【知识分享】PCIe5.0 TxRx 电气设计参数汇总

目录

0 引言

1 参考时钟--Refclk

2 发射端通道设计

3 发送均衡技术

4 接收端通道设计

5 接收均衡技术

6 结语

7 参考文献

8 扩展阅读


0 引言

        PCI Express Base Specification 5.0的电气规范中,关键技术要点如下:

                1. 支持2.5、5.0、8.0、16.0和32.0 GT/s的数据速率;

                2. 支持公共的和分立的参考时钟体系结构;

                3. 支持时钟扩频技术(SSC);

                4. 支持低电压摆幅(Voltage Swing)的低功耗模式;

                5. 在8.0、16.0和32.0 GT/s时的眼图闭合下,支持自适应发射机均衡和参考接收机均衡。

        本文就上述的技术要点进行了串联梳理,旨在增加相关技术指标的可读性,并使之更好地展现给设计者。

1 参考时钟--Refclk

        公共(Common Refclk--CC)和分立(Independent Refclk--IR)参考时钟的架构示意如下图所示,公共参考时钟架构中,系统中由一个统一的时钟源驱动发射和接收端,而分立参考时钟架构中,发射和接收端由不同的时钟源所驱动,并且每个时钟源可以独立进行相关抖动参数的定义。

        针对Refclk的测试台架配置如下图所示,台架对信号传输通道有明确的插入损耗、阻抗控制和负载属性要求,用于模拟可能发生在PCI Express设备的引脚上的最坏情况下的信号衰减情况,并使用相位噪声分析仪测量参考时钟抖动相位,用示波器测量参考时钟抖动参数,所有测试都需要在50欧姆设备端接负载下进行,以避免不必要的反射对结果产生影响。

        下表列出了Refclk需要关注的DC&AC电气设计参数规格,基于上述台架的测试结果需要满足这些技术要求;

        除此之外,如下表所示,还有一些额外的与具体数据传输速率相关的技术参数,对时钟设计要求严苛的场景可以进行详细的设计参考。

        另外,对于支持SSC的Refclk必须满足低频范围内的额外抖动限制,其定义为从30 kHz到500 kHz的连续分段线性图,如下图所示,未经滤波的Refclk相位抖动必须在该频率范围内低于限制值。

2 发射端通道设计

        与参考时钟的通道设计复用,Tx和Rx的回波损耗(RL)测量值是相同的,其测量是在各自的break-out通道的末端进行的,并要求break-out通道对RL的贡献被去嵌入,从而将RL参数与Tx或Rx引脚相关联。

        图中Breakout和Replica通道应设计为在奈奎斯特频率的插入损耗小于2 dB(最大信号速率为16.0 GT/s时,奈奎斯特频率为8GHz),并且从TP2或TP3测量时返回损耗大于15 dB,这可能需要使用低损耗介质、宽信号走线和通孔背钻等技术,因为,只有性能更好的通道设计,去嵌入的效果才可能更优。

        RL测量时采用的参考阻抗为50欧姆,如下图所示定义了 Tx和Rx端口去嵌入后的差模和共模的RL模板,两种模式都被定义在50 MHz到16.0 GHz的频率范围内进行测量。

3 发送均衡技术

        在发送端速率为2.5、5.0 GT/s时,仅支持数据去加重功能,而在发送端速率为8.0、16.0和32.0 GT/s时,可支持具备三个抽头的FIR滤波器的均衡器结构。

        上述均衡器结构的规范参数因子配置如下表所示,以此为基础对发送信号进行调理。

        具体测试时,需要根据不同的波形判定其处于预加重还是去加重,因为均衡器调节的效果发生在信号边沿处,因此,可以通过边沿峰值的位置来判定所使用的均衡方式,由上表可知:

        当Pre-shoot>0dB时,即预加重模式,意味着均衡器结构图中的Vc>Vb,信号波形可能如下图所示:

        当De-emphasis<0dB时,即去加重模式,意味着均衡器结构图中的Vb<Va,信号波形可能如下图所示:

        由上述Va、Vb和Vc之间的关系可知,不同的因子组合会导致作为稳态信号电平Vb的变化,当Pre-shoot和De-emphasis非零时,使之不能达到信号的最大电压摆幅Vd,因此,规范对极限电压摆幅(Voltage Swing)给出了限制要求,虽然降低电压摆幅可以一定程度地降低功耗,但是也必须在最小限制要求的范围内,否则,信号可能会因为过度调制导致无法正常传输和接收。

