0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

家用电脑的PCIe接口如何设计PCB?

PCB学习酱 2024-11-05 14:28 次阅读

PCI-Express(PCIe)是一种由英特尔于2001年提出的高速串行扩展总线标准,原名“3GIO”,旨在取代PCI、PCI-X和AGP等旧标准。PCIe采用点对点双通道设计,每个设备独享带宽,支持主动电源管理、错误报告、端到端可靠传输、热插拔及服务质量(QoS)等功能。

一、PCIe的接口介绍

PCI-Express接口,通常简称为PCIe,是一种高性能的串行点对点高带宽传输通信标准。该技术通过采用多通道配置(包括×1、×4、×8以及×16等规格),为各种计算机组件提供了快速且灵活的数据交换能力。PCIe的设计初衷是为了克服传统并行总线架构如PCI和AGP在速度与灵活性上的局限性。以下是PCIe的一些关键特性和优势。

1、独享带宽

每个PCIe设备都能获得专属的数据传输路径,这意味着即使在同一时间内有多个设备同时工作,它们也不会互相干扰或争夺有限的带宽资源。

2、先进的电源管理

支持动态调整功耗状态以适应当前的工作负载,从而实现更高效能比。这种特性对于延长笔记本电脑电池寿命尤其重要。

3、错误检测与纠正机制

内置了强大的错误检查功能,可以自动发现并修正数据传输过程中可能出现的问题,增强了系统的稳定性和可靠性。

4、端到端的安全传输

确保从源头到目的地的数据完整性不受损害,这对于需要高度精确度的应用场景非常有价值。

5、即插即用兼容性

允许用户在不关闭系统的情况下添加或移除硬件设备,极大地方便了维护和升级过程。

6、服务质量(QoS)控制

能够根据不同类型的数据流设置优先级,保证关键任务应用始终享有最佳性能表现。

自首次由PCI-SIG(PCI特别兴趣小组)定义以来,PCIe已经成为现代计算平台中不可或缺的一部分,并随着版本迭代不断演进,持续推动着个人电脑及服务器领域内的技术创新与发展。值得注意的是,“PCI-Express”是正式名称,而“PCIe”则是更为广泛使用的简称形式。

wKgZomcps9uAFw6ZAAD2hoVjiUE190.pngwKgZomcps-CAJuABAABWWQMtgxM977.png

二、PCIe接口的引脚定义

1、卡的检测(ID0/ID1)脚。这是PCI-E X1特有脚,在PCI-E总线启动后,通过检测卡的ID脚,确定卡的长度,以匹配相应的时钟频率。

2、卡的长度(X1/X4/X8或X16)脚。这也是PCI-E X1特有脚,用于确定卡的长度,以匹配相应的时钟频率。

3、电源(3.3V)脚。这是PCI-E X1总线标准规定的电源脚。

4、地(GND)脚。这是PCI-E X1总线标准规定的地线。

5、第一条差分信号线(TX1)。这是PCI-E X1总线标准规定的第一条差分信号线,用于发送数据。

6、第二条差分信号线(RX1)。这是PCI-E X1总线标准规定的第二条差分信号线,用于接收数据。

wKgaomcps_KAYzH4AAHa96EVbtc872.png

三、PCIe接口的PCB设计

PCI-e x1接口的PCB设计需要遵循以下规范和注意事项,这些规范能确保信号质量和稳定性。

wKgZomcptAKAVeIWAAF5k0g57UU059.png

1、差分对布局

差分对定义:PERP/N、PETP/N 和 PECKP/N 是构成PCI-e x1接口的三个关键差分对。这些信号对于确保数据传输的质量至关重要,因此在PCB设计时需给予特别关注。

