VTT电源@@对@@DDR有什么作用@@?

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1、DDR系统的三种电源@@@@

对于@@电源@@电压@@@@,DDR SDRAM系统要求三个电源@@@@,分别为@@@@VDDQ、VTT和@@VREF。

A、主电源@@@@VDD和@@VDDQ

主电源@@@@的要求是@@VDDQ=VDD,VDDQ是给@@IO buffer供电的@@电源@@@@,VDD是给@@内核供电@@。但是一般@@的使用中都是把@@VDDQ和@@VDD合成一个电源@@使用@@。

有的芯片还有专门的@@VDDL,是给@@DLL供电的@@,也和@@@@VDD使用同一电源@@即可@@。

电源@@设计时@@@@,需要考虑电压@@@@、电流@@是否满足要求@@。

电源@@的上@@电顺序和@@电源@@的上@@电时间@@,单调性等@@。

电源@@电压@@的要求一般@@在@@@@±5%以@@内@@。电流@@需要根@@据使用的不同芯片@@,及芯片个数等进行计算@@。由于@@DDR的电流@@一般@@都比较大@@,所以@@@@PCB设计时@@,如果有一个完整的电源@@平面铺到@@管脚上@@@@,是最理想的状态@@,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@@将会从@@1.2V变到@@@@1.1V,下降了@@8.3%,这是几代@@DDR总线以@@来下降比例最少的一次@@。说明电子@@技术@@的发展@@,对于@@低@@功耗的设计难度越来越大@@。这么低@@的电压@@@@,其抗干扰设计就会更加的难@@。对于@@电源@@完整性和@@信号完整性的设计要求就越来越严苛@@。

B、参考电源@@@@Vref

参考电源@@@@Vref要求跟随@@VDDQ,并且@@@@Vref=VDDQ/2,所以@@@@可以@@使用电源@@芯片提供@@,也可以@@采用@@电阻分压的方式得到@@@@。由于@@Vref一般@@电流@@较小@@,在@@几个@@mA~几十@@mA的数量级@@,所以@@@@用电阻分压的方式@@,即节约成本@@,又能在@@布局上@@比较灵活@@,放置的离@@Vref管脚比较近@@,紧密的跟随@@VDDQ电压@@,所以@@@@建议使用此种方式@@。需要注意分压用的电阻在@@@@100Ω~10kΩ均可@@,需要使用@@1%精度的电阻@@。Vref参考电压@@的每个管脚上@@需要加@@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@@。所以@@@@需要靠近芯片放置@@,放置走线过长@@,被其他大电流@@信号干扰@@。

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)之间提供一个阈值@@,以@@适应@@I/O电源@@电压@@的变@@化@@。通过提供一个适应电源@@电压@@的精确阈值@@,VREF实现了比固定阈值和@@终端和@@驱动正常变化情况下更大的噪声裕度@@。

VTT的作用是改善信号质量@@,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@@据拓扑结构的不同@@,有的设计使用不到@@@@VTT,如控制器@@带的@@DDR器件比较少的情况下@@。如果使用@@VTT,则@@VTT的电流@@要求是比较大的@@,所以@@@@需要走线使用铜皮铺过去@@。并且@@@@VTT要求电源@@既可以@@吸电流@@@@,又可以@@灌电流@@才可以@@@@。一般@@情况下@@可以@@使用专门为@@@@DDR设计的产生@@VTT的电源@@芯片来满足要求@@。很多情况下@@,也采用上@@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的电阻旁一般@@放一个@@10nF~100nF的电容@@,整个@@VTT电路上@@需要有@@uF级大电容进行储能@@。

由于@@VTT电源@@必须在@@@@ 1/2 VDDQ提供和@@吸收电流@@@@@@,因此如果没有通过分流来允许电源@@吸收电流@@@@@@,那么就不能使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控制器@@IC中获取电压@@@@,给数据总线和@@地址总线提供电源@@@@,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@@),因此不需要在@@电路图中额外标出@@。它的值@@通常设定大致等于@@VREF的值@@(在@@VREF上@@下@@0.04V浮动@@),并且@@@@随着@@VREF的变@@ 化而@@变化@@。对于@@DDR1 SDRAM应用中的地址总线控制信号和@@数据总线信号都有端接电阻@@。需要一个没有任何的噪声或@@者电压@@变化的参考电压@@@@(VREF),用作@@DDR SDRAM输入接收器@@,VREF也等于@@1/2 VDDQ。VREF的变@@化将会影响存储器的设置和@@保持时间@@。

2、为@@什么需要@@VTT

为@@了符合@@DDR的要求并保证最优的性能@@,VTT和@@VREF需要在@@电压@@@@、温度和@@噪声容限上@@进行严密的控制以@@便跟踪@@1/2 VDDQ。

在@@实际电路中@@,对于@@VREF的电压@@采取电阻分压的方式取得@@,如下图所示@@:

其中@@电容为@@去耦电容@@。

DDR颗粒的接收端比较特殊@@,它是一个差分放大器@@,其中@@的一个@@PIN脚连接@@Vref是固定@@,另一个@@PIN接在@@@@DDR控制器@@的发送端@@,发送端发送过来的信号@@,只要比@@Vref高@@,高@@过一定的门限@@,接受端就认为@@@@1,只要比@@Vref低@@,低@@于一定的门限@@,接收端就认为@@@@0。我们知道@@DDR的速率@@(电平的切换@@)是很快的@@,同时一个控制器@@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@@,这就需要将@@VTT在@@VOUT为@@高@@的时候@@,吸收电流@@@@,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@@;

一般@@DDR VTT的拓扑结构@@

3、VTT电源@@工作原理@@

其中@@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@@变化@@,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@@等于新的电流@@@@;

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@@变化@@,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@@,吸收电流@@@@;

4、戴维南电路代替@@VTT

在@@一些设计中@@,在@@使用@@DDR颗粒的情况下@@,已经基本全部不使用@@VTT电源@@,全部采用电阻上@@下@@拉的戴维南电路@@(用上@@下@@拉电阻替代@@VTT电源@@),只有在@@使用@@内存条的情况下才使用@@VTT电源@@。需要进行信号完整性仿真之后@@,确定上@@下@@拉电阻的阻值@@。这个阻值一般@@比较小@@,虽然降低@@了设计复杂度@@,但是增大了整个@@系统的功耗@@。

一般@@情况下@@,DDR的数据线都是一驱一的拓扑结构@@@@,且@@DDR2和@@DDR3内部都有@@ODT做匹配@@,所以@@@@不需要拉到@@@@VTT做匹配@@即可得到@@较好的信号质量@@。DDR2的地址和@@控制信号线如果是多负载的情况下@@,会有一驱多@@,并且@@@@内部没有@@ODT,其拓扑结构为@@走@@T型的结构@@,所以@@@@常常需要使用@@@@VTT进行信号质量的匹配控制@@。DDR3可以@@采用@@Fly-by方式走线@@。

4、VTT电流@@预估@@

例如@@:VTT(0.6V)作为@@地址线@@/控制线@@(共@@25根@@)的上@@拉电源@@@@ ,上@@拉电阻@@39.2欧姆@@,最大电流@@计算公式@@:(0.6V/39.2)*25 = 0.38A。

最大电流@@就是所有信号同为@@高@@@@,或@@者同为@@低@@的时候@@@@,所有的信号线都是灌电流@@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@@。