原创 一颗小电容听老师傅摆却让主板死机,PCIE AC耦合电容的坑

2020-3-25 16:23 495 0 分类: 测试测量 文集: 知识汇集

  • 电容等效模型是LRC串联,一定容值电容的等效阻抗随频率变化的曲线是一个开口向上的V,不是频率越高等效阻抗越小,且容值越大V的最低点就是等效阻抗最小点对应的频率越低

  • 我19年前的845主板,换过一次电容,12个,都鼓包了,还有流液体的。现在开机有时候不起动,需要预热半小时才启动。估计还是电容的问题。可见,对于电路板来说,电容是寿命的决定者。

  • "因为PCIE信号是直接从CPU出来后就到连接器了"。直接插PCIe槽的标准卡,能买到没有rx电容的卡吗?aio买的和台式机用的不是一样的卡?

  • 这里解释一下,电容越大,越容易通低频,小电容通高频

  • 大电容滤低频,小电容滤高频。这里说的大和小,是指容值还是尺寸?求科普

1, 电容的作用

1)旁路电容是为本地器件提供能量的器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。

2)去耦电容就是起到一个"电池"的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰,在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。

3)大电容滤低频,小电容滤高频。电容的作用就是通交流隔直流,通高频阻低频。电容越大高频越容易通过。

4)储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。

2, 电解电容与陶瓷电容区分

电解电容又分固态电容和液态电容,固态电解较液态电解电容来说具有:高稳定性,寿命长,低 ESR和高额定纹波电流相比其它类型电容,其显著特征就是电容量大

液态电解电容 铝电解电容具有小尺寸,高稳定性,耐热等显著优点;

经验未必对!一颗小电容听老师傅摆却让主板死机,小电容大作用啊

陶瓷电容分为X7R,X5R,Y5V,NPO/COG 等电容;

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3, 今天重点说下PCIE AC耦合电容的坑

先来简单的简绍一下PCIE的基本知识,PCIE在电脑设备的重要性不言而喻,可以接显卡,声卡,网卡等;同时PCIE是一种高速串行总线标准,PCIE1.0一个通道的速率250MB/s, PCIE2.0一个通道的速率500MB/s, PCIE3.0一个通道的速率1GB/s, 由于速率的不同,耦合电容的选取值有所不同,PCIE1.0和PCIE2.0的AC耦合电容选取值的范围在75nf-265nf(可以选用0.1uF的电容); PCIE3.0的AC耦合电容选取值的范围在180nf-265nf(可以选用0.22uF的电容);

如果CPU是PCIE3.0,设备是PCIE2.0通讯起来速度是按PCIE3.0的速度还是PCIE2.0的速度呢?在TX和RX差分信号线在的耦合电容值怎么选取?下图是PCIE信号的拓扑图;

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显而易见,PCIE3.0是向下兼容PCIE2.0和PCIE1.0的,所以当CPU是PCIE3.0,设备是PCIE2.0,通讯速率最大只能达到PCIE2.0的速率;那么差分耦合电容的值可选用0.1uF; 

说到坑,笔者的有位硬件工程师朋友最近在调试PCIE设备时遇到问题。接上PCIE设备时会导致主板各种死机,找不到设备。通过各种方式的调试也没找到解决办法,以为是软件的问题,以为PCIE设备的问题,都觉的不是硬件的问题。

因为PCIE信号是直接从CPU出来后就到连接器了,中间就一个0.1uF的耦合电容,也没有其它什么东西了,检查了PCB的设计(线没超长,等长做了,差分间距满20mil,阻抗控了85欧姆,有完整的参考地平面,过孔也就两个),都符合要求,而且按照我们的经验,CPU的PCIE出来到连接器,TX差分信号的耦合电容需要加在主板端,RX差分信号的耦合电容一般在设备上面,这都老师傅了,应该不会错。

经过一周多的调试,看规格书的时候偶尔看到这样一句话(AIO topology assume Tx and Rx ac caps on MB)。意思是TX和RX的AC耦合电容都是在主板端上,瞬间想起了自己设计的RX没加AC耦合电容。加上后瞬间解决的之前遇到导致主板死机,找不到设备的问题;这回被经验坑了回,同时也是被RX上的AC耦合电容坑了回;下面再来看看PCIE在PCB上的走线图;


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