基于DDR4高速并行總線的眼圖分析.pdf

1、隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，串行總線的應(yīng)用越來越廣泛，但是并行總線仍然有不可取代的地位。傳統(tǒng)的低速并行總線設(shè)計(jì)中，互連只需要保證物理上的連通與邏輯功能上的實(shí)現(xiàn)即可，但是現(xiàn)在的并行總線單通道的速度已達(dá)每秒數(shù)吉比特，高速脈沖的頻譜已進(jìn)入微波、毫米波波段，與之對應(yīng)的信號完整性問題也越來越明顯。設(shè)計(jì)人員將不得不對這些由互連引起的問題做詳細(xì)的評估。通常用于評估互連性能的工具有兩種：最壞眼圖以及誤碼率眼圖。但是，為了得到這兩種眼圖，以往的設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員

2、往往需要通過大量的偽隨機(jī)碼的仿真，這無疑是一種費(fèi)時費(fèi)力的方式。
　　在所有的并行總線中，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory, DDR SDRAM）的并行總線的傳輸速率最高，暴露出來的信號完整性問題也最明顯。因此本文以第四代DDR SDRAM（即DDR4）高速并行總線為例，介紹了兩種針對并行總線眼圖求解的快速算法。由于本

3、文基于DDR4系統(tǒng)，因此首先介紹了歷代DDR系統(tǒng)的一些基本參數(shù)，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，時鐘頻率，接口邏輯電平等。除此之外介紹DDR并行總線中面臨的一些信號完整性問題，包括抖動、串?dāng)_以及誤碼率。針對抖動，詳細(xì)介紹了DDR總線中主要考慮的兩種抖動：碼間干擾和占空比失真。介紹了眼圖這一信號完整性工程師的利器，并且詳細(xì)說明了最壞眼圖的成因。同時，通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出了系統(tǒng)誤碼率與接收器抖動和噪聲之間的關(guān)系，利用浴盆曲線詳細(xì)解釋了誤碼率眼圖的成因。

4、　　本文詳細(xì)介紹了兩種計(jì)算并行總線眼圖的算法，分別是用于計(jì)算并行總線最壞眼圖的矩陣法以及計(jì)算總線誤碼率眼圖的單位脈沖響應(yīng)法。矩陣法是對多邊沿響應(yīng)法的改進(jìn)，矩陣法通過將多個邊沿響應(yīng)波形分組疊加，疊加之后在每個單位間隔內(nèi)取最壞影響的方式將多邊沿響應(yīng)法應(yīng)用于實(shí)際，使快速時域仿真法可以應(yīng)用于非線性系統(tǒng)，并且提高了最壞眼圖的仿真精度。通過將矩陣法求出的最壞眼圖與最大失真分析法求得的最壞眼圖進(jìn)行對比，證明了矩陣法的精度高于傳統(tǒng)的最大失真分析法。

5、r>　　而單位脈沖響應(yīng)法則基于線性疊加系統(tǒng)，首先通過Hspice仿真得出系統(tǒng)的邊沿響應(yīng)，將邊沿響應(yīng)合成為單位脈沖響應(yīng)，利用不同光標(biāo)位之間的相互疊加快速求得系統(tǒng)的誤碼率眼圖，并開發(fā)出了基于Matlab用戶圖形界面（Matlab Graphical User Interface, Matlab-GUI）的仿真軟件。通過與雙邊沿響應(yīng)法的結(jié)果對比驗(yàn)證了該算法的正確性。以上兩種算法思想不僅可以用于DDR4并行總線，還可以應(yīng)用于其他的高速并行總線。