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5.7. AC結合とDC結合
AC結合とは、信号に直列コンデンサーを使用して、DC信号の通過をブロックすることを指します。DC結合とは、このコンデンサーが存在せず、信号が途切れることなく通過する場合を指します。AC結合では、レシーバーのコモンモード電圧要件を確実に満たすために、コンデンサーの後にDC復元回路が一般的には必要です。インテルデバイスでは、トランシーバーを備えている場合、DC復元回路がデバイスに組み込まれています。その場合、外部DC復元回路は必要ありません。DC結合が機能するのは、トランスミッターの出力コモンモード電圧が、レシーバーの入力コモンモード電圧の必要な範囲内にある場合のみです。
AC結合の利点は、異なるコモンモード電圧のチップを互いにインターフェイスさせることができることです。欠点は、コンデンサーを追加する必要があることです。これを適切に選択しないと、ジッターやその他の劣化が加わる可能性があります。
レシーバーのコモンモード電圧要件が、確実にトランスミッターのコモンモード電圧出力のサブセットである場合は、DC結合を使用してください。確実とは言えない場合や、要件が満たされていない場合は、AC結合を使用してください。
カップリング・コンデンサーの値を選択する際には、コンデンサーが大きすぎたり小さすぎたりする場合に何が起こるかを考慮してください。コンデンサーが大きすぎると、信号の速度が著しく低下する可能性があります。また、充放電時間が長くなるため、変化の速い入力信号に対する応答性が悪くなる可能性があります。コンデンサーが小さすぎると、かなりの量のインピーダンスが発生し、減衰が増加して、パスの特性インピーダンスが変化する可能性があります。この2つの相反する要件のバランスが取れているのは、0.01μFのコンデンサーです。インテルでは、これを3.125Gbpsトランシーバーのデザインに使用しています。
コンポーネントを選択するときは、できるだけ小さいサイズを使用してください。サイズが小さいコンポーネントほど、パッドのサイズも小さいため、不連続性が減少します。インテルでは、0402コンポーネント (40ミル x 20ミル) をデザインに使用しています。
DC復元回路のデザインには、さまざまな方法を使用できます。インテルでは通常、単純な抵抗分圧器を使用しています (図 89 参照)。差動信号には必ず高精度抵抗 (0.1％ または1％) を使用して、正と負の信号で復元されたDCレベルを厳密に一致させるようにしてください。図 89 のDC復元回路では、DCレベルを3.3 * 78.7/(140 + 78.7) = 1.1875ボルトに復元しています。
図 89. AC結合
トランシーバー・デバイスでは、DCバイアスが高速トランシーバー入力とリファレンス・クロック入力にかかり、1.5V PCML規格に対応するようにデザインされています。そのため、AC結合は必要ありません。これにより、コンポーネントとボードスペースが節約できます。LVPECLやLVDSなどの他のI/O規格を使用している場合、そのコモンモード電圧は1.5V PCMLコモンモード電圧とは異なるため、AC結合する必要があります。コモンモードはデバイスの内部で生成されるため、外部バイアス・ネットワークは必要ありません。