高速AC耦合電容挨得很近，PCB串擾會不會很大……
發布時間：2025-07-22 15:47
PCB串擾大是肯定大的啦！但是設計工程師也很委屈啊：芯片互聯動不動就有一百幾十對高速信號的AC耦合電容， 首先我得都塞進PCB板去啊，其次的串擾那都是其次了…… 高速先生成員--黃剛
做過類似CPU服務器板PCB設計的朋友都知道，CPU與CPU之間會有很多很多對高速互連的走線，也就是很多圈內人稱為Interlaken的走線。你說這一大把互聯的高速信號對數多也就算了，關鍵是每一對都需要在外面串上交流（AC）耦合電容。當然，我們知道原理上來說是需要的（至于為什么，可以翻翻之前高速先生的文章哈，里面啥都有說！），但是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好，就像下面這樣哈。
見多識廣的高速先生覺得上面的電容其實算擺的很寬松了，換言之就是設計工程師處理起來的難度已經不是很大了。再看看下圖？這個距離是不是慢慢的讓你們覺得恐懼了？
恐懼？恐懼啥呢，那當然是大家都會擔心對與對之間的串擾啊，在滿足物質生活之后（能塞到PCB板之后），肯定要慢慢開始注重精神生活了！鑒于有不少的粉絲，包括公司設計部的同事都來問過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，于是在項目忙到起飛的時候也偷個閑來建個模型驗證下，給大家第一手的量化數據哈！
行吧，為了大家能有更直觀的認識，加就加吧。Chris用目前比較通用的0402電容來建模驗證。建立一個初始的3D模型就像下面這樣哈：
也就是兩對0402高速信號的AC耦合電容的模型，我們來研究不同距離下他們的串擾大小，這也就是為什么模型的右邊要留那么多空間的原因咯。因為我們可以改變這兩對電容之間的距離，來不斷的進行掃描，看看不同距離下的串擾結果哈！動態的效果就像下面這樣了，距離從遠到近的變化情況。
當然，一開始不可能完全挨在一起的嘛，能估計你也不敢吧，哈哈。所以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！估計這個距離應該是你們敢放的最近的距離了吧？這個時候的距離大概25mil，指的是焊盤到焊盤的gap大小。
今天文章最重要的一張圖來了哈，那就是不同距離下的電容對間的串擾值，如下所示：
可以看到0mil就是代表這上圖的那個初始的距離，在我們大家做得比較多的28Gbps高速信號這個情況下，基頻在14GHz串擾大概33dB的樣子，當然拉開到100mil那么遠之后串擾直線下降到70dB這個非常非常理想的值了。當然Chris盲猜大多數的你們也真是沒有那么多空間能把兩對電容拉到100多mil的gap吧。那到底拉大到多少才合適呢？這個就看大家對裕量的安全感認知了，當然也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。對應到上面的仿真結果，也就是橙色的那一條曲線，大概30mil，加上初始的25mil，也就是55mil的焊盤gap。也就是大概下面這個距離哈，大家可以通過模型上的距離來體會下！
無論如何到最后都需要來個總結是吧？當然單單一個模型肯定沒法覆蓋到所有的疊層，所有的板材類型的case，但是參考意義Chris認為還是比較夠的，高速信號一般也用高速板材，這個case也是按照高速板材來仿真，各位粉絲不嫌棄的話，Chris認為都可以大膽的拿去參考參考！當然如果真的有喜歡挑刺的，或者是想要很確定自己做的這個板電容串擾多大的粉絲的話，Chris不說，大家也知道怎么來幫Chris回答他們了吧？
問題：Chris說了那么多，也讓大家說說唄：大家設計的時候高速AC電容都是按照間距多遠來放的啊？
