基于Power PC模块的DDR3内存设计分析

图1时钟线的拓扑结构(点击查看大图)

(1)DDR3总线的差分时钟分析

众所周知,在差分传输中,所有信息都是由差模信号来传送的,而共模信号会辐射能量并能显著增加EMI,因此保证差分信号的质量十分重要,应使共模信号的产生降到最低。在对差分时钟分析时不仅要关注其本身的信号质量,由于其它信号都是以差分时钟的来采样数据,因此还需关注其单调性、过冲值等。

本例中差分时钟的fly—by拓扑结构与地址总线一样为串联方式,如图l对处理器P5020驱动4个DDR3内存芯片的时钟拓扑结构,在终端进行简单的电阻匹配,在PCB板上差分走线后,进行反射分析发现接收端反射波形上下过冲较大。在处理器输出端选用正确的下拉匹配电阻,虽电压幅值略有减少,但上下过冲明显减少消除了反射干扰,即减少了差分线的共模分量。对比分析结果如图2.

基于Power PC模块的DDR3内存设计分析

图2接收端DDR3的反射波形

(2)验证驱动能力和ODT选项

DDR3内存总线数据信号的驱动能力分为FULL和HALF两种模式,内部终端电阻(ODT)选择也有0Ω、20Ω、30Ω、40Ω、60Ω、120Ω选项,它们分别对应不同的模型用于控制信号反射的影响。为提高信号质量、降低功耗,可通过分析不同模式选取正确的参数模型。

取数据总线对不同的ODT选项进行分析。图3是在不同ODT设置进行分析数据信号形成的眼图波形,从图中可以看出:ODT阻抗越高,在相同驱动激励和走线等情况下转换率越高,幅度越大;在选择ODT=60Ω,其接收波形平缓信号质量最好,无明显抖动和过冲,抖动最小。

基于Power PC模块的DDR3内存设计分析

图3数据信号眼图波形

通常串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰。它生成前向串扰与后向串扰,其对信号波形主要影响在幅度和边沿上面。

从DDR3数据总线提取3根相邻线,中间一根为被攻击网络,周围2根为攻击网络,采用3线模型进行分析,如下图4走线排列,其受害线为中间走线保持低电平,两边的为攻击线,采用128位伪随机码,根据走线的不同线宽和线间距对其进行串扰分析,看其分析结果如下表1.

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