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高速先生成員--黃剛 又是一年的高考季，每當這個(gè)時(shí)候，Chris總會(huì )不自覺(jué)的發(fā)出感慨，高考那會(huì )真的是理論知識的巔峰，拿起筆來(lái)就能寫(xiě)出各種電路的公式，三下兩除二就能推導出各種物理題目的結果。 不像現在，工作多年后大多數情況下只會(huì )用仿真的方式來(lái)得到，對于各種理論計算場(chǎng)景都敬而遠之了！趁著(zhù)高考的刺激，Chris打算再掙扎下，給大家分享一篇有點(diǎn)理論型的文章哈！ 在設計上使用串阻的場(chǎng)景大家都見(jiàn)得多了，基本上很多1GHz以下的單端信號都有可能用到。從信號類(lèi)型來(lái)看，像低速點(diǎn)的I2C信號、local bus信號到高一點(diǎn)的flash信號、以太網(wǎng)RGMII信號，甚至再高一點(diǎn)的DDR1到DDR2的數據信號，都能看到串阻的身影。 以RGMII為例，單根信號的速率大概是250Mbps，是非常典型的需要加串阻的應用場(chǎng)景。那各位硬件工程師或者設計工程師，你們印象中的串阻的阻值一般是多少呢，是不是就是22歐姆或者33歐姆呢？不知道大家有沒(méi)有想過(guò)為什么基本就是這兩個(gè)值，或者基本就是在22到33歐姆這個(gè)范圍呢？這里面到底隱藏著(zhù)什么理論，Chris將給大家仔細說(shuō)說(shuō)！ 首先大家需要知道的是，像上面說(shuō)到的這一類(lèi)型的信號，主要的電平標準都八九不離十，就是下面的這些。 不同的電平標準從表現上看就是電平不同，還有就是上升時(shí)間不一樣。我們拿今天要研究的LVCMOS電平為例來(lái)說(shuō)，我們找到一個(gè)具有該電平標準的ibis模型，看看LVCMOS電平的一些 電性能參數。 上面除了說(shuō)明該電平的電壓標準，閾值范圍外，更重要的其實(shí)記載著(zhù)該電平的輸入輸出的行為特性，也就是俗稱(chēng)的V-T曲線(xiàn)。例如我們打開(kāi)與本文強相關(guān)的rising waveform這一項，里面 可以看到它關(guān)于切換電平的特性。 看到這，我相信大家還是沒(méi)弄懂，看這玩意到底跟要解釋在設計上加多少歐姆的串阻有什么關(guān)系呢？ Chris不妨先問(wèn)問(wèn)大家，在設計上加串阻的作用是什么？這個(gè)大家估計都比較了解了，就是為了改善源端信號的反射，詳細的原理大家可以回顧下這篇文章（鏈接《探討源端串聯(lián)端接》）。 在里面提取到一個(gè)很重要的信息點(diǎn)，那就是我們在芯片發(fā)送端加的串阻的阻值其實(shí)是為了和芯片的內阻加起來(lái)等于50歐姆來(lái)成為最佳的端接方案。那么問(wèn)題又來(lái)了，我們怎么知道芯片的內 阻是多少呢？這也是本文的核心問(wèn)題，我們只有知道了芯片的內阻是多少，才能夠去選擇合適的串阻進(jìn)行合理的端接，產(chǎn)生比較好的效果。 Chris今天就教大家如何從ibis模型中計算出芯片內阻！上面說(shuō)了，ibis模型展示給大家是都是V-T曲線(xiàn)、I-T曲線(xiàn)，I-V曲線(xiàn)這些行為級的參數，我們只有從這些曲線(xiàn)去推導出該電平輸出buffer 的內阻。具體怎么做呢？我們還是看回剛剛的rising waveform曲線(xiàn)，這張圖里面有兩個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn)，一個(gè)是紅的圈圈的芯片該buffer的測試驗證環(huán)境，另外就是綠色圈圈的測試出來(lái)的值（我們看typical的值）。 這張圖描述的意思是這樣的：測試環(huán)境是把該輸出buffer接50歐姆電阻到地進(jìn)行輸出測試，然后去觀(guān)測50歐姆電阻位置的值是2.18V左右，用仿真軟件去搭建就是這個(gè)樣子了。 VIN的值測試出來(lái)就是2.18V，那么該buffer的內阻要怎么計算呢？其實(shí)原理就是把內阻R和50歐姆電阻進(jìn)行分壓，得到VIN是2.18V的過(guò)程。那么Chris大概在紙上算了下，得到的內阻就是這樣的了。 嗯，其實(shí)也不是很難是吧，這個(gè)時(shí)候就推導出了該buffer的內阻大概是26歐姆的樣子。其實(shí)你們多找幾個(gè)不同電平的buffer去算算就會(huì )發(fā)現，內阻的范圍大概也在17到30歐姆左右。因此大家 也就知道了為什么我們無(wú)腦用22歐姆到33歐姆也基本能達到比較好的端接效果了。 那在我們這個(gè)case中，使用這個(gè)電平buffer時(shí)，算出來(lái)的內阻是26歐姆左右，那我們就用一個(gè)22歐姆的串阻進(jìn)行端接，加起來(lái)差不多就是50歐姆了，然后在200M的速率下看看加串阻和不加串阻的仿真結果對比！ 經(jīng)過(guò)我們理論算出來(lái)的內阻，然后再去精確的配上合適的串阻后，大家從結果是就能看到接收端的波形是非常的理想，裕量大到?jīng)]邊，同時(shí)也能看到不加串阻時(shí)的過(guò)沖導致信號質(zhì)量的惡化哈！ 方法都是人想出來(lái)滴，通過(guò)這個(gè)方法來(lái)精確的進(jìn)行串阻的端接，就能使信號的裕量更大，不然就只能還是繼續拍腦袋來(lái)放串阻值了。希望大家都多拿起筆來(lái)寫(xiě)寫(xiě)公式，更重要的是要像你們當年 高考那會(huì )，繼續保持著(zhù)一顆鉆研的心，事實(shí)證明在工作中也還是灰常的有用哦！ 問(wèn)題來(lái)了： 回過(guò)頭問(wèn)問(wèn)大家，那你們是怎么來(lái)定選擇多少歐姆的串阻呢，或者你們還知道其他的端接方式嗎？ |
