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PCIe、SATA、USB 3.0 等串行链路的差分线上,通常都需要串接交流耦合电容(AC Coupling Capacitor)。

参考

https://amaldev.blog/back-to-basics-ac-coupling-in-high-speed-lines/

简单来说,串接耦合电容的目的可以概括为“保护”和“电平匹配”,核心原因有以下四点:

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1. 解决两端“共模电压”不同的问题(隔直)

高速信号的发送端(TX)和接收端(RX)往往不在同一颗芯片上,两边的供电或内部共模电平通常不一致。例如 TX 共模电平为 1.2V、RX 为 0.8V 时,若直接连接,电平关系将无法保证。中间串入电容把直流隔开,两边芯片即可各自维持合适的偏置电压,互不干扰。

2. 防止两边“地”不平(防地电位差)

当 TX 和 RX 位于不同板卡上(如主板与插卡)时,两边的 GND 很难做到绝对等电位。即使只有几十毫伏的压差,直接连通也会沿差分线产生持续的直流电流,既造成功耗浪费,也可能损坏接收端引脚。串入电容后,直流无法通过,该问题随之消除。

3. 为“热插拔”提供保护

许多接口都支持热插拔。若 RX 端尚未上电(引脚为 0V),带电插入一个已上电的 TX 端,瞬间的大电流很容易击穿 RX。串入耦合电容后,插拔瞬间的冲击电流只会对电容充电并快速衰减,从而保护芯片。

4. 改善眼图(去除基线漂移)

信号长距离传输时容易混入低频直流分量,导致基线漂移。电容本身等效于高通滤波器,可以滤除低频杂波,使接收端眼图更清晰、抖动(Jitter)更小。

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