什么是拉電流和灌電流？

一、DDR電源

DDR的電源可以分為三類：

1.1 主電源VDD和VDDQ

主電源的要求是VDDQ=VDD，VDDQ是給IO

buffer供電的電源，VDD是給但是一般的使用中都是把VDDQ和VDD合成一個(gè)電源使用。有的芯片還有VDDL，是給DLL供電的，也和VDD使用同一電源即可。

電源設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮電壓，電流是否滿足要求，電源的上電順序和電源的上電時(shí)間，單調(diào)性等。

電源電壓的要求一般在±5%以內(nèi)。

電流需要根據(jù)使用的不同芯片，及芯片個(gè)數(shù)等進(jìn)行計(jì)算。由于DDR的電流一般都比較大，所以PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果有一個(gè)完整的電源平面鋪到管腳上，是最理想的狀態(tài)，并且在電源入口加大電容儲(chǔ)能，每個(gè)管腳上加一個(gè)100nF~10nF的小電容濾波。

1.2 參考電源Vref

參考電源Vref要求跟隨VDDQ，并且Vref=VDDQ/2，所以可以使用電源芯片提供，也可以采用電阻分壓的方式得到。由于Vref一般電流較小，在幾個(gè)mA~幾十mA的數(shù)量級(jí)，所以用電阻分壓的方式，即節(jié)約成本，又能在布局上比較靈活，放置的離Vref管腳比較近，緊密的跟隨VDDQ電壓，所以建議使用此種方式。需要注意分壓用的電阻在100~10K均可，需要使用1%精度的電阻。

Vref參考電壓的每個(gè)管腳上需要加10nF的點(diǎn)容濾波，并且每個(gè)分壓電阻上也并聯(lián)一個(gè)電容較好。

1.3 用于匹配的電壓VTT(Tracking Termination Voltage)

VTT為匹配電阻上拉到的電源，VTT=VDDQ/2。DDR的設(shè)計(jì)中，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，有的設(shè)計(jì)使用不到VTT，如控制器帶的DDR器件比較少的情況下。如果使用VTT，則VTT的電流要求是比較大的，所以需要走線使用銅皮鋪過(guò)去。并且VTT要求電源即可以提供電流，又可以灌電流（吸電流）。一般情況下可以使用專門為DDR設(shè)計(jì)的產(chǎn)生VTT的電源芯片來(lái)滿足要求（曾經(jīng)使用過(guò)程中用了簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器也沒(méi)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)什么問(wèn)題，這種方式還是不建議的！）。

而且，每個(gè)拉到VTT的電阻旁一般放一個(gè)10Nf~100nF的電容，整個(gè)VTT電路上需要有uF級(jí)大電容進(jìn)行儲(chǔ)能。

一般情況下，DDR的數(shù)據(jù)線都是一驅(qū)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且ddr2和ddr3內(nèi)部都有ODT做匹配，所以不需要拉到VTT做匹配即可得到較好的信號(hào)質(zhì)量。而地址和控制信號(hào)線如果是多負(fù)載的情況下，會(huì)有一驅(qū)多，并且內(nèi)部沒(méi)有ODT，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為走T點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，所以常常需要使用VTT進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量的匹配控制。

從上面簡(jiǎn)單的介紹可以看到 ，用來(lái)匹配的電源VTT是需要SINK/SOURCE的，這就和我介紹的題目扯上關(guān)系啦，現(xiàn)在我們的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品中全部使用TI的TPS51200，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，低成本，詳細(xì)的介紹還是多參考一下TPS51200的datasheet。

下面圖片是在相關(guān)設(shè)計(jì)的示例，僅供參考。

TPS51200

二、拉電流source和灌電流sink

2.1 拉電流灌電流名詞解釋

一個(gè)重要的前提：灌電流和拉電流是針對(duì)端口而言的，而且都是針對(duì)IC的輸出端口。名詞解釋——灌：注入、填充，由外向內(nèi)、由虛而實(shí)?？柿?，來(lái)一大杯鮮榨橙汁，一飲而盡，飽了，這叫“灌”。灌電流（sink current） ，對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其內(nèi)部流動(dòng)的則是“灌電流”，比如一個(gè)IO通過(guò)一個(gè)電阻和一個(gè)LED連接至VCC，當(dāng)該IO輸出為邏輯0時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sink current參數(shù)。名詞解釋——拉：流出、排空，由內(nèi)向外，由實(shí)而虛。一大杯鮮橙汁喝了，過(guò)會(huì)兒，憋的慌，趕緊找衛(wèi)生間，一陣“大雨”，舒坦了，這叫“拉”。拉電流（sourcing current），對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其外部流動(dòng)的則是“拉電流”，比如一個(gè)IO通過(guò)一個(gè)電阻和一個(gè)LED連至GND，當(dāng)該IO輸出為邏輯1時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sourcing current參數(shù)。

