如何选择DDR的拓扑结构?怎样去改善信号质量呢?

ddr的拓扑结构选择也是一个老生常谈的话题了,从最初只能采用t拓扑到支持读写平衡的fly-by拓扑,设计似乎变得越来越简单了。大家来看这样一种情况,一个驱动拖动两片ddr颗粒,芯片支持读写平衡,您一般会选择什么拓扑结构呢?我想,这个应该和个人的设计习惯有关,或者选择t拓扑,或者选择fly-by,没有标准答案。但是作者最近遇到的一个项目,一个主控拖动两个ddr颗粒,采用fly-by结构,信号质量就不稳定,小批量量产总有几块板子ddr不能正常工作,仿真发现ddr信号质量并不是很理想,修改拓扑结构后,ddr运行变得稳定,具体什么情况呢?
该主板上有一块fpga和一块dsp,fpga驱动的ddr3没有问题,但是dsp驱动的ddr不稳定,我们仔细进行了查板工作,该主板上dsp与fpga都是采用fly-by拓扑结构,ddr颗粒也都支持读写平衡,如下图1所示,从布线上来看,设计并无不妥。
图1 fly-by 拓扑走线
fpga和dsp作为驱动时,仿真发现,两者的波形还是存在较大差异的,如下图所示:
图2 dsp与fpga波形对比
由图2可知,该主板上fpga的驱动能力明显好于dsp,dsp不仅驱动能力比较弱而且信号的过冲还很严重,信号的裕量非常的小。
怎样去改善信号质量呢?芯片的驱动能力是有限的,没有太大调整空间,但既然选择了这款芯片,也不能轻易的改变,只能从布线上作调整,希望可以提高信号裕量,于是,作者想到了使用t拓扑结构,修改后的拓扑结构如下图3所示:
图3 t拓扑走线
经过仿真分析,将fly-by拓扑变成t拓扑之后,信号质量明显好了很多,如下图所示,红色波形代表的是采用fly-by拓扑时信号的波形,绿色波形代表的是采用t拓扑时,仿真得到的波形。相比于采用fly-by拓扑,t拓扑得到的波形过冲更小。
图4 t拓扑与fly-by拓扑走线对比
修改拓扑结构,实际打板,再次小批量量产,该主板dsp驱动ddr不稳定的现象没有了。
看来在颗粒数目比较小的情况下,t拓扑还是具有一定的优势的,因为t拓扑是完全对称的,在完全等臂分支的情况下,两个接收端感受到的反射也是一样的,可以相互抵消一部分,从而抑制信号过冲。
总结:
(1) ddr的拓扑结构选择还要考虑芯片的驱动能力,同样的拓扑结构,不同的芯片驱动得到不同的信号质量,所以拓扑结构的设计也不是一劳永逸的,最好做一下仿真验证,评估设计风险。
(2) 颗粒比较少情况(少于4片),建议使用t拓扑;相对于fly-by,t拓扑会使信号的过冲更小,信号质量更稳定。


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