随着数据速率的提高,在发送端对信号高频进行补偿还是不够,于是PCIe3.0及 之后的标准中又规定在接收端(RX端)还要对信号做均衡(Equalization),从而对线路的损 耗进行进一步的补偿。均衡电路的实现难度较大,以前主要用在通信设备的背板或长电缆 传输的场合,近些年也逐渐开始在计算机、消费类电子等领域应用,比如USB3.0、SATA 6G、DDR5中也均采用了均衡技术。图4 .4分别是PCIe3 .0和4 .0标准中对CTLE均衡器 的频响特性的要求。可以看到,均衡器的强弱也有很多挡可选,在Link Training阶段TX 和RX端会协商出一个比较好的组合(参考资料: PCI ExpressR Base Specification 4 .0)。PCI-E转USB或UFS接口的控制芯片和测试板的制作方法;江西测量PCI-E测试
并根据不同位置处的误码率绘制出类似眼图的分布图,这个分布图与很多误码仪中眼图扫描功能的实现原理类似。虽然和示波器实 际测试到的眼图从实现原理和精度上都有一定差异,但由于内置在接收芯片内部,在实际环 境下使用和调试都比较方便。PCIe4.0规范中对于Lane Margin扫描的水平步长分辨率、 垂直步长分辨率、样点和误码数统计等都做了一些规定和要求。Synopsys公司展 示的16Gbps信号Lane Margin扫描的示例。克劳德高速数字信号测试实验室中国香港PCI-E测试配件pcie4.0和pcie2.0区别?
测试类型8Gbps速率16Gbps速率插卡RX测试眼宽:41.25ps+0/—2ps眼宽:18.75ps+0.5/-0.5ps眼高:46mV+0/-5mV眼高:15mV+1.5/-1.5mV主板RX测试眼宽:45ps+0/-2ps眼宽:18.75ps+0.5/-0.5ps眼高:50mV+0/-5mV眼高:15mV+1.5/-1.5mV 校准时,信号的参数分析和调整需要反复进行,人工操作非常耗时耗力。为了解决这个 问题,接收端容限测试时也会使用自动测试软件,这个软件可以提供设置和连接向导、控制 误码仪和示波器完成自动校准、发出训练码型把被测件设置成环回状态,并自动进行环回数 据的误码率统计。图4 . 18是典型自动校准和接收容限测试软件的界面,以及相应的测试
PCIe4.0的测试夹具和测试码型要进行PCIe的主板或者插卡信号的一致性测试(即信号电气质量测试),首先需要使用PCIe协会提供的夹具把被测信号引出。PCIe的夹具由PCI-SIG定义和销售,主要分为CBB(ComplianceBaseBoard)和CLB(ComplianceLoadBoard)。对于发送端信号质量测试来说,CBB用于插卡的测试,CLB用于主板的测试;但是在接收容限测试中,由于需要把误码仪输出的信号通过夹具连接示波器做校准,所以无论是主板还是插卡的测试,CBB和CLB都需要用到。PCI-E3.0的接收端测试中的Repeater起作用?
虽然在编码方式和芯片内部做了很多工作,但是传输链路的损耗仍然是巨大的挑战,特 别是当采用比较便宜的PCB板材时,就不得不适当减少传输距离和链路上的连接器数量。 在PCIe3.0的8Gbps速率下,还有可能用比较便宜的FR4板材在大约20英寸的传输距离 加2个连接器实现可靠信号传输。在PCle4.0的16Gbps速率下,整个16Gbps链路的损耗 需要控制在-28dB @8GHz以内,其中主板上芯片封装、PCB/过孔走线、连接器的损耗总 预算为-20dB@8GHz,而插卡上芯片封装、PCB/过孔走线的损耗总预算为-8dB@8GHz。
整个链路的长度需要控制在12英寸以内,并且链路上只能有一个连接器。如果需要支持更 长的传输距离或者链路上有更多的连接器,则需要在链路中插入Re-timer芯片对信号进行 重新整形和中继。图4.6展示了典型的PCle4.0的链路模型以及链路损耗的预算,图中各 个部分的链路预算对于设计和测试都非常重要,对于测试部分的影响后面会具体介绍。 被测件发不出标准的PCI-E的一致性测试码型,为什么?中国香港PCI-E测试配件
PCI-E 3.0测试接收端的变化;江西测量PCI-E测试
为了克服大的通道损耗,PCle5.0接收端的均衡能力也会更强一些。比如接收端的 CTLE均衡器采用了2阶的CTLE均衡,其损耗/增益曲线有4个极点和2个零点,其直流增益可以在-5~ - 15dB之间以1dB的分辨率进行调整,以精确补偿通道损耗的 影响。同时,为了更好地补偿信号反射、串扰的影响,其接收端的DFE均衡器也使用了更复 杂的3-Tap均衡器。对于发射端来说,PCle5.0相对于PCIe4.0和PCIe3.0来说变化不大, 仍然是3阶的FIR预加重以及11种预设好的Preset组合。江西测量PCI-E测试
PCIe5.0物理层技术PCI-SIG组织于2019年发布了针对PCIe5.0芯片设计的Base规范,针对板卡设计的CEM规范也在2021年制定完成,同时支持PCIe5.0的服务器产品也在2021年开始上市发布。对于PCIe5.0测试来说,其链路的拓扑模型与PCIe4.0类似,但数据速率从PCIe4.0的16Gbps提升到了32Gbps,因此链路上封装、PCB、连接器的损耗更大,整个链路的损耗达到 - 36dB@16GHz,其中系统板损耗为 - 27dB,插卡的损耗为 - 9dB。.20是PCIe5 . 0的 链路损耗预算的模型。PCI-e硬件科普:PCI-e到底是什么?中国香港PCI-E测试...