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PCI-E设计

 CindyKuai 2011-11-07

http://i./eet/news/03/november/SS1295_INTELPCB_PG_64.gif

http://www./acrobat_download/applicationnotes/AN10373_1.pdf

http://solution./pdf/Altera_072942_1.pdf

可传输2.5Gbps差动信号的PCI-Express电路基板图案
虽然PCI bus为32位或是64位宽的parallel bus,然而PCI-Express却是由serial bus构成,接着再用一对的差动信号,以2.5Gbps速度进行通信(图52)。差动信号的送信与收信为set时称为Lane。由于PCI-Express的信号传输规范是以1/4/8/16/32的Lane数作定义,因此设计上必需考虑传输频宽才能选择Lane数。

图52 PCI-Express的rain结构
 
此处假设PCI Express/PCI-X桥接(bridge)41210(Intel)可以支持1/4/8的Lane,依此介绍PCI-Express 8 Lane高速差动信号的电路基板图案设计技巧。

图53是利用8 Lain连接PCI-Express与PCI-Express桥接时的基板图案,如图所示它是利用图案之间的间隔与宽度,调整差动pair与构成pair的一条Line的阻抗,藉此维持信号质量(Signal Integrity)。

表7是PCI-Express的差动收信端输入阻抗规范,PCI-Express必需根据上述规范差动pair内作等长布线设计;表8是PCI-Express的阻抗规范,PCI-Express用电路基板图案弯曲的场合必需作R角折弯设计,因为差动pair维持等距间隔,可以有效抑制阻抗变动(图54)。Layout时图案尽量在基板表层环绕。此外每个via会使信号衰减0.5~1.0dB,为防止信号劣化设计上via的数量越少越好。使用复数Lane时差动pair必需邻接设计,pair与pair之间呈间隔状区隔。相差动pair之间的场合,pair与pair之间的间隔是差动之间5倍距离;非同相差动时pair与pair之间的间隔是差动之间3倍距离(图55)。

图53 利用8 Lain连接PCI-Express与PCI-Express桥接时的基板图

项目

最小

标准

最大

DC差动输入阻抗

80

100

120

DC输入阻抗

40

50

60

表7 PCI-Express的差动收信端输入阻抗规范(单位:Ω)

信号名

连接器至IC的线长

via之间的误差

PCIE_RP0

35.967

0.002

PCIE_RN0

35.965

PCIE_RP1

21.707

0

PCIE_RN1

21.707

PCIE_RP2

24.964

0.003

PCIE_RN2

24.967

PCIE_RP3

28.957

0.002

PCIE_RN3

28.959

PCIE_RP4

23.24

0

PCIE_RN4

23.24

PCIE_RP5

23.943

0.003

PCIE_RN5

23.94

PCIE_RP6

37.407

0.002

PCIE_RN6

37.405

PCIE_RP7

39.584

0

PCIE_RN7

39.584

(a)PCI-Express收信端的导线长度(容许误差以0.127mm作指示)

信号名

连接器至IC的线长

via之间的误差

PCIE_TP0

35.424

0

PCIE_TN0

35.424

PCIE_TP1

30.962

0

PCIE_TN1

30.962

PCIE_TP2

25.064

0.01

PCIE_TN2

25.074

PCIE_TP3

30.197

0.003

PCIE_TN3

30.2

PCIE_TP4

23.736

0

PCIE_TN4

23.736

PCIE_TP5

26.355

0.011

PCIE_TN5

26.344

PCIE_TP6

31.913

0

PCIE_TN6

31.913

PCIE_TP7

37.606

0.003

PCIE_TN7

37.603

(b)PCI-Express送信端的导线长度(容许误差以0.127mm作指示)
表8 PCI-Express的差动收信端输入阻抗规范(单位Ω)


图54 pattern不可作直角弯曲
 

图55 差动pair邻接时,pair之间的间距

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