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这么多年没掉入桃色陷阱,靠的就是两个字,没钱。毒鸡汤

DDR硬件电源相关知识-VDD、VDDQ、VDDL、VPP、VTT

2022-11-30     loonlog     5757     0

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对于电源电压,DDR SDRAM系统要求三个电源,分别为VDDQ、VTT和VREF。

1、主电源VDD、VDDQ和VPP

主电源的要求是VDDQ=VDD,VDDQ是给IO buffer供电的电源,VDD是给内核供电。但是一般的使用中都是把VDDQ和VDD合成一个电源使用。有的芯片还有专门的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。

VPP:DDR4中VPP电压的作用是为字位线提供电压,需要外供,DDR4 SDRAM 不用内建 电荷泵Charge pump,为了省功耗;DDR3本身也需要的,在DDR3 SDRAM内部有电压泵,不需要外供。

2、参考电源Vref

参考电源Vref要求跟随VDDQ,并且Vref=VDDQ/2,所以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,放置的离Vref管脚比较近,紧密的跟随VDDQ电压,所以建议使用此种方式。需要注意分压用的电阻在100Ω~10kΩ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的电容滤波,并且每个分压电阻上也并联一个电容较好。

Vref此处的电流并不大,通过分压,可以选择阻值稍大的电阻。所以需要靠近芯片放置,放置走线过长,被其他大电流信号干扰。

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。由于DDR的电流一般都比较大,所以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,并且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。

到了DDR5,电压从1.2V将会变到1.1V,下降了8.3%,这是几代DDR总线以来下降比例最少的一次。说明电子技术的发展,对于低功耗的设计难度越来越大。这么低的电压,其抗干扰设计就会更加的难。对于电源完整性和信号完整性的设计要求就越来越严苛。

3、用于匹配的电压VTT(Tracking Termination Voltage)

VDDQ是一种高电流电源DDR芯片的内核、I/O和存储器逻辑供电,而Vref是一种低电流、精确的参考电压,它在逻辑高电平(1)和逻辑低电平(0)之间提供一个阈值,以适应I/O电源电压的变化。通过提供一个适应电源电压的精确阈值,VREF实现了比固定阈值和终端和驱动正常变化情况下更大的噪声裕度。

VTT为DDR的地址线和控制线等信号提供上拉电源,上拉电阻是50Ω左右,用来改善信号质量,最常见的规格是0.49到0.51倍VDDQ,它的值通常设定大致等于VREF的值(在VREF上下0.04V浮动),并且随着VREF的变化而变化。VTT=VDDQ/2,并且VTT要跟随VDDQ,因此需要专用的电源同时提供VDDQ和VTT,例如芯片TPS51206DSQT、LP2996、APL5337。

在Fly-by的拓扑中,VTT提供电流,增强DDR信号线的驱动能力,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,而且,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。DDR的接收器是一个比较器,其中一端是VREF,另一端是信号,例如地址线A2在有VTT上拉的时候,A2的信号在0和1.8V间跳动,当A2电压高于VTT时,电流流向VTT。当A2低于VTT时,VTT流向DDR。因此VTT需要有提供电流和吸收电流的能力,由于连接到VTT的每条数据线都有较低的阻抗,因而电源就必须非常稳定,在这个电源中的任何噪声都会直接进入数据线,所以一般的开关电源不能作为VTT的提供者;很多情况下,也采用上下拉电阻实现吸电流和灌电流的功能,即戴维南电路。此外,VTT电源相当于DDR接收器信号输入端的直流偏执,且这个偏执等于VREF,因此VTT的噪声要越小越好,否则当A2的状态为高阻态时,DDR接收器的比较器容易产生误触发。其实如果没有VTT,这个直流偏执也存在,它在芯片的内部,提供电流的能力很弱。DDR的设计中,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,比如只有1个或2个DDR芯片,走Fly-by拓扑,那么不需要外部的VTT上拉,如果有2个以上的DDR芯片,则一定需要VTT上拉。

4、VTT电流预估

例如:VTT(0.6V)作为地址线/控制线(共25根)的上拉电源 ,上拉电阻39.2欧姆,最大电流计算公式:(0.6V/39.2)*25 = 0.38A。

最大电流就是所有信号同为高,或者同为低的时候,所有的信号线都是灌电流或者拉电流。如果有高有底,则会相互抵消,VTT的输出电流没有那么大。



电路 , 电子电路

DDR硬件电源相关知识-VDD、VDDQ、VDDL、VPP、VTT
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