布局建议:尽可能将这些差分对紧密排列在一起,并与其他非相关信号保持一定距离以减少干扰。推荐将它们放置于专用层上,以便更好地控制阻抗和降低噪声影响。

2、差分对线宽及间距

标准尺寸:每对内的两条导线应采用一致的宽度(如7 mils),并保持恒定的中心到中心的距离(同样为7 mils)。

目的:这样做有助于维持稳定的特性阻抗,从而提高信号完整性。

3、长度匹配

长度差异限制:两根差分线之间的最大允许长度差异不应超过5 mils。

重要性:良好的长度匹配可以有效减少由于传播延迟不同造成的相位偏移问题。

4、TX/RX信号布线

同层原则:发送(TX)与接收(RX)信号应分别位于独立但连续的参考平面上。

完整地平面:确保每个信号路径都有完整的接地回路支持,这对于高速数字通信尤为重要。

5、过孔使用

换层处理:当需要跨层连接PCI-e x1信号时,在靠近转换点的位置添加地过孔来提供屏蔽效果。

数量建议:对于每一组信号对,推荐设置1至3个地过孔。

6、过孔规格与对称布置

具体参数:选用直径为25 mils、钻孔大小为14 mils的标准过孔。

位置要求:两个过孔应当相对称地分布在信号线两侧,保证电气性能的一致性。

7、交流耦合电容配置

元件选择:发射端与接收端之间需接入相同封装大小的0.1μF交流耦合电容。

放置规则:电容应成对出现且对称分布,尽可能靠近金手指安装区域。注意避免使用通孔插装型器件。

8、其他注意事项

隔离措施:像SCL这样的低速控制信号不应直接穿过PCI-e主控芯片所在的区域,以免引入不必要的串扰或电磁兼容问题。

wKgaomcptA-AeKI0AADorVagboc268.png

四、PCIe接口的PCB可制造性设计

1、阻抗线:在制造过程中阻抗线的公差是+/-10%,普通走线一般是+/-20%,阻抗线要求更加精确,因此阻抗线设计最好大于普通线最小的制成能力。

2、金手指开窗:金手指是否开通窗,如金手指没开通窗会存在插接脚接触等问题。

3、过孔设计:金手指周边的过孔尽量远离金手指,如过孔太靠近金手指会影响性能。

4、外形倒角:为了方便金手指插头插入卡槽,金手指外形需要倒角设计。

wKgZomcptBWAUbg7AALrfq4X5yg691.png

这里推荐一款可制造性检查的工艺软件:华秋DFM,对于PCI-e x1接口位置的PCB可制造性,可以检查金手指的焊盘大小、开窗与过孔设计是否合理,模拟计算阻抗线设计是否合理。可以提前预防PCI-e x1接口的PCB是否存在可制造性问题。

华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件,拥有600万+元件库,可轻松高效完成装配分析。其PCB裸板的分析功能,开发了29大项,100+细项检查规则,PCBA组装的分析功能,开发了14大项,800+细项检查规则

基本可涵盖所有可能发生的制造性问题,能帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题,且能够满足工程师需要的多种场景,将产品研制的迭代次数降到最低,减少成本。

wKgZomXV-8aAbPS9AAEJMS4Muac528.png

● 华秋DFM软件下载地址(复制到电脑浏览器打开):

https://dfm.elecfans.com/dl/software/hqdfm.zip?from=fsyzlh

●华秋DFM软件用户专享福利

凡未在华秋PCB平台下过单的用户,可同时参与两个活动并享双重福利:

首单立减 ”+“ 首单返券 ”——最高立减 120元 ,返2000元优惠券

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 硬件
    +关注

    关注

    11

    文章

    3297

    浏览量

    66181
  • PCB设计
    +关注

    关注

    394

    文章

    4680

    浏览量

    85469
  • PCIe
    +关注

    关注

    15

    文章

    1232

    浏览量

    82540
  • PCIe接口
    +关注

    关注

    0

    文章

    120

    浏览量

    9697
  • PCB
    PCB
    +关注

    关注

    1

    文章

    1788

    浏览量

    13204
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    家用电脑PCIe接口如何设计PCB

    PCI-E X1总线标准规定的第二条差分信号线,用于接收数据。 三、PCIe接口PCB设计 PCI-e x1接口PCB设计需要遵循以下
    发表于 11-05 14:25

    不要再危言耸听!家用电脑辐射全揭秘

    不要再危言耸听!家用电脑辐射全揭秘  ‘辐射’这个词听上去那么危险,‘防辐射’自然成为‘安全’的象征。我们使用的电脑主机,笔记本,显示器,无线路由器,无线键盘鼠标等等产品都被列在了产生‘辐射’危害
    发表于 02-23 01:21

    家用电脑配置稳压器须谨慎

    有些金贵,很多家庭朋友都对他爱护有加,这样的保护那样的爱护。比如在农村,电压一般情况下都不稳定又特别是没晚上用电的人比较多的时候。因此很多家庭就为宝贝的电脑配置了稳压器。但殊不知电脑上产商家早在设计的时候
    发表于 03-15 14:51

    PCIE接口的REFCLK的如何设计?

