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 |