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菊花鏈拓撲結構布線注意事項和端接方法

來源:一博自媒體 時間:2016-4-28 類別:微信自媒體

作者:王萍   一博科技高速先生團隊隊員    拓撲和端接序列文章

上一篇我們討論了星形拓撲結構,這篇接著討論菊花鏈。這兩種都是多負載情況下常用的拓撲結構,星形拓撲要求每個分支盡量等長,而菊花鏈是把所有的負載串起來,沒有等長要求。

那什么時候使用菊花鏈什么時候用星形呢?這就要看時序要求了。

我們以DDR2和DDR3舉例。我們知道DDR2是采用T形拓撲結構,這種結構是不是星形結構的刪減版?我們采用T形拓撲是因為時序要求信號要同時到達。那DDR3采用的flyby結構,其實就是stub較短的菊花鏈,之所以采用此種結構是因為DDR3多了讀寫平衡的新技能,即使你們不同時到達,我也能把你調過來。所以采用何種拓撲結構首先要看時序要求。 

菊花鏈一般適用較低速的信號,以前仿真不流行的年代隨便怎么鏈都不會有什么問題,而且它比星形在布局布線上更容易實現,所以是最常見的一種拓撲結構。但隨著芯片制造技術的更替,就是低速驅動器的上升沿也隨著變陡,這使得低速不低頻,更多的高頻分量使反射也變成低速信號要考慮的問題了,尤其是多負載菊花鏈的多重反射,所以菊花鏈的信號完整性比星形拓撲負載多了。

我們就以3個負載的情況來分析,拓撲結構如圖1,驅動電壓3.3V,內阻20ohm,上升沿0.6ns,傳輸線為無損線,接收器均無端接。


圖一

我們分別掃描分支長度(為簡化分析所有分支長度統一為C),兩個分支的距離B,主干長度A

圖2 

圖3                 

圖4

菊花鏈最差波形總是出現在第一個接收器,因為后面每個阻抗不連續點的反射都會影響這里,所以我們只比較第一個接收器波形。從星形拓撲的波形分析我們知道分支的長度影響臺階的長度,所以分支長度越短越好,從圖2的掃描結果看只有分支延時小于上升沿的六分之一時才沒有回溝。反射和上升沿時間有關,還和傳輸線的長短有關,當傳輸線時延小于六分之一的上升時間時就可以不考慮反射的影響了或者說反射淹沒在上升沿中了。圖3掃描結果也顯示兩分支的距離B也是要小于六分之一的上升時間才沒有回溝。而主干的長度A和星形結構相同主要影響振鈴的大小。


那是不是分支小于六分之一的上升時間就是普遍的原則呢?好像不是,小編又試了4個負載的情況,只有分支小于十分之一的上升時間時回溝才會消失。
所以我們可以總結菊花鏈的布線注意事項: stub越短越好,分支間距也越短越好。那不就是fly-by結構了,太難了吧。如果做不到也別急試試端接吧。
 
                               

    圖5


如圖5是三個負載時不同端接方法效果對比,藍色是源端30ohm匹配的波形,發現源端匹配于菊花鏈的波形改善效果有限;而終端匹配(紅色波形)改善明顯,但由于負載加大了幅值掉的有點多,所以戴維寧端接得到的效果更好,如果負載更多的話可能還需要加redriver。當然我們分析的比較簡單,沒有考慮過孔,也沒有考慮接收芯片的輸入電容的影響,其實實際案例中多負載的菊花鏈是很不好處理的,影響的因素太多,所以大家不要偷懶把驅動和接收的模型都拿到仿真一下更放心些。


我們就這樣愉快的總結了菊花鏈的布線注意事項和端接方法。

 

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