- 基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析(第2版)
- 周润景
- 543字
- 2024-11-03 08:31:04
第3章 PCIE仿真与测试
3.1 PCIE简介
随着电子工业的高速发展,近几年来对更少设备引脚、较低板空间、更小连接器、更简单PCB布局及对于噪声敏感性更低的需求增大,使高速串行链路技术得到很大的发展。当前最为流行的串行接口包括HDMI、USB、SATA、Thunderbolt及PCIE等。串行接口数据传输速率见表3-1-1。例如,PCIE1.0的数据传输速率为2.5Gbit/s,而PCIE2.0、PCIE3.0和PCIE4.0的数据传输速率分别为5Gbit/s、8Gbit/s和16Gbit/s。
表3-1-1 串行接口数据传输速率
本章主要对PCIE2.0高速差分通道进行相应的仿真分析,用到的仿真工具是业界公认的ANSYS,实验对象为Stratix IV GX FPGA开发板。
该开发板使用的FPGA芯片为EP4SGX230KF40C2N,其结构如图3-1-1所示。Altera除了硬件系统,还提供了软件Quartus II驱动FPGA芯片输出PCIE数据流。该开发板完全适用于PC,当该开发板安装在计算机主板上时,可作为PCIE边缘连接器。
图3-1-1 Stratix IV GX FPGA开发板的结构
该开发板上的PCIE差分通道主要由如图3-1-2所示的Trace1和Trace2组成。PCIE拓扑结构如图3-1-3所示。Trace1包含1.4in(1in=0.0254m)的差分传输线,Trace2包含0.2in的差分传输线和一个边缘连接器。
图3-1-2 PCIE差分通道的结构
图3-1-3 PCIE拓扑结构
连接器的金手指用于切断其附近的地线和电源线,以弥补电容效应。该补偿机制可表达为
为了保证边缘连接器上的阻抗匹配,当金手指宽度w增加时,高度h也必须相应地增加,并且人为地挖空与连接器最邻近的参考地平面GND_LAYER14,以补偿边缘连接器的容性效应,改善其阻抗匹配。参考地平面GND_LAYER14如图3-1-4所示。
图3-1-4 参考地平面GND_LAYER14