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不同應(yīng)用場景設(shè)計(jì)相應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案的方法

lhl545545 ? 來源:被硬件攻城的獅子 ? 作者:被硬件攻城的獅子 ? 2022-09-22 10:53 ? 次閱讀

型號(hào)為AS4C256M16D3B-12BCN的Alliance DDR3具有800Mhz的時(shí)鐘速率,信號(hào)傳輸速率非??欤鼘?duì)時(shí)序和信號(hào)質(zhì)量的要求相應(yīng)的也非常高,當(dāng)產(chǎn)品中采用多片AS4C256M16D3B-12BCN時(shí)就會(huì)涉及到內(nèi)存?zhèn)鬏斖負(fù)浣Y(jié)構(gòu)問題,需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案才能保證產(chǎn)品低成本、高信號(hào)質(zhì)量且具有良好的時(shí)序余量。

以下為筆者以一款車載音響系統(tǒng)項(xiàng)目的DDR3(型號(hào)AS4C256M16D3B-12BCN)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為例,來說明AS4C256M16D3B-12BCN在不同應(yīng)用場景中各拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣,讓讀者在使用AS4C256M16D3B-12BCN過程中,掌握根據(jù)不同應(yīng)用場景設(shè)計(jì)相應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案的方法。

首先介紹下內(nèi)存?zhèn)鬏斚到y(tǒng)可以采用的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):T型拓?fù)洌ɑ蚍Q樹狀拓?fù)洌┖虵ly-by拓?fù)?。

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圖1 T型拓?fù)涫疽鈭D

圖1為T型拓?fù)涫疽鈭D,它的特點(diǎn)是AC/AB等長,也就是說它的每條分支都等長;圖2為DDR3 T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

19390a66-39ab-11ed-9e49-dac502259ad0.jpg??

圖2 DDR3 T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

采用T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):容易實(shí)現(xiàn)等長走線,利于時(shí)序控制。

其缺點(diǎn)如下:

(a)信號(hào)在被發(fā)送到各個(gè)內(nèi)存模塊前會(huì)先到達(dá)一個(gè)中心節(jié)點(diǎn),在節(jié)點(diǎn)處阻抗發(fā)生變化引起信號(hào)反射;

(b)T型結(jié)構(gòu)每個(gè)分支的長度都無法控制到很短(只有分支≤20%Tr時(shí),信號(hào)質(zhì)量不受影響,Tr為信號(hào)的邊沿時(shí)間),從而導(dǎo)致信號(hào)完整性惡化;

(c)負(fù)載的增加也會(huì)導(dǎo)致容性增加,信號(hào)完整性惡化;

這限制了其在高速系統(tǒng)及多分支負(fù)載中的使用。T型拓?fù)淇刹捎么?lián)端接,其波形質(zhì)量對(duì)等長敏感。

Fly-by 拓?fù)?/strong>

Fly-By是分支更短的菊花鏈拓?fù)湫问?,圖3 DDR3內(nèi)存的時(shí)鐘、地址、控制命令均采用了Fly-by拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將命令和地址信號(hào)以及CLK串聯(lián)到各個(gè)內(nèi)存模塊上,并在末端配備合適的電阻。在該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,信號(hào)可在不同的間隔時(shí)間內(nèi)到達(dá)不同的內(nèi)存模塊,即具有Write Leveling和Read Leveling功能,可延遲遭遇內(nèi)存模塊輸入容性負(fù)載的時(shí)間。這樣一來,通過容性負(fù)載的減少,且最遠(yuǎn)分支末端加上終端匹配電阻吸收反射來提高信號(hào)完整性,DDR3可以在不影響數(shù)據(jù)速率的同時(shí)提供更高的信號(hào)傳輸速率并提升內(nèi)存系統(tǒng)的擴(kuò)展性。圖3給出了DDR3內(nèi)存系統(tǒng)采用的Fly-by拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

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圖3 DDR3 Fly-by拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

可以看到,F(xiàn)ly-by拓?fù)涞姆种Х浅6?,因此阻抗變化更小反射更小,能改善信?hào)質(zhì)量;但由于Fly-by的分支很短, 那就存在內(nèi)存控制器到各個(gè)內(nèi)存之間接收信號(hào)時(shí)間上的差超出時(shí)序容限的情況,因此,要使用Fly-by拓?fù)洌瑑?nèi)存控制器必須擁有相應(yīng)的延時(shí)調(diào)整機(jī)制,這種機(jī)制叫Write Leveling或Read Leveling ,它能補(bǔ)償時(shí)鐘和各選通信號(hào)之間的延時(shí)差,調(diào)整時(shí)序容限;

本車載音響系統(tǒng)項(xiàng)目的DDR3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在PCB主板上的布線圖

圖4是此車載音響系統(tǒng)項(xiàng)目在兩片DDR3時(shí)的T型拓?fù)洳季€圖,其中紅框內(nèi)是DDR3內(nèi)存;圖5是四片內(nèi)存時(shí)T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的布線圖;圖6是四片DDR3的Fly-by拓?fù)洳季€圖,如果把圖6中黃框內(nèi)的兩片內(nèi)存去掉,就成為兩片DDR3的Fly-by布線圖。

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圖4 兩片DDR3的T型拓?fù)洳季€圖

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圖5 四片DDR3的T型拓?fù)洳季€圖(另兩片放在板子背面)

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圖6 四片DDR3的Fly-by拓?fù)洳季€圖

T型拓?fù)浞桨负虵ly-By拓?fù)浞桨阜謩e在什么情況下使用?

通過對(duì)此車載音響系統(tǒng)項(xiàng)目的四種(兩種拓?fù)洹煞NDDR3數(shù)量)布線方案進(jìn)行仿真和實(shí)測,我們可以發(fā)現(xiàn),在產(chǎn)品采用兩片AS4C256M16D3B-12BCN的情況下使用T型拓?fù)浜虵ly-by拓?fù)?,其信?hào)質(zhì)量和眼圖差別不大(見圖7和圖8),而使用四片AS4C256M16D3B-12BCN時(shí),相較于T型拓?fù)?,F(xiàn)ly-by拓?fù)湎碌馁|(zhì)量波形和眼圖則要好得多(見圖9和圖10)。

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圖7 兩片內(nèi)存負(fù)載下T型拓?fù)浜虵ly-by拓?fù)洳ㄐ?/p>

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圖8 兩片內(nèi)存負(fù)載下T型拓?fù)浜虵ly-by拓?fù)溲蹐D

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圖9 四片內(nèi)存負(fù)載下T型拓?fù)浜虵ly-by拓?fù)洳ㄐ?/p>

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圖10四片內(nèi)存負(fù)載下T型拓?fù)浜虵ly-by拓?fù)溲蹐D

可見,當(dāng)產(chǎn)品采用兩片AS4C256M16D3B-12BCN時(shí),采用T型拓?fù)浜虵ly-By拓?fù)湫盘?hào)質(zhì)量差不多,但T型拓?fù)涓子诳刂茣r(shí)序,因此應(yīng)該采用T型拓?fù)?;?dāng)采用四片或四片以上AS4C256M16D3B-12BCN時(shí),如果內(nèi)存控制器即具有Write Leveling和Read Leveling功能,則應(yīng)該實(shí)施Fly-by拓?fù)浞桨?,它的信?hào)質(zhì)量更好、時(shí)序裕量更大。

審核編輯:彭靜
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原文標(biāo)題:基于Alliance DDR3的T型拓?fù)?、Fly-by 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

文章出處:【微信號(hào):被硬件攻城的獅子,微信公眾號(hào):被硬件攻城的獅子】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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