与协议无关的高质量振荡器信号开关简化了设计

与协议无关的高质量振荡器信号开关简化了设计

高质量的信号开关可以通过振荡器传输数据并简化设计,你知道如何使用它们吗?对于任何类型的信号看起来都相同,出现了各种信号完整性问题从阻抗不匹配到串扰,并且更需要使用信号开关来促进这些类型的多点连接,将信号路由到电路板上和电路板之间的两个或多个节点的最简单方法是使用直接铜线:迹线,电缆和边缘或立管连接器,在本文中我们将研究信号开关简化设计和保护数千兆位传输信号完整性的几个简单示例.

交换机是多路复用:器图1中的2:1数字交换机虽然是针对PCI Express实现而显示的，但实际上是协议不可知的,因为在端口之间传递通信协议,数据包或帧是不重要的,它的主要工作是以千兆赫的速度将U1连接到U2(芯片组A)或U3(芯片组B),这种开关是石英晶振信号开关,将它与分组交换机区分开来很重要,分组交换机在端口之间路由分组(比电信号更高的级别),并且根据接口类型,交换机可以执行桥接或路由.

信号完整性不容忽视:如上所述，高速信号现在通常在RF频率下工作,导致铜PCB走线,电路板互连,电缆甚至IC引脚或球像天线一样工作,开关是信号从晶振时钟源到达目的地的整个信道的一部分,通过开关的SI不容忽视,但是看一下频道也很有用,原因如下:1.沟道材料(铝,铜,合金,焊料等),2.通道周围的介电损耗,3.与其他渠道交叉耦合,4.掩埋PCB过孔和短截线,5.不连续性,如连接器或信号开关,6.不同的通道材料相互连接,7.在这些频率上变得显着的其他三阶和四阶效应.

PCI Express通道和插槽扩展器:图2显示了冗余设置,它只不过是PCIe根联合体U1的可切换扇出改进,开关选择J1或J2,虽然我们已经建议这是一个冗余应用程序,但石英晶体也描述了根联合体没有足够的通道同时连接到J1和J2中的设备的情况,主机CPU告诉交换机哪个插槽(或外围设备)在运行中连接到U1,在另一个变体中,图3显示了支持总共16个PCIe输出(x16)的Intel®SandyBridge CPU(第2代Core™架构),通过在16个通道中的8个中间插入高性能信号开关,可以选择添加第二个x8图形卡或外围设备,因此,系统可以提供x16到一个插槽/外设,或x8到两个插槽/外设.

信号完整性问题:以上已经描述了三种简单的开关方案,为设计人员带来了显着的好处,如果没有信号开关,只需连接PCB走线,就不会有其中任何一个工作,为什么?由直接连接引起的多点连接和不等迹线至少会导致石英晶体振荡器阻抗不匹配,从而导致上升/下降信号边沿上的波反射,这些反射基本上降低了通道,这些SI问题增加了误码率(BER),最有可能导致速度较慢或完全闭合的信号图"眼睛"和PCIe系统无效.

低断开隔离,低开关启用和低开关禁用等其他参数分别是开关关闭时以及开关打开或关闭所需时间的波长反射测量值,由于可以在本文所述的场景中实时启用信号切换,因此对它们进行快速操作至关重要,正如我们所见,石英振荡器信号切换的简单性和成本与分组交换机不同,但它们都能够简化系统设计,增加扇出并提供功能,然而,在数千兆赫兹的速度下,开关必须尽可能接近无损耗,最大限度地减少信号损耗并最大化SI.