Проверка целостности питания для памяти DDR

Измерительная задача

Стабильность сети распределения питания очень важна для встраиваемых систем с интерфейсами памяти DDR. С учетом того, что для памяти DDR3 допуск пульсаций составляет 75 мВ (V_pp), эта величина уменьшается всего лишь до 60 мВ (V_pp) для памяти DDR4 и, вероятно, будет уменьшаться в будущем. Пульсации и шум в сети распределения питания негативно влияют на джиттер тактовых импульсов и данных, который прямо влияет на производительность передачи данных. В связи с этим критически важной задачей является проверка сети распределения питания встраиваемых систем с памятью DDR.

Решение компании Rohde & Schwarz

Пробник шин питания R&S^®RT-ZPR20 — это специализированный осциллографический пробник для измерений со сверхнизким шумом в шинах питания. Этот активный пробник с коэффициентом ослабления 1:1 и встроенным смещением позволяет увеличивать изображение пульсаций верхнего уровня напряжения шины питания. Он совместим с цифровыми осциллографами R&S^®RTE и R&S^®RTO, добавляя всего лишь 10 % шума к осциллографу для точного измерения компонентов пульсаций и шума. Пробник имеет полосу пропускания шириной 2 ГГц, позволяющую наблюдать высокочастотные переходные процессы или паразитные ВЧ-сигналы, наведенные на шину питания. Из-за медленного частотного спада полоса 2,4 ГГц может быть охвачена всего лишь с немного большим ослаблением. При сопротивлении 50 кОм пробник имеет гораздо больший импеданс постоянного тока по сравнению с прямым коаксиальным соединением и, таким образом, не оказывает существенной нагрузки на сеть распределения питания.

Проверка уровня постоянного напряжения для источников питания с помощью штыревого наконечника

Точность воспроизведения напряжений питания постоянного тока можно легко оценить с помощью высокоточного вольтметра постоянного тока R&S^®ProbeMeter, встроенного в головку пробника. Он обеспечивает точность измерения постоянного потока на уровне 0,1 % независимо от напряжения смещения и устраняет необходимость в отдельном вольтметре постоянного тока. Штыревой наконечник с полосой 350 МГц делает проверку всех шин питания на печатной плате простой задачей. Такая принадлежность наконечника, как крепление SMT или двухконтактный переходник, позволяет по-другому подключиться к ИУ, если измерение с помощью заземляющей пружины неудобно.

Настройка измерений параметров шины питания DDR4

Для практических измерений электропитания памяти DDR требуется подключаться максимально близко к компоненту DDR. Правильным вариантом выбора для таких измерений являются гибкие кабели. Типичная схема, когда память DDR находится под управлением FPGA, называется «измерением через глазок». Неиспользуемый контакт FPGA используется для измерения опорного напряжения DDR прямо изнутри FPGA. На этот контакт ввода/вывода затем подается высокое или низкое опорное напряжение DDR, которое измеряется снаружи с помощью пробника шины питания. Зачастую это ближайшее возможное место подключения, в котором возможно измерение электропитания. ¹⁾

Методы измерения с помощью осциллографа

Для испытаний остаточных пульсаций и шума на шине питания постоянного тока доступны два метода ¹⁾:

• Используйте режим бесконечного послесвечения для захвата и отображения всех событий, связанных с шумом. В сочетании с автоматическим измерением V_pp и экраном статистики можно легко измерять максимальное шумовое напряжение. Если используется осциллограф с высокой частотой обновления, например, R&S^®RTO или R&S^®RTE (с возможностью захвата 1 миллиона осциллограмм в секунду), в течение нескольких секунд можно получить достоверный результат измерения
• Установите для осциллографа однократный или обычный режим запуска и выполните запуск при известном событии захвата. Для источников питания DDR речь обычно идет о измерениях нагрузочной характеристики на стадии инициализации DDR или во время стрессовых испытаний

Заключение

Для точных измерений пульсаций и шума в шинах питания требуются широкополосный осциллограф и специализированный пробник для измерений с низким шумом и обеспечения возможности смещения для увеличения изображения на верхнем уровне напряжения постоянного тока. Пробник шины питания R&S^®RT-ZPR20, а также цифровые осциллографы R&S^®RTE и R&S^®RTO — превосходные инструменты для таких измерений.

¹⁾ 7 Series FPGAs PCB Design Guide (Руководство по проектированию печатных плат FPGA серии 7), UG483 (v1.12), Xilinx, 10 января, 2017, на сайте www.xilinx.com