在像PCIE這樣的高頻環(huán)境中,傳送線在信號(hào)線上驅(qū)動(dòng)電壓變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)阻抗,信號(hào)線的寬度和到接地的距離都會(huì)影響其阻抗,所以在設(shè)計(jì)PCB時(shí)需要參考PCIE總線規(guī)范,特別要注意考慮信號(hào)阻抗匹配。以下供設(shè)計(jì)PCB時(shí)作為參考:
● 插卡從金手指邊緣到PCIE芯片管腳的走線長(zhǎng)度應(yīng)限制在4英寸(約100mm毫米)以內(nèi)。超過(guò)該長(zhǎng)度后需要使用高頻差分傳輸線,我們可以提供延長(zhǎng)300mm以上的技術(shù)方案。
● PCIE的PERPN,PETPN,PECKPN是三個(gè)差分對(duì)線,其中PECKPN是100MHz頻率的差分信號(hào)線,需要注意保護(hù),前兩對(duì)是2.5GHz頻率的差分信號(hào)線,更需要注意保護(hù)。
● 差分對(duì)線中的兩條走線要同步布線。如果走線要轉(zhuǎn)彎,那么兩條走線應(yīng)該同步轉(zhuǎn)彎,并且轉(zhuǎn)彎要避免銳角、直角,而應(yīng)該使用弧線或者鈍角轉(zhuǎn)彎。
● 差分對(duì)線走線過(guò)程中盡量避免使用VIA過(guò)孔,如果一定要通過(guò)過(guò)孔換層,那么兩條走線應(yīng)該同步做過(guò)孔,并且應(yīng)該在靠近信號(hào)對(duì)線過(guò)孔處放置GND地信號(hào)過(guò)孔,條件允許時(shí)適當(dāng)增加周邊GND地信號(hào)過(guò)孔數(shù)量。
● 差分對(duì)線中的兩條走線的長(zhǎng)度差應(yīng)該控制在5mil之內(nèi),最大10mil(約0.25mm)。PCB走線的線寬建議是7mil(約0.18mm),兩條走線的凈間距建議是7mil。有關(guān)線寬和線間距的詳細(xì)分析請(qǐng)參考PCIE規(guī)范。
● 兩對(duì)差分對(duì)線之間的距離(例如PER對(duì)與PECK對(duì))、或者差分對(duì)線和其它非PCIE信號(hào)的距離,建議不小于20mil(約0.5mm),以減少相互之間的串?dāng)_和電磁干擾(EMI)的影響。建議在兩對(duì)差分對(duì)線之間用GND地線隔離,例如,從左向右是:GND、PECK對(duì)線、GND、PER對(duì)線、GND、PET對(duì)線、GND。
● PCIE芯片,尤其是PCIE信號(hào)線的PCB反面,應(yīng)該盡量避免走高頻信號(hào)線,最好全GND地鋪銅。例如,CH367芯片的SCL信號(hào)線、IORD信號(hào)線是相對(duì)的高頻信號(hào)線,建議不要穿越PCIE芯片走線。
● PCIE需要在發(fā)送端(PETPN)和對(duì)方的接收端之間進(jìn)行交流耦合,差分對(duì)的兩個(gè)交流耦合電容必須有相同的封裝尺寸,位置要對(duì)稱,并且要擺放在靠近金手指這邊。建議選擇容量為0.1uF的高頻電容,封裝尺寸推薦使用0402,另外0603也可以接受,但是不允許使用直插封裝的電容。
● 在設(shè)計(jì)PCB時(shí),應(yīng)該在PCIE芯片的每對(duì)電源引腳(VCC18GND、VCC33GND)附近放置一個(gè)容量為0.1uF左右的高頻退耦電容,離芯片的距離不能太遠(yuǎn)。另外,整個(gè)芯片的VCC18和VCC33各需要一個(gè)容量不小于10uF的鉭電容進(jìn)行中低頻退耦。
● 由于PCB過(guò)孔(VIA)電阻較大并且容易受長(zhǎng)期高溫老化影響而不穩(wěn)定,為了減少其消耗的電壓降,考慮到VCC18VCC33與GND之間的數(shù)百mA電流,建議連接PCIE芯片的電源或者GND走線上的過(guò)孔使用大過(guò)孔、雙過(guò)孔或者使用雙回路電源(兩條路徑)。
● 部分芯片組和主板支持PCIE板卡帶電熱插拔,為了支持帶電熱插拔,板卡設(shè)計(jì)時(shí)需要做兩點(diǎn)額外處理:
一是設(shè)計(jì)電路原理圖時(shí),請(qǐng)?jiān)赑CIE芯片的PERST#引腳信號(hào)線與GND之間跨接一個(gè)1000pF的貼片電容;
二是設(shè)計(jì)PCB時(shí),請(qǐng)將PCIE的PERST#引腳信號(hào)的金手指設(shè)計(jì)為與PRSNT1#長(zhǎng)度差不多的短金手指。
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原文標(biāo)題:[討論]PCIE總線規(guī)范范例:PCI-Express板卡PCB設(shè)計(jì)
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