引言：本文我們介紹FPGA SelectIO信號(hào)設(shè)計(jì)。本章提供了選擇I/O標(biāo)準(zhǔn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和終端的一些策略，并為更詳細(xì)的決策和驗(yàn)證提供了仿真和測(cè)量方面的指導(dǎo)。

在許多情況下，系統(tǒng)的高級(jí)方面（其他設(shè)備選擇或標(biāo)準(zhǔn)支持）定義了要使用的I/O接口。在沒有定義這些約束的情況下，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇I/O接口標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)設(shè)計(jì)的目的對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化系統(tǒng)。文章包含以下部分：

接口類型

單端信號(hào)

1.接口類型

為了更好地處理各種接口類型的細(xì)節(jié)，有必要首先將接口劃分為多個(gè)類別。分為兩個(gè)相關(guān)部分：

單端接口與差分接口

單數(shù)據(jù)速率（SDR）接口與雙數(shù)據(jù)速率（DDR）接口

1.1 單端信號(hào)VS差分接口

傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯使用單端信令——一種傳輸信號(hào)并假定驅(qū)動(dòng)器和接收器共用GND的約定。在單端接口中，信號(hào)的斷言（無論是高還是低）是基于其相對(duì)于固定電壓閾值的電壓電平，該閾值參考GND。當(dāng)信號(hào)電壓高于VIH閾值時(shí)，該狀態(tài)被視為高。當(dāng)信號(hào)的電壓低于VIL閾值時(shí)，該狀態(tài)被認(rèn)為是低的。TTL是單端I/O標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)常見示例。

為了達(dá)到更高的接口速度和增加噪聲容限，一些單端I/O標(biāo)準(zhǔn)依賴于精確的專用本地參考電壓而不是GND。HSTL和SSTL是依賴VREF來解析邏輯電平的I/O標(biāo)準(zhǔn)的例子。

VREF可以看作是一個(gè)固定的比較器輸入。 高性能接口通常利用差分信號(hào)——一種傳輸兩個(gè)相互引用的互補(bǔ)信號(hào)的約定。在差分接口中，信號(hào)的斷言（無論是高還是低）是基于兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)的相對(duì)電壓電平。當(dāng)P信號(hào)的電壓高于N信號(hào)的電壓時(shí)，該狀態(tài)被認(rèn)為是高的。當(dāng)N信號(hào)的電壓高于P信號(hào)的電壓時(shí)，該狀態(tài)被認(rèn)為是低的。通常P和N信號(hào)具有相似的擺動(dòng)，并且具有高于GND的共模電壓（盡管情況并非總是如此）。LVDS是差分I/O標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)常見示例。

1.2 SDR VS DDR接口

單數(shù)據(jù)速率（SDR）和雙數(shù)據(jù)速率（DDR）接口之間的區(qū)別與總線的數(shù)據(jù)信號(hào)與該總線的時(shí)鐘信號(hào)之間的關(guān)系有關(guān)。在軟件無線電系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)只記錄在接收設(shè)備的輸入觸發(fā)器上，在時(shí)鐘的上升沿或下降沿。一個(gè)完整的時(shí)鐘周期相當(dāng)于一個(gè)位時(shí)間。在DDR系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿和下降沿的接收設(shè)備的輸入觸發(fā)器上記錄。一個(gè)完整的時(shí)鐘周期相當(dāng)于兩位時(shí)間。

SDR和DDR的區(qū)別與攜帶信號(hào)的I/O標(biāo)準(zhǔn)是單端還是差分無關(guān)。單端接口可以是SDR或DDR，差分接口也可以是SDR或DDR。

圖1、SDR VS DDR接口

2.單端信號(hào)

7系列FPGA I/O中提供了多種單端I/O標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)支持的I/O標(biāo)準(zhǔn)的完整列表以及每種標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱UG471：7系列FPGA SelectIO資源用戶指南的“SelectIO資源”一章。該章末尾的表格總結(jié)了每個(gè)支持的I/O標(biāo)準(zhǔn)，哪些標(biāo)準(zhǔn)支持DRIVE和SLEW屬性、雙向緩沖區(qū)以及DCI選項(xiàng)。它還描述了高性能（HP）和高范圍（HR）I/O組支持哪些I/O標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 模式和屬性

