DDR的拓扑与仿真

T型拓扑 vs Fly-by

由于T型拓扑在地址、命令和时钟都是同时到达每个DDR芯片,所以同步的切换噪声会叠加在一起,DDR越多这个信号上叠加的噪声越大,T型拓扑的优点是地址、命令和时钟都是同时到达,所以不需要做写均衡Write leveling。

为了避免切换噪声叠加的问题,引入了Fly-by拓扑,解决问题的方式就是让地址、命令和时钟不同时到达每个DDR芯片,然后通过写均衡Write leveling来解决时序问题。

                                                           图:T型拓扑 vs Fly-by

  Fly-by的仿真

1.1 长线远端匹配的Fly-by

长线远端匹配的仿真原理图如下图所示,信号源上升下降时间0.5ns,脉宽10ns,周期20ns,高电平1v,三段传输线延时都是1ns。

                                                     图:长线远端匹配的原理图

从仿真的结果看,信号边沿无台阶,只是从vmatchV3的测量信号按1ns的时间间隔延时,有个明显的缺点是信号的幅度由于匹配电阻的分压变小,分压是10R内阻与50R分压,Vout = 50R / 60R  *1v  = 0.83v。

                                                            图:长线远端匹配的输出情况

1.2 长线源端匹配的Fly-by

长线源端匹配的仿真原理图如下图所示,信号源上升下降时间0.5ns,脉宽10ns,周期20ns,高电平1v,三段传输线延时还是1ns。

                                                          图:长线源端匹配的原理图

从仿真的结果看,信号边沿有台阶,台阶时间为vmatch5.5ns v1 4.5ns , v2 1.5ns ,

v3 :0ns。台阶幅度为50R / 100R *1v = 0.5v ,信号幅度无衰减。

                                                         图:长线源端匹配的输出情况

1.3 短线源端匹配的Fly-by

长线源端匹配的仿真原理图如下图所示,信号源上升下降时间0.5ns,脉宽10ns,周期20ns,高电平1v,三段传输线延时分别为0.3ns ,0.3ns,0.1ns。

                                                         图:短线源端匹配的原理图

        根据上面的分析可能觉得因为源端匹配的台阶问题不能使用了,其实不是这样的,在短线的情况下,台阶是可以淹没在上升沿的,从下面的仿真结果看,v2v3是没有台阶问题的,vmatch ,v1的时延为1.4ns0.8ns,大于上升沿的0.5ns,所以存在台阶问题;v2的时延为0.2ns,小于上升时间0.5ns,也就是保证第一个DDR后面的传输线反射延迟小于信号的上升沿Tr,就可以保证信号完整性。

                                                            图:短线源端匹配的输出情况

  菊花链daisy chain的仿真

1.1 长线远端匹配的daisy chain

        Fly-by只是daisy chain的stub为0的特殊情况,长线远端匹配daisy chain的仿真原理图如下图所示,信号源上升下降时间0.5ns,脉宽10ns,周期20ns,高电平1v,三段stub的传输时延设置为td,td的参数从0.05ns到0.2ns,步长0.05ns。

                                                 图:长线远端匹配的原理图

从下面仿真结果来看;

1>v1,v2,v3之间的幅值上的反射噪声基本没有差异,并且stub的时延越大,反射噪声的波动越大,所以Fly-by的stub为零,反射噪声也近似没有了。

2> 远端匹配时信号幅度衰减。

                                                         图:长线远端匹配的vmatch输出

                                                         图:长线远端匹配的v1输出

                                                          图:长线远端匹配的v2输出

                                                        图:长线远端匹配的v3输出

                                             图:0.1ns桩线时,长线远端匹配的不同位置输出

1.1 长线源端匹配的daisy chain

长线源端匹配daisy chain的仿真原理图如下图所示,信号源上升下降时间0.5ns,脉宽10ns,周期20ns,高电平1v,三段stub的传输时延设置为td,td的参数从0.05ns到0.2ns,步长0.05ns。

                                                              图:长线源端匹配的原理图

从仿真的结果来看;

1>td的时间越长,反射噪声的幅度越大。

2>越远离源端的负载上的反射噪声幅度越大,所以daisy chain拓扑的ddr上源端匹配时,特别关注最远的ddr的反射噪声问题。

                                                     图:长线源端匹配的vmatch输出

                                                       图:长线源端匹配的v1输出

                                                       图:长线源端匹配的v2输出

                                                         图:长线源端匹配的v3输出

                                           图:0.1ns桩线时,长线源端匹配的不同位置输出

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