ハッカーのための PCIe: 当社の M.2 カードが完成しました

私たちは先週、PCIe カード、M.2 E キーから E キーへのアダプターの設計を開始しました。これは、搭載されている E キー スロットに追加のリンクを追加します。これは、少数のレアだが豪華な E-キーを完全に活用するのに役立ちます。キーカード。 ここまでで、回路図は完成し、コンポーネントの配置も決まりました。あとは差動ペアの配線だけが必要です。これは単純なはずですよね? シートベルトを締める。

PCIe には、UART など、もう一方の端で RX に接続された TX ペアが必要ですが、これは交渉の余地がありません。 コネクタはホスト側の名前付けを使用し、その逆も同様です。 図が示すように、ソケットの TX をチップの RX に接続し、その逆も同様です。 混乱した場合は、ラップトップの回路図があれば、物事が明確になります。 要約すると、PCIe スイッチはカード上のデバイスとして機能するため、PCIe スイッチに接続されるリンク上の名前を反転するだけで済みます。 スイッチからの 2 つのリンクは E キー ソケットに接続され、そのソケットの目的のために、PCIe スイッチはホストとして機能します。

最初にこのボードを配線しているときに、PCIe にとってもう 1 つ重要なことを完全に忘れていました。それは、リンクのホスト TX 側のすべてのデータ ペアに直列コンデンサがあることです。 ここでは、PCIe スイッチ アップリンクの TX 上に 3 つのコンデンサ ペアが必要で、スイッチの TX 側に 2 つのコンデンサ ペアが必要です。やはり、命名はホスト側です。 すべての差分ペアの配線を終えた後でこのことを思い出し、少し考えた結果、これが 0201 コンデンサを試してみるチャンスだと判断しました。 そのために、私は [Christoph] の「墓石に対する月齢の影響」という素晴らしいプロジェクトから足跡を採用しました。そのような名前が付いているので、これらの足跡は良いものに違いありません。

以前に PCIe 記事の 1 つで差動ペアの計算について説明しましたが、デモ ビデオもありました。 そうは言っても、これについて計算を繰り返しましょう。いくつかの楽しいショートカットを使用して、「PCB ファブ Web サイト情報」から「適切な幅とクリアランスの差分」に到達する方法を示します。 私たちのセットアップでは、もう一度、外側の層に信号があり、そのすぐ下のグランド層を参照しています。 残念なことに、私は 2 つのグランドプレーンの間に挟まれた信号層の差動インピーダンスを計算する方法をまだ理解していません。つまり、この知識を共有してくれるコメント投稿者がいる場合は、ご意見をいただければ幸いです。 とにかく、今のところ、そのような取り決めに具体的なメリットがあるとは思えません。

今回は 4 層 0.8 mm スタックアップを使用します。そうしないと、ボードが M.2 ソケットに収まりません。 設計ルールによれば、一般的な 2 層基板を作成するときに使用する通常の 6 ミル (0.16 mm) のトレースと間隔とは対照的に、3.5 ミル (0.09 mm) のトレースと間隔まで下げることができます。 最初に、ここでは 7628 スタックアップ バリアントを選択します。ここでのスタックアップの主な違いは、プリプレグの厚さと誘電率であり、これが可能な最小ディフペアの厚さと間隔に影響します。

JLCPCB スタックアップ ページのパラメータを参照し、注文ページからパラメータを取得しました。これらのパラメータは、「Net Classes」タブの「File => Board Setup」ウィンドウに入力できます。 そこにあるデフォルトのパラメータを 4 層インピーダンス制御プロセスのパラメータ (クリアランス、最小配線幅、ビア サイズなど) に置き換えると、タイトなスポットが存在する場合にドロップダウンできる非常に優れたパラメータが得られます。適度に高密度のコンポーネント配置を行うため。

今日はオンポイントの 85 オームの差動インピーダンスを目指しましょう。余裕があればどこでも素晴らしい目標です。 ここでも、ペアの全長に沿って、上部にトレースがあり、その真下に途切れることのないグランドプレーンがあります。 「7628」スタックアップの場合、ペアとグランドの間に 4.6 Er の材料が 0.21 mm あることを意味します。これら 2 つの値を計算機に入力し、銅の厚さを 35 um (1oz 銅) のままにして、トレーススペースをいじってみましょう。と幅の値を制限 0.09 mm まで下げると、幅 0.225 mm / スペース 0.09 mm のオプションが得られます。 ただし、スペース的にはそれほど優れたものではありません。

ただし、デフォルトのスタックアップに固執する必要はありません。 少し熟考した後、上層と中間層の間に 4.05 Er と 0.1 mm 厚のプリプレグを使用した「3313」スタックアップに切り替えました。 少し高価なようですが、狭いスペースに配線するのは少し簡単そうです。 これにより、同じ 85 オームの差動インピーダンスを維持しながら、0.135 mm / 0.09 mm のペアが得られました。 ここで必要なのは、これらのパラメータを「ネット クラス」テーブルに入力することだけです。「6」を押すと、すぐに 85 オーム インピーダンスの差動ペアの描画が開始されます。