應用高帶寬示波器表征GDDR5數據抖動(dòng)，確保有效的數據傳輸
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抖動(dòng)對GDDR5數據的影響
GDDR5 SGRAM傳輸數據使用自由運行差分前向時(shí)鐘（WCK/WCK#），并在前向WCK的兩個(gè)邊沿上分別寄存并驅動(dòng)輸入和輸出數據，以用于讀和寫(xiě)訓練。讀/寫(xiě)訓練支持數據定時(shí)和幅度電平裕量?jì)?yōu)化。盡管JEDEC標準沒(méi)有相關(guān)規定，普遍觀(guān)點(diǎn)認為表征抖動(dòng)特性是在如此高的數據速率傳輸條件下的重要測量任務(wù)。導致GDDR5系統產(chǎn)生抖動(dòng)的原因，例如碼間干擾(ISI)、串擾、占空比失真（DCD）等，這些都會(huì )限制圖形卡以及存儲器控制器與DRAM接口的性能。
抖動(dòng)是指信號跳變邊沿與理想時(shí)間的偏差。隨著(zhù)數據速率的提升，定時(shí)裕量日趨嚴格，甚至每一皮秒的裕量都變得更為重要。高速據速率時(shí)代，微小的抖動(dòng)都可能導致讀寫(xiě)數據的數據有效窗口關(guān)閉，最終增加比特誤碼率和數據采樣誤差。
在高數據速率（例如5Gb/s或以上）條件下，數據有效窗口非常小。系統中的噪聲或相鄰電信號的串擾甚至電磁干擾都極易造成信號失真和信號完整性問(wèn)題，導致數據采樣誤差。實(shí)時(shí)眼圖可以提供眼圖高度和眼圖寬度測量以檢查信號完整性并預估數據有效窗口。但是，僅使用實(shí)時(shí)眼圖測量數據眼圖無(wú)法獲得完整的有效數據窗口分析和比特故障率預測。圖 1是一個(gè)具有一百萬(wàn)單位間隔（測得的單位間隔）的寫(xiě)數據眼圖。一百萬(wàn)單位間隔的初始測量得到200ps的數據輸入有效窗口。確定性抖動(dòng)（DJ）線(xiàn)和隨機抖動(dòng)（RJ）線(xiàn)顯示了長(cháng)時(shí)間累積的抖動(dòng)效應和實(shí)際數據輸入有效窗口，即一萬(wàn)億單位間隔（1e-12比特誤碼率或BER）后的tDIVW。確定性抖動(dòng)通常有界、可預測并且與數據碼流相關(guān)聯(lián)，例如碼間干擾和占空比失真。隨機抖動(dòng)通常為高斯抖動(dòng)且無(wú)界。同其它高斯分布一樣，該分布的峰峰值將隨著(zhù)數量的增加而增大。因此，總體抖動(dòng)是隨機抖動(dòng)乘以BER倍數因子再加上確定性抖動(dòng)與。注意，圖示是寫(xiě)數據的數據輸入有效窗口。您可以發(fā)現，抖動(dòng)BER測量計算非常重要，是總抖動(dòng)統計測量的重要組成部分，可以幫助您了解設計的數據有效窗口結果并預測設計中的錯誤率。另外，了解抖動(dòng)分量和抖動(dòng)源可支持設計人員降低設計抖動(dòng)，確保更精確的數據傳輸。
圖1:顯示確定性抖動(dòng)和隨機抖動(dòng)對數據有效窗口影響的GDDR5寫(xiě)數據眼圖
GDDR5系統設計人員面臨的最大挑戰是分離讀和寫(xiě)數據以進(jìn)行抖動(dòng)測量。讀和寫(xiě)數據使用相同的數據路徑，但它們對設計有各自不同的重要意義。許多設計人員使用混合信號示波器觸發(fā)命令協(xié)議，以獲得相應的讀和寫(xiě)數據。使用混合信號示波器分離讀和寫(xiě)數據需要訪(fǎng)問(wèn)WCK和DQ以及時(shí)鐘、CS#、RAS#、CAS#和WE#等信號的能力。此方法十分繁瑣，因為信號接入會(huì )受到電路板狹小空間的限制，并且部分情況下連接多個(gè)信號可能導致嚴重的探頭負載問(wèn)題。
高帶寬示波器可用于抖動(dòng)測量。數據分離技術(shù)只需將CAS#、WE#、WCK和DQ連至示波器標配的4個(gè)模擬通道，以識別讀和寫(xiě)命令。當CAS#切換至低電平，表明現在是某個(gè)列地操作址命令。在此條件下，命令的范圍將縮小，可能是取消選定、MRS、讀、寫(xiě)、刷新或自刷新入口。如果WE#與CAS#同時(shí)設為低，則可能的命令僅包括取消選定、MRS和寫(xiě)數據。通過(guò)測量可確定寫(xiě)延遲并且可以使用寫(xiě)延遲從取消選定與MRS中分離寫(xiě)周期和。器件在取消選定命令狀態(tài)時(shí)，數據必須保持在ODT狀態(tài)。對于MRS命令，在MRS命令執行后延遲10ns會(huì )輸出廠(chǎng)商ID 。因此，CAS#和WE#設為低時(shí)，在寫(xiě)延遲后的數據信號是寫(xiě)數據。在WE#高而CAS#低跳變時(shí)，表明是取消選定、讀、刷新和自刷新入口命令。取消選定、刷新和自刷新入口命令要求數據輸出管腳為ODT狀態(tài)。如圖2所示，通過(guò)確認傳輸數據是否帶有讀延遲可以從這些命令中區分出讀命令。 高壓發(fā)生器相關(guān)文章:高壓發(fā)生器原理
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