Новости PCB - классификация источников DDR

1. Питание

Источники питания DDR можно разделить на три категории:

Основной источник питания VDD и VDDQ, Основное требование к питанию - VDDQ=VDD, VDDQ - для ввода-вывода.

VDD является источником питания для буферного питания, но в общем случае VDDQ и VDD объединены в один источник питания. Некоторые микросхемы также имеют VDDL, который подает питание на DLL, и может использовать тот же источник питания, что и VDD.

При проектировании источника питания необходимо учитывать соответствие напряжения и тока требованиям, последовательность включения источника питания, время включения источника питания и монотонность.

Требования к напряжению источника питания обычно находятся в пределах ±5%.

Ток необходимо рассчитывать в зависимости от используемых микросхем и их количества. Поскольку ток DDR обычно относительно велик, при проектировании печатной платы, если вся плоскость питания укладывается на выводы, это наиболее идеальное состояние, а конденсатор для хранения энергии увеличивается на входе питания, и по одному добавляется на каждый вывод. Фильтр с небольшим конденсатором 100nF~10nF.

Опорный источник питания Vref,

Опорный источник питания Vref должен следовать за VDDQ, а Vref=VDDQ/2, поэтому он может быть обеспечен микросхемой источника питания или получен с помощью резисторного делителя. Поскольку ток Vref обычно невелик, порядка нескольких мА - десятков мА, метод резисторного делителя позволяет сэкономить средства и более гибко подходить к компоновке. Он располагается ближе к выводу Vref и точно следует за ним. Напряжение VDDQ, поэтому рекомендуется использовать именно этот метод. Следует отметить, что резисторы, используемые для делителя напряжения, могут быть 100~10K, и требуются резисторы с точностью 1%.

На каждый вывод опорного напряжения Vref необходимо добавить фильтр точечной емкости 10nF, и лучше подключить конденсатор параллельно каждому резистору делителя напряжения.

Используется для согласования напряжения VTT (напряжение окончания трекинга)

VTT - это источник питания, подтягиваемый согласующим резистором, VTT=VDDQ/2. При проектировании DDR, в зависимости от топологии, некоторые конструкции не используют VTT, например, когда контроллер имеет меньшее количество DDR-устройств. Если VTT используется, то ток, требуемый для VTT, относительно велик, поэтому проводка должна быть проложена медью. Кроме того, для VTT требуется, чтобы источник питания мог потреблять и потреблять ток. При нормальных обстоятельствах можно использовать микросхему питания, специально разработанную для DDR, чтобы генерировать VTT, удовлетворяющий требованиям.

Кроме того, рядом с каждым резистором, подтянутым к VTT, обычно устанавливается конденсатор емкостью 10Nf~100nF, а для накопления энергии во всей цепи VTT требуется конденсатор емкостью более мкФ.

В общем случае линии данных DDR имеют топологию "один диск-один", а в DDR2 и DDR3 для согласования используется ODT, поэтому нет необходимости подтягивать VTT для согласования, чтобы получить лучшее качество сигнала. Однако если линии адреса и управляющих сигналов многонагружены, то в них будет более одного драйвера, и внутри нет ODT, а топология представляет собой Т-образную структуру, поэтому часто необходимо использовать VTT для контроля качества согласования сигналов.

2. Тактовый генератор

Часы DDR представляют собой дифференциальный тракт. Обычно используется метод согласования 100 Ом параллельно терминалу. Управляющий импеданс дифференциальной пары дифференциальной трассы составляет 100 Ом, а односторонней линии - 50 Ом. Следует отметить, что дифференциальная линия может также использовать последовательное согласование. Преимущество использования последовательного согласования заключается в том, что можно контролировать нарастающий фронт дифференциального сигнала, что может оказать определенное влияние на электромагнитные помехи. DDR voltage

3. Данные и DQS

Сигнал DQS эквивалентен опорному тактовому генератору сигнала данных, и при маршрутизации он должен иметь ту же длину, что и сигнал CLK. DQS - это односторонний сигнал ниже DDR2. DDR2 может использоваться как дифференциальный или односторонний сигнал. При одностороннем подключении необходимо соединить DQS- с землей, в то время как DDR3 является дифференциальным сигналом и требует дифференциальной линии 100 Ом. Благодаря внутреннему ODT, DQS не требует подключения клеммы параллельно 100-омному резистору. Каждому 8-битному сигналу данных соответствует группа сигналов DQS.

При маршрутизации сигнал DQS должен иметь ту же длину, что и сигналы DQS той же группы, и контролировать односторонний импеданс 50 Ом. При записи данных середины сигналов DQ и DQS выравниваются, а при чтении данных выравниваются края сигналов DQ и DQS. Сигналы DQ в основном однополярны, а DDR2 и DDR3 имеют внутреннее согласование ODT, поэтому обычно достаточно выполнить последовательное согласование.

4. Адрес и управление

Сигналы адреса и управления не такие быстрые, как DQ. Они сэмплируются по нарастающему фронту тактового генератора, поэтому их длина должна быть такой же, как и длина тактовой дорожки. Однако если используется несколько DDR, сигналы адреса и управления находятся в отношениях "один диск - несколько дисков", поэтому необходимо обратить внимание на то, подходит ли метод согласования.

