SAMTEC100%原厂原装正品SEAM-RA / SEAF-RA系列现货提供(含型号参数
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SEAM-RA / SEAF-RA系列最后一英寸™
在PCI Express应用设计
第三代 - 8.0 GT /秒
版权和商标
©2011 Samtec公司，公司
会同发展
TeraSPEED对这咨询集团有限责任公司
应用笔记
系列：SEAM-RA / SEAF-RA
标准：PCI Express的第3代，8 GT /秒
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抽象
在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
发射机（Tx）和接收机（RX）均衡技术。这张纸
介绍了适用于成熟Samtec公司的统计模拟方法符合
最后一英寸™设计和行业标准，以帮助工程师部署系统
两个PCB卡通过Samtec公司的系列高速电的配合
连接器。
为了演示使用Samtec公司SEARRAY™连接器的可行性
标准FR4环氧树脂印刷电路板，统计模拟将被用来表征
全死的Tx至接收芯片PCIE 8.0 GT / s的信道，使用Samtec公司最后一英寸™S参数
连接器和完整的互连信道的建模，
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，被称为最后一英寸™。为了演示的可行性
使用Samtec公司SEARRAY连接器与标准的PCI Express应用
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。
在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PCI Express链路是
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基本规范定义了一个链接（一个发射器的一半，
接收器）的电气子块。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PCI Express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。见PCI Express基本规范修订版
3.0了解更多详情。
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五
仿真模型
图1显示了在一个典型的使用的Samtec SEAM-RA / SEAF-RA连接器
与源适配器驻留在主板和一个上多段通道
居住的外接卡上的目标适配器。测试电路包括：
这是由PCI-SIG.org发布Tx和Rx包款，作为
由PCI Express基本规范，版本3.0 8.0 GT / s的定义
通道一致性测试。
源适配器上的长度可变的互连迹段，用
并没有一个200 nF的电容。
目标适配器上的长度可变的互连迹段。
一个Samtec公司SEAM-RA / SEAF-RA连接器试金石S参数
模型。
图1 - PCI Express的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横扫“至26”设定在4“目标长度，这是源代码的长度
为PCIE典型的最大长度附加卡。
对于扫描配置＃3，额外模拟是与执行
加入200 nF的直流阻塞电容器的模型附加信号质量
降解。
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所有痕迹建模为在FR4微带具有以下参数：
FR4是使用具有一个宽带斯文森 - 乔尔杰维茨模型建模
响应是忠实于直流测量结果大于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制造中使用的金属箔，用另外的表面粗糙度沿
进行适当的附着力：
Ø电导率= 4.5 x107S米
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
Ø4.25万走线宽度
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
这些参数反映了典型的使用痕迹的几何形状和材料参数
在Samtec公司最后一英寸™测试板。其他微量元素的几何形状或材料会导致
不同的结果比在这里显示。但是，如果合理的护理是由留
本文档中提供的设计空间和准则很好，这是
可以建立与有限的额外模拟稳健PCIE 8.0 GT / s通道
验证。
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模拟环境
PCI Express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 - PCI Express的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
仿真和建模的要求。
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。
在本应用笔记，安捷伦先进设计系统2011.10（ADS）是
用于实现仿真的任务。模板，广告中发展
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使通道组件能够容易地更换的分析实现自动化。
在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SEAM-RA / SEAF-RA连接器
ØFR4微带差分线
Ø200 nF的电容0402全波模型
ØPCIE G3 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。
符合眼膜
图3显示了8.0 GT /秒信道遵守眼罩。该ADS2011
仿真和建模Samtec公司提供生成所需的所有必要的投入
必要的统计眼用来测试眼膜通过/失败要求。
尽管规范允许25 mV的最小测量眼睛的高度
P-P的，我们将去率的规范，以50毫伏的P-P为这项研究的目的。
这样做是为了提供一种应足以额外保护带
提供使用本文档的附加信心的设计师。
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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
以获得的感觉的PCI Express 8.0 GT /秒的操作的整个范围
渠道，仿真模型等长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16.4“最小总渠道覆盖范围是可能的。长通道将
有较高的损耗，具有较低的眼睛开口;但是，我们一般不建议
使用较长的通道，而详细的信道建模。
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。
对于TX板走线“互连（8.2”16.4模拟眼，8.2“RX板
迹线）示于图6。对于这些统计模拟眼球的边界是
对于具有10-12的误码率（BER）的统计置信区间定义，如
由PCI Express规范要求。 56毫伏测量和显示
由模拟器16.4“走线长度，因为我们建立了合规性限制
本研究和0.45 UI的测量内在的眼睛宽度为上述所有我们的UI 0.3
限制。通过在指定的25提供的额外的振幅裕量25毫伏
mV的限制，我们提供针对其他问题，保护了可由不可预见
设计师。加入200 nF的DC阻塞电容器此相同的影响
模型如图7所示。对于这些长达到的PCI Express通道，该
精心设计的阻塞电容器垫图案的影响基本上是可忽略不计，
由于电介质和导体损耗的主导地位。
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下面的图1和2示出了用于模拟和位置
差分对引脚映射。
