DDR3係列之容性負載補償,你聽都沒聽過?
發布時間:2015-02-17 來源:高速先生一博科技 責任編輯:sherryyu
【導讀】容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)?是(shi)負(fu)載(zai)呈(cheng)容(rong)性(xing),還(hai)是(shi)帶(dai)容(rong)性(xing)的(de)負(fu)載(zai)?嗬(he)嗬(he),這(zhe)不(bu)一(yi)個(ge)意(yi)思(si)嘛(ma),中(zhong)國(guo)的(de)語(yu)言(yan),難(nan)怪(guai)老(lao)外(wai)覺(jiao)得(de)很(hen)難(nan)搞(gao)懂(dong),自(zi)己(ji)人(ren)都(dou)被(bei)繞(rao)暈(yun)了(le)。負(fu)載(zai)怎(zen)麼(me)會(hui)呈(cheng)容(rong)性(xing)呢(ne)?在(zai)多(duo)負(fu)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)負(fu)載(zai)怎(zen)麼(me)會(hui)呈(cheng)容(rong)性(xing)呢(ne)?
容rong性xing負fu載zai?是shi負fu載zai呈cheng容rong性xing,還hai是shi帶dai容rong性xing的de負fu載zai?嗬he嗬he,這zhe不bu一yi個ge意yi思si嘛ma,中zhong國guo的de語yu言yan,難nan怪guai老lao外wai覺jiao得de很hen難nan搞gao懂dong,自zi己ji人ren都dou被bei繞rao暈yun了le。負fu載zai怎zen麼me會hui呈cheng容rong性xing呢ne?這zhe個ge主zhu要yao是shi在zai多duo負fu載zai的de情qing況kuang下xia,如ru下xia圖tu一yi所suo示shi,由you於yu分fen支zhi和he負fu載zai較jiao多duo,不bu可ke避bi免mian的de會hui增zeng加jia過guo孔kong來lai連lian通tong信xin號hao,普pu通tong過guo孔kong是shi呈cheng容rong性xing的de,其qi次ci還hai有you芯xin片pian封feng裝zhuang上shang的de寄ji生sheng電dian容rong(約0.33~0.44pF),另外還有Die上的寄生電容(約0.77~2.12pF),所有的這些電容會降低信號線的有效特征阻抗。

圖一
過孔為什麼會呈現容性?這和其本身的結構及尺寸有關,請看下麵的近似計算。
以8mil孔徑,18mil pad,27mil反焊盤,1.6mm通孔為例計算過孔的參數。

此公式是將過孔等效為傳輸線的模型來計算的,如果常規我們單端信號是50歐姆的特征阻抗,過孔的阻抗如上計算約為45歐姆,拉低了整體的特征阻抗,所以說呈現容性效應。
同樣,如果再考慮封裝電容及Die電容的容性,那麼整個負載的有效阻抗就會更低於PCB的設計阻抗,這樣就會導致整體的阻抗不連續。
通常我們有兩種方法來進行容性負載的補償(相對於單端50歐姆的目標阻抗來說),其一是減小主幹線路(變粗)的阻抗,其二是加大分支處(變細)的線路阻抗,使得整體的負載阻抗維持在50歐姆左右。
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好了,口說無憑,讓我們來聯係下實際吧。
還是拿芯片行業的龍頭老大來舉例,如果大家經常看Intel的設計指導,就會看到他們關於DDR3的主幹線路阻抗(40歐姆左右)控製都比50歐姆小,而且通常這樣的設計負載又很多(DIMM條就更不用說了),這個不正是降低主幹線路阻抗的一種印證嘛!請看如下表所示。

出自Intel Romley PDG
第二種處理方式就是內存條的設計了,如下圖二為內存條的設計圖。

圖二 內存條設計
從上圖可以看到,地址信號的主幹線路線寬為7.5mil,而到了顆粒端就變成了3mil,除了布線密度上麵的考慮外,主要還是為了補償容性負載。
同時,高速先生也做了仿真來驗證容性負載補償是否真的有效,拓撲結構如下圖三所示。

圖三 仿真拓撲結構
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在正常控製PCB板上阻抗為50歐姆的情況下(不做容性負載補償),仿真波形如下圖所示。

將主幹線路的阻抗控製為42歐姆(有容性負載補償),仿真波形如下圖所示。

為了方便比較所以采用眼圖的方法,可知做了補償的眼圖有更大的眼高,兩者相差180mV左右,相當於提升了12%的係統裕量。
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