什么是拉電流和灌電流？

一、DDR電源

DDR的電源可以分為三類：

1.1 主電源VDD和VDDQ

主電源的要求是VDDQ=VDD，VDDQ是給IO

buffer供電的電源，VDD是給但是一般的使用中都是把VDDQ和VDD合成一個(gè)電源使用。有的芯片還有VDDL，是給DLL供電的，也和VDD使用同一電源即可。

電源設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮電壓，電流是否滿足要求，電源的上電順序和電源的上電時(shí)間，單調(diào)性等。

電源電壓的要求一般在±5%以內(nèi)。

電流需要根據(jù)使用的不同芯片，及芯片個(gè)數(shù)等進(jìn)行計(jì)算。由于DDR的電流一般都比較大，所以PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果有一個(gè)完整的電源平面鋪到管腳上，是最理想的狀態(tài)，并且在電源入口加大電容儲(chǔ)能，每個(gè)管腳上加一個(gè)100nF~10nF的小電容濾波。

1.2 參考電源Vref

參考電源Vref要求跟隨VDDQ，并且Vref=VDDQ/2，所以可以使用電源芯片提供，也可以采用電阻分壓的方式得到。由于Vref一般電流較小，在幾個(gè)mA~幾十mA的數(shù)量級(jí)，所以用電阻分壓的方式，即節(jié)約成本，又能在布局上比較靈活，放置的離Vref管腳比較近，緊密的跟隨VDDQ電壓，所以建議使用此種方式。需要注意分壓用的電阻在100~10K均可，需要使用1%精度的電阻。

Vref參考電壓的每個(gè)管腳上需要加10nF的點(diǎn)容濾波，并且每個(gè)分壓電阻上也并聯(lián)一個(gè)電容較好。

1.3 用于匹配的電壓VTT(Tracking Termination Voltage)

VTT為匹配電阻上拉到的電源，VTT=VDDQ/2。DDR的設(shè)計(jì)中，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，有的設(shè)計(jì)使用不到VTT，如控制器帶的DDR器件比較少的情況下。如果使用VTT，則VTT的電流要求是比較大的，所以需要走線使用銅皮鋪過去。并且VTT要求電源即可以提供電流，又可以灌電流（吸電流）。一般情況下可以使用專門為DDR設(shè)計(jì)的產(chǎn)生VTT的電源芯片來(lái)滿足要求（曾經(jīng)使用過程中用了簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器也沒發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)什么問題，這種方式還是不建議的！）。

而且，每個(gè)拉到VTT的電阻旁一般放一個(gè)10Nf~100nF的電容，整個(gè)VTT電路上需要有uF級(jí)大電容進(jìn)行儲(chǔ)能。

一般情況下，DDR的數(shù)據(jù)線都是一驅(qū)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且ddr2和ddr3內(nèi)部都有ODT做匹配，所以不需要拉到VTT做匹配即可得到較好的信號(hào)質(zhì)量。而地址和控制信號(hào)線如果是多負(fù)載的情況下，會(huì)有一驅(qū)多，并且內(nèi)部沒有ODT，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為走T點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，所以常常需要使用VTT進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量的匹配控制。

從上面簡(jiǎn)單的介紹可以看到 ，用來(lái)匹配的電源VTT是需要SINK/SOURCE的，這就和我介紹的題目扯上關(guān)系啦，現(xiàn)在我們的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品中全部使用TI的TPS51200，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，低成本，詳細(xì)的介紹還是多參考一下TPS51200的datasheet。

下面圖片是在相關(guān)設(shè)計(jì)的示例，僅供參考。

TPS51200

二、拉電流source和灌電流sink

2.1 拉電流灌電流名詞解釋

一個(gè)重要的前提：灌電流和拉電流是針對(duì)端口而言的，而且都是針對(duì)IC的輸出端口。名詞解釋——灌：注入、填充，由外向內(nèi)、由虛而實(shí)?？柿耍瑏?lái)一大杯鮮榨橙汁，一飲而盡，飽了，這叫“灌”。灌電流（sink current） ，對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其內(nèi)部流動(dòng)的則是“灌電流”，比如一個(gè)IO通過一個(gè)電阻和一個(gè)LED連接至VCC，當(dāng)該IO輸出為邏輯0時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sink current參數(shù)。名詞解釋——拉：流出、排空，由內(nèi)向外，由實(shí)而虛。一大杯鮮橙汁喝了，過會(huì)兒，憋的慌，趕緊找衛(wèi)生間，一陣“大雨”，舒坦了，這叫“拉”。拉電流（sourcing current），對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其外部流動(dòng)的則是“拉電流”，比如一個(gè)IO通過一個(gè)電阻和一個(gè)LED連至GND，當(dāng)該IO輸出為邏輯1時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sourcing current參數(shù)。