有些I/O標(biāo)準(zhǔn)只能在單向模式下使用，有些則可以在雙向模式或單向模式下使用。 一些I/O標(biāo)準(zhǔn)具有控制驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度和轉(zhuǎn)換速率的屬性，以及弱上拉或下拉和弱保持電路（不打算用作并行終端）的存在。驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和轉(zhuǎn)換率可用于調(diào)整接口以獲得足夠的速度，同時(shí)不過度驅(qū)動(dòng)信號(hào)。弱上拉、弱下拉和弱保持器可用于確保浮動(dòng)或3狀態(tài)信號(hào)的已知或穩(wěn)定水平。

《UG471，7系列FPGA選擇資源用戶指南》的“選擇資源”一章介紹了哪些標(biāo)準(zhǔn)支持這些屬性。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱本用戶指南信息。 LVCMOS，當(dāng)設(shè)置為6mA驅(qū)動(dòng)和快速轉(zhuǎn)換時(shí)，具有接近50Ω的近似輸出阻抗，可以用作受控阻抗驅(qū)動(dòng)器的粗略近似值。弱驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的阻抗匹配是近似的，并且隨電壓和溫度的變化而變化。LVDCI和HSLVDCI，真正的控制阻抗驅(qū)動(dòng)器，是自適應(yīng)的，保持更接近的阻抗匹配，并保持恒定的過電壓和溫度。

2.2 輸入閾值

單端標(biāo)準(zhǔn)的輸入電路分為兩類：具有固定輸入閾值的電路和具有由VREF電壓設(shè)置的輸入閾值的電路。使用VREF有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

允許更嚴(yán)格地控制輸入閾值水平

它消除了閾值參考對(duì)GND的依賴

它允許輸入閾值更接近，從而減少了輸入接收器處信號(hào)電壓大幅度擺動(dòng)的需要

圖2、常用電平標(biāo)準(zhǔn)閾值

舉例兩個(gè)1.8V I/O標(biāo)準(zhǔn)：LVCMOS18和SSTL18 Class 1。1.8V LVCMOS的閾值設(shè)置為0.63V和1.17V（需要接收器處的信號(hào)至少擺動(dòng)540mV以進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換）。SSTL18等級(jí)1的閾值設(shè)置為VREF–0.125V和VREF+0.125V，或標(biāo)稱VREF為0.9V，設(shè)置為0.775V和1.025V（要求接收器處的信號(hào)至少擺動(dòng)250 mV，以進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換）。所需的較小擺動(dòng)允許在整個(gè)鏈路中進(jìn)行更高頻率的操作。驅(qū)動(dòng)器的較小擺幅意味著需要較少的瞬態(tài)電流來降低直流功率。

使用VREF的缺陷是，只要在需要VREF電源的Bank中使用I/O標(biāo)準(zhǔn)，Bank的多功能VREF引腳就不能用作I/O。但是，對(duì)于7系列器件，可以使用多功能VREF引腳提供參考電壓，也可以選擇使用內(nèi)部VREF功能在內(nèi)部生成參考電壓。有關(guān)內(nèi)部VREF的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱UG471，7系列FPGA選擇用戶指南。有關(guān)VREF去耦和所有其他電源去耦的更多信息，請(qǐng)參閱第2部分配電系統(tǒng)。

2.3 拓?fù)浜投私?/p>

拓?fù)渫ǔＶ附涌谥序?qū)動(dòng)器、接收器、互連和終端的布置。在單向拓?fù)渲惺褂玫募夹g(shù)不同于在雙向拓?fù)渲惺褂玫募夹g(shù)，因此對(duì)它們進(jìn)行分開介紹。選擇符合標(biāo)準(zhǔn)（SSTL、LVCMOS等等）可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的字母（由EIA/TIA或JEDEC等標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)發(fā)布）使用，也可以與來自另一標(biāo)準(zhǔn)或混合I/O的驅(qū)動(dòng)程序或接收器混合和匹配。

I/O標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以定義接收器的VIL和VIH等限制，也可以定義每個(gè)方面包括驅(qū)動(dòng)器阻抗和轉(zhuǎn)換速率、PCB走線長(zhǎng)度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無源終端的值和位置、接收設(shè)備的最大輸入電容，甚至最大輸入電容數(shù)接收器。有許多關(guān)于拓?fù)浜徒K端的設(shè)計(jì)策略，這些策略影響了接口的信號(hào)完整性。通過仿真和測(cè)量驗(yàn)證每個(gè)接口的信號(hào)完整性是非常重要的。端接通常指用于保持接口中信號(hào)完整性的阻抗匹配或阻抗補(bǔ)償裝置。雖然許多類型的元件可用作終端（如電阻器、電容器、二極管），但本討論僅限于電阻終端。一般來說，電容器和二極管端接技術(shù)更為復(fù)雜。

