SAMTEC100%原厂原装正品PCIE-064-02-F-D-RA现货提供(含型号参数应用

PCIE-EM系列最终Inch®

在的PCI Express应用的设计

第三代 - 8.0 GT /秒

版权和商标

应用笔记

系列：PCIE-EM

标准：的PCI Express，3代，8 GT /秒

Samtec公司

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抽象

所述的PCI Express的主要目的是作为高性能串行接口

针对在桌面，移动，工作站，服务器，通信使用

平台和嵌入式设备。正如任何现代高速PCB设计，

一个实际的PCI Express互连的性能高度依赖于

的实施。在技术的最新进展已经允许的PCI Express

设计可靠地达到8.0 GT / S使用普通的PCB材料和先进的

Tx和Rx均衡技术。本文介绍一种统计模拟

适用于成熟Samtec公司最后一英寸™的设计符合方法。这个

应用指南旨在帮助工程师部署的两块PCB卡的系统

通过Samtec公司的系列高速电连接器的配合。

为了演示使用Samtec公司的PCIE-边缘安装（EM）卡的可行性

插座与标准的FR4环氧树脂多氯联苯，统计模拟将用于

表征全死的Tx至接收芯片PCIE 8.0 GT / s的信道，使用Samtec公司

连接器和完整的互连的最终Inch®S参数建模

渠道，包括所有的侵略者串扰的影响。

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介绍

Samtec公司已开发连接器的全线产品被设计成

支持串行速度高达8 GT /秒，每个PCI的最大传输速率

EXPRESS®数据通道。与TeraSPEED对这咨询工作，他们已经开发出一种

为的Samtec公司行中的每个成员的完整和突破路由解决方案

高速连接器，被称为最后Inch®。为了演示的可行性

使用Samtec公司PCIE-EM连接器中的PCI Express应用程序与标准

FR4环氧树脂印刷电路板，通道的完整的S参数模型，具有统计学一起

模拟技术，将用于扫过各种走线长度

设计空间，以显示一个最终遵守区域。

的的PCI Express规范

的PCI Express 8.0 GT / s链路是基于信号处理的最新进展

技术采用先进的Tx和Rx均衡。一个的PCI Express链路

由两个组件之间的双单工通信信道的

物理上由两个低电压，差分信号对。在PCI

Express®基本规范定义的链接（一个发射器的一半和

接收器）作为电子块。用于本文的设计模型是

在串联操作三个电子块，一个受害者被2包围

侵略者，在同一方向前进的所有比特流。

为电气子块的详细规格可在部分开始找到

在PCIExpress®基本规范4.3和整个将被称为

本文的其余部分。详细规格通道开始次节4.3.6。

8.0 GT / s的4.3.6.4小节的通道一致性测试要求是

附着于这些模拟。请参阅PCIExpress®基本规范

有关详细信息，修订版3.0。

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仿真模型

图1示出了一个典型的多网段中使用的配合的Samtec PCIE-EM卡插座

与源适配器驻留在主板和一个目标上的信道

居住的外接卡适配器。测试电路被建模为：

这关联到安捷伦先进设计系统Tx和Rx模块

由PCI特别兴趣发布的Tx和Rx包款

集团，并在第4.3.6节中定义 - 了PCI - 通道规格

Express®基本规范，版本3.0。

源适配器上的长度可变的互连迹段，用

并没有一个200 nF电容

目标适配器上的长度可变的互连迹段。

一个配合Samtec公司PCIE-EM接头试金石S参数模型。

图1 - 的PCI Express 8 0.0 GT / s的测试配置

源和目标适配器拓扑段以多种方式被横扫

确定符合信道操作的限制，以及是否有任何

敏感性存在。

1.在0.1步的源和目标的0.1“〜1”所有组合“

适配器。

2.源长度=目标长度从1横扫“至20”，以确定整个

信道的可靠运行极限。

3.从1掠“至30”设定为4“的目标长度，它是源的长度

为PCIE典型的最大长度附加卡。

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五

对于扫描配置＃3个额外的模拟是与执行

另外的200 nF的隔直流电容器，以示范附加信号质量

降解。

所有痕迹建模为在FR4微带具有以下参数：

FR4使用具有一个斯文森/乔尔杰维茨因果模型进行建模

宽带反应，是忠实于直流测量结果更大

超过20千兆赫，使用以下参数：

澳尔= 4.2 @ 1 GHz的

Ø损耗角正切= 0.02 @ 1 GHz的

铜是仿照如下，以反映铜的导电性降低

在PCB制造中使用的铝箔：

