Ci sono molte cose che ti faranno questo.
Non hai indicato la lunghezza dell'interfaccia. Faccio direttamente chip per chip PCIe frequentemente e devi davvero tenerne conto poiché otterrai un'attenuazione di circa 0,18 dB per pollice a causa delle perdite dell'effetto pelle e di circa 0,5 dB per pollice a causa dell'assorbimento dielettrico su FR4 "ordinario".
Penso che potresti essere in grado di ottenere numeri migliori dal foglio dati del materiale PCB se lo scarichi e osservi la perdita tangente. Dai un'occhiata a Isola 370HR per una scheda tecnica tipica. I numeri sopra sono abbastanza precisi alla frequenza di 5 GHz. Alla velocità di 2,5 GB, i numeri sono leggermente inferiori, con una perdita totale di ~ 0,4 dB per pollice.
Suppongo che, oltre al breakout e ai condensatori di accoppiamento, si stia utilizzando il routing a strato singolo per l'interfaccia. Le transizioni di livello possono facilmente fare cose molto cattive al segnale. L'impedenza controllata sarà un po 'diversa da strato a strato e i riflessi sono il risultato naturale (ci sono modi per eseguire con successo il routing multistrato, ma ci vuole molta cura e alcuni trucchi insoliti da realizzare).
PCI Express (e Infiniband per questo), il tasso di aumento e la caduta del segnale al trasmettitore ha un minimo aumento e la caduta tempo per minimizzare i problemi EMI, e che il tempo è 0.25UI, che produce 10GHz manufatti segnalazione su GEN 2 collegamenti e artefatti a 5 GHz in gen 1 che devono essere presi in considerazione.
Il campo di de-enfasi sopra ti aiuta ad avere un occhio pulito sul ricevitore abbassando l' ampiezza di non-commutazione rispetto all'ampiezza di lancio nominale.
Se si sta perdendo troppa ampiezza sul fronte di commutazione del segnale, impostare questo campo su un valore maggiore. Potresti anche impostare un po 'più in alto l'ampiezza nominale del lancio.
Altri problemi che potresti esaminare:
Dove sono, rispetto al trasmettitore, i condensatori di accoppiamento? Dovrebbero essere il più vicino possibile ai pin di trasmissione. Una volta che sono più di mezza lunghezza d'onda di 10 GHz (circa 0,6 pollici su FR4) [raddoppia quella distanza per collegamenti a 2,5 Gb / sec], rifletteranno sicuramente l'energia.
Ho avuto problemi con geometrie di condensatori di 0402 o più grandi in PCI Express gen. 2 e ora uso i dispositivi a geometria inversa (0204) per l'induttanza in serie ridotta effettiva. Sembra che stiano facendo molto bene il lavoro.
Osservando da vicino il diagramma a occhio per i bit di transizione (tra l'altro un bel campo di applicazione che è quello che è necessario per questa roba), l'unità di segnale iniziale sembra guidare una linea terminata (il segnale passa a 0,5 V (nominale) nel modo classico della linea di trasmissione). Questa non è una linea particolarmente lunga (il tempo di andata e ritorno è il punto in cui il segnale guida a V [nominale]).
dici che il collegamento è in esecuzione a 2,5 Gb / sec (gen 1) e questo è ciò che mostrano le tracce dell'oscilloscopio, ma potresti voler sperimentare il campo di de-enfasi (guarda nel manuale di riferimento e nella scheda dei dati elettrici (vedi nota in basso). I valori di de-enfasi "standard" si riferiscono a un collegamento nominale, non a un collegamento incorporato come quello che hai qui (e anche quello che faccio regolarmente). Se riesci a portarlo a circa 6 dB, potresti ottenere risultati migliori.
La de-enfasi nominale è di 3,5 dB per Gen 1 e 6 dB per Gen2. Noto che il campo in alto sembra implicare che un collegamento Gen 2 è 3,5dB - potresti voler scavare un po 'su questo. Il collegamento che hai richiede un minimo di 3,5 dB di de-enfasi.
Nota che l'occhio del ricevitore sarà molto diverso, ma è qui che conta . Come esperimento, leggi i contatori di errori nel processore (la maggior parte di essi ha un contatore per i tentativi); se non visualizzi errori significativi, potresti inseguire qualcosa che non è realmente un problema. Se vedi un numero elevato di errori, forse alcuni di questi potrebbero essere d'aiuto.
Ancora una cosa: l'eccessiva ampiezza di lancio e la de-enfasi sono altrettanto gravi che impostarle troppo in basso.
