DDR的基础知识
已有 15 次阅读2016-4-18 12:11
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif]1. [/font][/size][size=2]电源[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
DDR[/font][/size][size=2]的电源可以分为三类:[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
a>
[/font][/size][size=2]主电源[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDD[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ[/font][/size][size=2],[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]主电源的要求是[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ=VDD[/font][/size][size=2],[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ[/font][/size][size=2]是给[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]IO
buffer[/font][/size][size=2]供电的电源,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDD[/font][/size][size=2]是给但是一般的使用中都是把[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDD[/font][/size][size=2]合成一个电源使用。有的芯片还有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDL[/font][/size][size=2],是给[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DLL[/font][/size][size=2]供电的,也和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDD[/font][/size][size=2]使用同一电源即可。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]电源设计时,需要考虑电压,电流是否满足要求,电源的上电顺序和电源的上电时间,单调性等。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]电源电压的要求一般在[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]±5%[/font][/size][size=2]以内。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]电流需要根据使用的不同芯片,及芯片个数等进行计算。由于[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]的电流一般都比较大,所以[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]PCB[/font][/size][size=2]设计时,如果有一个完整的电源平面铺到管脚上,是最理想的状态,并且在电源入口加大电容储能,每个管脚上加一个[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100nF~10nF[/font][/size][size=2]的小电容滤波。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
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[/font][/size][size=2]参考电源[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Vref[/font][/size][size=2],[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]参考电源[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Vref[/font][/size][size=2]要求跟随[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ[/font][/size][size=2],并且[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Vref=VDDQ/2[/font][/size][size=2],所以可以使用电源芯片提供,也可以采用电阻分压的方式得到。由于[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Vref[/font][/size][size=2]一般电流较小,在几个[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]mA~[/font][/size][size=2]几十[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]mA[/font][/size][size=2]的数量级,所以用电阻分压的方式,即节约成本,又能在布局上比较灵活,放置的离[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Vref[/font][/size][size=2]管脚比较近,紧密的跟随[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VDDQ[/font][/size][size=2]电压,所以建议使用此种方式。需要注意分压用的电阻在[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100~10K[/font][/size][size=2]均可,需要使用[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]1%[/font][/size][size=2]精度的电阻。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
Vref[/font][/size][size=2]参考电压的每个管脚上需要加[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]10nF[/font][/size][size=2]的点容滤波,并且每个分压电阻上也并联一个电容较好。[/size]
[size=2]学习交流57464364[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] c>[/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] [/font][/size][size=2]用于匹配的电压[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT(TrackingTermination Voltage)
VTT[/font][/size][size=2]为匹配电阻上拉到的电源,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT=VDDQ/2[/font][/size][size=2]。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]的设计中,根据拓扑结构的不同,有的设计使用不到[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2],如控制器带的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]器件比较少的情况下。如果使用[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2],则[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]的电流要求是比较大的,所以需要走线使用铜皮铺过去。并且[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]要求电源即可以吸电流,又可以灌电流才可以。一般情况下可以使用专门为[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]设计的产生[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]的电源芯片来满足要求。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]而且,每个拉到[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]的电阻旁一般放一个[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]10Nf~100nF[/font][/size][size=2]的电容,整个[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]电路上需要有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]uF[/font][/size][size=2]级大电容进行储能。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]一般情况下,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]的数据线都是一驱一的拓扑结构,且[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR2[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR3[/font][/size][size=2]内部都有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]ODT[/font][/size][size=2]做匹配,所以不需要拉到[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]做匹配即可得到较好的信号质量。而地址和控制信号线如果是多负载的情况下,会有一驱多,并且内部没有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]ODT[/font][/size][size=2],其拓扑结构为走[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]T[/font][/size][size=2]点的结构,所以常常需要使用[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]进行信号质量的匹配控制。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
2. [/font][/size][size=2]时钟[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
DDR[/font][/size][size=2]的时钟为差分走线,一般使用终端并联[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100[/font][/size][size=2]欧姆的匹配方式,差分走线差分对控制阻抗为[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100ohm[/font][/size][size=2],单端线[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]50ohm[/font][/size][size=2]。需要注意的是,差分线也可以使用串联匹配,使用串联匹配的好处是可以控制差分信号的上升沿缓度,对[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]EMI[/font][/size][size=2]可能会有一定的作用。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
3. [/font][/size][size=2]数据和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS
DQS[/font][/size][size=2]信号相当于数据信号的参考时钟,它在走线时需要保持和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]CLK[/font][/size][size=2]信号保持等长。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]在[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR2[/font][/size][size=2]以下为单端信号,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR2[/font][/size][size=2]可作为差分信号,也可做单端,做单端时需要将[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS-[/font][/size][size=2]接地,而[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR3[/font][/size][size=2]为差分信号,需要走线[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100ohm[/font][/size][size=2]差分线。由于内部有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]ODT[/font][/size][size=2],所以[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]不需要终端并联[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100ohm[/font][/size][size=2]电阻。每[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]8bit[/font][/size][size=2]数据信号对应一组[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]信号。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
