PCIe4.0的物理层技术PCIe标准自从推出以来,1代和2代标准已经在PC和Server上使用10多年时间,正在逐渐退出市场。出于支持更高总线数据吞吐率的目的,PCI-SIG组织分别在2010年和2017年制定了PCIe3.0和PCIe4.0规范,数据速率分别达到8Gbps和16Gbps。目前,PCIe3.0和PCle4.0已经在Server及PC上使用,PCIe5.0也在商用过程中。每一代PCIe规范更新的目的,都是要尽可能在原有PCB板材和接插件的基础上提供比前代高一倍的有效数据传输速率,同时保持和原有速率的兼容。别看这是一个简单的目的,但实现起来并不容易。PCI-E测试信号完整性测试解决方案;PCI-E测试PCI-E测试热线

PCIe背景概述PCIExpress(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCle)总线是PCI总线的串行版本,广泛应用于显卡、GPU、SSD卡、以太网卡、加速卡等与CPU的互联。PCle的标准由PCI-SIG(PCISpecialInterestGroup)组织制定和维护,目前其董事会主要成员有Intel、AMD、nVidia、DellEMC、Keysight、Synopsys、ARM、Qualcomm、VTM等公司,全球会员单位超过700家。PCI-SIG发布的规范主要有Base规范(适用于芯片和协议)、CEM规范(适用于板卡机械和电气设计)、测试规范(适用于测试验证方法)等,目前产业界正在逐渐商用第5代版本,同时第6代标准也在制定完善中。由于组织良好的运作、的芯片支持、成熟的产业链,PCIe已经成为服务器和个人计算机上成功的高速串行互联和I/O扩展总线。图4.1是PCIe总线的典型应用场景。眼图测试PCI-E测试热线PCI-E 3.0测试接收端的变化;

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)。
随着数据速率的提高,芯片中的预加重和均衡功能也越来越复杂。比如在PCle 的1代和2代中使用了简单的去加重(De-emphasis)技术,即信号的发射端(TX)在发送信 号时对跳变比特(信号中的高频成分)加大幅度发送,这样可以部分补偿传输线路对高 频成分的衰减,从而得到比较好的眼图。在1代中采用了-3.5dB的去加重,2代中采用了 -3.5dB和-6dB的去加重。对于3代和4代技术来说,由于信号速率更高,需要采用更加 复杂的去加重技术,因此除了跳变比特比非跳变比特幅度增大发送以外,在跳变比特的前 1个比特也要增大幅度发送,这个增大的幅度通常叫作Preshoot。为了应对复杂的链路环境,PCI-E 3.0测试发送端变化;

(9)PCle4.0上电阶段的链路协商过程会先协商到8Gbps,成功后再协商到16Gbps;(10)PCIe4.0中除了支持传统的收发端共参考时钟模式,还提供了收发端采用参考时钟模式的支持。通过各种信号处理技术的结合,PCIe组织总算实现了在兼容现有的FR-4板材和接插 件的基础上,每一代更新都提供比前代高一倍的有效数据传输速率。但同时收/发芯片会变 得更加复杂,系统设计的难度也更大。如何保证PCIe总线工作的可靠性和很好的兼容性, 就成为设计和测试人员面临的严峻挑战。PCI-E 3.0测试接收端容限测试;信号完整性测试PCI-E测试方案
被测件发不出标准的PCI-E的一致性测试码型,为什么?PCI-E测试PCI-E测试热线
要精确产生PCle要求的压力眼图需要调整很多参数,比如输出信号的幅度、预加重、 差模噪声、随机抖动、周期抖动等,以满足眼高、眼宽和抖动的要求。而且各个调整参数之间 也会相互制约,比如调整信号的幅度时除了会影响眼高也会影响到眼宽,因此各个参数的调 整需要反复进行以得到 一个比较好化的组合。校准中会调用PCI-SIG的SigTest软件对信号 进行通道模型嵌入和均衡,并计算的眼高和眼宽。如果没有达到要求,会在误码仪中进 一步调整注入的随机抖动和差模噪声的大小,直到眼高和眼宽达到参数要求。PCI-E测试PCI-E测试热线
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...