Texas Instruments DS160PR1601 PCIe? 16Gbps線性轉接驅動器是一款32通道（每個方向16通道）x16（16通道）低功耗、高性能線性中繼器或轉接驅動器，設計用于支持PCIe 4.0、UPI 2.0和其他接口（速度高達16Gbps）。DS160PR1601接收器采用連續時間線性均衡器 (CTLE) 提供可編程高頻升壓。該均衡器可以打開輸入眼，它由于PCB跡線等互連介質引起的符號間干擾 (ISI) 而完全閉合。CTLE接收器后面跟一個線性輸出驅動器。Texas Instruments DS160PR1601的線性數據路徑保持發射預設信號特性。線性轉接驅動器成為無源通道的一部分，整體來看，經過鏈路培訓，可實現最佳發射和接收均衡設置。鏈路培訓協議的這種透明度可實現最佳的電氣鏈路和盡可能低的延遲。該器件具有低通道間串擾、低附加抖動和出色的回波損耗，因此幾乎成為鏈路中的無源元件，但具有均衡功能。

數據手冊：*附件：Texas Instruments DS160PR1601 PCIe? 16Gbps線性轉接驅動器數據手冊.pdf

特性

• 16通道線性轉接驅動器，支持PCIe 4.0和UPI 2.0
• 支持高達16Gbps的數據速率
• P2P，具有Intel重定時器公共占位
• 封裝內TX引腳上集成64個交流耦合電容器，節省電路板空間
• CTLE升壓：16dB（8GHz時）
• 模擬EyeScan，有助于轉接驅動器調諧、調試和遠程監控
• 超低延遲：130ps
• 低附加隨機抖動：100fs（PRBS數據）
• 出色的RX/TX回波損耗：-13dB（8GHz時）
• 單電源電壓：3.3V
• 低有源功率：160mW/通道
• I^2^C/SMBus或EEPROM編程
• 自動接收器檢測，用于PCIe用例
• 無縫支持PCIe鏈路培訓
• 內部穩壓器可抑制電源噪聲
• 高速生產測試，實現可靠制造
• 支持x4、x8、x16總線寬度
• 8.90mm × 22.80mm BGA封裝

功能框圖

DS160PR1601 PCIe 16Gbps線性轉接驅動器技術解析與應用指南

一、產品概述與核心特性

DS160PR1601是德州儀器(TI)推出的16通道(雙向各16通道)低功耗高性能線性中繼器/轉接驅動器，專為支持PCIe 4.0、UPI 2.0等16Gbps高速接口設計。該器件采用創新的線性架構設計，具有以下顯著特點：

?關鍵特性?：

• ?高速數據傳輸?：支持最高16Gbps數據速率，兼容PCIe 4.0、UPI 2.0協議
• ?超低延遲?：通道間延遲僅130ps
• ?集成AC耦合電容?：64個集成在封裝內的AC耦合電容(220nF/個)，節省PCB空間
• ?可編程均衡?：16dB@8GHz的CTLE均衡能力，支持20級可編程均衡設置
• ?低功耗設計?：每通道僅160mW工作功耗
• ?靈活配置?：支持I2C/SMBus或EEPROM編程

二、硬件架構詳解

2.1 核心架構

DS160PR1601采用線性數據路徑設計，包含：

• ?CTLE均衡器?：補償傳輸介質引起的符號間干擾(ISI)
• ?線性輸出驅動器?：保持發射預設信號特性
• ?接收器檢測狀態機?：自動檢測遠端接收器終端

2.2 封裝與引腳

器件采用354引腳nFBGA(ZDG)封裝，尺寸為22.89mm×8.9mm。關鍵引腳包括：

• ?差分信號引腳?：A_PERp/nx(接收)、A_PETp/nx(發送)等
• ?控制接口?：SDA(數據)、SCL(時鐘)、MODE(模式選擇)
• ?電源管理?：VCC(3.3V供電)、PDx(電源控制)

2.3 電氣特性

• 工作電壓范圍：3.0V至3.6V
• 電源噪聲容限：
  • <50Hz：250mVpp
  • 50Hz-500kHz：100mVpp

  • 2.5MHz：33mVpp

• ESD防護等級：±2000V HBM，±500V CDM

三、典型應用場景

3.1 服務器系統

• 機架服務器、微服務器和塔式服務器
• 硬件加速器互連
• 高性能計算集群

3.2 存儲系統

• 網絡附加存儲(NAS)
• 存儲區域網絡(SAN)
• 主機總線適配器(HBA)卡

3.3 網絡設備

• 網絡接口卡(NIC)
• 高速交換背板連接
• 桌面PC主板

四、設計要點與布局指南

4.1 信號完整性設計

• 采用85Ω阻抗匹配的差分走線
• 保持均勻的走線寬度和間距
• 對過孔進行背鉆處理以減少短截線效應
• 在高速信號路徑上盡量減少過孔使用

4.2 電源設計建議

• 每個VCC引腳附近放置0.1μF去耦電容
• 電源平面上分布多個1μF和10μF大容量電容
• 保持電源走線短而寬，降低阻抗

4.3 熱設計考慮

• 器件熱阻參數：
  • 結到環境：17.4°C/W
  • 結到板：6.1°C/W
• 建議在器件下方放置散熱過孔陣列
• 對于高溫環境應用，考慮增加散熱措施

五、性能參數與測試結果

5.1 關鍵電氣參數

5.2 均衡性能

器件提供20級可編程均衡設置，典型均衡增益范圍：

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

六、配置與編程

6.1 工作模式

• ?SMBus/I2C控制器模式?：從外部EEPROM加載配置
• ?SMBus/I2C目標模式?：通過外部控制器配置

6.2 寄存器配置

關鍵寄存器包括：

• ?EQ增益控制寄存器?：設置均衡器各級增益
• ?平坦增益控制寄存器?：選擇-6dB至+2dB增益
• ?Rx檢測控制寄存器?：配置接收器檢測參數

七、典型應用方案

7.1 PCIe鏈路擴展方案

通過DS160PR1601可將PCIe 4.0鏈路損耗預算從28dB擴展到42dB@8GHz。測試數據顯示：

• 無轉接驅動器時：28dB損耗，29ps/48mV眼圖
• 使用DS160PR1601后：42dB損耗，30ps/55mV眼圖

7.2 多通道配置方案

支持靈活的多通道配置：

• 單x16鏈路配置
• 雙x8鏈路配置
• 四x4鏈路配置