2.3.1 單端拓?fù)浜投私?/p>

單向拓?fù)涞陌c(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)拓?fù)洹｜c(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)溆幸粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器，而多點(diǎn)拓?fù)溆幸粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器和多個(gè)接收器。拓?fù)涫屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)還是多點(diǎn)定義了接口的重要方面，這些方面決定了哪些終止策略是合適的，哪些是不合適的。1.單端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渥詈?jiǎn)單的單向拓?fù)涫屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式。也就是說，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。終端（如有）可包括接收器處的并聯(lián)終端（圖1）、驅(qū)動(dòng)器處的串聯(lián)終端（圖2）或受控阻抗驅(qū)動(dòng)器（圖3和圖4）。始終使用IBIS模擬來確定這些終端的最佳電阻值、VTT電壓電平和VRN/VRP參考電阻。

圖3、并行端接單向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖4、串聯(lián)端接單向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖5、DCI控制阻抗驅(qū)動(dòng)器單向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖6、 弱驅(qū)動(dòng)，單向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

通常，并聯(lián)電阻終端（RP）的值等于其終端傳輸線的特性阻抗（Z0）。串聯(lián)電阻終端（RS）的值等于傳輸線（Z0）的特性阻抗減去它們所連接的驅(qū)動(dòng)器（RO）的輸出阻抗。對(duì)受控阻抗驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行調(diào)諧，以使驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗（RO）等于其終端傳輸線的特性阻抗（Z0）。 假設(shè)傳輸線的特性阻抗為50Ω，驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗（RO）為25Ω，則25Ω串聯(lián)終端（圖4）或50Ω并聯(lián)終端（圖3）是合適的。受控阻抗驅(qū)動(dòng)器，無論是用DCI還是用弱LVCMOS驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)，其大小應(yīng)為50Ω的輸出阻抗（RO，圖5）。對(duì)于DCI，這對(duì)應(yīng)于等于50Ω的VRN和VRP電阻器。6 mA至8 mA驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的弱LVCMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗約等于50Ω（圖6）。

通常，當(dāng)VTT（連接到并聯(lián)端接電阻器的電壓源）等于信號(hào)電壓的一半時(shí)，并聯(lián)端接具有最佳性能。對(duì)于2.5V信號(hào)（VCCO=2.5V），VTT理想情況下為1.25V。在該電壓不可用的情況下，可以使用戴維南并聯(lián)終端。戴維南并聯(lián)終端由一個(gè)分壓器組成，其并聯(lián)等效電阻（RPEQ）等于傳輸線的特性阻抗（大多數(shù)情況下為50Ω）。分壓點(diǎn)設(shè)計(jì)為VTT。圖7顯示了由2.5V VCCO供電的戴維南并聯(lián)終端，由兩個(gè)100Ω電阻器組成，產(chǎn)生1.25V的VTT和50Ω的并聯(lián)等效電阻（RPEQ）。

并聯(lián)端接可能不如串聯(lián)端接或受控阻抗驅(qū)動(dòng)器理想，因?yàn)樗鼤?huì)消耗更多的功率。這種權(quán)衡必須與其他權(quán)衡權(quán)衡，以確定接口的最佳終端拓?fù)洹?/p>

圖7、戴維南并聯(lián)終端

表1列出了可用于單向點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)涞腎/O接口類型示例。

表1、可用于單向點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)涞腎/O接口類型示例 LVTTL和LVCMOS沒有明確任何規(guī)范的端接方法。驅(qū)動(dòng)器處的串聯(lián)端接或接收器處的并聯(lián)端接都是合適。

LVDCI隱式使用受控阻抗驅(qū)動(dòng)器端接，在接收器不需要任何形式的端接。

每I/O標(biāo)準(zhǔn)對(duì)終端技術(shù)有不同的要求。在某些情況下，I/O標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范可以嚴(yán)格定義終端拓?fù)?。具有特定終端要求的標(biāo)準(zhǔn)示例是HSTL。HSTL I類是一種單向I/O標(biāo)準(zhǔn)，建議在接收器處進(jìn)行并行端接。在HSTL I級(jí)的情況下，終端電壓VTT定義為電源電壓VCC的一半。