2.2 概念

拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動(dòng)能力（注意：拉、灌都是對(duì)輸出端而言的，所以是驅(qū)動(dòng)能力）的參數(shù)，這種說(shuō)法一般用在數(shù)字電路中。這里首先要說(shuō)明，芯片手冊(cè)中的拉、灌電流是一個(gè)參數(shù)值，是芯片在實(shí)際電路中允許輸出端拉、灌電流的上限值（允許最大值）。而下面要講的這個(gè)概念是電路中的實(shí)際值。由于數(shù)字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時(shí)，一般是輸出端對(duì)負(fù)載提供電流，其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”；低電平輸出時(shí)，一般是輸出端要吸收負(fù)載的電流，其吸收電流的數(shù)值叫“灌（入）電流”。

對(duì)于輸入電流的器件而言：灌入電流和吸收電流都是輸入的，灌入電流是被動(dòng)的，吸收電流是主動(dòng)的。如果外部電流通過(guò)芯片引腳向芯片內(nèi)‘流入’稱為灌電流（被灌入）；反之如果內(nèi)部電流通過(guò)芯片引腳從芯片內(nèi)‘流出’稱為拉電流（被拉出）

2.3 為什么能夠衡量輸出驅(qū)動(dòng)能力

當(dāng)邏輯門輸出端是低電平時(shí)，灌入邏輯門的電流稱為灌電流，灌電流越大，輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出，灌電流越大，飽和壓降越大，低電平越大。然而，邏輯門的低電平是有一定限制的，它有一個(gè)最大值UOLMAX。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過(guò)這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌電流有一個(gè)上限。

當(dāng)邏輯門輸出端是高電平時(shí)，邏輯門輸出端的電流是從邏輯門中流出，這個(gè)電流稱為拉電流。拉電流越大，輸出端的高電平就越低。這是因?yàn)檩敵黾?jí)三極管是有內(nèi)阻的，內(nèi)阻上的電壓降會(huì)使輸出電壓下降。拉電流越大，輸出端的高電平越低。然而，邏輯門的高電平是有一定限制的，它有一個(gè)最小值UOHMIN。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過(guò)這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉電流也有一個(gè)上限。

可見，輸出端的拉電流和灌電流都有一個(gè)上限，否則高電平輸出時(shí)，拉電流會(huì)使輸出電平低于UOHMIN；低電平輸出時(shí)，灌電流會(huì)使輸出電平高于UOLMAX。所以，拉電流與灌電流反映了輸出驅(qū)動(dòng)能力。（芯片的拉、灌電流參數(shù)值越大，意味著該芯片可以接更多的負(fù)載，因?yàn)?，例如灌電流是?fù)載給的，負(fù)載越多，被灌入的電流越大）

由于高電平輸入電流很小，在微安級(jí)，一般可以不必考慮，低電平電流較大，在毫安級(jí)。所以，往往低電平的灌電流不超標(biāo)就不會(huì)有問(wèn)題。用扇出系數(shù)來(lái)說(shuō)明邏輯門來(lái)驅(qū)動(dòng)同類門的能力，扇出系數(shù)No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值。在集成電路中， 吸電流、拉電流輸出和灌電流輸出是一個(gè)很重要的概念。拉即泄，主動(dòng)輸出電流，是從輸出口輸出電流。灌即充，被動(dòng)輸入電流，是從輸出端口流入吸則是主動(dòng)吸入電流，是從輸入端口流入吸電流和灌電流就是從芯片外電路通過(guò)引腳流入芯片內(nèi)的電流,區(qū)別在于吸收電流是主動(dòng)的，從芯片輸入端流入的叫吸收電流。灌入電流是被動(dòng)的,從輸出端流入的叫灌入電流。

拉電流是數(shù)字電路輸出高電平給負(fù)載提供的輸出電流，灌電流時(shí)輸出低電平是外部給數(shù)字電路的輸入電流，它們實(shí)際就是輸入、輸出電流能力。吸收電流是對(duì)輸入端（輸入端吸入）而言的；而拉電流（輸出端流出）和灌電流（輸出端被灌入）是相對(duì)輸出端而言的。

審核編輯：湯梓紅