    我想用C6657的PCIE接口扩展一个WIFI. C6657的PCIE需要一个LVDS的参考时钟(PCIECLKP, PCIECLKN),  WIFI芯片的PCIE需要一个HCSL的参
    发表于 06-21 18:45

    家用小型UPS不间断电源简析

    终端、医疗设备和精密仪器设备的交流供电。家用小型UPS不间断电源—供电系统的保险小型家用电脑UPS不间断电源时间一般能维持20分钟,普通的家用UPS不间断电源十分钟到半小时,建议是500V的可在断电...
    发表于 12-28 06:29

    如何从节点化的在线资源中添加额外的节点呢

    我在家用电脑和工作电脑上安装了 STM32CubeMonitor v1.4.0。在我的家用电脑上,有一个名为“管理调色板”的选项,它允许我从节点化的在线资源中添加额外的节点在我的工作电脑
    发表于 12-01 06:05

    家用电器中的大功率部件单片机驱动接口

     简要介绍了家用电器单片机控制所用的基本元件和基本电路, 较详细介绍了家用电器中单片机外围电路的功率驱动接口
    发表于 07-17 16:00 37次下载

    5.1音箱系统的选购、连接及其摆放

      DVD光驱在家用电脑上的普及使得越来越多的用户用电脑放DVD影碟,就如同几年前的VCD风
    发表于 04-17 23:36 2462次阅读

    电脑维护知识

    电脑维护知识在管理和使用计算机当中,经常会碰到一些大大小小的问题,掌握一些家用电脑的软硬件维护知识,就不至于一碰到问题就
    发表于 10-25 11:03 4135次阅读

    一款基于个人电脑的“桌面影院”

    目前,家用电脑热已席卷大江南北,特别是多媒体电脑的丰富、新颖、独特的诸多功能吸引了广大的爱好者。报刊书籍也开辟和刊登了很多电脑方面的栏目及文章,
    发表于 12-28 13:41 743次阅读
    一款基于个人<b class='flag-5'>电脑</b>的“桌面影院”

    关于电脑在日常使用时的一些误区

    家用电脑家用电器在硬件上、功能上、性能上有着天壤之别,不同的运行机制使二者有着不同的使用场景。
    的头像 发表于 02-05 23:16 1901次阅读

    消费类和家用电器用PCB

    多年来,消费品和家用电器的设计和制造发生了翻天覆地的变化。当今的消费产品以复杂的电子设备为特征,这又需要复杂设计的 PCB 。为了满足不断增长的 PCB 需求,当今的制造商维护着大量的现成 P
    的头像 发表于 10-19 22:20 2728次阅读

    家用电脑和工用电脑的区别是什么,具体表现是什么

    智控终端也获得了更多关注。 那么,选购一台工业级一体机,客户较关注的点有哪些呢,或者换一种说法,在工业场景下,工业一体机的哪些点是比较关键的? 不同于生活中常见的电脑应用设备,人们比较关心CPU、显卡、内存、分辨
    发表于 01-05 14:57 2675次阅读

    2020年全球消费电子市场出货量增长,家用电脑和平板电脑需求强劲

    Strategy Analytics最新发布的研究报告《 2014-2024年全球消费电子产品市场预测》指出,2020年,消费者对家用电脑、平板电脑和游戏机的强劲需求推动消费电子贸易收益达到3585亿美元,比2019年增长7%。
    发表于 02-04 18:18 2276次阅读
    2020年全球消费电子市场出货量增长,<b class='flag-5'>家用电脑</b>和平板<b class='flag-5'>电脑</b>需求强劲

    工控机的接口类型都有哪些

    我们经常会拿工控机去跟普通家用电脑进行对比,其实,两者之间最大的区别是功能不同,而功能不同最主要提现在接口类型上。工控机接口类型有哪些?得先从工控机所使用的主板说起,目前主流的工控机使用的基本是工业
    发表于 05-30 15:13 4251次阅读