Ø电导率= 4.5E + 7强 -

Ø表面粗糙度= 0.6微米

痕迹是差分微带具有以下的几何形状：

Ø100欧姆差分阻抗

Ø4.2密耳走线宽度

O 2密耳微量铜厚

Ø5.75万中心到中心间距

Ø4.4密耳FR4介质厚度

o否差分耦合到邻近差分通道

使用其它微量几何形状或材料会导致不同的结果显示

这里。但是，如果合理的谨慎作出的设计空间内留好

本文档中提供的指导方针，就可以构建健壮的PCIE 8.0

GT / s信道附加仿真验证的限制。

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模拟环境

在PCIExpress®基本规范要求8.0 GT / s的信道合规

利用裸片到裸片互连模型，包括Tx和Rx来执行

包。 “模型应包括受害者和足够数量的

侵略者路径准确捕捉通道串扰影响。使用

在发射机规范中定义的Tx电压和抖动极限...有可能

改造这些参数将显示在哪一个的Tx“[原文]的芯片焊盘。

如图2中所示，模拟的输出实际上是眼睛，因为它

出现在接收样品锁存器的输入。

图2 - 的PCI Express 8 0.0 GT / s的流程图通道宽容

PCI特别兴趣小组（SIG）提供了一个开源的统计眼

模拟器（seasim v0.46），其可以被用于实现以下必要

模拟和建模要求：

定义为S参数的信道特性。

行为Tx和Rx包款。

发射机抖动和电压。

2×50欧姆的发射器和接收器终端阻抗。

端至端连接的时域表示。

行为的Tx均衡。

行为接收连续时间线性均衡器（CTLE）。

行为接收数字反馈均衡（DFE）。

均衡的Tx和Rx DFE / CTLE设置的优化。

抖动统计学处理。

统计定义的输出眼宽和眼高度。

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对于本应用笔记，安捷伦先进设计系统2011.10

（ADS2011）软件仿真工具用于实现仿真的任务。

模板是ADS内发展到分析，以便自动通道

组件可以方便地更换。从SEASIM和ADS的结果是

使用相同的所提供的相同的源抖动和均衡设置。该

ADS模板需要以下通道定义：

的输入的S参数文件定义在模拟中使用。

ØSamtec公司PCIE-EM配对连接

ØPCIE3 Tx和Rx包款

的Tx段1和Rx 2段走线长度的定义是

模拟。

采用ADS2011批次的所有走线长度情况下，迭代处理

模拟模式。

FR4微带差分走线

200 nF电容

符合眼膜

图3显示了8.0 GT /秒信道遵守眼罩。该ADS2011

信道模拟器和模拟Samtec公司提供所需的一切必要的投入

生成必要的测试对眼膜通的统计眼/失败

要求。虽然在规范允许的最小测量眼

25毫伏的P-P的高度，我们将去率的规范，以50毫伏的P-P的

这项研究的目的，为“，这让事情提供了一个保护带

工程师们彻夜难眠。“或至少是保持这个作家的事情清醒。

这个保护带应当足以提供使用本文档设计者

额外的信心。

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图3 - 8.0 GT / s的信道公差眼膜和值

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一致性测量

为了获得感受的PCI Express 8.0 GT / S的操作整体范围

通道仿真模型长度相等Tx和Rx跟踪创建

段没有隔直流电容器，由1“至20”扫掠，共计

从2“到40”的信道长度。图4显示测量内的图

眼高为每个模拟长度。这种模拟包括所有通道，抖动，

和串扰的影响。 50毫伏的P-P的我们所选择的符合限制显示在

图表作为一条红线。随着跟踪模型和材料参数，我们是

采用的23“一共渠道覆盖范围是可能的。较长的渠道将有更高的

损失，具有较低的眼睛开口;但是，我们一般不建议使用更长

渠道没有详细的信道建模。

图5显示测量内眼宽度为相同的图

模拟甲板图4. 0.3的UI眼宽度遵守限制被示出为一

在图表上红线。显然，在任何的足以抖动裕度提供了

模拟通道长度。这是典型的乖巧，无共振

互连系统，它一般不抖动的限制，并且由被限制

接收信号的幅度。

23模拟眼“互连（11.5”TX板走线和11.5“接收

板迹线）示于图6。对于这些统计模拟眼

边界与误码率的统计置信区间定义（BER）的

10-12，所要求的的PCI Express规范。内睁眼

52毫伏是由模拟装置;这仅仅是我们上面建立

符合限制这项研究。 0.50 UI的测量内在的眼睛宽度为好

我们上面的0.3 UI限制。通过在提供额外的幅值裕25毫伏

指定25 mV的限制，我们提供针对其他问题后卫的可能

由设计者无法预料的。加入200 nF的隔直流的影响

电容器此相同的模型示于图7。对于这些长距离的PCI

EXPRESS®频道，精心设计的阻塞电容器垫图案的影响

