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分支結(jié)構(gòu)

信號(hào)在傳輸過程中,會(huì)有好多種的傳輸結(jié)構(gòu),比如點(diǎn)對(duì)點(diǎn),T型結(jié)構(gòu),flyby結(jié)構(gòu)等。點(diǎn)到點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,只要在發(fā)送端或接收端進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ洹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(hào)到達(dá)分支點(diǎn)時(shí),瞬時(shí)阻抗就會(huì)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(huì)讓接收端的信號(hào)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(jì)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(hào)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?yàn)楹竺娣种б鸬姆瓷洌ㄐ螘?huì)比較差,越靠近終端,波形會(huì)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(gè)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(hào)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(jì),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(hào)不斷地入射和反射,電壓疊加到原有電壓上,形成臺(tái)階狀,臺(tái)階的長度就是時(shí)延。

簡(jiǎn)單分析如下:TL12分支線上信號(hào)最初的幅度是源端入射進(jìn)來的2/3幅度的信號(hào),到達(dá)到分支終端,全反射回分支節(jié)點(diǎn),反射系數(shù)為-1/3,2/3*-1/3=-2/9的信號(hào)反射回來,這時(shí)候TL11分支線會(huì)有最初信號(hào)電壓幅度的2/3和入射系數(shù)的2/3,也就是4/9信號(hào)幅度入射進(jìn)來,相互疊加,就產(chǎn)生了2/9的信號(hào)幅度,疊加在原有信號(hào)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(duì)于DDR并行信號(hào)來說,會(huì)影響眼圖的抖動(dòng),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(hào)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(gè)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(hào)常用的是T型結(jié)構(gòu),ADD/CTRL 信號(hào)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(hào)質(zhì)量好于源端的信號(hào)質(zhì)量。

減少分支之間的信號(hào)長度,能夠優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量,仿真結(jié)果的波形如下圖:

總的來說,不同的總線對(duì)信號(hào)要求不一樣,會(huì)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。

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