端接電阻沒選對,DDR顆粒白費?
高速先生成員--姜杰
端接可以解決很多反射問題,如果還有問題,有沒有一種可能是端接電阻阻值沒選對?
對于點到點的拓撲,末端并聯(lián)電阻的阻值比較容易選擇,端接電阻阻值R與傳輸線特征阻抗一樣即可。
VTT為1V時,端接電阻R分別取30ohm,50ohm,70ohm的接收端電壓如下圖:
可以發(fā)現(xiàn),R與傳輸線特征阻抗同樣都是50ohm時,接收端信號基本沒有反射。原因是接收器輸入阻抗通常很高,從信號的角度看,傳輸?shù)侥┒说男盘柛惺艿淖杩咕褪嵌私与娮璧淖柚?,R與傳輸線特征阻抗的匹配消除了阻抗突變引起的反射。
不幸的是,目前的絕大多數(shù)DDR的地址控制信號都是一驅多的拓撲,于是,問題開始變的復雜。
明明DDR的數(shù)據(jù)信號速率更高,為啥要更關注DDR的地址控制信號?數(shù)據(jù)信號一般都是點到點的拓撲,而且大多有片上端接(ODT),走線拓撲簡單加上端接加持,信號質量通常都比較有保障。而DDR的地址控制類信號的設計難度在于其拓撲的復雜性,一驅多的走線拓撲對信號質量的影響太大,即便速率相比數(shù)據(jù)信號減半。
為了讓大家對端接電阻的作用感受更加明顯,我們選擇了一個難度較大的案例:一驅九的DDR4地址信號,速率1600Mbps。
由于反射更容易在近端顆粒DRAM1/DRAM2處積累,該處的信號質量更容易成為瓶頸。
方便對比,先看看不加端接的近端DRAM1信號。
和預料的一樣,波形是雜亂的,眼圖是閉合的。
再來看看按照原設計的39ohm端接電阻,近端顆粒信號質量有什么變化。
顯而易見,波形質量有了較大改善,眼睛也睜開了。但還是會有部分波形落在閾值電平(VIH:690mV;VIL:510mV)的區(qū)間內(nèi),這種情況下的時序大概率是Fail的。
下面掃描三種端接電阻阻值:25ohm,39ohm和51ohm,近端顆粒信號的波形對比如下:
可以發(fā)現(xiàn),按照這三種阻值的從大變小,信號質量是逐漸改善的。
對眼圖的睜開程度進行對比,這種趨勢會看的更加明顯。
為了能看的更清楚,將三個眼圖在時間軸上展開進行對比。
以閾值電平(VIH:690mV;VIL:510mV)作為判決標準,25ohm端接電阻的眼圖可以滿足要求,另外兩個則不達標。
當然了,這是個多負載的拓撲,其它DDR上的信號也需要關注。通過對比,高速先生發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象,同樣的阻值變化,遠端顆粒DRAM9上的信號質量變化與近端顆粒正好相反。
好在遠端DDR由于更靠近端接電阻,信號裕量更大,因此可以“損有余而補不足”,即便選擇遠端波形最差的25ohm,眼圖也是可以滿足閾值電平要求的。
那是不是所有的一驅多DDR地址控制信號,隨著端接電阻阻值變化都有相同的趨勢呢?僅通過這一個案例,高速先生也無法給出一般性的結論。唯一可以肯定的是:前途是光明的,道路是曲折的,阻值是不確定的。拓撲越復雜,速率越高,就越有必要通過仿真確定最優(yōu)端接電阻阻值。
問題來了
大家知道的優(yōu)化DDR地址控制信號質量的方法都有哪些?
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