3.4 PCIe REFCLK 拓?fù)?/h2>

圖 3-4 展示了典型的通用時(shí)鐘架構(gòu)設(shè)置及數(shù)據(jù)傳輸路徑。發(fā)送器由 TX PLL 和 TX Latch 組成，接收器由 RX PLL、RX 時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù) (CDR) 和 RX 鎖存器組成。將 REFCLK 提供給發(fā)送器和接收器，但接收器處的抖動(dòng)受到兩個(gè) PCIe 器件的 PLL、接收器的 CDR，以及 REFCLK 通過(guò)兩條路徑傳輸?shù)?RX 鎖存器之間的延遲的影響。

方程式 5 展示了 REFCLK 在 RX 鎖存器處的影響的總體傳遞函數(shù)。阻尼因子 ζ 和頻率 f 的值由 PCIe 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)版本設(shè)置。TX 和 RX 的 PLL 用作二階低通濾波器。在 PCIe 第 4 代之前，CDR 充當(dāng)一階高通濾波器。對(duì)于 PCIe 第 5 代和 PCIe 第 6 代，CDR 充當(dāng)二階高通濾波器。

圖 3-4 REFCLK 通用時(shí)鐘分配

方程式 1. $\mathrm{T}\mathrm{X}\mathrm{ }\mathrm{P}\mathrm{L}\mathrm{L}：\mathrm{ }\mathrm{ }{\mathrm{H}}_1\left(\mathrm{s}\right)=\mathrm{ }\frac{2\mathrm{s}{\mathrm{\zeta }}_1{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}1}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}1}^2}{{\mathrm{s}}^2+{\mathrm{\zeta }}_1{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}1}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}1}^2}： Where {\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}1} = {2\mathrm{\pi }\mathrm{f}}_{\mathrm{n}1}$

方程式 2. $\mathrm{R}\mathrm{X}\mathrm{ }\mathrm{P}\mathrm{L}\mathrm{L}：\mathrm{ }\mathrm{ }{\mathrm{H}}_2\left(\mathrm{s}\right)=\mathrm{ }\mathrm{ }\frac{2\mathrm{s}{\mathrm{\zeta }}_2{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}2}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}2}^2}{{\mathrm{s}}^2+\mathrm{s}{\mathrm{\zeta }}_2{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}2}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}2}^2}$

方程式 3. $\mathrm{C}\mathrm{D}\mathrm{R}：\mathrm{ }\mathrm{ }{\mathrm{高電平}}_3\left(\mathrm{s}\right)=\mathrm{ }\frac{\mathrm{s}}{\mathrm{s}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}3}^2}$

方程式 4. $\mathrm{D}\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{ }\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{t}\mathrm{W}\mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{R}\mathrm{E}\mathrm{F}\mathrm{C}\mathrm{L}\mathrm{K}\mathrm{ }\mathrm{P}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{h}\mathrm{s}：\mathrm{ }\mathrm{ }|\mathrm{T}1-\mathrm{T}2|$

方程式 5. $\mathrm{O}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{T}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{f}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{ }\mathrm{F}\mathrm{u}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{o}\mathrm{n}：\mathrm{ }\mathrm{H}\left(\mathrm{s}\right)=\left({\mathrm{H}}_1\right(\mathrm{s}){\mathrm{e}}^{-\mathrm{s}\mathrm{t}}-{\mathrm{H}}_2(\mathrm{s}\left)\right){\mathrm{H}}_3\left(\mathrm{s}\right)\mathrm{ }\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{ }\mathrm{H}\left(\mathrm{s}\right)=\left({\mathrm{H}}_2\right(\mathrm{s}){\mathrm{e}}^{-\mathrm{s}\mathrm{t}}-{\mathrm{H}}_1(\mathrm{s}\left)\right){\mathrm{H}}_3\left(\mathrm{s}\right),\mathrm{ }\mathrm{W}\mathrm{h}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{h}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{r}$

對(duì)于 PCIe 第 5 代和 PCIe 第 6 代，CDR 的定義不同。對(duì)于這些版本，CDR 由二階高通濾波器表示。方程式 6 是該濾波器的公式。

方程式 6. $\mathrm{P}\mathrm{C}\mathrm{I}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{G}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{ }5.0/6.0\mathrm{ }\mathrm{C}\mathrm{D}\mathrm{R}：\mathrm{ }\mathrm{ }{\mathrm{高電平}}_3\left(\mathrm{s}\right)\mathrm{ }=\mathrm{ }\frac{{\mathrm{s}}^2}{(\mathrm{s}+{\mathrm{\omega }}_0)\mathrm{ }\times \mathrm{ }(\mathrm{s}+{\mathrm{\omega }}_1)}\mathrm{ }\times \mathrm{ }\frac{{\mathrm{s}}^2\mathrm{ }+\mathrm{ }2\mathrm{s}{\mathrm{\zeta }}_2{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}0}+{\mathrm{\omega }}_0^2}{{\mathrm{s}}^2+\mathrm{s}{\mathrm{\zeta }}_1{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{n}0}+{\mathrm{\omega }}_0^2}\mathrm{ }\times \frac{\mathrm{s}}{\mathrm{s}+{\mathrm{\omega }}_{\mathrm{L}\mathrm{F}}}, Where {\mathrm{\zeta }}_1 = \frac{1}{\sqrt{2}} \& {\mathrm{\zeta }}_2 = 1$

對(duì)于 PCIe 第 5 代，ω₀ = 20 × 10⁶ × 2π，ω₁ =1.1 × 10⁶ × 2π，ω_LF = 160 × 10³ × 2π

對(duì)于 PCIe 第 6 代，ω₀ = 10 × 10⁶ × 2π，ω₁ =3.88 × 10⁶ × 2π，ω_LF = 87 × 10³ × 2π

圖 3-5 PCIe 帶寬可視化

圖 3-5 是 PCIe 第 6 代系統(tǒng)帶寬的可視化表示。表 3-2 提供了第 6 代 PCIe 抖動(dòng)濾波器特性。有 16 種可能的抖動(dòng)濾波器組合。PCIe 標(biāo)準(zhǔn)列出了每一版本的完整抖動(dòng)濾波器特性。各個(gè)版本的 ω 和 ζ 的值不同。

表 3-2 PCIe 第 6 代抖動(dòng)濾波器特性

PLL1 特性	PLL 2 特性	CDR 特性
ωn1 = 0.112Mrad/s ζ1 = 14	ωn1 = 0.112Mrad/s ζ1 = 14	BWCDR = 10MHz，二階
ωn1 = 0.224Mrad/s ζ1 = 14	ωn1 = 0.224Mrad/s ζ1 = 14	BWCDR = 10MHz，二階
ωn1 = 1.50Mrad/s ζ1 = 0.73	ωn1 = 1.50Mrad/s ζ1 = 0.73	BWCDR = 10MHz，二階
ωn1 = 3.00Mrad/s ζ1 = 0.73	ωn1 = 3.00Mrad/s ζ1 = 0.73	BWCDR = 10MHz，二階