隔直电容的性能解读

隔直电容通常串接在一个差分链路的每根数据线上，它有很多用途。例如，它可以转换一个信号的平均直流偏置电平，以适合于不同电压标准的逻辑器件。它可以保护发射器、接收器，使之免受因上电序列不良而出现破坏性过载事件的危害。它可以作为电路功能的一部分，检测线路断连的情况。在所有这些应用中，隔直电路都不得损坏通过它的数据。

图1给出了一个隔直电容的典型电气模型，可以用一个串行链路将其串接。该模型显示了一个PCB走线的输入和一个输出。实际上，电容是焊在连接输入与输出走线的焊盘上。电气上看，图中用一个逻辑图替代了实际的电容，该逻辑符号包括三个主要元件，都是电容的标准电气模型。CBULK 表示元件的标称电容。LSERIES 是与焊盘、过孔和信号电流所穿过电容体任何部分相关的布局电感。RSERIES 是元件的等效串联电阻。图1列出了一个普通EIA 0402尺寸6.3V电容的典型值。图中亦包含了第四只元件CBODY。该元件表示实际电容体与所有其它邻近物体（包括参考面）之间的寄生电容。

图1 在一个隔直电容中，在3.125 GHz时，CBULK和RSERIES的阻抗是可忽略的。LSERIES和CBODY的值最关键。

在任何电路分析中，第一步都是对电路阻抗做一个快速评估，看是否可以忽略掉任何元件。假设链接速率为6.25 Gbps，交错101010模式（可以做出的最快模式）的频率等于3.125 GHz。图1列出了这一频率下，四个模型元件的阻抗大小。

体电容与串联电阻的阻抗可以忽略不计；串联电感与寄生并联电容是主要的成份。电路看起来像一个针对分布式传输线的梯形模型单稳态部分。电路的阻抗等于

当一个上升沿到达输入终点时，如果电路的体电容过大，而串联电感过小，则阻抗小于PCB走线的阻抗，电路表示为一个简单的负脉冲。另一方面，如果电路的串联电感过大，而体电容过小，则阻抗大于PCB走线的阻抗，电路表示为一个简单的正脉冲。将电感与电容调节到正确的比率，电路就变得几乎完全电气透明。这就是优秀隔直电容性能的秘密。

一种降低体电容的方式是在电容下方的参考面上，切割出一个小的圆形空洞，从而对地释放了电容，并略微增加了串联电感。这两个结果都提高了电路的阻抗。

一名模拟工程师可能建议说，可以主动地缩小体电容的值，直到由体电容和串联电感所形成的串联谐振频率与3.125 GHz相适应。不幸的是，只有在窄带情况下，以这种方式调节体电容才会获得利益，并且仍留有寄生体电容，产生出反射。增大储能电容，直到其阻抗可以忽略，这样就只要考虑串联电感和体电容。这些元件之间可以做均衡，以获得几乎理想的性能。