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为什么DDR电源设计时需要VTT电源_电流_电源

乖囧猫 2024-11-27 19:57:44 0

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对付电源电压,DDR SDRAM系统哀求三个电源,分别为VDDQ、VTT和VREF。

A、主电源VDD和VDDQ

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主电源的哀求是VDDQ=VDD,VDDQ是给IO buffer供电的电源,VDD是给内核供电。
但是一样平常的利用中都是把VDDQ和VDD合成一个电源利用。

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(图片来自网络侵删)

有的芯片还有专门的VDDL,是给DLL供电的,也和VDD利用同一电源即可。

电源设计时,须要考虑电压、电流是否知足哀求。

电源的上电顺序和电源的上电韶光,单调性等。

电源电压的哀求一样平常在±5%以内。
电流须要根据利用的不同芯片,及芯片个数等进行打算。
由于DDR的电流一样平常都比较大,以是PCB设计时,如果有一个完全的电源平面铺到管脚上,是最空想的状态,并且在电源入口加大电容储能,每个管脚上加一个100nF~10nF的小电容滤波。

到了DDR5,电压从1.2V将会变到1.1V,低落了8.3%,这是几代DDR总线以来低落比例最少的一次。
解释电子技能的发展,对付低功耗的设计难度越来越大。
这么低的电压,其抗滋扰设计就会更加的难。
对付电源完全性和旗子暗记完全性的设计哀求就越来越严苛。

B、参考电源Vref

参考电源Vref哀求跟随VDDQ,并且Vref=VDDQ/2,以是可以利用电源芯片供应,也可以采取电阻分压的办法得到。
由于Vref一样平常电流较小,在几个mA~几十mA的数量级,以是用电阻分压的办法,即节约本钱,又能在布局上比较灵巧,放置的离Vref管脚比较近,紧密的跟随VDDQ电压,以是建议利用此种办法。
须要把稳分压用的电阻在100Ω~10kΩ均可,须要利用1%精度的电阻。
Vref参考电压的每个管脚上须要加10nF的电容滤波,并且每个分压电阻上也并联一个电容较好。

Vref此处的电流并不大,通过分压,可以选择阻值稍大的电阻。
以是须要靠近芯片放置,放置走线过长,被其他大电流旗子暗记滋扰。

C、用于匹配的电压VTT(Tracking Termination Voltage)

VDDQ是一种高电流电源DDR芯片的内核、I/O和存储器逻辑供电,而Vref是一种低电流、精确的参考电压,它在逻辑高电平(1)和逻辑低电平(0)之间供应一个阈值,以适应I/O电源电压的变革。
通过供应一个适应电源电压的精确阈值,VREF实现了比固定阈值和终端和驱动正常变革情形下更大的噪声裕度。

VTT是改进旗子暗记质量,最常见的规格是0.49到0.51倍VDDQ,VTT为匹配电阻上拉到的电源,VTT=VDDQ/2。

DDR的设计中,根据拓扑构造的不同,有的设计利用不到VTT,如掌握器带的DDR器件比较少的情形下。
如果利用VTT,则VTT的电流哀求是比较大的,以是须要走线利用铜皮铺过去。
并且VTT哀求电源即可以吸电流,又可以灌电流才可以。
一样平常情形下可以利用专门为DDR设计的产生VTT的电源芯片来知足哀求。
很多情形下,也采取高下拉电阻实现吸电流和灌电流的功能,即戴维南电路。

而且,每个拉到VTT的电阻旁一样平常放一个10nF~100nF的电容,全体VTT电路上须要有uF级大电容进行储能。

由于VTT电源必须在 1/2 VDDQ供应和接管电流,因此如果没有通过分流来许可电源接管电流,那么就不能利用一个标准的开关电源。
而且,由于连接到VTT的每条数据线都有较低的阻抗,因而电源就必须非常稳定。
在这个电源中的任何噪声都会直接进入数据线。