設(shè)計(jì)人員最終可以選擇完全不使用終端，或者使用不同的終端，例如驅(qū)動(dòng)程序處的串聯(lián)終端。在給定的系統(tǒng)中，這種選擇可能是有利的，原因有很多。由設(shè)計(jì)人員通過模擬和測(cè)量驗(yàn)證接收器處的信號(hào)完整性是否足夠。 SSTL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)終端拓?fù)錄]有嚴(yán)格的要求。相反，JEDEC規(guī)范提供了通常使用的拓?fù)鋱D的示例端接技術(shù)。UG471，7系列FPGA SelectIO Resources用戶指南的“SelectIO Resources”一章為每個(gè)I/O標(biāo)準(zhǔn)（包括SSTL標(biāo)準(zhǔn)）提供了示例終止技術(shù)，目的是為考慮提供一個(gè)良好的起點(diǎn)。與HSTL類似，最終由設(shè)計(jì)者通過模擬和測(cè)量來驗(yàn)證接收器處的信號(hào)完整性是否足夠。2.單向多點(diǎn)拓?fù)?/p>

在更復(fù)雜的拓?fù)渲?，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)接收器。接收器代表必須由單個(gè)傳輸線短接線饋電的負(fù)載。從信號(hào)完整性的角度來看，在這種情況下使用的最佳拓?fù)涫且粭l長(zhǎng)傳輸線，驅(qū)動(dòng)器在一端，平行終端在另一端，接收器通過中間的短線連接到主記錄道。這種拓?fù)渫ǔ１环Q為飛越多點(diǎn)拓?fù)洌╢lyby multi-drop）。

這種拓?fù)溆袃蓚€(gè)關(guān)鍵方面。第一種是在傳輸線的遠(yuǎn)端存在一個(gè)并聯(lián)終端端接。不得在驅(qū)動(dòng)器或受控阻抗驅(qū)動(dòng)器處使用串聯(lián)終端。并行端接是該拓?fù)湮ㄒ贿m用的端接類型。第二個(gè)關(guān)鍵方面是每個(gè)接收器的連接短截線的長(zhǎng)度。這些必須保持短：長(zhǎng)度不超過信號(hào)上升時(shí)間的一小部分。當(dāng)?shù)湫托盘?hào)上升時(shí)間為600 ps時(shí)，應(yīng)使用長(zhǎng)度不超過700 ps/4=150 ps或0.9英寸（22.86 mm）的短截線。隨著短截線變長(zhǎng)，它們對(duì)沿傳輸線傳輸?shù)男盘?hào)呈現(xiàn)較大的阻抗不連續(xù)性，并且可以支持顯著的反射。

這些阻抗的不連續(xù)性破壞了信號(hào)。隨著負(fù)載數(shù)量的增加和存根長(zhǎng)度的增加，信號(hào)已損壞到不再可用的程度。 不建議使用星形拓?fù)鋱D。設(shè)計(jì)具有良好信號(hào)完整性的星狀拓?fù)渌婕暗南拗瞥隽吮疚募姆秶?如單向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)鋱D所述，理想的并聯(lián)電阻終端的值等于其終端傳輸線的特性阻抗。當(dāng)VTT等于信號(hào)電壓的一半時(shí)，可獲得最佳性能，當(dāng)此電壓不可用時(shí)，建議使用戴維南并聯(lián)終端，如前一節(jié)所述。 圖8顯示了由VCCO供電的戴維南并聯(lián)終端，由兩個(gè)100Ω電阻器組成，產(chǎn)生VCCO/2的VTT和50Ω的并聯(lián)等效電阻。該圖顯示了一個(gè)驅(qū)動(dòng)器（LVCMOS驅(qū)動(dòng)器）和四個(gè)驅(qū)動(dòng)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接受者司機(jī)在左邊，接收器間隔在50Ω?jìng)鬏斁€的中間點(diǎn)，兩個(gè)100Ω電阻器的戴維南并聯(lián)終端位于右側(cè)。

圖8、基本多點(diǎn)拓?fù)?主傳輸線應(yīng)盡可能短。對(duì)于大多數(shù)I/O標(biāo)準(zhǔn)，只要保持精確的跟蹤阻抗并避免串?dāng)_源，最長(zhǎng)可達(dá)20英寸或以上的長(zhǎng)度是可行的。主傳輸線路中間段的長(zhǎng)度不必相等。它們的相對(duì)長(zhǎng)度可以是任意的。沿著主傳輸線的不同點(diǎn)的接收器接收具有不同延遲量的信號(hào)，但是所有信號(hào)上升時(shí)間都是相似的。 從主傳輸線延伸到各個(gè)接收器的短截線必須盡可能短。這些存根越長(zhǎng)，接收到的波形就越損壞。需要仿真和測(cè)量來評(píng)估各個(gè)接收機(jī)的信號(hào)完整性。

表2列出了可用于單向多點(diǎn)拓?fù)涞腎/O接口類型示例。

表2、可用于單向多點(diǎn)拓?fù)涞腎/O接口類型示例

LVTTL和LVCMOS沒有指定明確的端接方法。在長(zhǎng)T型線末端并聯(lián)端接是一種合適的端接方法。

2.3.2 雙向拓?fù)浜投私?/p>

雙向拓?fù)浒c(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)拓?fù)洹｜c(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩個(gè)收發(fā)器（驅(qū)動(dòng)器和接收器共用一個(gè)設(shè)備管腳），而多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有多個(gè)收發(fā)器。拓?fù)涫屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)還是多點(diǎn)定義了接口的重要方面，這些方面決定了哪些終止策略是合適的，哪些是不合適的。1.雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?/p>

最簡(jiǎn)單的雙向拓?fù)涫屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?。也就是說，有兩個(gè)收發(fā)器通過傳輸線連接。因?yàn)殡p向接口需要在兩個(gè)方向上都同樣良好地工作，所以拓?fù)涞膶?duì)稱性是可取的。雖然非對(duì)稱拓?fù)淇梢栽O(shè)計(jì)為具有相當(dāng)好的信號(hào)完整性，但確保良好信號(hào)完整性的最簡(jiǎn)單方法是保持拓?fù)鋵?duì)稱。

因此，鏈路一側(cè)使用的任何終端也應(yīng)在鏈路的另一側(cè)使用。串聯(lián)終端（圖10）很少適用于雙向接口，因?yàn)榻邮帐瞻l(fā)器的串聯(lián)電阻器會(huì)衰減輸入信號(hào)。并行端接（圖9）幾乎總是在兩種情況下都能獲得更好的信號(hào)電平接收器。受控-阻抗驅(qū)動(dòng)器，無論是以弱LVCMOS驅(qū)動(dòng)器的形式粗略地控制，還是以LVDCI或HSLVDCI的形式自適應(yīng)地控制，都可以獲得如圖11、圖12所示的良好效果，以及圖13（使用低驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度LVCMOS驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)）。始終使用IBIS模擬來確定這些終端的最佳終端電阻值、VTT電壓電平和VRN/VRP參考電阻值。

圖9、并行端接雙向點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖10、串聯(lián)端接雙向點(diǎn)到點(diǎn)T拓?fù)洌翰煌扑]

圖11、DCI控制阻抗雙向點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖12、HSLVDCI控制阻抗驅(qū)動(dòng)器雙向點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)?/p>

圖13、“弱驅(qū)動(dòng)”雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?通常，并聯(lián)電阻終端（RP）的值等于其終端傳輸線的特性阻抗Z0。有些接口，如DDR2內(nèi)存接口，使用75Ω終端電阻而不是50Ω，以打開數(shù)據(jù)眼圖。在這種情況下，取舍是眼睛高度與阻抗不連續(xù)的少量信號(hào)反射。受控阻抗驅(qū)動(dòng)器通常進(jìn)行調(diào)諧，以便驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗（RO）等于其端接傳輸線的特性阻抗（Z0）。 假設(shè)傳輸線的特性阻抗為50Ω，驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗為25Ω，50Ω并聯(lián)終端是合適的（圖9）。無論是使用DCI還是使用弱LVCMOS驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的可控阻抗驅(qū)動(dòng)器，其大小應(yīng)為50Ω的輸出阻抗（RO）。使用受控阻抗驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)例子是LVDCI15 I/O標(biāo)準(zhǔn)。通過使用50Ω外部精密電阻器放置在該組的VRN和VRP引腳上，該組的受控輸出阻抗將為50Ω。