5. Разметка печатной платы

При разводке печатной платы частицы DDR следует размещать как можно ближе к контроллеру DDR. На каждом выводе блока питания должен быть установлен фильтрующий конденсатор, а на входе питания всего блока питания должен быть установлен большой конденсатор емкостью 10 мкФ или более. Лучше использовать отдельный слой для укладки блока питания на выводы. Резисторы для последовательного согласования лучше всего разместить на стороне источника. Если это двунаправленный сигнал, они должны быть размещены на одном конце равномерно. Если это структура согласования DDR с несколькими накопителями, подтягивающий резистор VTT нужно разместить на самом дальнем конце. Обратите внимание, что расположение микросхем должно быть сбалансированным. На следующем рисунке показана топологическая структура нескольких DDR. Во-первых, в случае одного накопителя два, он делится на древовидную структуру, последовательную цепочку и структуру Fly-by. Fly-by - это структура гирляндной цепи с небольшим STUB. Структура "гирлянда" больше подходит для DDR2 и DDR3. Древовидная структура позволяет прикрепить две микросхемы к передней и задней сторонам печатной платы, чтобы уменьшить длину раздвоения. Топология DDR с более чем одним накопителем сложнее и требует тщательного моделирования.

6. Разводка печатной платы

При разводке печатной платы используйте 50 Ом для односторонних линий и 100 Ом для дифференциальных линий.

Обратите внимание, что одинаковая длина дифференциальной линии управления находится в пределах ±10 мкм, а одна и та же группа линий также отличается в зависимости от требований к скорости, обычно ±50 мкм.

Линии управления и адреса, линии DQS и часы имеют одинаковую длину, а линии данных DQ имеют ту же длину, что и линии DQS той же группы.

Обратите внимание, что тактовые, DQS и другие сигналы должны быть разнесены на расстояние более 3 Вт.

Сигналы между группами также должны быть разделены расстоянием не менее 3 Вт.

Лучше всего прокладывать одну и ту же группу сигналов на одном слое.

Сведите к минимуму количество проходов.

7. Проблемы электромагнитных помех

Из-за высокой скорости и частого доступа к DDR во многих конструкциях необходимо учитывать внешние помехи. При проектировании необходимо обратить внимание на следующие моменты

Принцип требует, чтобы модули схемы и сигналы, подверженные помехам, такие как аналоговые сигналы, радиочастотные сигналы, тактовые сигналы и т. д., соответствовали требованиям к показателям производительности, чтобы DDR не вмешивалась в них и не влияла на показатели.

Не используйте один и тот же источник питания для блока питания DDR и других восприимчивых модулей питания. Если необходимо использовать один и тот же источник питания, обратите внимание на использование индуктивности, магнитных шариков или конденсаторов для фильтрации и изоляции.

На сигнальных линиях тактового генератора и DQS зарезервируйте места, где можно увеличить последовательное сопротивление и параллельную емкость. Если EMI превышает стандарт, увеличьте последовательное сопротивление или емкость относительно земли в пределах диапазона, допустимого целостностью сигнала, чтобы сделать сигнал нарастающим и задерживающимся. Замедлите и уменьшите внешнее излучение.

Для экранирования внешнего излучения используйте экранирующую структуру металлической оболочки.

Уделяйте внимание сохранению целостности заземления.

8. Метод испытания

Обратите внимание, что полоса пропускания щупа осциллографа и самого осциллографа может соответствовать требованиям испытания.

Точка тестирования должна быть выбрана как можно ближе к приемной стороне сигнала.

Поскольку сигнализация DDR более сложная, для быстрого тестирования, отладки и решения проблем с сигналом мы надеемся просто разделить биты чтения/записи. В настоящее время чаще всего используется анализ глазковой диаграммы, чтобы проверить, соответствует ли сигнал DDR требованиям по напряжению, синхронизации и джиттеру.

Существует несколько настроек режима триггера. Во-первых, для разделения сигналов чтения/записи можно использовать триггер опережающей ширины. Согласно спецификации JEDEC, ширина преамбулы чтения составляет от 0,9 до 1.1 такта, а ширина преамбулы записи должна быть больше 0,35 такта, и верхний предел не установлен. Второй метод триггера заключается в использовании метода триггера с большей амплитудой сигнала для разделения сигнала чтения/записи. Обычно амплитуда сигнала чтения/записи отличается, поэтому мы можем добиться разделения этих двух сигналов, запустив осциллограф на большей амплитуде сигнала.

Во время тестирования обращайте внимание на амплитуду сигнала, частоту тактового генератора, точку пересечения дифференциального тактового генератора, монотонность нарастающего фронта, проскакивание и т. д.

Самое важное в синхронизации, на что следует обратить внимание, - это время установки и время удержания.

Выше приведена классификация источников питания DDR - DDR voltage. IPCB также предоставлен производителям печатных плат и технологии производства печатных плат.