01

遠(yuǎn)端簇型拓?fù)浣榻B

下圖為遠(yuǎn)端簇型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。從驅(qū)動器到分支點T0這段傳輸線TL0的長度相對于分支點到各個負(fù)載處傳輸線TL1~TLN要長很多。這種結(jié)構(gòu)多用于多個負(fù)載的位置相對集中的情況。

其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有如下特點：

1.鏈路中只有T0一個阻抗不連續(xù)點；

2.負(fù)載很多時T0點前后的阻抗突變很大。T0點前阻抗為

，在有N個負(fù)載的情況下T0點后的阻抗為

也就是說負(fù)載數(shù)越多入射波在T0點發(fā)生的負(fù)反射越嚴(yán)重。

3.此外，從各個負(fù)載反射回源端的反射信號到達(dá)T0點也會發(fā)生負(fù)反射。如果T0點到各個負(fù)載的布線TL1~TLN沒有嚴(yán)格控制等長的話，負(fù)載之間的相互影響就會變得很嚴(yán)重。

4.當(dāng)TL1~TLN嚴(yán)格控制等長時，所有負(fù)載的接收波形一致性會非常好。這也給解決信號完整性問題帶來了方便。

使用ADS搭建一個一驅(qū)三的遠(yuǎn)端簇拓?fù)?。?qū)動器為3.3VLVCMOS電平，輸出阻抗20ohm、上升時間為500ps、下降時間1ns左右；TL0長度為2000mil，TL1=TL2=TL3=1000mil。

傳輸線的延時按照6mil/ps計算，分支線TL1~TL3的延時為166ps左右，已經(jīng)達(dá)到了上升時間的1/3，分支線能夠體現(xiàn)傳輸線效應(yīng)。

仿真結(jié)果如下所示，信號邊沿單調(diào)、由于驅(qū)動器輸出過驅(qū)動，負(fù)載接收波形存在較大的過沖和振鈴，且三個負(fù)載的接收波形完全重疊。

02

遠(yuǎn)端簇拓?fù)涞腟I分析

那么當(dāng)T0點到各個負(fù)載的布線長度不同時又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？我們將TL1調(diào)整到500mil，TL3調(diào)整到1500mil，TL2為1000mil不變。此時的仿真結(jié)果如下所示：

當(dāng)T0點到各個負(fù)載的布線長度不等長時三個負(fù)載的接收波形就出現(xiàn)了差異：

1.所有負(fù)載在接收波形在穩(wěn)定電平處都會有幅度微小的震蕩，而且信號的過沖明顯超過了TL1、TL2、TL3等長時的幅度。

2.這些震蕩和過沖的增大就來自于三個負(fù)載之間的相互影響，但這一影響并不足以影響信號質(zhì)量，而接收波形中存在的過沖顯而易見是由于驅(qū)動器驅(qū)動能力過強(qiáng)導(dǎo)致只需要添加源端匹配即可解決。

3.由此可見一般的LVTTL或者CMOS電平的低速總線的設(shè)計，使用遠(yuǎn)端簇的拓?fù)浯蠖嗄軌蚪鉀Q信號完整性問題。

?T0點到負(fù)載端布線延時的影響

除了需要保證各個負(fù)載所在分支布線等長外，還需要注意分支的延時。雖然相比菊花鏈拓?fù)溥h(yuǎn)端簇拓?fù)湟呀?jīng)極大的改善了信號質(zhì)量，但我們也需要注意拓?fù)渲挟吘惯€是存在T0點這個阻抗不連續(xù)點。在遠(yuǎn)端簇拓?fù)渲胸?fù)載的個數(shù)、T0點到負(fù)載的布線延時、驅(qū)動器輸出信號的上升時間對負(fù)載端接收信號的信號質(zhì)量都有著密切關(guān)系。

