本篇主要介紹PCIe總線的AC耦合電容、總線的去加重等高速信號調(diào)整技術(shù)。
AC耦合電容可以參考之前的文章《邏輯電平之差分互連AC耦合電容(7)》,本文主要針對PCIe接口介紹AC耦合電容的實際使用。
信號調(diào)整相關(guān)資料可以參考之前的文章《高速信號調(diào)整技術(shù)》,本文主要針對PCIe介紹其使用的具體的調(diào)整技術(shù)。
1、AC耦合電容
一般使用AC耦合電容是為了提供直流偏壓。直流偏壓就是濾除信號的直流分量,使信號關(guān)于0軸對稱。
從這個作用看,其實理想電容應(yīng)該可以放在通道的任何一個地方。但實際電路中的電容并非理想的,有寄生電感的存在,而且焊盤和換層過孔都是阻抗不連續(xù)點。
那為什么PCIe要求放在發(fā)送端呢?其實仔細(xì)看PCIe規(guī)范是說如果是兩塊板連接時,要放在發(fā)送的那塊板上。如果發(fā)送接收在同一塊板上,那么就隨意吧,但最好靠近一端。
下面是從PCIe 3.0規(guī)范中摘取出來的截圖,可以清晰的看到對AC耦合電容位置的準(zhǔn)確描述!
PCIe總線還規(guī)定了耦合電容的大小范圍,詳細(xì)參見規(guī)范中的表4-18,摘取如下:
PCIe協(xié)議規(guī)定的AC耦合電容規(guī)范
All platforms that have transmitters supporting 8.0 GT/s must implement the 176-265nF CTX value. Platforms operating at 2.5 or 5.0 GT/s only may implement over arange of 75 to 265 nF. (如果是PCIe 3.0則AC耦合電容必須選擇大一些?。。∵@就是為什么大部分時候我們看到參考設(shè)計中的AC耦合電容都選擇0.1uF,而有時候會遇到有的設(shè)計的耦合電容不是0.1uF,而是0.22uF之類的值,對此不要感到驚訝。)
針對AC耦合電容,PCB布局布線一定要講求對稱?。?!
2、高速信號調(diào)整
由于PCIe的速率越來越高,而普通的PCB板材和接插件對信號的傳輸損耗較嚴(yán)重,因此PCIe G1和G2在發(fā)送端都采用了去加重技術(shù)(De-emphasis),即發(fā)送端在發(fā)送信號時對跳變位之后的信號(代表信號中的低頻成分)減小幅度發(fā)送,這樣可以部分補(bǔ)償一下傳輸線路對高頻成分的衰減,從而得到比較好的眼圖(信號擺幅小,眼圖高度低,功耗小,EMC輻射小)。
PCIe G1中采用的是-3.5dB的去加重,G2中采用的是-3.5dB和-6dB的去加重。對于G3,由于信號速率更高,需要采用更加復(fù)雜的二階去加重技術(shù),即除了跳變位減小幅度(De-emphasis)發(fā)送外,在跳變位的前一位也要增大幅度發(fā)送,這個增大的幅度通常叫做Preshoot。
為了應(yīng)對復(fù)雜的鏈路環(huán)境,PCIe G3中規(guī)定了共11種不同的Preshoot和De-emphasis的組合(Preset),實際應(yīng)用中Tx和Rx端可以在Link Training階段協(xié)商出一個最優(yōu)的Preset值。
PCIe G3除了在發(fā)送端對信號高頻進(jìn)行補(bǔ)償,在接收端還要對信號做均衡(Equalization),就是在Rx端的接收芯片內(nèi)增加一個均衡電路,可以抬高接收到的信號中的高頻分量,從而對線路的損耗進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)償。均衡器的強(qiáng)弱也有很多檔可選,在Link Training階段Tx和Rx端會協(xié)商出一個最佳的組合。
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