说到SATA,做技术的我们是最熟悉不过的了,SATA硬盘广泛应用在我们的电脑存储。
SATA的优势:支持热插拔 ,传输速度快,执行效率高;
SATA3.0可以达到6Gb/s,而SATA2.0接口的则为3Gb/s。理论上,的是SATA2.0的2倍。
原理图
下图是SATA2.0和的实物图:

进入正题,下图是SATA3.0的原理图:原创*今条头日**:卧龙会IT技术

PCB设计几点要注意
原理图很简单,包含发送TX和接收RX两对差分、差分线上的AC电容,以及一个12V和5V电源,但由于SATA3.0的传输速率达到了6Gb/s,为了保证信号质量,我们在PCB设计中有那些需要注意的了:
1,SATA差分需要做85+/-15%欧姆的阻抗,12V至少需要提供0.5A的电流,5V至少需要提供0.7A的电流。
2,SATA信号线必须有一个GND参考。如果不能够避免改变参考平面(地参考平面变成电源参考平面),适当的放一个电容能最小的避免EMI和信号完整性。这个电容值是小的(1uF或者更小的值),连接电源和GND平面,靠近信号换参考层的地方放置。这个电容提供不同参考平面的高频电流返回路径,减少阻抗不连续和电流环路面积。最大允许一次SATA信号改变参考层。换层需要就近加GND VIA。原创*今条头日**:卧龙会IT技术
3,SATA信号线不要走在电源连接器、I/O接口连接器、晶振、时钟的下面以及远离板边,防止受到干扰以及EMI问题。
4,为了方便后期测试信号质量,将TX和RX的差分对走一样的层和相互靠近,有利于确保相似的信号特征。如果走线相似,只要要测量RX的信号就能大概的知道TX的信号。
不要放置stub,测试点,测试过孔以避免最小的反射。利用过孔和连接器的焊盘作为测试点
5,SATA差分信号需要长度匹配来获得最佳的时间余量,防止共模信号和电磁干扰。按段匹配不连续。总的不匹配长度必须不超过20MIL。段包括breakout,走线到过孔,走线到AC电容和到连接器的Pin等。当需要长度匹配时,应该尽量在发生变化的地方做等长。原创*今条头日**:卧龙会IT技术
6,不要放置stub,测试点,测试过孔以避免最小的反射。尽量利用过孔和连接器的焊盘作为测试点。
7,PCB上的SATA走线长度要小于8000mil ,当大于8000mil需要和硬件工程师评估风险(硬盘识别不到),也可以增加驱动芯片来解决这个问题。AC电容靠近SATA 连接器放置, 不超过500MIL。SATA拓扑如下图:

8,推荐差分孔和SMT连接器下面掏空;但如果大家对过孔或SMT连接器掏空的面积大小不确定,可以通过仿真来确定掏空面积的大小来确保信号质量最佳。

看完这篇文章后是否明白PCB设计中差分信号更换参应该考层如何处理,还不明白的请看文章的第2点。原创*今条头日**:卧龙会IT技术
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原创:卧龙会 玉京龙