DQS[/font][/size][size=2]信号在走线时需要与同组的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]信号保持等长,控制单端[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]50ohm[/font][/size][size=2]的阻抗。在写数据时[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif],DQ[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]的中间对齐,在读数据时,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQ[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]的边沿对齐。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQ[/font][/size][size=2]信号多为一驱一,并且[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR2[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR3[/font][/size][size=2]有内部的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]ODT[/font][/size][size=2]匹配,所以一般在进行串联匹配就可以了。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] 4. [/font][/size][size=2]地址和控制[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] [/font][/size][size=2]地址和控制信号速度没有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQ[/font][/size][size=2]的速度快,以时钟的上升沿为依据采样,所以需要与时钟走线保持等长。但如果使用多片[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]时,地址和控制信号为一驱多的关系,需要注意匹配方式是否适合。【[/size][url=http://www.pcb3.com/][size=2][color=#333333]WWW.PCB3.COM[/color][/size][/url][size=2]】[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] 5. PCB[/font][/size][size=2]布局注意事项[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] PCB[/font][/size][size=2]布局时,需要把[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]颗粒尽量靠近[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]控制器放置。每个电源管脚需要放置一个滤波电容,整个电源上需要有[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]10uF[/font][/size][size=2]以上大电容放在电源入口的位置上。电源最好使用独立的层铺到管脚上去。串联匹配的电阻最好放在源端,如果是双向信号,那么要统一放在同一端。如果是一驱多的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]匹配结构,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]VTT[/font][/size][size=2]上拉电阻需要放在最远端,注意芯片的排布需要平衡。下图是几种[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]的拓扑结构,首先,一驱二的情况下分为树状结构,菊花链和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Fly-by[/font][/size][size=2]结构,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]Fly-by[/font][/size][size=2]是一种[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]STUB[/font][/size][size=2]很小的菊花链结构。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR2[/font][/size][size=2]和[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR3[/font][/size][size=2]走菊花链结构都是比较适合的。走树状结构可以把两片芯片贴在[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]PCB[/font][/size][size=2]的正反两面,对贴减小分叉的长度。一驱多的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]拓扑结构比较复杂,需要仔细进行仿真。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] 6. PCB[/font][/size][size=2]布线注意事项[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif][/font][/size]
[size=2][font=微软雅黑, sans-serif] PCB[/font][/size][size=2]布线时,单端走线走[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]50ohm[/font][/size][size=2],差分走线走[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]100ohm[/font][/size][size=2]阻抗。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]注意控制差分线等长[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]±10mil[/font][/size][size=2]以内,同组走线根据速度的要求也有不同,一般为[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]±50mil[/font][/size][size=2]。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]控制和地址线及[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]线和时钟等长,[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQ[/font][/size][size=2]数据线和同组的[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]线等长。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]注意时钟及[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]和其他的信号要分开[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]3W[/font][/size][size=2]以上距离。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]组间信号也要拉开至少[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]3W[/font][/size][size=2]宽的距离。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]同一组信号最好在同一层布线。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]尽量减少过孔的数目。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
7. EMI[/font][/size][size=2]问题[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
DDR[/font][/size][size=2]由于其速度快,访问频繁,所以在许多设计中需要考虑其对外的干扰性,在设计时需要注意一下几点[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]原理有性能指标要求的,易受干扰的电路模块和信号,如模拟信号,射频信号,时钟信号等,防止[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]对其干扰,影响指标。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
DDR[/font][/size][size=2]的电源和不要与其他易受干扰的电源模块使用同一电源,如必须使用同一电源,要注意使用电感、磁珠或电容进行滤波隔离处理。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]在时钟及[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DQS[/font][/size][size=2]信号线上,预留一些可以增加的串联电阻和并联电容的位置,在[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]EMI[/font][/size][size=2]超出标准时,在信号完整性允许的范围内增大串联电阻或对地电容,使其信号上升延变缓,减少对外的辐射。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]进行屏蔽处理,使用金属外壳的屏蔽结构,屏蔽对外辐射。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]注意保持地的完整性。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
8. [/font][/size][size=2]测试方法[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]注意示波器的探头和示波器本身的带宽能够满足测试要求。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]测试点的选择要注意选到尽量靠近信号的接受端。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]由于[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]信令比较复杂,因此为了能快速测试、调试和解决信号上的问题,我们希望能简单地分离读[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]/[/font][/size][size=2]写比特。此时,最常用的是通过眼图分析来帮助检查[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]DDR[/font][/size][size=2]信号是否满足电压、定时和抖动方面的要求。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]触发模式的设置有几种,首先可以利用前导宽度触发器分离读[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]/[/font][/size][size=2]写信号。根据[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]JEDEC[/font][/size][size=2]规范,读前导的宽度为[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]0.9[/font][/size][size=2]到[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]1.1[/font][/size][size=2]个时钟周期,而写前导的宽度规定为大于[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]0.35[/font][/size][size=2]个时钟周期,没有上限。第二种触发方式是利用更大的信号幅度触发方法分离读[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]/[/font][/size][size=2]写信号。通常,读[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]/[/font][/size][size=2]写信号的信号幅度是不同的,因此我们可以通过在更大的信号幅度上触发示波器来实现两者的分离。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]测试中要注意信号的幅度,时钟的频率,差分时钟的交叉点,上升沿是否单调,过冲等。[/size][size=2][font=微软雅黑, sans-serif]
[/font][/size][size=2]时序中最重要,最需要注意的就是建立时间和保持时间。[/size]
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