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DDR3讀寫平衡、GDDR時鐘訓練與鎖相技術闡述

冬至子 ? 來源:ICT大先生 ? 作者:ICT大先生 ? 2023-10-30 15:44 ? 次閱讀

一、讀寫平衡訓練

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如圖所示,內存控制器與顆粒相連接,并通過DQ(數據線)反饋。在發射端(圖中1點)的第a次信號發射,CLK與DQS同相位,但是因為電路板上連線的長度差異,飛行時間不同,在顆粒的接收端(圖中2點)產生了相位差。在第a次發射,D觸發器輸出結果是0,內存控制器得到DQ反饋為0。

內存控制器接著在第b次發射,調整CLK與DQS的相位,此次D觸發器在時鐘高電平觸發,得到反饋即為1。

經過多次不同相位關系的訓練,內存控制器得到了CLK與DQS的線長關系。

二、GDDR5時鐘訓練

GDDR5專用于顯存,本篇不展開闡述,具體內容可以參考(JEDEC規范JESD212C),它和DDR在電路接口有差異,數據線中沒有DQS,采用WCK/WCK#同步數據(即WCK與數據線組內等長),而地址、命令由CK/CK#同步(即地址、命令與CK組內等長)。

在GDDR5規范中,初始化其中一個步驟是WCK2CK alignment training(即WCK to CK的相位對齊)

圖片

兩時鐘的相位關系反饋于控制器,記錄于MR(模式寄存器)中。

三、鎖相技術

鎖相技術對數字芯片的時鐘設計極其重要。

鎖相環主要的三個組成部分(很多材料上講前向通道、反饋通道上分頻、倍頻之類,那些不是鎖相技術的本質元素)

1、 PD或PFD(鑒相器或鑒頻鑒相器)

2、 LF(環路濾波器

3、 VCO(壓控振蕩器

圖片

鑒相器的實現方式很多,在此列舉一種比較簡單的“異或門”,進而闡述鎖相原理。

圖片

輸入時鐘和反饋時鐘,存在相位差,經過異或門,輸出PWM,此波形經過環路濾波器,輸出直流電壓,輸入壓控振蕩器,壓控振蕩器輸出一定頻率時鐘。

這里的反饋關系在于:如果輸入和反饋時鐘相位變化,調整了PWM占空比,進而輸入VCO的電壓也會變化,采用負反饋調整輸出時鐘頻率。

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