DDR信號完整性仿真介紹（二）【轉發(fā)】

2018-04-10  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網

上篇文章我們對DDR做了一些基本的介紹,了解了DDR信號分組以及各組信號之間的長度匹配關系。那么,一般什么情況我們需要仿真分析呢?作者認為,多數(shù)情況下是我們的設計人員對這一塊的把握不大的時候,因為DDR信號Net多,走線密度大,速率較高,DDR信號質量直接關系到整塊板子的設計成敗。

閑話不多說,本期將通過幾個案例讓初學者對DDR仿真有一個初步的認識。DDR信號仿真分為信號質量分析與時序分析,兩者的側重點不一樣。下面來看看,某設計人員DDR3布線繞完等長之后,讓我們仿真,拓撲結構如圖1所示:

圖 1

從拓撲結構來看,該設計是一個主控拖動四片DDR顆粒,采用T型結構。該設計分支等長做的都很好,貌似沒什么問題,但是仿真出來的波形卻是圖2這樣的:

圖 2

該波形電壓雖然都通過了門限電平,但是裕量很小,波形也是參差不齊,顯然不夠理想。我們這里僅僅仿真了單根信號的質量,如果把串擾也考慮進來,波形就很難保證不出問題。作者以前也仿真過這種拓撲結構,但是波形沒有這么糟糕啊。為了驗證一下,作者把驅動芯片的IBIS換了,拓撲結構保持不變,結果得到的波形是這樣的,如圖3:

圖3

圖3信號質量與圖2比起來要好一些,但結果不理想,過沖還是很大。其實這里,作者使用不同的IBIS模型,就是為了證明不同主控芯片輸出的波形是不一樣的。有時我們的Layout人員會有這樣一個疑問,改版的時候僅僅只是換了一塊主控芯片而已,PCB本身的布局沒有改版,甚至芯片管腳對應的連接關系都沒變,板子上的布線完全不用再改動了,這種想法是不對的,同一塊板子,拓撲結構保持不變的情況,更換主控芯片,信號的質量也會受到影響的,這時我們的拓撲結構必須重新評估。

好了,造成圖2與圖3信號質量不好的原因是什么呢?經驗豐富的網友們也許發(fā)現(xiàn)了,上面的T型結構沒有做端接處理。同樣,作者也發(fā)現(xiàn)了這個問題,結果加上端接電阻后,信號質量得到了改善,如圖4所示:

圖4

再來看一個DDR3設計案例,某設計人員在數(shù)據信號中加入了串阻,拓撲結構如下圖5:

圖5

DDR3顆粒端有ODT功能,且有6種阻值可選,作者掃面這幾種模式得到的波形如圖6:

圖6

圖6的波形,在開ODT的情況下波形裕量較小,DDR3本身帶有ODT功能啊,為什么還要加串阻呢?于是我果斷把串阻去掉,仿真波形如圖7

圖7

去掉串阻之后,波形的裕量更大了,且上升沿沒那么緩了。所以,對于有ODT功能的DDR顆粒,布線時不用加串阻,這樣不僅節(jié)省了元件,也節(jié)省了布線空間。

看來SI工程師是十分重要的哈,高速設計的成功離不開SI工程師的努力。拓撲結構的設計不是一勞永逸的,什么驅動芯片適合什么樣的拓撲結構,需要仿真評估。仿真是一個不斷嘗試與探索的過程,它幫助我們找到互連與器件的最佳匹配。

ODT阻值選擇與接收端電壓幅值呈什么關系,為什么?

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