高速先生成員--黃剛

交流耦合電容，坊間也俗稱隔直電容，相信大家對它的原理都非常的熟悉，就是把直流電平隔掉，保證傳輸過程中電平的轉換不會影響接收端。下面的一條常見的PCIE4.0的金手指鏈路，TX端會有隔直電容，做過類似硬件原理的朋友都知道，電容的容值一般就是100到幾百nf級別的，有的用100nf，有的用220nf，差不多就是這個量級了。

大家用著也很習慣，只要鏈路的阻抗損耗等PCB參數優化好了，功能上也不會有什么問題，今天高速先生拋開自己的老本行---高速鏈路在PCB的優化不說，就聊聊這個隔直電容容值的不同對高速信號的影響！

首先我們提取上面的這條PCB鏈路的無源結果，電容的話我們來嘗試PCIE常用的220nF的電容，為了研究不同容值電容的影響，我們找一個1nF的電容來做對比。看看220nf和1nf電容對PCIE4.0信號的影響。

首先我們看看損耗方面的差異哈，16Gbps的PCIE4.0信號基頻是8GHz，然后我們“驚訝”的發現，兩種不同容值的電容在8GHz頻點的損耗幾乎是一樣的。

難道不同容值的電容就真的對高速信號沒有影響？細心的朋友可能此刻已經在放大上面那張損耗的對比圖了，然后就猛的發現還是有一個局部地方是有差異的，沒錯！就是放大很多倍之后看到低頻的位置其實是不一樣的哈。

從放大之后的結果可以看到，1nf電容在很低很低頻段的時候其實是比220nf電容的損耗要大的，后面頻率上去之后兩者才慢慢趨于一致。也就是說，不同容值電容在較低頻段對高速信號的傳輸作用是不同的。

當然說到這里很多朋友會問，那然后呢，到底對高速信號的影響在哪里，能不能說得讓大家明白一點？當然可以！高速先生的宗旨就是通俗易懂，那我們再接著往下講，通過波形和眼圖的形式繼續分析它們的差異哈！

我們知道，高速串行信號的碼型其實是隨機碼，什么叫隨機碼，也就是可能在某些時刻會出現下面這兩種碼型比較極端的碼型。

上面那種就是很多長“1”的碼型，也就是連續很多位都是“1”，下面那種可能還正常一點，就是“1”和“0”切換得更頻繁的碼型。相信我！對比這兩種碼型經過這條不同容值電容鏈路后的情況你們就知道差異了。

首先我們用這兩串碼型去通過220nf電容的鏈路，第一串長“1”的碼型發送過去的效果：

然后是第二串“1”和“0”切換頻繁的鏈路發送過去的效果：

感覺還行啊，兩種碼型都符合大家的預期吧，除了有一點損耗之外，幅度，電平這些都很好，沒什么問題！

那趁熱打鐵吧，我們再用這兩串碼型發送到1nf的鏈路中去，看看接收端的表現。

首先我們先用第二串“1”和“0”切換頻繁的鏈路發送過去，先看它的表現：

不能說一模一樣，但是真的和220nf的時候沒區別啊！先別緊張，我們接著來看看長“1”的這串碼型發到1nf電容鏈路的情況，要是看完了，也沒區別，你們再走唄！

來啦，長“1”的這串碼型發到1nf電容鏈路的效果是這樣的：

從波形的大小上看也沒區別啊？？？？不是，好像還真有點區別，什么區別呢？波形和眼圖的幅度為什么會拉下來啦？怕大家沒理解，我補一張對比的波形圖，這次能看到差異了吧？

這時就看到1nf電容鏈路對高速信號的影響了吧，不對稱的眼圖會導致有效的眼寬和眼高都非常小，所以選對隔直電容的容值對高速串行信號的性能還是影響賊大的，一直沿用下來的100nf或者220nf還是很有道理的哈！

審核編輯 黃宇