้กับขั้วต่อ
ค่าความจุของตัวเก็บประจุ AC 3 ตัว
การเชื่อมต่อสัญญาณสามารถเทียบเท่ากับตัวต้านทานคงที่ R โดยที่ความจุของตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC ส่งผลต่อค่าคงที่ของเวลา τ RC ยิ่ง RC มีขนาดใหญ่ ส่วนประกอบ DC ก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะลดลง ด้านล่างเราจะวิเคราะห์ค่าความจุของตัวเก็บประจุ AC: 3.1 0.1 μF ตัวเก็บประจุ AC ตัวเก็บประจุแบบเชื่อมต่อ AC ใช้ 0.1 μF บรรจุภัณฑ์คือ 0402 และตัวเก็บประจุตั้งอยู่ที่ปลายรับ วงจรดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

แผนภาพตาสำหรับการทดสอบมีดังนี้:

3.2 10 μ F ตัวเก็บประจุ AC
ตัวเก็บประจุแบบเชื่อมต่อ AC ใช้ 10 μ F. บรรจุภัณฑ์คือ 0402 และตัวเก็บประจุตั้งอยู่ที่ปลายรับ วงจรดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

แผนภาพตาสำหรับการทดสอบมีดังนี้:

3.3 การวิเคราะห์ผลลัพธ์
จะเห็นได้ว่าการเพิ่มความจุของคัปปลิ้งทำให้ความสูงของดวงตาลดลง การวิเคราะห์: เป็น "ความเร็วสูง" ที่ทำให้ความจุไฟฟ้าไม่เป็นที่น่าพอใจ ตัวเหนี่ยวนำแบบเหนี่ยวนำจะสร้างเสียงสะท้อนแบบอนุกรม ยิ่งค่าความจุมากขึ้น ความถี่เรโซแนนซ์ก็จะยิ่งต่ำลง ความจุของคัปปลิ้ง AC เป็นแบบอุปนัยที่ความถี่ต่ำ ดังนั้นการลดทอนของส่วนประกอบความถี่สูงจะเพิ่มขึ้น ความสูงของดวงตาลดลง ขอบที่เพิ่มขึ้นจะช้าลง และ JITTER ที่สอดคล้องกันก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยปกติจะแนะนำว่าความจุของคัปปลิ้ง AC อยู่ระหว่าง 0.01uf ถึง 0.2uf และ 0.1uf นั้นพบได้บ่อยในโปรเจ็กต์ แนะนำให้ใช้บรรจุภัณฑ์ 0402
สรุปตัวเก็บประจุ AC จำนวน 4 ตัว
ประการแรก ระเบียบวิธีหรือคู่มือบางฉบับจะระบุข้อกำหนดในการออกแบบ และเราจะจัดวางข้อกำหนดเหล่านั้นตามแนวทางการออกแบบ
(การวิเคราะห์: โดยทั่วไป ตำแหน่งและขนาดความจุของตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC นั้นจัดทำโดยโปรโตคอลสัญญาณหรือซัพพลายเออร์ชิป สำหรับสัญญาณและชิปที่แตกต่างกัน ตำแหน่งและขนาดความจุจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สัญญาณ PCIE ต้องใช้ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC เพื่อให้ใกล้กับปลายส่งสัญญาณของช่องสัญญาณ สัญญาณ SATA จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC ใกล้กับตัวเชื่อมต่อ และสำหรับสัญญาณ 10GBASE-KR ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง AC จะต้องอยู่ใกล้กับปลายรับของช่องสัญญาณ ประการที่สอง ถ้ามาจาก IC ถึง IC โปรดวางไว้ใกล้กับส่วนรับ
การวิเคราะห์ที่ 1: ตัวเก็บประจุถือเป็นจุดไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์ (ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจับคู่สายส่งให้มากที่สุด) หากวางใกล้กับปลายรับสัญญาณและมีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนเท่ากัน สัญญาณจะถูกลดทอนช่องสัญญาณก่อนที่จะสะท้อน ซึ่งจะส่งผลให้พลังงานน้อยกว่าการสะท้อนครั้งแรก) ดังนั้นลิงค์ซีเรียลส่วนใหญ่จึงต้องการให้เครื่องรับเล่น
การวิเคราะห์ที่ 2: ในระหว่างกระบวนการส่งสัญญาณ ส่วนประกอบ DC บางตัวอาจรบกวนซึ่งกันและกัน ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการรับสัญญาณและความใกล้กับจุดสิ้นสุดการรับ
การวิเคราะห์ที่ 3: หลังจากการจำลอง AD พบว่าเอฟเฟกต์คุณภาพของภาพดวงตาจะดีกว่าเมื่อวางไว้ที่ปลายรับ ประการที่สาม หากเป็น IC สำหรับตัวเชื่อมต่อ โปรดวางไว้ใกล้กับตัวเชื่อมต่อ
(การวิเคราะห์: เรารู้ว่าตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง AC มีฟังก์ชั่นอีกอย่างหนึ่งคือให้การป้องกันแรงดันไฟเกินและกระแสไฟเกิน ดังนั้น ในกรณีของคอนเนคเตอร์ ฟังก์ชันนี้จึงเกิดขึ้น จึงมีข้อกำหนดเพิ่มเติมคือต้องวางไว้ใกล้กับคอนเนคเตอร์ .) ในระหว่างการส่งสัญญาณ SATA จะมีการลดทอนสัญญาณ และยิ่งระยะการส่งข้อมูลนานเท่าใด การลดทอนก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น คลื่นพาหะ (เช่น ส่วนประกอบ DC) จะถูกมอบให้ และหลังจากเข้าสู่อุปกรณ์ IC หรือ SATA แล้ว ส่วนประกอบ DC จะถูกกรองออกโดยใช้วิธีตัวเก็บประจุแบบอนุกรม ซึ่งจะมีคุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการแยกกระแสตรง