DDR 메모리의 전력 무결정 검증

목표

DDR 메모리 인터페이스가 포함된 임베디드 설계에는 전력 분배 네트워크의 안정성이 매우 중요합니다. DDR3 메모리의 허용 오차는 75 mV (V_pp) 리플이지만 DDR4 메모리에서는 이 값이 60 mV (V_pp)으로 감소되었고 앞으로도 더욱 감소될 것입니다. 전력 분배 네트워크의 리플과 노이즈는 데이터 전송 성능과 직접적으로 관련된 클록 및 데이터 지터에 부정적 영향을 미칩니다. 따라서 DDR 메모리가 포함된 임베디드 설계의 전력 분배 네트워크를 검증하는 작업은 매우 중요합니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S^®RT-ZPR20 Power Rail Probe는 전력 레일에 대해 매우 낮은 노이즈 계측을 수행하는 전문 오실로스코프 프로브입니다. 오프셋이 통합된 이 능동형 1:1 프로브를 사용하면 전력 레일 전압 상의 리플을 확대해 볼 수 있습니다. 이 프로브는 R&S^®RTE 및 R&S^®RTO 오실로스코프와 호환되며, 오실로스코프에 추가되는 노이즈가 10 %에 불과해 리플 및 노이즈 성분을 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 프로브는 2 GHz 대역폭으로 전력 레일에 결합된 고주파수 이상 현상 또는 불요 RF 신호를 볼 수 있습니다. 2.4 GHz 대역은 느린 주파수 롤오프로 인해 약간의 추가 감쇠로도 해결할 수 있습니다. 50 kΩ에서는 프로브의 DC 임피던스가 직접 연결하는 동축 방식보다 훨씬 높기 때문에 전력 분배 네트워크에 큰 부하를 가하지 않습니다.

브라우저로 전력 공급 장치의 DC 레벨 검증

DC 공급 전원의 정확도는 프로브 헤드에 통합된 매우 정확한 DC 전압계인 R&S^®ProbeMeter로 손쉽게 검증할 수 있습니다. 이 전압계는 오프셋 전압과 상관없이 0.1 % DC 정확도를 제공하며, 별도의 DC 전압계가 필요하지 않습니다. 350 MHz 브라우저 익스텐션을 사용할 경우 PCB에서 모든 전력 레일을 손쉽게 점검할 수 있습니다. 그라운드 스프링을 사용하는 계측이 불편할 경우에는 대신 SMT 클립, 이중 핀 어댑터와 같은 브라우저 액세서리를 사용할 수 있습니다.

DDR4 전력 레일 측정 설정

DDR 메모리 전력 공급 장치를 현실적으로 측정하기 위해서는 DDR 구성 요소와 거의 가까운 프로빙이 필요합니다. 피그테일 케이블은 이러한 측정에 적합합니다. DDR 메모리를 FPGA로 구동하는 일반적 셋업을 스파이홀 측정이라고 합니다. 사용하지 않는 FPGA 핀을 활용하여 FPGA 내부에서 DDR 코어 전압을 프로빙합니다. 그런 다음 이 I/O 핀에 높거나 낮은 DDR 코어 전압을 가하고 전력 레일 프로브를 사용하여 외부에서 프로빙합니다. 이 위치는 전력 공급 장치를 프로빙할 수 있는 가장 가까운 위치인 경우가 많습니다. ¹⁾

오실로스코프 계측 방법

DC 전력 레일에서 잔여 리플 및 노이즈를 테스트하는 데 두 가지 방법을 사용할 수 있습니다¹⁾:

• 모든 노이즈 이벤트를 캡처 및 표시하려면 Infinite persistence mode를 사용합니다. 자동 V_pp 측정 및 통계 표시와 결합할 경우 최대 노이즈 전압을 쉽게 측정할 수 있습니다. R&S^®RTO 또는 R&S^®RTE와 같이 업데이트 속도가 빠른 오실로스코프를 사용할 경우 (초당 1백만 파형 수집 가능) 몇 초 이내에 안정적 계측 결과를 달성할 수 있습니다.
• 오실로스코프를 단일 또는 일반 트리거 모드로 설정하고 알려진 이벤트를 트리거합니다. DDR 메모리 전력 공급 장치의 경우 이는 일반적으로 DDR 초기화 단계 또는 응력 테스트 중 부하 응답 측정에 해당합니다.

요약

전력 레일에서 리플과 노이즈를 정확하게 측정하기 위해서는 고대역폭 오실로스코프와 전용 프로브를 사용하여 저노이즈 계측을 수행하고 DC 전압 위를 확대해 볼 수 있는 오프셋 기능을 제공해야 합니다. R&S^®RT-ZPR20 전력 레일 프로브와 R&S^®RTE 및 R&S^®RTO 오실로스코프는 이러한 계측에 적합한 도구입니다.

¹⁾ “7 Series FPGAs PCB Design Guide“, UG483 (v1.12), Xilinx, 2017년 1월 10일, www.xilinx.com