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2.PCB的叠层(stackup)和阻抗对于一块受PCB层数约束的基板(如4层板)来说,其所有的信号线只能走在TOP和BOTTOM层,中间的两层,其中一层为GND平面层,而另一层为VDD平面层,Vtt和Vref在VDD平面层布线。而当使用6层来走线时,设计一种拓扑结构变得更加容易,同时由于Power层和GND层的间距变小了,从而提高了电源完整性。互联通道的另一参数阻抗,在DDR2的设计时必须是恒定连续的,单端走线的阻抗匹配电阻50Ohms必须被用到所有的单端信号上,且做到阻抗匹配,而对于差分信号,100Ohms的终端阻抗匹配电阻必须被用到所有的差分信号终端,比如CLOCK和DQS信号。另外,所有的匹配电阻必须上拉到VTT,且保持50Ohms,ODT的设置也必须保持在50Ohms。在DDR3的设计时,单端信号的终端匹配电阻在40和60Ohms之间可选择的被设计到ADDR/CMD/CNTRL信号线上,这已经被证明有很多的优点。而且,上拉到VTT的终端匹配电阻根据SI仿真的结果的走线阻抗,电阻值可能需要做出不同的选择,通常其电阻值在30-70Ohms之间。而差分信号的阻抗匹配电阻始终在100Ohms。DDR有那些测试解决方案;DDR测试维保
只在TOP和BOTTOM层进行了布线,存储器由两片的SDRAM以菊花链的方式所构成。而在DIMM的案例里,只有一个不带缓存的DIMM被使用。对TOP/BOTTOM层布线的一个闪照图和信号完整性仿真图。
ADDRESS和CLOCK网络,右边的是DATA和DQS网络,其时钟频率在800 MHz,数据通信率为1600Mbps
ADDRESS和CLOCK网络,右边的是DATA和DQS网络,其时钟频率在400 MHz,数据通信率为800Mbps
ADDRESS和CLOCK网络,右边的是DATA和DQS网络
个经过比较过的数据信号眼图,一个是仿真的结果,而另一个是实际测量的。在上面的所有案例里,波形的完整性的完美程度都是令人兴奋的。
11.结论本文,针对DDR2/DDR3的设计,SI和PI的各种相关因素都做了的介绍。对于在4层板里设计800Mbps的DDR2和DDR3是可行的,但是对于DDR3-1600Mbps是具有很大的挑战性。 DDR测试维保DDR测试信号问题排查;
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除了DDR以外,近些年随着智能移动终端的发展,由DDR技术演变过来的LPDDR(Low-PowerDDR,低功耗DDR)也发展很快。LPDDR主要针对功耗敏感的应用场景,相对于同一代技术的DDR来说会采用更低的工作电压,而更低的工作电压可以直接减少器件的功耗。比如LPDDR4的工作电压为1.1V,比标准的DDR4的1.2V工作电压要低一些,有些厂商还提出了更低功耗的内存技术,比如三星公司推出的LPDDR4x技术,更是把外部I/O的电压降到了0.6V。但是要注意的是,更低的工作电压对于电源纹波和串扰噪声会更敏感,其电路设计的挑战性更大。除了降低工作电压以外,LPDDR还会采用一些额外的技术来节省功耗,比如根据外界温度自动调整刷新频率(DRAM在低温下需要较少刷新)、部分阵列可以自刷新,以及一些对低功耗的支持。同时,LPDDR的芯片一般体积更小,因此占用的PCB空间更小。
对于DDR源同步操作,必然要求DQS选通信号与DQ数据信号有一定建立时间tDS和保持时间tDH要求,否则会导致接收锁存信号错误,DDR4信号速率达到了,单一比特位宽为,时序裕度也变得越来越小,传统的测量时序的方式在短时间内的采集并找到tDS/tDH差值,无法大概率体现由于ISI等确定性抖动带来的对时序恶化的贡献,也很难准确反映随机抖动Rj的影响。在DDR4的眼图分析中就要考虑这些抖动因素,基于双狄拉克模型分解抖动和噪声的随机性和确定性成分,外推出基于一定误码率下的眼图张度。JEDEC协会在规范中明确了在DDR4中测试误码率为1e-16的眼图轮廓,确保满足在Vcent周围Tdivw时间窗口和Vdivw幅度窗口范围内模板内禁入的要求。 DDR4信号质量自动测试软件;
5.串扰在设计微带线时,串扰是产生时延的一个相当重要的因素。通常,可以通过加大并行微带线之间的间距来降低串扰的相互影响,然而,在合理利用走线空间上这是一个很大的弊端,所以,应该控制在一个合理的范围里面。典型的一个规则是,并行走线的间距大于走线到地平面的距离的两倍。另外,地过孔也起到一个相当重要的作用,图8显示了有地过孔和没地过孔的耦合程度,在有多个地过孔的情况下,其耦合程度降低了7dB。考虑到互联通路的成本预算,对于两边进行适当的仿真是必须的,当在所有的网线上加一个周期性的激励,将会由串扰产生的信号抖动,通过仿真,可以在时域观察信号的抖动,从而通过合理的设计,综合考虑空间和信号完整性,选择比较好的走线间距。DDR内存条电路原理图;机械DDR测试哪里买
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实际的电源完整性是相当复杂的,其中要考虑到IC的封装、仿真信号的切换频率和PCB耗电网络。对于PCB设计来说,目标阻抗的去耦设计是相对来说比较简单的,也是比较实际的解决方案。在DDR的设计上有三类电源,它们是VDD、VTT和Vref。VDD的容差要求是5%,而其瞬间电流从Idd2到Idd7大小不同,详细在JEDEC里有叙述。通过电源层的平面电容和用的一定数量的去耦电容,可以做到电源完整性,其中去耦电容从10nF到10uF大小不同,共有10个左右。另外,表贴电容合适,它具有更小的焊接阻抗。Vref要求更加严格的容差性,但是它承载着比较小的电流。显然,它只需要很窄的走线,且通过一两个去耦电容就可以达到目标阻抗的要求。由于Vref相当重要,所以去耦电容的摆放尽量靠近器件的管脚。然而,对VTT的布线是具有相当大的挑战性,因为它不只要有严格的容差性,而且还有很大的瞬间电流,不过此电流的大小可以很容易的就计算出来。终,可以通过增加去耦电容来实现它的目标阻抗匹配。在4层板的PCB里,层之间的间距比较大,从而失去其电源层间的电容优势,所以,去耦电容的数量将增加,尤其是小于10nF的高频电容。详细的计算和仿真可以通过EDA工具来实现。DDR测试维保