VTT 被用来从DDR掌握器IC中获取电压,给数据总线和地址总线供应电源,VTT不直接应用在DDR器件上,而是在系统电源上(VTT和终端电阻都被集成到 DDR CONTROLLER上),因此不须要在电路图中额外标出。
它的值常日设定大致即是VREF的值(在VREF高下0.04V浮动),并且随着VREF的变 化而变革。
对付DDR1 SDRAM运用中的地址总线掌握旗子暗记和数据总线旗子暗记都有端接电阻。
须要一个没有任何的噪声或者电压变革的参考电压(VREF),用作DDR SDRAM输入吸收器,VREF也即是1/2 VDDQ。
VREF的变革将会影响存储器的设置和保持韶光。

2、为什么须要VTT

为了符合DDR的哀求并担保最优的性能,VTT和VREF须要在电压、温度和噪声容限上进行严密的掌握以便跟踪1/2 VDDQ。

在实际电路中,对付VREF的电压采纳电阻分压的办法取得,如下图所示:

个中电容为去耦电容。

DDR颗粒的吸收端比较分外,它是一个差分放大器,个中的一个PIN脚连接Vref是固定,另一个PIN接在DDR掌握器的发送端,发送端发送过来的旗子暗记,只要比Vref高,高过一定的门限,接管端就认为1,只要比Vref低,低于一定的门限,吸收端就认为0。
我们知道DDR的速率(电平的切换)是很快的,同时一个掌握器会下挂很多颗粒,这就导致总线上的电流(电荷)来不及泄放和补充,这就须要将VTT在VOUT为高的时候,接管电流,在VOUT为低的时候补充电流;

以DDR2为例,当VOUT为高电平的时候,VOUT=1V8,VTT=0V9,电流b向处于增加的趋势,当VOUT为0,VTT=0V9,电流a向处于增加趋势;

一样平常DDR VTT的拓扑构造

3、VTT电源事情事理

个中VFB为电压反馈端,SW为电压输出端;

结合DDR拓扑图来看,当VOUT为低的时候,由于a方向的电流处于增大的趋势,电感L会产生临时反向电动势,来抑制电流变革,这样导致VTT电压变小,上管导通,来补偿这个电流,直至流经电感的电流即是新的电流;

当VOUT为高的时候,由于b方向的电流处于增大的趋势,电感L会产生临时的反向电动势,来抑制电流变革,这样导致VTT处的电源变大,进而导致Vsense变大,上管关闭,下管导通,接管电流;

4、戴维南电路代替VTT

在一些设计中,在利用DDR颗粒的情形下,已经基本全部不该用VTT电源,全部采取电阻高下拉的戴维南电路(用高下拉电阻替代VTT电源),只有在利用内存条的情形下才利用VTT电源。
须要进行旗子暗记完全性仿真之后,确定高下拉电阻的阻值。
这个阻值一样平常比较小,虽然降落了设计繁芜度,但是增大了全体系统的功耗。

一样平常情形下,DDR的数据线都是一驱一的拓扑构造,且DDR2和DDR3内部都有ODT做匹配,以是不须要拉到VTT做匹配即可得到较好的旗子暗记质量。
DDR2的地址和掌握旗子暗记线如果是多负载的情形下,会有一驱多,并且内部没有ODT,其拓扑构造为走T型的构造,以是常常须要利用VTT进行旗子暗记质量的匹配掌握。
DDR3可以采取Fly-by办法走线。

4、VTT电流预估

例如:VTT(0.6V)作为地址线/掌握线(共25根)的上拉电源 ,上拉电阻39.2欧姆,最大电流打算公式:(0.6V/39.2)25 = 0.38A。

最大电流便是所有旗子暗记同为高,或者同为低的时候,所有的旗子暗记线都是灌电流或者拉电流。
如果有高有底,则会相互抵消,VTT的输出电流没有那么大。

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