图1 - 交配SEAM-RA / SEAF-RA对侧视图
图2 - 模拟排脚印代表
内排
中秋节排
外排
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图4 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼高与长
图5 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼图宽度与长度
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图6-1 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（10“TX板走线，10”接收电路板走线）
图6-2 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（9.6“的Tx电路板走线，9.6”接收电路板走线）
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图6-3 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（8.2“的Tx电路板走线，8.2”接收电路板走线）
图7-1 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（10“TX板走线，10”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）
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图7-2 - 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（9.6“的Tx电路板走线，9.6”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）
图7-3- 100欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（8.2“的Tx电路板走线，8.2”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）
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
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从1（主板）走线长度“26”，并查看结果。图8示出了
测得眼高对比的Tx迹长的情节，造成了最短
14.8极限“外排为我们研究进展。图9和10示出了
代表眼睛与每个信道最大长度，和没有，一个
直流阻塞电容器。如先前看到的，除了电容器具有
这些长距离渠道的影响微乎其微。
图8 - 100欧姆系统，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9-1 - 8.0 GT / s的眼
（17.8“TX板走线，4”接收电路板走线）
图9-2- 8.0 GT / s的眼
（17.4“TX板走线，4”接收电路板走线）
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图9-3- 8.0 GT / s的眼
（14.8“TX板走线，4”接收电路板走线）
图10-1 - 8.0 GT / s的眼
（17.8“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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图10-2 - 8.0 GT / s的眼
（17.4“TX板走线，4”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）
图10-2 - 8.0 GT / s的眼
（14.8“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降解。这个
提供了潜在的短沟道损耗低共振问题的看法。图11
显示了在短通道眼开口销的不同映射最好的情况。
不同的Tx和Rx的走线长度示于下面的描述。数字
12显示最坏的情况下对短期通道眼不同的引脚映射
开口，在描述中详述的不同Tx和Rx恍惚长度
为好。在这两种情况下，被均衡的眼井符合边界内，以
这超出了PCI的功能没有严重共振峰值问题
快递8.0 GT / s的均衡器。
图11-1 - 8.0 GT / s的眼
（0.8“的Tx电路板走线，0.7”接收电路板走线）
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图11-2 - 8.0 GT / s的眼
（0.1“的Tx电路板走线，0.6”接收电路板走线）
图11-3 - 8.0 GT / s的眼
（0.5“的Tx电路板走线，0.9”接收电路板走线）
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图12-1 - 8.0 GT / s的眼
（0.4“的Tx电路板走线，0.4”接收电路板走线）
图12-2 - 8.0 GT / s的眼
（0.9“的Tx电路板走线，0.9”接收电路板走线）
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图12-3 - 8.0 GT / s的眼
（0.3“的Tx电路板走线，0.2”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，我们可以
现在从1“到26”，并认为扫的Tx适配器（主板）走线长度
结果。图13显示了测量眼睛的高度与微量的Tx的所有地块
长度为三个不同的引脚映射。仿真结果表明，眼睛
所有三个通道的高度，每19.2“长，仍大于50mV大。
图14显示了代表眼睛用于与这个最大信道长度
直流阻塞电容器的不同引脚映射。保证金的85欧姆PCI
Express互联比稍大的100欧姆系统中，由于
使用100的相同的电介质厚度的85欧姆迹线的低损失
欧姆系统。
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图13-1 - 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14-1 - 85欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（23.4“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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图14-2 - 85欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（20.8“TX板走线，4”接收电路板走线，拥有200 nF的隔直电容）
图14-3 - 85欧姆系统，8.0 GT / s的眼
（19.2“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
Samtec公司SEAM-RA / SEAF-RA连接器，在板对板配置，可以
在85分之100欧姆的PCI Express 8.0 GT / S系统中使用，总走线长度不
超过20.4英寸，总用时Samtec公司的最后一英寸™实现
路由选择，突破和走线宽度解决方案建模，并在此模拟
文件。 85欧姆系统有略微更高的利润，随后一
更大的总长度互连的23.2英寸范围是可能的。
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和/或
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。