Forse questo ti aiuterà un po ': lo spero.
Nota: Freescale documenta tutto, è solo che a volte non è nel posto in cui ti aspetti di trovarlo. Assicurati di avere anche gli ultimi errata del dispositivo.
Aggiornamento . Aggiunte note sulle geometrie dei condensatori.
Fino al nodo 2,5 Gb / sec, i dispositivi 0402 vanno bene. Il mio pratico calcolatore mostra che un tipico dispositivo 0402 ha circa 10 ohm di impedenza (induttiva) a questa frequenza e 21 ohm a 5 GHz (la più alta frequenza di interesse). Ciò non è male in un sistema differenziale da 100 ohm poiché l'impedenza effettiva di una coppia strettamente accoppiata è leggermente inferiore a un'aggiunta diretta.
L'auto-risonanza per questo dispositivo è di 19 MHz, ben al di sotto di tutte le frequenze di interesse, quindi qualsiasi rumore di fase è dovuto all'ESL. Mantenere l'impedenza fino a meno di circa 1/3 dell'impedenza effettiva della traccia significa che il rumore di fase (e quindi ISI aggiuntivo) che otterremo è compreso tra 1 e 17 gradi (una traccia singola terminata da una coppia strettamente accoppiata è in genere (Z (diff) / 2) * 1,25, quindi per 100 diff, l'impedenza a terminazione singola è di circa 65 ohm). Questa quantità di rumore di fase è gestibile.
A 10 GHz, l'impedenza effettiva è di circa 44 ohm e può iniziare a interferire con la coppia differenziale introducendo un rumore di fase eccessivo nella banda di frequenza di interesse poiché la fase massima è ora di circa 34 gradi. Anche se ho eseguito con successo la seconda generazione con dispositivi 0402, ho anche avuto problemi con le corse più lunghe e ora uso i dispositivi 0204 a geometria inversa per questa velocità e superiori.
Per i collegamenti codificati 8b / 10b, la banda di frequenza di interesse va dal bit rate / 5 al bit rate * 2. Il limite inferiore è limitato dalla codifica della lunghezza della corsa e il limite superiore è limitato dal requisito di specifica per i tempi minimi di salita e discesa .
L'ESL per varie geometrie:
0402: circa 700pH
0204: circa 300pH
0805: circa 1nF
Aggiornamento Aggiunto commento circa il 50% delle ampiezze di lancio iniziali.
Consideriamo una linea di trasmissione terminata alla sorgente e destinazione all'impedenza caratteristica della linea, Z0.
Al lancio iniziale, supponendo che la linea sia lunga rispetto alla lunghezza d'onda del segnale, il punto di lancio andrà al 50% dell'ampiezza di lancio a causa dell'effetto del divisore di tensione (il trasmettitore vede solo la linea di trasmissione in questo punto).
Una volta che l'energia arriva al punto di destinazione e inizia a salire al punto del 50%, l'energia alla fonte ha effettivamente "riempito" la linea di energia e sale alla massima ampiezza di lancio. A rigor di termini, la linea di trasmissione a destinazione vede un divisore di tensione e l'effetto del divisore alla sorgente scompare quando l'uscita si avvicina a DC (tenendo presente che l'effetto della linea di trasmissione è applicabile solo alle transizioni).
Questo potrebbe anche essere visualizzato come il livello di energia del 50% che si sposta lungo la linea di trasmissione fino alla terminazione finale e poi si riflette a pieno livello. Ecco perché vediamo un "tempo di andata e ritorno" nel punto del 50% in qualsiasi punto della linea.
La trama mostra esattamente questo comportamento in un punto della linea che non è ancora nella porta di destinazione , perché questo punto del 50% si sta effettivamente muovendo lungo la linea.
Al ricevitore, una volta che l'energia ha raggiunto il punto del 50%, tutta l'energia della linea sta seguendo e la tensione sul ricevitore continua a salire, dando una transizione graduale da un livello all'altro.
Questo potrebbe anche essere visualizzato come il punto di tensione del 50% che si sposta lungo la linea verso il ricevitore, quindi si riflette al 100% (il ricevitore raggiunge prima la CC). Per tale motivo, la tensione al 50% visualizzata in qualsiasi punto della linea mostra il tempo di andata e ritorno da quel punto al ricevitore.
Questa discussione è valida per i segnali differenziali come single-ended.
Quindi la trama sopra mostra il comportamento classico della linea di trasmissione con piccole escursioni oltre il comportamento previsto. In realtà, questo è uno degli occhi del trasmettitore più puliti che abbia mai visto.
