DDR基础知识
DDR(Double Data Rate)是一种同步动态随机存取存储器(SDRAM),其工作原理是使用时钟信号来同步数据传输,以达到高速数据传输的目的。下面是DDR的基础知识点:
1. 电源设计
* 主电源VDD和VDDQ的要求是VDDQ=VDD
* VDDQ是给IO buffer供电的电源,VDD是给一般使用的电源
*有的芯片还有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
*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
*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
2. 参考电源Vref
* 参考电源Vref要求跟随VDDQ,并且Vref=VDDQ/2
*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
*需要注意分压用的电阻在100~10K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的点容滤波,并且每个分压电阻上也并联一个电容较好
3. 匹配电压VTT
* VTT为匹配电阻上拉到的电源,VTT=VDDQ/2
* DDR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要求电源即可以吸电流,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
*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
4. 时钟设计
* DDR的时钟为差分走线,一般使用终端并联100欧姆的匹配方式
*差分走线差分对控制阻抗为100ohm,单端线50ohm
*需要注意的是,差分线也可以使用串联匹配,使用串联匹配的好处是可以控制差分信号的上升沿缓度,对EMI可能会有一定的作用
5. 数据和DQS
* DQS信号相当于数据信号的参考时钟,它在走线时需要保持和CLK信号保持等长
* DQS在DDR2以下为单端信号,DDR2可作为差分信号,也可做单端,做单端时需要将DQS-接地,而DDR3为差分信号,需要走线100ohm差分线
*由于内部有ODT,所以DQS不需要终端并联100ohm电阻
*每8bit数据信号对应一组DQS信号
*DQS信号在走线时需要与同组的DQS信号保持等长,控制单端50ohm的阻抗
6. 地址和控制
* 地址和控制信号速度没有DQ的速度快,以时钟的上升沿为依据采样,所以需要与时钟走线保持等长
*但是如果使用多片DDR时,地址和控制信号为一驱多的关系,需要注意匹配方式是否适合
7. PCB布局注意事项
* PCB布局时,需要把DDR颗粒尽量靠近DDR控制器放置
*每个电源管脚需要放置一个滤波电容,整个电源上需要有10uF以上大电容放在电源入口的位置上
*电源最好使用独立的层铺到管脚上去
*串联匹配的电阻最好放在源端,如果是一驱多的DDR匹配结构,VTT上拉电阻需要放在最远端,注意芯片的排布需要平衡
8. PCB布线注意事项
* 单端走线走50ohm,差分走线走100ohm阻抗
*需要注意的是,DDR的拓扑结构也很重要,需要根据不同的DDR器件选择合适的拓扑结构。