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DDR 信号质量:加不加终端匹配电阻,差别竟然这么大!

09/14 09:30
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DDR 设计中,菊花链拓扑因布局灵活被广泛应用,但信号传输线较长带来的反射问题却让人头疼。终端匹配电阻到底要不要加?加了和不加,信号质量差距有多大?今天就用真实案例带你来一探究竟!

先搞懂:终端电阻是来干嘛的?

DDR 采用菊花链拓扑时,信号在传输过程中遇到阻抗不连续,就会像回声一样产生反射,干扰原始信号。终端匹配电阻的核心作用,就是通过 “阻抗匹配” 消除这种反射。

常见的端接方式有两种:

    • 源端串联电阻:从信号源头解决反射终端并联电阻:在信号末端 “吸收” 反射(本次案例重点)

到底效果如何?我们直接看实测!

案例实测:双通道 DDR3 的对比实验

本次测试的对象是双通道 DDR3 一拖 8 正反贴菊花链拓扑结构,我们提取了其中一根地址线 A3,用 SigXplorer 软件进行仿真,激励信号为 533MHz,重点通过眼图来判断信号质量(眼图中,眼宽和眼高越理想,说明信号越稳定)。

首先看终端匹配电阻的示意图,如下所示:

图 1(信号末端终端匹配电阻示意图)

再看整体拓扑结构:信号从驱动端 U21 出发,依次经过 8 个 DDR 颗粒(U14、U5、U6、U15、U7、U16、U8、U17),末端连接 39Ω 终端匹配电阻 RN106。图 2(DDR3 菊花链拓扑结构示意图)

情况一:加了终端电阻

观察加终端电阻后的眼图(图 3、图 4),可以明显看到清晰的眼宽和眼高,信号整体有效,没有出现跌破关键阈值 VIH(高电平输入电压)和 VIL(低电平输入电压)的情况。

不过不同位置的颗粒信号质量有小差异:

    靠近驱动端的 U5、U14 颗粒:信号质量较好,过冲和下冲现象不明显靠近终端电阻的远端颗粒:过冲和下冲更明显,信号质量稍差,但仍在合格范围内

图 3(加终端电阻的地址线 A3 眼图)

图 4(加终端电阻时不同位置颗粒的信号对比)

情况二:不加终端电阻

再看不加终端电阻的眼图(图 5),差距立刻显现出来:

    整体的眼宽和眼高非常窄,信号在 VIH 和 VIL 之间的有效保持时间很短,信号质量极差更奇怪的是:靠近驱动端的颗粒信号几乎 “模糊不清”,眼图杂乱;而最远端的颗粒反而眼宽和眼高相对清晰(但仍有明显的上冲和下冲)

这是因为反射信号在传输线两端来回反射,导致近端信号被严重干扰,远端则因反射叠加较少暂时 “状况稍好”,但整体仍不合格。

图 5(不加终端电阻的信号眼图及不同位置对比)

结论:终端电阻,必须加!但有个关键

从仿真结果能直接得出:采用菊花链拓扑时,终端电阻必须加,否则信号质量会严重恶化,影响 DDR 的正常工作。

不过要注意:终端电阻的阻值必须与传输线阻抗相匹配,这样才能达到最佳的反射消除效果哦~

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