如果VRN和VRP引腳上已經(jīng)需要100Ω電阻器（用于創(chuàng)建等于50Ω的戴維南等效分裂終端電路），并且同一組中需要50Ω受控阻抗驅(qū)動(dòng)器，則可以使用“DIV2”版本的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，如LVDCI_15 I/O（圖11和圖3-12）。6 mA至8 mA驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的弱LVCMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗約等于50Ω（圖13）。 當(dāng)VTT（連接到并聯(lián)端接電阻器的電壓源）等于信號(hào)電壓的一半時(shí)，并聯(lián)端接具有最佳性能，因?yàn)檫@通常是數(shù)據(jù)眼的中心電壓。對(duì)于2.5V信號(hào)（VCCO=2.5V），VTT理想情況下為1.25V。在該電壓不可用的情況下，建議使用戴維南并聯(lián)終端。戴維南并聯(lián)終端由一個(gè)分壓器組成，其并聯(lián)電阻等于傳輸線的特性阻抗（大多數(shù)情況下為50Ω）。

分壓點(diǎn)設(shè)計(jì)為VTT。圖14說明了由2.5V VCCO供電的戴維南并聯(lián)終端，由兩個(gè)100Ω電阻器組成，產(chǎn)生1.25V的VTT和50Ω的并聯(lián)等效電阻（RPEQ）。 并聯(lián)端接可能不如串聯(lián)端接或受控阻抗驅(qū)動(dòng)器理想，因?yàn)樗鼤?huì)消耗更多的功率。這種權(quán)衡必須與其他權(quán)衡權(quán)衡，以確定接口的最佳終止拓?fù)洹?/p>

圖14、戴維南并聯(lián)終端（雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)洌?/p>

表3列出了可用于雙向點(diǎn)拓?fù)涞腎/O接口類型示例。

表3、雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)I/O拓?fù)涞腎/O接口類型示例

LVTTL和LVCMOS沒有指定任何規(guī)范的終止方法。對(duì)于雙向接口，不建議使用串聯(lián)端接。然而，并行終止和弱驅(qū)動(dòng)都是合適的。 LVDCI和HSLVDCI都隱式地使用受控阻抗驅(qū)動(dòng)端接。 HSTL Class II規(guī)定了兩個(gè)收發(fā)器的并行終端。終端電壓VTT定義為電源電壓VCCO的一半。設(shè)計(jì)者可以選擇完全不使用終端或使用不同的終端。由設(shè)計(jì)人員通過模擬和測(cè)量驗(yàn)證接收器處的信號(hào)完整性是否足夠。 STL的JEDEC規(guī)范提供了串聯(lián)端接和并聯(lián)端接的示例。終端電壓VTT定義為電源電壓VCCO的一半。雖然規(guī)范文件提供了描述驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)端接的示例，但需要注意的是，這樣做的目的是試圖使驅(qū)動(dòng)器的阻抗與傳輸線的阻抗相匹配。

由于7系列FPGA SSTL驅(qū)動(dòng)器的目標(biāo)輸出阻抗接近40–50Ω，因此無需任何外部源串聯(lián)終端即可實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)完整性。在可能的情況下，考慮使用3態(tài)DCI I/O標(biāo)準(zhǔn)（“T_DCI”）是一個(gè)更好的起點(diǎn)，該標(biāo)準(zhǔn)提供僅當(dāng)輸出緩沖器處于3態(tài)時(shí)才存在的內(nèi)部并行終端電阻器。設(shè)計(jì)者應(yīng)通過仔細(xì)的模擬和測(cè)量，在接口（通常為DRAM ICs）和終端拓?fù)渲?，仔?xì)選擇7系列設(shè)備的I/O標(biāo)準(zhǔn)、驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度和其他設(shè)備的模上終端（ODT）選項(xiàng)。有關(guān)可用I/O標(biāo)準(zhǔn)和選項(xiàng)的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱UG471，7系列FPGA SelectIO用戶指南。2.2 雙向多點(diǎn)拓?fù)?/p>

在更復(fù)雜的拓?fù)渲?，多點(diǎn)總線中的任何收發(fā)器都可以發(fā)送到所有其他收發(fā)器。通常這些拓?fù)渲荒芤苑浅Ｂ臅r(shí)鐘速率運(yùn)行，因?yàn)樗鼈冎恢С址浅Ｂ男盘?hào)上升時(shí)間（10 ns到50 ns）。雖然在某些情況下有用，但缺點(diǎn)通常大于好處。設(shè)計(jì)這些具有良好信號(hào)完整性的拓?fù)渌婕暗南拗瞥隽吮疚募姆秶?/p>

原文標(biāo)題：Xilinx 7系列FPGA PCB設(shè)計(jì)指導(dǎo)（三）

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