DDR3/DDR4 系统设计的眼图测试

动态随机存取存储器 (DRAM) 需要进行一致性测试,这可以确保信号符合特定定时、转换率和电压电平等参数的 JEDEC 规范。眼图测量是用于系统验证和调试的重要工具,能够有效分析任何数字设计的信号完整性。DDR 比较独特,需要借助具有强大的读/写突发分离功能的专用测试解决方案,以便获取 DDR 数据总线的有用眼图。

DDR4 系统测试:读/写突发分离和 DQ 数据眼图
DDR4 系统测试:读/写突发分离和 DQ 数据眼图
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您的任务

测试 DDR 接口的信号质量时,针对数据、命令/地址和控制信号执行眼图测量,有助于揭示并解决系统中潜在的信号完整性问题。因此,许多信号完整性工程师都使用眼图功能迅速测定 DDR 接口的性能。虽然一致性测试能够根据 JEDEC 规范验证 DDR 信号组的信号特性,但无法灵活、有效地分析和调试信号完整性问题。在此情况下,眼图测量是理想的工具之选。单向命令/地址和控制信号组无需分离读/写突发。

但是,由于数据总线促使存储控制器和存储设备之间进行双向数据传输,因此构建数据眼图需要有效分离读/写突发和重叠数据突发的连续位。

一个突发长度内单位间隔上叠加的 DQ 眼图
一个突发长度内单位间隔上重加的 DQ 眼图
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罗德与施瓦茨解决方案

R&S®RTx-K91(DDR3、DDR3L、LPDDR3)和 R&S®RTx-K93(DDR4、LPDDR4)信号完整性和一致性测试软件选件具有综合全面的自动化 DDR 和 LPDDR 一致性测试功能,还可以有效分离读/写突发和测量 DDR 数据眼图。

DQS 和 DQ 信号的相位对齐
DQS 和 DQ 信号的相位对齐
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DDR 数据眼图:分离读/写突发

R&S®RTx-K91 和 R&S®RTx-K93 选件提供解码功能,可区分所捕获波形中的所有读/写周期。

此解码功能可识别和分离读/写数据突发,并分析所测数据总线上 DQ 和 DQS 信号的相位对齐与信号电平。此功能可将 DQ 数据眼图与 DQS 选通信号同步。DDR3 和 DDR4 读/写数据突发还包括前置码。此前置码不可包含在眼图中。R&S®RTx-K91 和 R&S®RTx-K93 选件可在数据突发前智能地检测和省略前置码,以便生成适用于测试的合适眼图。

DDR3 眼图模板定义示例
DDR3 眼图模板定义示例
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分离和解码读/写突发仅依据 DQ 和 DQS 相位关系和阈值迟滞,无需探测其他控制信号。用户可以捕获较长时间的 DQ 突发,以便创建只写眼图和/或只读眼图以进行测试。建立眼图之后,可以使用模板测试、直方图和自动眼图测量等分析工具。

R&S®RTP-K93:分离和解码读/写数据突发
R&S®RTP-K93:分离和解码读/写数据突发
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DDR3 和 DDR4 的眼图模板

尽管并非所有 DDR 规范均规定了眼图,但这是在 DDR3 和 DDR4 系统设计中进行接口验证和调试的理想工具。DDR4 定义了 DQ 数据信号的相应眼图模板参数,而 DDR3 未指定 DQ 数据眼图模板。但是,可以根据 JEDEC 规范定义 DDR3 眼图模板:使用数据设置 (tDS) 和保持时间 (tDH) 定义眼图宽度;转换率和电压电平(VIH 和 VIL)定义眼图的垂直张开度。这种模板构建方法可用于有效测试数据总线的信号完整性,甚至可用于 DDR3 系统设计。注意,在 DDR3 规范中,信号定时和电平要求取决于实际的信号转换率以及所选参考电平和数据率。因此,用户需要根据设备特性配置数据模板。

R&S®RTP-K93:片选信号 (CS) 的 DDR4 眼图
R&S®RTP-K93:片选信号 (CS) 的 DDR4 眼图
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R&S®RTP 和 R&S®RTO 示波器标准模板测试功能可与 R&S®RTx-K91 和 R&S®RTx-K93 DDR 数据眼图工具结合使用。用户可以定义所需模板配置文件,并保存以用于后续测试。通过波形指示模板违规情况(眼纹功能),并可以根据 UI 序列制成表格。用户可以专注于各个模板违规事件,以便进一步分析和调试信号完整性问题。

R&S®RTP-K93:指示违规区域的 DDR4 DQ 数据眼图和模板测试(以读周期为例)
R&S®RTP-K93:指示违规区域的 DDR4 DQ 数据眼图和模板测试(以读周期为例)
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DDR 的其他眼图

不同于双向数据总线,单向命令/地址和控制信号无需分离读/写突发。这些信号与时钟信号 CK 同步。眼图模板和模板测试的配置方法与数据总线相同。

R&S®RTP-K91:指示违规区域的 DDR3 DQ 数据眼图和模板测试(以写周期为例)
R&S®RTP-K91:指示违规区域的 DDR3 DQ 数据眼图和模板测试(以写周期为例)
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摘要

在 DDR3 和 DDR4 存储器接口测试中,一致性测试可根据 JEDEC 标准进行互操作性基准测量。调试信号完整性问题时,需要使用读/写突发检测、眼图和模板测试等功能与工具协助进行分析。R&S®RTx-K91 和 R&S®RTx-K93 选件提供多种强大工具,可用于 DDR3 和 DDR4 系统设计的一致性测试以及验证和调试。

典型配置

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