        根据前面均衡器结构图的参数描述,当完成Pre-shoot和De-emphasis的配置,即可得到Boost的参数,这三个参数组成一个矩阵单元,如下图所示,该矩阵单元有三个项对应预加重(PS)、去加重(DE)和boost,蓝色和橙色单元分别代表了电压摆动降额的最小和最大区域,信号调理需要在此区域以内(两个虚线之间的区域)进行参数的选择。

4 接收端通道设计

        所有接收器的信号质量都是通过施加在校准通道上的应力眼睛来测试验证的,该校准通道模拟在实际通道中遇到的接近最坏情况的损失特性,对于2.5 GT/s和5.0 GT/s,恢复的眼图相当于Rx引脚处;对于8.0 GT/s、16.0 GT/s和32.0 GT/s,相当于应用Rx均衡后的裸芯片端口(Die)处。

        一个标准的测试台架如下图所示,信号源连接到校准通道后,在TP2处进行应力眼图的校准,校准合格后,再将信号源应用于DUT,TP1~TP2包含了信号源和DUT之间的所有组件,从而捕获了由于电缆和Replica/Breakout通道造成的总体插入损失中的所有非理想特性,而发射端到TP1的所有直流和交流损耗被假设为0,否则必须进行去嵌入,换言之,测试只允许计入TP3之后的通道损耗。

        一个校准通道的插入损耗指标通过一对高频和低频的IL极限值来定义,校准通道需要包括TP3后的所有物理损失,如下图所示为不同速率下的IL限制要求。

        通道的特性阻抗要求为:2.5、5.0和8.0 GT/s速率下,通道要求差分100 欧姆和单端50 欧姆,16.0 GT/s和32.0 GT/s速率下,通道要求差分85 欧姆和单端42.5 欧姆,阻抗公差应保持在±5%或更高。

        值得注意的是,插入损耗的定义虽然没有覆盖1GHz以下的频段,但是校准通道的DC阻抗之和(D+/-)不能超过7.5欧姆,另外,对于16.0 GT/s和32.0 GT/s,插入损失范围FHIGH-IL-MIN到FHIGH-IL-MAX只是名义上的定义,实际中,最好保证覆盖范围从“FHIGH-IL-MIN减去2 dB”到“FHIGH-IL-MAX加上3 dB”。

        校准通道的回波损耗定义如下,分为16和32 GT/s两个版本:

        请注意,校准通道是用于模拟真实信道参数的,因此,现实中,工程师可以拿这些参数对其互连通道进行设计约束,使用时,请注意与前文中的Tx、Rx端的回波损耗参数进行区分。

5 接收均衡技术

        在2.5和5.0 GT/s速率下,并不需要额外定义Rx端的信号后处理,有Tx端的均衡技术已经足够使用; 在8.0、16.0、32.0 GT/s速率下,TP2的应力眼图通常是打不开的,此时就需要通过使用接收均衡器进行优化,该均衡器可以实现CTLE和1-tap(8 GT/s)、2-tap(16 GT/s)、3-tap(32 GT/s)DFFE功能。

        8.0和16.0 GT/s的Rx均衡定义了一个具有固定低频和高频极点的一阶CTLE,如图所示,对于8.0 GT/s速率,ADC可在-6至-12 dB范围内调节,调节步长为1.0 dB,16.0 GT/s的参数基本相同,除了将ωp2系数改为16 GHz。

        32.0 GT/s的Rx均衡定义了一个具有固定极点的二阶CTLE,如图所示,ADC可在-5至-15 dB范围内调节,调节步长为1.0 dB。

        CTLE往往需要与DFE搭配使用,对于8.0 GT/s和16.0GT/s,d1的限制为±30 mV;对于16.0GT/s,d2的限制为±20 mV; 对于32.0GT/s,d2和d3的限制为±20 mV。

        当完成上述的信号后处理配置,既可以进行应力眼图的测试,规范中根据不同速率,明确给出了眼图模板的测试指标,需要注意的是,这些眼高和眼宽的指标都是在信号误码率BER10^-12等级下获取的。

6 结语

        实际的PCIe规范文档中,电气指标的技术内容很多,上述内容仅是关键部分的汇总,另外,本人的理解难免有所偏差,因此,感兴趣的工程师,需要仔细阅读文档的内容,以获取更多对设计有帮助的指标要求。

