Проблемы верификации разработок DDR4 плат и целостности сигнала. Часть 2.
Сравнение алгоритмов для расчета VREF
Теперь каждый вывод данного устройства должен иметь различные требования к образцовому напряжению из-за незначительных вариаций между выводами и схемой. Однако, затраты на устройство как по кремнию, так и по мощности будут слишком значительными, чтобы установить отдельное эталонное значения для каждого вывода в отдельности. То есть необходимо рассчитать общее эталонное напряжение, которое оптимизирует ответ всех выводов, используя это значение. Мы сравним две опции для расчета этого эталонного напряжения ниже.
Первая опция («Опция 1») генерирует эталонное напряжение, которое берет среднее из всех сигналов. Вторая опция («Опция 2») использует только крайние значения сигналов и использует среднее из крайних сигналов.
Первая опция («Опция 1») генерирует эталонное напряжение, которое берет среднее из всех сигналов. Вторая опция («Опция 2») использует только крайние значения сигналов и использует среднее из крайних сигналов.
Например, если 8-выводное устройство получает оптимальное эталонное напряжение на 8 выводов в 800mV, 750mV, 730mV, 725mV, 720 m V, 710mV, 705mV and 700mV, то устройство Vref будет следующим (формула 5).
Для анализа эффектов от использования этих двух опций посмотрим сначала на средние маргинальные потери для устройства при использовании каждой из этих опций.
Возьмем вывод 'x' в устройстве 'd'. Глаз приемника на выводе должен иметь центр напряжения Vx, являющееся оптимальным для этого вывода. Однако устройство имеет иное эталонное напряжение Vd, используемое для нескольких выводов этого устройства. В соответствии с каждым из этих эталонных напряжений будут установлены верхние и нижние пороговые уровни.
Теперь для данного сигнала (отмечен красным на диаграмме ниже Рис.10) оптимальные пределы порогового уровня будут Мр. Однако, так как реальное используемое напряжение не является оптимальным, реальные пределы будут Md.
Пределы потерь с учетом того, что реальное используемое напряжение отличается от оптимального напряжения на выводе, выглядят следующим образом: формула 5.
Обратите внимание, что пределы потерь могут быть отрицательными, что означает прирост пределов. Для пределов потерь на высокой стороне, эквивалентная разница может быть потеряна на низкой стороне, и наоборот.
Далее мы можем сравнить средние маргинальные потери, используя два различных алгоритма для определения Vref. Опция 1 использует среднее из всех сигналов как эталонное напряжение (формула 6).
Следовательно, средние потери: формула 7.
Это то, что мы интуитивно ожидали. Когда эталонное напряжение получается путем использования всех сигналов, средние маргинальные потери равны нулю, потому что для каждого вывода потери будут компенсированы полученными от других выводов в этой группе.
Теперь рассмотрим Опцию 2, где эталонное напряжение для устройства берется как среднее между наивысшим и наименьшим напряжением (формула 9).
В результате: формула 10.
Средние потери не равны нулю. Как на высокой, так и на низкой стороне средние маргинальные потери будут больше нуля. Однако, хотя может показаться, что опция 1 является лучшим выбором, опция 2 в действительности дает лучшие результаты, когда мы учитываем крайние значения сигналов.
Давайте возьмем пример требований глаз-маски DDR4. Требования глаз-маски по высоте 136mV, или порог ±68mV.
Таким образом, при использовании опции 1 требования к сигналу будут 730±68, или 662mV на низкой стороне и 798mV на высокой стороне. Подобным образом при опции 2 требования к сигналу будут 750±68, или 682mV на низкой стороне и 818mV на высокой стороне.
Далее мы можем посмотреть на вывод, который имеет оптимальный центр в 800mV, и сравнить результаты с эталонным напряжением, используя опцию 1 против опции 2. Давайте примем, что сигнал, приходящий на этот вывод имеет колебание двойной амплитуды в 260mV, или 800±130mV (730mV на высокой стороне и 670mV на низкой стороне). Этот глаз должен быть в состоянии пропустить все сигналы, если выбран оптимальный порог.
Как видно из диаграммы, это означает, что сигнал с опцией 1 (730mV) в качестве Vref будет иметь больший допустимый предел на высокой стороне, но потерпит неудачу на низкой стороне. Сигнал с опцией 2 (750mV) в качестве Vref, однако, будет иметь меньший допустимый предел на высокой стороне, но сработает и на низкой стороне.
В целом, если максимальные и минимальные требования по всем выводам устройства даны Vh и Vl, входящий глаз должен иметь высоту глаза по меньшей мере Vh-Vl, если будет использовано общее эталонное напряжение. В этом случае, принимая то, что высокие и низкие требования по порогу равны, то порог должен быть (Vh+Vl)/2, что учитывает только крайние значения сигналов, а не все остальные сигналы. Порог, установленный на любом другом уровне может создать проблемы с некоторыми сигналами, даже если открытие глаза по меньшей мере на Vh-Vl.
Принимая во внимание только крайние значения сигналов при расчете эталонного напряжения, предел остальных сигналов может быть снижен. Однако, уверенность, что максимальные и минимальные сигналы проходят, обозначает, что и все остальные сигналы также пройдут.
