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王艳

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[问答]

关于DDR的电源设计部分存在着不合理有哪些?


    TPS51200以前在DDR硬件电路设计过程中,关于DDR的电源设计部分存在着不合理的部分,下面简单介绍一下DDR的电源:
DDR的电源可以分为三类:
(1)主电源VDD和VDDQ,
      主电源的要求是VDDQ=VDD,VDDQ是给IO
      buffer供电的电源,VDD是给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。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。
(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)用于匹配的电压VTT(Tracking Termination Voltage)
      VTT为匹配电阻上拉到的电源,VTT=VDDQ/2。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。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要求电源即可以提供电流,又可以灌电流(吸电流)。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(曾经使用过程中用了简单的线性稳压器也没发现出现什么问题,这种方式还是不建议的!)。
      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。
      一般情况下,DDR的数据线都是一驱一的拓扑结构,且DDR2和DDR3内部都有ODT做匹配,所以不需要拉到VTT做匹配即可得到较好的信号质量。而地址和控制信号线如果是多负载的情况下,会有一驱多,并且内部没有ODT,其拓扑结构为走T点的结构,所以常常需要使用VTT进行信号质量的匹配控制。
从上面简单的介绍可以看到 ,用来匹配的电源VTT是需要SINK/SOURCE的,这就和我介绍的题目扯上关系啦,现在我们的工业级产品中全部使用TI的TPS51200,电路简单实用,低成本,详细的介绍还是多参考一下TPS51200的datasheet。
下面图片是在相关设计的示例,仅供参考。





回帖(3)

李平

2025-1-21 16:58:48
 DDR 存储器的电源系统原来还是蛮复杂的. 学习了.
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李维奇

2025-1-21 16:58:56
主要是防止信号干扰,DDR读取速度很快。
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陈秀英

2025-1-21 17:33:47
在DDR的电源设计中,确实存在一些不合理之处,这些不合理之处可能会导致系统不稳定或者性能下降。以下是一些可能存在的问题:

1. **电压和电流不匹配**:
   - 如果电源提供的电压或电流不符合DDR模块的要求,可能会导致模块无法正常工作或者性能受限。

2. **上电顺序不正确**:
   - DDR模块和其他组件的上电顺序非常重要。如果上电顺序错误,可能会导致电压不稳定,甚至损坏硬件。

3. **上电时间不满足要求**:
   - DDR模块对上电时间有严格的要求。如果上电时间太短,可能会导致模块无法稳定工作;如果太长,可能会影响系统的启动速度。

4. **电源单调性问题**:
   - 电源的单调性指的是电源电压在负载变化时的稳定性。如果电源单调性不好,可能会导致电压波动,影响DDR模块的性能。

5. **VDDQ和VDD合并使用的问题**:
   - 虽然在实际应用中,VDDQ和VDD经常被合并使用,但如果电源设计不当,可能会导致电流分配不均,影响IO buffer的性能。

6. **VDDL供电问题**:
   - 如果VDDL(给DLL供电的电源)没有得到适当的设计和供电,可能会影响DDR模块的时序性能。

7. **电源噪声和纹波**:
   - 电源噪声和纹波过大会影响DDR模块的信号完整性,可能导致数据错误或性能下降。

8. **电源稳定性和抗干扰能力**:
   - 电源设计需要考虑到抗干扰能力,以确保在各种电磁干扰下,DDR模块仍能稳定工作。

9. **电源保护措施不足**:
   - 电源设计中可能缺乏过压、过流、短路等保护措施,这可能会导致电源或DDR模块在异常情况下损坏。

10. **电源布局和走线问题**:
    - 不合理的电源布局和走线可能会导致电源阻抗增加,影响电源的稳定性和效率。

针对这些问题,电源设计时需要进行详细的规划和测试,确保电源的稳定性、可靠性和性能满足DDR模块的要求。
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