7 参考文献

        [1] PCI Express Base Specification Revision 5.0, May 2019;

8 扩展阅读

        [1] SerDes系列之DFE均衡技术_serdes ffe-CSDN博客

        [2] SerDes系列之CTLE均衡技术_serdes ctle-CSDN博客

        [3] 关于USB 3.1电气参数的探讨-CSDN博客

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/pingmian/67804.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【HF设计模式】06-命令模式

声明&#xff1a;仅为个人学习总结&#xff0c;还请批判性查看&#xff0c;如有不同观点&#xff0c;欢迎交流。 摘要 《Head First设计模式》第6章笔记&#xff1a;结合示例应用和代码&#xff0c;介绍命令模式&#xff0c;包括遇到的问题、采用的解决方案、遵循的 OO 原则、…

设计模式-模板方法实现

文章目录 模式结构模式特点示例代码输出结果关键点解析模式的优缺点使用场景总结 模板方法模式&#xff08;Template Method Pattern&#xff09;是一种行为型设计模式&#xff0c;它定义了一个操作中的算法骨架&#xff0c;而将某些步骤的实现延迟到子类中。通过这种方式&…

记一次数据库连接 bug

整个的报错如下&#xff1a; com.mysql.jdbc.exceptions.jdbc4.MySQLNonTransientConnectionException: Could not create connection to database server. Attempted reconnect 3 times. Giving up. at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Metho…

Java 前端详解

Java 前端详解 Java 前端开发主要涉及使用 Java 相关技术和框架来创建用户界面和处理用户交互。虽然 Java 原本是后端开发的主力语言&#xff0c;但它也提供了许多前端开发工具和框架。以下是 Java 前端开发的主要内容和技术栈。 一、Java 前端技术栈 Java Swing 和 AWT AWT (…

【游戏设计原理】76 - 惩罚

惩罚是玩家在游戏中得到反馈的一种形式&#xff0c;可以认为是一种负反馈。 除了文中提到的几种惩罚机制&#xff08;“生命/游戏结束/继续”、“枯萎”、“永久死亡”&#xff09;&#xff0c;还有其他一些常见的惩罚类型&#xff0c;它们的设计主要目的是增加游戏的挑战性&a…

Java 基于 SpringBoot+Vue 的二手车交易系统(附源码,部署+文档)

博主介绍&#xff1a;✌程序员徐师兄、7年大厂程序员经历。全网粉丝12w、csdn博客专家、掘金/华为云/阿里云/InfoQ等平台优质作者、专注于Java技术领域和毕业项目实战✌ &#x1f345;文末获取源码联系&#x1f345; &#x1f447;&#x1f3fb; 精彩专栏推荐订阅&#x1f447;…

【Vim Masterclass 笔记24】S10L43 + L44:同步练习10 —— 基于 Vim 缓冲区的各类基础操作练习(含点评课)

文章目录 S10L43 Exercise 12 - Vim Buffers1 训练目标2 操作指令2.1. 打开 buf* 文件2.2. 查看缓冲区 View the buffers2.3. 切换缓冲区 Switch buffers2.4. 同时编辑多个缓冲区 Edit multiple buffers at once2.5. 缓冲区的增删操作 Add and delete buffers2.6. 练习 Vim 内置…

【Python使用】嘿马python高级进阶全体系教程第11篇:静态Web服务器-面向对象开发,1. 以面向对象的方式开发静态W

本教程的知识点为&#xff1a;操作系统 1. 常见的操作系统 4. 小结 ls命令选项 2. 小结 mkdir和rm命令选项 1. mkdir命令选项 压缩和解压缩命令 1. 压缩格式的介绍 2. tar命令及选项的使用 3. zip和unzip命令及选项的使用 4. 小结 编辑器 vim 1. vim 的介绍 2. vim 的工作模式 …

即现软著工具 - 让软著申请更高效

在软件著作权申请的过程中&#xff0c;开发者常常会遇到代码整理、统计和生成证明文件等繁琐且复杂的任务。为了解决这些问题&#xff0c;提高申请效率和成功率&#xff0c;给大家介绍一款工具&#xff1a;即现软著工具。 即现软著工具&#xff0c;能够快速整理软著申请的程序鉴…

