信號在傳輸過程中,會有好多種的傳輸結(jié)構(gòu),比如點對點,T型結(jié)構(gòu),flyby結(jié)構(gòu)等。點到點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單,只要在發(fā)送端或接收端進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ?。T型結(jié)構(gòu)或者flyby結(jié)構(gòu)是常見的分支結(jié)構(gòu),分支結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為電路的并聯(lián),信號到達(dá)分支點時,瞬時阻抗就會突變,阻抗不連續(xù)從而造成反射的問題。
為了直觀地展現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)引起的反射問題,搭建常見的分支結(jié)構(gòu):
接收端的波形如上,結(jié)果表明:分支結(jié)構(gòu)引起的反射,會讓接收端的信號質(zhì)量很差。
解決反射問題的方法,就是阻抗匹配。在上面分支結(jié)構(gòu)的電路圖中,紅色箭頭的電阻變換為50 Ohm,做好阻抗匹配,根據(jù)相關(guān)傳輸系數(shù)公式:
可以計算出傳輸系數(shù)為0.667。輸入電壓為1V,那么終端匹配的情況下,得到的電壓為0.667V。
仿真結(jié)果表明:做好阻抗匹配,信號的質(zhì)量明顯變好很多。
鏈?zhǔn)椒种ЫY(jié)構(gòu)
分支結(jié)構(gòu)除了上面的所說的結(jié)構(gòu),還有一種鏈?zhǔn)椒种ЫY(jié)構(gòu)(也有資料稱其為菊花鏈結(jié)構(gòu)),比如I2C的結(jié)構(gòu),這種分支越靠近源端,因為后面分支引起的反射,波形會比較差,越靠近終端,波形會比較好。當(dāng)然鏈路分支越多,終端的入射電壓幅值就越小。
鏈路分支結(jié)構(gòu)有兩個改善方向:分支變短和阻抗匹配。仿真相關(guān)電路和波形如下:
需要注意的是,多路分支結(jié)構(gòu)即使在末端做并聯(lián)端接和源端做串聯(lián)端接,但分支之間的反射沒辦法消除,信號質(zhì)量改善效果一般。
T型分支結(jié)構(gòu)
常見的DDR正反貼顆粒的設(shè)計,就是一種T型分支結(jié)構(gòu),需要搞清楚T型分支的往返反射的情況。
兩根分支線上的信號不斷地入射和反射,電壓疊加到原有電壓上,形成臺階狀,臺階的長度就是時延。
簡單分析如下:TL12分支線上信號最初的幅度是源端入射進(jìn)來的2/3幅度的信號,到達(dá)到分支終端,全反射回分支節(jié)點,反射系數(shù)為-1/3,2/3*-1/3=-2/9的信號反射回來,這時候TL11分支線會有最初信號電壓幅度的2/3和入射系數(shù)的2/3,也就是4/9信號幅度入射進(jìn)來,相互疊加,就產(chǎn)生了2/9的信號幅度,疊加在原有信號幅度之上。以此類推,幅度越來越小,直至穩(wěn)壓狀態(tài)。
上面的仿真是基于分支等長來進(jìn)行的,假如分支結(jié)構(gòu)兩邊不等長,仿真的波形如下:
兩分支波形明顯不同步,相對于DDR并行信號來說,會影響眼圖的抖動,T型分支要注意分支的等長。
除了分支要等長,分支長度盡量短,將分支的長度縮短為30mil,發(fā)現(xiàn)接收端信號波形明顯優(yōu)于分支長度1800mil的波形,如下圖:
T型分支結(jié)構(gòu)注意兩個方面:分支等長處理和分支長度盡量短。
flyby結(jié)構(gòu)
DDR的DQ信號常用的是T型結(jié)構(gòu),ADD/CTRL 信號一般用FLY-BY結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)也可以稱為鏈?zhǔn)椒种У囊环N特殊情況,可以看作鏈路分支結(jié)構(gòu)的分支線特別短,分支結(jié)構(gòu)形式如下:
仿真結(jié)果表明:靠近終端的信號質(zhì)量好于源端的信號質(zhì)量。
減少分支之間的信號長度,能夠優(yōu)化信號質(zhì)量,仿真結(jié)果的波形如下圖:
總的來說,不同的總線對信號要求不一樣,會選擇不同的分支結(jié)構(gòu)。不管什么樣分支結(jié)構(gòu),搞清楚其基本原理,本質(zhì)的東西都是反射的問題。