Texas Instruments DS160PR1601 PCIe® 16Gbps线性转接驱动器是一款32通道（每个方向16通道）x16（16通道）低功耗、高性能线性中继器或转接驱动器，设计用于支持PCIe 4.0、UPI 2.0和其他接口（速度高达16Gbps）。DS160PR1601接收器采用连续时间线性均衡器 (CTLE) 提供可编程高频升压。该均衡器可以打开输入眼，它由于PCB迹线等互连介质引起的符号间干扰 (ISI) 而完全闭合。CTLE接收器后面跟一个线性输出驱动器。Texas Instruments DS160PR1601的线性数据路径保持发射预设信号特性。线性转接驱动器成为无源通道的一部分，整体来看，经过链路培训，可实现最佳发射和接收均衡设置。链路培训协议的这种透明度可实现最佳的电气链路和尽可能低的延迟。该器件具有低通道间串扰、低附加抖动和出色的回波损耗，因此几乎成为链路中的无源元件，但具有均衡功能。

数据手册：*附件：Texas Instruments DS160PR1601 PCIe® 16Gbps线性转接驱动器数据手册.pdf

特性

• 16通道线性转接驱动器，支持PCIe 4.0和UPI 2.0
• 支持高达16Gbps的数据速率
• P2P，具有Intel重定时器公共占位
• 封装内TX引脚上集成64个交流耦合电容器，节省电路板空间
• CTLE升压：16dB（8GHz时）
• 模拟EyeScan，有助于转接驱动器调谐、调试和远程监控
• 超低延迟：130ps
• 低附加随机抖动：100fs（PRBS数据）
• 出色的RX/TX回波损耗：-13dB（8GHz时）
• 单电源电压：3.3V
• 低有源功率：160mW/通道
• I^2^C/SMBus或EEPROM编程
• 自动接收器检测，用于PCIe用例
• 无缝支持PCIe链路培训
• 内部稳压器可抑制电源噪声
• 高速生产测试，实现可靠制造
• 支持x4、x8、x16总线宽度
• 8.90mm × 22.80mm BGA封装

功能框图

DS160PR1601 PCIe 16Gbps线性转接驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

DS160PR1601是德州仪器(TI)推出的16通道(双向各16通道)低功耗高性能线性中继器/转接驱动器，专为支持PCIe 4.0、UPI 2.0等16Gbps高速接口设计。该器件采用创新的线性架构设计，具有以下显著特点：

‌关键特性‌：

• ‌高速数据传输‌：支持最高16Gbps数据速率，兼容PCIe 4.0、UPI 2.0协议
• ‌超低延迟‌：通道间延迟仅130ps
• ‌集成AC耦合电容‌：64个集成在封装内的AC耦合电容(220nF/个)，节省PCB空间
• ‌可编程均衡‌：16dB@8GHz的CTLE均衡能力，支持20级可编程均衡设置
• ‌低功耗设计‌：每通道仅160mW工作功耗
• ‌灵活配置‌：支持I2C/SMBus或EEPROM编程

二、硬件架构详解

2.1 核心架构

DS160PR1601采用线性数据路径设计，包含：

• ‌CTLE均衡器‌：补偿传输介质引起的符号间干扰(ISI)
• ‌线性输出驱动器‌：保持发射预设信号特性
• ‌接收器检测状态机‌：自动检测远端接收器终端

2.2 封装与引脚

器件采用354引脚nFBGA(ZDG)封装，尺寸为22.89mm×8.9mm。关键引脚包括：

• ‌差分信号引脚‌：A_PERp/nx(接收)、A_PETp/nx(发送)等
• ‌控制接口‌：SDA(数据)、SCL(时钟)、MODE(模式选择)
• ‌电源管理‌：VCC(3.3V供电)、PDx(电源控制)

2.3 电气特性

• 工作电压范围：3.0V至3.6V
• 电源噪声容限：
  • <50Hz：250mVpp
  • 50Hz-500kHz：100mVpp

  • 2.5MHz：33mVpp

• ESD防护等级：±2000V HBM，±500V CDM

三、典型应用场景

3.1 服务器系统

• 机架服务器、微服务器和塔式服务器
• 硬件加速器互连
• 高性能计算集群

3.2 存储系统

• 网络附加存储(NAS)
• 存储区域网络(SAN)
• 主机总线适配器(HBA)卡

3.3 网络设备

• 网络接口卡(NIC)
• 高速交换背板连接
• 桌面PC主板

四、设计要点与布局指南

4.1 信号完整性设计

• 采用85Ω阻抗匹配的差分走线
• 保持均匀的走线宽度和间距
• 对过孔进行背钻处理以减少短截线效应
• 在高速信号路径上尽量减少过孔使用

4.2 电源设计建议

• 每个VCC引脚附近放置0.1μF去耦电容
• 电源平面上分布多个1μF和10μF大容量电容
• 保持电源走线短而宽，降低阻抗

4.3 热设计考虑

• 器件热阻参数：
  • 结到环境：17.4°C/W
  • 结到板：6.1°C/W
• 建议在器件下方放置散热过孔阵列
• 对于高温环境应用，考虑增加散热措施

五、性能参数与测试结果

5.1 关键电气参数

参数	典型值	条件
随机抖动	100fs	PRBS15数据@16Gbps
差分回波损耗	-13dB	8GHz
共模回波损耗	-15dB	8GHz
通道间隔离	-50dB	10MHz-8GHz

5.2 均衡性能

器件提供20级可编程均衡设置，典型均衡增益范围：

• 4GHz：1.7dB(EQ=0)至14.8dB(EQ=19)
• 8GHz：2.0dB至16.0dB

六、配置与编程

6.1 工作模式

• ‌SMBus/I2C控制器模式‌：从外部EEPROM加载配置
• ‌SMBus/I2C目标模式‌：通过外部控制器配置

6.2 寄存器配置

关键寄存器包括：

• ‌EQ增益控制寄存器‌：设置均衡器各级增益
• ‌平坦增益控制寄存器‌：选择-6dB至+2dB增益
• ‌Rx检测控制寄存器‌：配置接收器检测参数

七、典型应用方案

7.1 PCIe链路扩展方案

通过DS160PR1601可将PCIe 4.0链路损耗预算从28dB扩展到42dB@8GHz。测试数据显示：

• 无转接驱动器时：28dB损耗，29ps/48mV眼图
• 使用DS160PR1601后：42dB损耗，30ps/55mV眼图

7.2 多通道配置方案

支持灵活的多通道配置：

• 单x16链路配置
• 双x8链路配置
• 四x4链路配置