2.2 概念

拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動(dòng)能力（注意：拉、灌都是對(duì)輸出端而言的，所以是驅(qū)動(dòng)能力）的參數(shù)，這種說法一般用在數(shù)字電路中。這里首先要說明，芯片手冊(cè)中的拉、灌電流是一個(gè)參數(shù)值，是芯片在實(shí)際電路中允許輸出端拉、灌電流的上限值（允許最大值）。而下面要講的這個(gè)概念是電路中的實(shí)際值。由于數(shù)字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時(shí)，一般是輸出端對(duì)負(fù)載提供電流，其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”；低電平輸出時(shí)，一般是輸出端要吸收負(fù)載的電流，其吸收電流的數(shù)值叫“灌（入）電流”。

對(duì)于輸入電流的器件而言：灌入電流和吸收電流都是輸入的，灌入電流是被動(dòng)的，吸收電流是主動(dòng)的。如果外部電流通過芯片引腳向芯片內(nèi)‘流入’稱為灌電流（被灌入）；反之如果內(nèi)部電流通過芯片引腳從芯片內(nèi)‘流出’稱為拉電流（被拉出）

2.3 為什么能夠衡量輸出驅(qū)動(dòng)能力

當(dāng)邏輯門輸出端是低電平時(shí)，灌入邏輯門的電流稱為灌電流，灌電流越大，輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出，灌電流越大，飽和壓降越大，低電平越大。然而，邏輯門的低電平是有一定限制的，它有一個(gè)最大值UOLMAX。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌電流有一個(gè)上限。

當(dāng)邏輯門輸出端是高電平時(shí)，邏輯門輸出端的電流是從邏輯門中流出，這個(gè)電流稱為拉電流。拉電流越大，輸出端的高電平就越低。這是因?yàn)檩敵黾?jí)三極管是有內(nèi)阻的，內(nèi)阻上的電壓降會(huì)使輸出電壓下降。拉電流越大，輸出端的高電平越低。然而，邏輯門的高電平是有一定限制的，它有一個(gè)最小值UOHMIN。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉電流也有一個(gè)上限。

可見，輸出端的拉電流和灌電流都有一個(gè)上限，否則高電平輸出時(shí)，拉電流會(huì)使輸出電平低于UOHMIN；低電平輸出時(shí)，灌電流會(huì)使輸出電平高于UOLMAX。所以，拉電流與灌電流反映了輸出驅(qū)動(dòng)能力。（芯片的拉、灌電流參數(shù)值越大，意味著該芯片可以接更多的負(fù)載，因?yàn)?，例如灌電流是?fù)載給的，負(fù)載越多，被灌入的電流越大）

由于高電平輸入電流很小，在微安級(jí)，一般可以不必考慮，低電平電流較大，在毫安級(jí)。所以，往往低電平的灌電流不超標(biāo)就不會(huì)有問題。用扇出系數(shù)來(lái)說明邏輯門來(lái)驅(qū)動(dòng)同類門的能力，扇出系數(shù)No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值。在集成電路中， 吸電流、拉電流輸出和灌電流輸出是一個(gè)很重要的概念。拉即泄，主動(dòng)輸出電流，是從輸出口輸出電流。灌即充，被動(dòng)輸入電流，是從輸出端口流入吸則是主動(dòng)吸入電流，是從輸入端口流入吸電流和灌電流就是從芯片外電路通過引腳流入芯片內(nèi)的電流,區(qū)別在于吸收電流是主動(dòng)的，從芯片輸入端流入的叫吸收電流。灌入電流是被動(dòng)的,從輸出端流入的叫灌入電流。

拉電流是數(shù)字電路輸出高電平給負(fù)載提供的輸出電流，灌電流時(shí)輸出低電平是外部給數(shù)字電路的輸入電流，它們實(shí)際就是輸入、輸出電流能力。吸收電流是對(duì)輸入端（輸入端吸入）而言的；而拉電流（輸出端流出）和灌電流（輸出端被灌入）是相對(duì)輸出端而言的。

審核編輯：湯梓紅