基本上是可以忽略不计，由于电介质和导体损耗的主导地位。

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图4 - 8.0 GT / s的眼高与长

图5 - 8.0 GT / s的眼图宽度与长度

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图6 - 系统8.0 GT / s的眼

（11.5“TX板走线，11.5”接收电路板走线）

图7 - 系统8.0 GT / s的眼

（11.5“TX板走线，11.5”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）

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如果我们设置在Rx适配器4的长度“，对于一个标准的最大长度

的PCI Express 8.0 GT / s的附加卡，我们现在可以横扫的Tx适配器

从1（主板）走线长度“30”，并查看结果。图8示出了

测得眼高对比的Tx迹长的情节，造成的Tx长度限制

19“。图9和10表明代表眼中的23”通道，并

无需隔直流电容器。如先前看到的，除了电容器的有

这些长距离频道的影响微乎其微。

图8 - 8.0 GT / s的眼图高度与长度的Tx

与接收长度= 4“

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图9 - 8.0 GT / s的眼

（19.0“TX板走线，4”接收电路板走线）

图10 - 8.0 GT / s的眼

（19.0“TX板走线，4”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）

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模拟扫描与极短的痕迹段的所有组合

0.1“至1”进行了表征的潜力振幅和抖动

与Tx包，接收包和连接器的组合的退化，

提供潜在的短沟道损耗低共振问题的看法。图11

显示出最佳的情况下，短沟道眼开一个1.0“Tx和0.1”接收跟踪

长度。虽然图12示出了最坏的情况下短沟道眼开口时

与Tx走线长度是0.7“和接收走线长度为0.6”。在这两种情况下，该

均衡眼以及合规边界内，无严重共鸣

调峰问题，超出的PCI Express 8.0 GT /秒的能力

均衡器。

图11 - 8.0 GT / s的眼

（1.0“的Tx电路板走线，0.1”接收电路板走线）

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图12 - 8.0 GT / s的眼

（0.7“的Tx电路板走线，0.6”接收电路板走线）

如果我们用一个85欧姆系统阻抗和接收适配器的长度设定为

4“，一个标准的PCI Express 8.0 GT / s的附加卡的最大长度，我们

现在可以从1横扫的Tx适配器（主板）走线长度“30”和

查看结果。图13显示了测量的眼睛高度与的Tx迹线的曲线图

长度，导致22.5“我们研究产生Tx长度限制。图14示出了

代表眼睛这26.5“与隔直电容通道。保证金

对于一个85欧姆的PCI Express互连比稍大的100

欧姆系统中，由于在85欧姆的低损失迹线使用相同的电介质

100欧姆系统的厚度。

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图13 - 85欧姆系统8.0 GT / s的眼图高度与长度的Tx

与接收长度= 4“

图14 - 85欧姆系统8.0 GT / s的眼

（22.5“TX板走线，4”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）

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结论

在板对板配置中有一个Samtec公司PCIE-EM接头可

在总跟踪100欧姆的PCI Express 8.0 GT / S系统中使用长度不

与Samtec公司的最终Inch®路由，分组使用时超过23英寸的总量，

和微量宽度解决方案建模和本文档中模拟。 85欧姆

系统具有略微更高的利润率以及随后的26.5更远的覆盖范围

总长度互连英寸。

因为损失是主要的贡献者系统退化，设计师

应该意识到，使用更小的线宽，复合材料具有较高的损失

切线，具有较高的对与对偶次最优路由解决方案，并且

附加通孔会降低整体性能和最大允许

走线长度。明智的做法是，在设计系统时接近

最大跟踪长度的限制，进行详细建模，仿真和

目标设计，包括材料性能的影响的测量，

迹线，通孔，和其他组件。

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