PCI Express真的需要85欧姆吗？

以下内容为Samtec做过SI相关主题研讨会上，专家做的一些问题沟通互动，关于PCIe 85 欧姆的布线的问题。

丹尼：史蒂夫，你能给我们简要介绍一下这次网络研讨会吗？你为什么选择这个主题？

史蒂夫：如今，高速系统面临着许多必须在同一堆叠中实现的同步阻抗要求 -以太网的100欧姆差分阻抗，90欧姆的USB，85欧姆的PCIe以及无数的单端DDR要求。我们希望遵循规范，以正确的阻抗选择组件和布线走线。然而，有时也存在一些障碍——首选元件不是 85 欧姆，或者上游封装是另一种阻抗。我们想遵循 PCIe 的 85 欧姆的口头禅，但这可能并不容易。我们能做什么，规范怎么说？

丹尼：PCIe 是否需要 85 欧姆连接器？

史蒂夫：让我们直接进入规范。关于 PCIe 85 欧姆要求，规范说“此要求不适用于过孔、连接器、封装、电缆和其他类似结构” PCIExpress 卡 EletroMechanical 规范修订版 中的内容：

85欧姆以外的连接器是可以接受的，事实上这很常见。在短时间内，触点暴露在空气中（如CPU插槽），这会增加阻抗。这些短距离偏移将高于85欧姆，但在回波损耗中不会起不利影响。事实上，在兼容的 Gen3 和 Gen4 连接器上观察到 110 欧姆是很常见的。

丹尼：在PCB上，是否需要85欧姆布线？

史蒂夫：对于遵循CEM（卡电子机械）规范的可互操作系统和卡，它是必需的，确保任何配接设备的阻抗匹配。

所有其他系统（具有任意数量的连接器或电缆）都可以使用任何PCB阻抗。许多封装和连接器设计为支持多个I / O，并且具有100欧姆甚至93欧姆的阻抗作为平衡折衷方案。我建议查看并确定哪种阻抗可能最适合您的特定设计。

93欧姆布线变得越来越普遍，但继续使用85欧姆布线以及更高阻抗的封装和连接器并非没有道理。较低的PCB阻抗确实具有一些优点，包括更低的损耗，更好地匹配密集的BGA，以及对阻抗变化的更大容忍度等等。

丹尼：通过布线传输PCIe是否需要85欧姆？

史蒂夫：选择电缆阻抗以匹配PCB上使用的阻抗是很诱人的。但是，有几个需要考虑因素：首先，更高频率的反射比PCB本身对配接连接器阻抗的参数更大。如果给定连接器的输入信号从PCB上的85增加到93欧姆，则最好保持在93欧姆，并且不会通过减少到85欧姆电缆来产生新的反射。

其次，阻抗和损耗之间的关系与PCB关系成反比。也就是说，较高阻抗的电缆具有较少的插入损耗，而较高阻抗的PCB则具有更大的损耗。85 欧姆和 100 欧姆之间的损耗差高达 14%。

最终，电缆阻抗的选择取决于系统的优先级。如果插入损耗是最大的限制，那么 93 或 100 欧姆电缆是最佳选择。

丹尼：非常好！有什么结束语吗？

史蒂夫：希望我们的读者能够查看他们的特定设计，选择最佳阻抗，而不是局限于85欧姆。请记住，当使用可互操作的CEM插槽时，该规范仅要求PCB布线为85欧姆。当涉及到连接器、电缆、封装和 PCB 与其他连接器的布线时，该规范允许任何最适合您的设计的阻抗。

 

一己之见：很久之前就有听连接器的厂商说过，端子的设计一般做不到85欧姆，都是在90欧姆以上，当时就很好奇，为什么这样？当时给出的解释是工艺方面的问题。这篇文字给出的最佳阻抗说法，换句话说，所有的设计都是匹配和控制能量的反射。心有规则而不拘泥于此，抓住本质的东西，这才是总线链路设计的管控基本法。

　　审核编辑：汤梓红