在电路设计领域，高频电路与低频电路有着显著的差异。相较于低频电路需要进行复杂的电路匹配，高频电路的结构相对简单。然而，简单的结构往往意味着需要考虑更多的问题。以常见的 AC 耦合电容为例，在实际应用中，要么在芯片之间添加两颗直连，要么在芯片与连接器之间添加两颗。看似简单的操作，却因 “高速” 这一特性而变得不同寻常。高速使得这颗电容不再 “理想”，如果这颗电容设计不当，很可能导致整个项目的失败。因此，对于高速电路而言，AC 耦合电容若未得到优化，将会产生 “致命” 的影响。

首先，我们需要明确 AC 耦合电容的作用。一般来说，AC 耦合电容用于提供直流偏压，即滤除信号的直流分量，使信号关于 0 轴对称。那么，这颗电容是否可以放置在通道的任意位置呢？这是许多人在进行高频电路设计时，在使用这颗电容时遇到的个问题 ——AC 耦合电容究竟应该放置在何处。

下面，我们以一个项目中常见的典型通路为例进行分析。

在低速电路设计中，这颗电容可以等效为理想电容。但在高频电路中，由于寄生电感的存在以及板材造成的阻抗不连续性，实际上这颗电容不能被视为理想电容。假设信号频率为 2.5G，通道长度为 4000mil，AC 耦合电容分别放置在距离发送端和接收端 200mil 的位置。我们来观察一下仿真得到的眼图变化。

显然，当 AC 耦合电容靠近接收端时，信号的完整性要好于放置在发送端的情况。这是因为非理想电容器存在阻抗不连续的问题，信号经过通道衰减后反射的能量会小于直接反射的能量。因此，绝大多数串行链路要求将这颗 AC 耦合电容放置在接收端。不过，也存在例外情况。例如，在进行板对板连接时，查阅 PCIE 规范会发现，如果是两个板，通常将 AC 耦合电容放置在发送端，此时还利用了 AC 耦合电容的另一个作用 —— 过压保护，像 SATA 接口就通常要求靠近连接器放置。

解决了放置位置的问题后，另一个困扰大家的问题就是容值的选取。在整个串行链路中，等效出的电阻 R 是固定的，那么 AC 耦合电容 C 的选取将关系到时间常数（RC）。RC 越大，通过的直流分量越大，直流压降越低。那么，AC 耦合电容是否可以无限增大呢？答案显然是否定的。

与图 3 相比，可以看出增大耦合电容后，眼高变低。这是因为 “高速” 使得电容变得不理想，感应电感会产生串联谐振，容值越大，谐振频率越低，AC 耦合电容在低频情况下呈感性，因此高频分量衰减增大，眼高变小，上升沿变缓，相应的 JITTER 也会增大。通常建议 AC 耦合电容的容值在 0.01uf - 0.2uf 之间，在项目中 0.1uf 较为常见，推荐使用 0402 的封装。

，在解决了以上两个问题后，我们从 PCB 设计的角度来分析这颗电容的优化设计。在实际项目中，与 AC 耦合电容的位置、容值大小等可见因素相比，板材本身（包括焊盘的精度、铜箔的均匀度等）以及焊盘处的寄生电容对信号完整性的影响更加难以捉摸。我们知道，高频信号必须沿着具有均匀特征阻抗的路径传播，如果遇到阻抗失配或不连续的情况，部分信号会被反射回发射端，导致信号衰减，影响信号的完整性。在项目中，这种情况通常会出现在焊盘或者板载连接器处。许多人在初进行高速电路设计时，经常会遇到这个问题。

要解决这个问题，需要从两个方面入手。首先，在板材的选取上，通常选用高性能的 ROGERS 板材。罗杰斯的板材在铜箔厚度的控制上非常，均匀的铜箔覆盖大大降低了阻抗的不连续性。其次，在消除焊盘处的寄生电容方面，业内常见的方法是在焊盘处进行隔层处理（挖空位于焊盘正下方的参考平面区域，在内层创建铜填充），通过增大焊盘与其参考平面（或者是返回路径）之间的距离，减小电容的不连续性。在实际项目中，采用介质均匀、铜箔宽度控制的 ROGERS 板材也能有效提高焊盘的加工精度。

下面，我们通过仿真对比一下使用 ROGERS 板材进行隔层处理前后的信号完整性。

对比图 5 和图 6 可以发现，未处理之前阻抗的跳跃非常明显，而隔层处理后的阻抗得到了很大改善，几乎没有任何阶跃与不连续的情况。

对比图 7 和图 8 可以看到，使用 ROGERS 板材进行隔层处理后，回波损耗下降到 - 30dB 之内，大大降低了回波损耗，保证了信号传输的完整性。

总的来说，要想在高频电路中优化这颗 “致命” 的 AC 耦合电容，不仅要在电路设计方面下足功夫，同时选择性能更好的高频 PCB 板材料会让你事半功倍。