一部手机如何配置内网电脑同时访问内外网

做过运维的朋友都知道&#xff0c;最麻烦的是运维电脑不能远程&#xff0c;每次都得现场进行维护&#xff0c;明明客户那边有可以访问内网的电脑&#xff0c;怎么操作能将这台电脑能访问跟到外网呢&#xff0c;这样不就能通过远程软件远程了吗&#xff1f;嘿嘿。按以下步骤试试…

Python网络自动化运维---SSH模块

目录 SSH建立过程 实验环境准备 一.SSH模块 1.1.Paramiko模块 1.1.1实验代码 1.1.2代码分段讲解 1.1.3代码运行过程 1.2Netmiko模块 Netmiko模块对比paramiko模块的改进&#xff1a; 1.2.1实验代码 1.2.2代码分段讲解 1.2.3代码运行过程 二.Paramiko模块和Ne…

Esxi下虚拟机磁盘类型厚置备改精简置备

Esxi虚拟机磁盘类型厚置备改精简置备 一、esxi报错磁盘不足 1.1、虚拟机报错磁盘不足 1.2、虚拟机磁盘类型 VMware vSphere 中有两种主要类型的虚拟硬盘&#xff1a;精简配置磁盘和厚置备磁盘。 厚置备磁盘有两种分配模型&#xff1a;厚置备延迟置零和厚置备置零。 三者比…

【MySQL系列文章】Linux环境下安装部署MySQL

前言 本次安装部署主要针对Linux环境进行安装部署操作,系统位数64 getconf LONG_BIT 64MySQL版本&#xff1a;v5.7.38 一、下载MySQL MySQL下载地址&#xff1a;MySQL :: Download MySQL Community Server (Archived Versions) 二、上传MySQL压缩包到Linuxx环境&#xff0c…

深入探究 Java 异常处理

目录 一、异常是什么&#xff0c;为啥要处理它 二、Java 异常体系概述 三、Java 异常处理方式 1. try - catch - finally 块 2. throws 关键字 3. throw 关键字 四、自定义异常 五、异常处理的最佳实践 六、总结 在 Java 编程的旅程中&#xff0c;异常处理就像是一位默…

梯度提升决策树树(GBDT)公式推导

### 逻辑回归的损失函数 逻辑回归模型用于分类问题&#xff0c;其输出是一个概率值。对于二分类问题&#xff0c;逻辑回归模型的输出可以表示为&#xff1a; \[ P(y 1 | x) \frac{1}{1 e^{-F(x)}} \] 其中 \( F(x) \) 是一个线性组合函数&#xff0c;通常表示为&#xff…

HTML 表单和输入标签详解

HTML 表单是网页与用户交互的重要工具&#xff0c;它允许用户输入数据并将其提交到服务器。表单在网页中的应用非常广泛&#xff0c;例如登录、注册、搜索、评论等功能都离不开表单。本文将详细介绍 HTML 表单及其相关标签的使用方法&#xff0c;帮助你全面掌握表单的设计与实现…

2024年,我的技术探索与成长之路

2024年&#xff0c;我的技术探索与成长之路 2024年已经过去&#xff0c;作为一名技术爱好者和写作者&#xff0c;我回顾了过去一年在博客上记录的点滴&#xff0c;感慨良多。这一年&#xff0c;我不仅见证了技术的飞速发展&#xff0c;也在不断学习和实践中找到了自己的成长方向…

Elasticsearch(ES)基础查询语法的使用

1. Match Query (全文检索查询) 用于执行全文检索&#xff0c;适合搜索文本字段。 { “query”: { “match”: { “field”: “value” } } } match_phrase&#xff1a;精确匹配短语&#xff0c;适合用于短语搜索。 { “query”: { “match_phrase”: { “field”: “text” }…

WinHttp API接口辅助类实现GET POST网络通讯

1、简述 近期需要在MFC基础上开发网络Http通讯,开始使用的WinINet进行通讯,后面发现WinINet对连接超时这块不支持设置,在网上搜索了几种方式效果都不太好,于是决定用WinHttp API接口进行通讯,分别对GET、POST进行了封装。 2、使用到接口 2.1、WinHttpOpen WinHttpOpen 是…

Js:DOM中的样式(包含行内样式、滚动样式、可见区域样式等)

这部分还在更新 1、 获取行内样式&#xff1a;元素.style.样式名称 2、 获取当前正在显示的样式&#xff08;只能读&#xff0c;不能修改&#xff0c;想要修改要使用style&#xff09;&#xff1a; ① 只有ie支持&#xff1a;元素.currentStyle.样式名称 ② 其他浏览器&…