PCIExpress布线规范与参考时钟要求

"本文主要探讨了PCI Express (PCIe) 布线规范，特别是针对高速布线的要求，强调了参考时钟的重要性以及如何优化PCB设计以减少损耗和抖动，确保信号完整性和系统稳定性。" 在PCI Express (PCIe) 设计中，参考时钟是一个至关重要的组成部分。100MHz的差分参考时钟应当如同高速串行数据线一样，使用具有相同几何结构的差分线进行布线，这是确保系统时钟稳定性和数据传输准确性的基础。差分信号设计有助于减少噪声影响，并提供更好的信号质量。 PCIe是一种双单工、点对点的串行差分低电压互连技术，每个通道包含一对传输对(TXP/TXN)和一对接收对(RXP/RXN)，工作频率为2.5GHz，并内嵌时钟。嵌入式时钟使得不同差分对的长度匹配变得简单，降低了布线复杂性。 随着PCIe比特率的增加，设计者需要关注互连损耗和抖动预算。PCB的叠层和参考面选择对于减少这些影响至关重要。通常，消费级主板采用4层叠层，而服务器和工作站主板可能采用6层或更多层。镀铜层的厚度、介质层的厚度以及走线的宽度都会影响损耗和阻抗稳定性。 PCB的阻抗控制是高速布线的核心，4层或6层板的差分阻抗目标为100Ω，单端阻抗为60Ω；而在8层或10层板上，差分阻抗应为85Ω，单端阻抗为55Ω。为了维持这些阻抗，线宽和线距必须精确控制。例如，微带线的差分线宽通常为5mil，间距为7mil；而带状线的差分线宽也是5mil，但间距减小至5mil。 为了减少串扰和电磁干扰(EMI)，差分对之间的距离以及它们与其他非PCIe信号的距离应保持至少20mils或介质厚度的4倍。此外，当非PCIe信号的电压级别显著高于PCIe信号，或者其上升时间更快时，需要额外注意信号间的相互影响，以防止潜在的干扰问题。 有效的PCIe布线规范包括精确的阻抗控制、适当的线宽和线距设置，以及避免参考平面的不连续，这些都是确保高速数据传输质量和系统可靠性的关键因素。设计者必须充分理解并严格遵循这些规范，以优化PCIe设备的性能和稳定性。