我們通常認(rèn)為：“T0點到負(fù)載的布線延時如果小于上升時間的一半時就不會對信號質(zhì)量有明顯的影響，如果T0點到負(fù)載的布線延時大于信號上升時間的一半時就會在信號邊沿產(chǎn)生明顯的回溝或者臺階?！?這只是一個經(jīng)驗法則不一定很精確但卻可以幫助我們快速地發(fā)現(xiàn)問題。

為了驗證這一結(jié)論我們在ADS中搭建DDR3地址信號的仿真電路進(jìn)行分析。驅(qū)動端使用TI的C6678處理器的DDR3接口地址信號buffer，負(fù)載使用美光的DDR3存儲器。查看6678的IBIS模型可知其地址信號輸出上升下降時間均為260ps左右，輸出阻抗40ohm。仿真對比兩種情況：（1）設(shè)置TL0=2000mil，TL1~TL3長度為1000mil、延時170ps大于上升時間的一半；（2）TL0=2500mil，TL1~TL3長度為500mil、延時85ps小于上升時間的一半。

圖1.800Mbps

（1）上圖所示紅色點虛線的波形，由于TL1TL3的延時大于信號上升時間一半導(dǎo)致在負(fù)載端的接收波形上升下降邊都存在一個很小的回溝，當(dāng)然這個回溝也會隨著TL1TL3的布線延時、負(fù)載的個數(shù)的增大而增大；

（2）藍(lán)色實線波形，TL1~TL3的延時小于信號上升時間一半，負(fù)載端的接收波形邊沿單調(diào)。

紅色虛線回溝的產(chǎn)生顯然是和源端阻抗是否匹配沒有太大的關(guān)系的，是由于負(fù)載和分支點之間的反射導(dǎo)致。對于數(shù)據(jù)信號在時序余量充足的情況下，很小的回溝或者臺階影響不大；但是如果是時鐘信號就要考慮如何消除回溝了。如果由于受布局等因素的限制無法減小分支布線延時，對于單端信號我們可以通過添加戴維南端接來解決這一問題。

標(biāo)準(zhǔn)的戴維南匹配應(yīng)該是接在拓?fù)涞淖钅┒说珜τ谶h(yuǎn)端簇拓?fù)湮覀円仓荒芴砑釉诜种cT0位置，這就可能導(dǎo)致戴維南匹配起不到預(yù)期的效果；

對于差分信號可以考慮在每個負(fù)載端都在兩根差分線間加跨接電阻，但此時所有跨接電阻的阻值都相當(dāng)于并聯(lián)在一起，會使信號的幅度明顯減小。也可以只在分支點處加一個跨接電阻，阻值需要通過仿真確定。

最關(guān)鍵的一點需要我們記住，就是時鐘信號不到萬不得以不要驅(qū)動兩個以上的負(fù)載，對于高速信號的多負(fù)載結(jié)構(gòu)消除回溝和臺階需要付出的代價會非常大。由于PCB板以及系統(tǒng)工作中存在太多的不可控因素，無論采用何種方式的匹配都無法完全規(guī)避風(fēng)險。

遠(yuǎn)端簇拓?fù)湓诒容^低速的DDR2等總線的設(shè)計中有一些應(yīng)用。當(dāng)然這需要一定的約束條件，比如說需要考慮：

（1）驅(qū)動器的驅(qū)動能力；

（2）分支點到負(fù)載的布線長度等條件同時也會受到芯片布局的限制；

（3）負(fù)載的個數(shù)。需要注意負(fù)載個數(shù)太多會導(dǎo)致分支點處的阻抗突變非常大，同時也可能會導(dǎo)致布線層數(shù)的增加使PCB成本上升。

如果負(fù)載的個數(shù)增加導(dǎo)致遠(yuǎn)端簇拓?fù)錈o法滿足要求，我們就需要考慮更換拓?fù)浞绞綐湫屯負(fù)涫且粋€很好的選擇被廣泛應(yīng)用于多負(fù)載的DDR、DDR2以及DIMM條的設(shè)計中。