DDR 走线

《快快乐乐跟我学高速PCB设计》
《快快乐乐跟我学高速PCB设计》
2008/04/28asdjf@163.comwww.armecos.com
“12层电路板怎么画啊？”
“2.5GHz的高速电路怎么布线才能稳定工作？”
“BGA芯片下面怎么布线？孔怎么打？线宽如何确定？”
“我想做i-ram2，但是以前只画过SDRAM，不知道DDRII电路怎么布，咋办？”
“如何画手机主板？PC机主板？PCI采集卡？通信背板？ARM9核心板？千兆网络接口？”
......
随着技术的不断发展，高速多层电路越来越流行，学会这项技术就意味着更高的薪酬，更好的发展前景，即使是低速电路，由于芯片工艺的进步，信号边沿越来越陡峭，也需要按照高速电路来分析，但是，目前国内大多数硬件工程师都属于“自学成材”，没有经过专业系统的训练，再加上有些技术属于“概不外传”的绝招，导致初学者没有设计思路，面对复杂的高速电路一头雾水，看不懂图纸，不知如何下手。下面我将高速PCB设计经验和心得体会系统地呈现给大家，希望能对你有所帮助。
简单说，画PCB就是画画儿，画一些点、线、面几何图形，研究其抽象的拓扑结构。然而，为了画PCB，我们还要做些额外的辅助工作：体系架构设计；IC/FPGA设计；绘制原理图；生产；测试；模具。高速PCB更是需要复杂的信号数学模型来指导我们的设计，绝不是一件简单的工作。好的PCB要：可靠、可生产、可测试、可维护。
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|点|
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观察PCB上的图形，首先会注意到存在大量的“点”，包括：
过孔
引脚焊盘
MARK点
ICT测试点
安装孔
......
这里要谈的内容是：盲孔、埋孔、过孔；过孔会引起阻抗不连续；过孔载流量和周长的关系；板厚孔径比；BGA下的过孔；多个过孔共享一条线；金属化与非金属化；中心孔、焊盘、热焊盘优选尺寸(电地完整性)；MARK点的识别、共享，何时需要MARK点；ICT定位孔要求；ICT测试点要求；多点接地；马蹄形孔(跑道孔)；堵绿油工艺；点线间距；十字花盘......
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|线|
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其次，你会看到大量的“线”，线的属性有：
长、宽、高(厚)
线间距
导角
传输线模型
延迟
......
这里你要知道的是：最大/最小线长度；等长线；线宽和阻抗的关系；线宽铜厚温度和载流量的关系；3W规则；1盎司铜重相当于多少um；圆弧走线；微带线和带状线；表面信号线和板内信号线的延迟时间(ps/英寸)......
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|面|
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最后，关于“面”，就是布局。
布局的关键是先确定固定的接口接插件位置，再根据冷热、高速低速、重要次要均衡分布原则调整各元器件位置。
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|拓扑结构|
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了解了点线面就可以开始布局了，常用的拓扑结构有：
星型
菊花链
树枝
点对点
......
各种结构各有优缺点、限制条件和适用范围，我们会详细论述。
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|层叠结构|
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在画板之前要先确定层叠结构，这里我们会举例说明4层、6层、8层、16层板的层叠方法，以及通过一个4层板说明如何辨别层叠的好坏。部分内容如下：
首先，要划分层叠结构，为了方便设计，最好以基板为中心，向两侧对称分布，相临信号层之间用电地层隔离。
层叠结构(4层、6层、8层、16层)：
对于传输线，顶底层采用微带线模型分析，内部信号层用带状线模型。6层/10层/14层/18层基板两侧的信号层最好用软件仿真，比较麻烦。
6层/10层/14层/18层等基板两侧是信号层，没有电地隔离，需要注意相临层垂直走线和避免交流环路。
如果还有其他电源，优先在信号层走粗线，尽量不要分割电地层。
=====玻璃纤维基板
-----FR4绝缘介质材料
S(*)信号层(层号)
TOP顶层信号层
BOTTOM底层信号层
TOPTOPTOPTOP
----------------------------
GND2+5V+5V+3.3V
=======---------------------
+5VS3S3S3
-------=======--------------
BOTTOMS4GND4GND4
-------=======-------
GND5GND5S5
---------------------
BOTTOMS6+1.5V
--------------
+3.3VS7
--------------
BOTTOMGND8
=======
GND9
-------
S10
-------
+1.0V
-------
S12
-------
GND13
-------
S14
-------
+1.8V
-------
BOTTOM
一个四层板的层叠设计方案，确定哪种最好：
第一种第二种第三种
Layer1SignalGndGnd
Layer2Gnd/PwrSignal/PwrSignal
Layer3Pwr/GNDSignal/PwrSignal
Layer4SignalGndPwr
更多内容可以看www.armecos.com文章中心里的《PCB多层电路板设计与制作指导》。
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|电地分割|
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在电源种类比较多的情况下，就需要在同层开槽分割电地平面，分割导致电流回流路径被阻断，跨越分割的线上阻抗不连续，如何减少分割的影响呢？这里给出若干解决方法。有时，分割的影响是有益的，例如：RJ45网络插座变压器下面的分割可以减少网线上传导的干扰，此时，我们就要充分利用分割的优点。
一些相关内容：
正片/负片、压差、分割区内走线，完整电地平面......
FR4-------2.5G-5G
Rogers----10G
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|接插件|
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这个有什么可讲的，不就是一些2mm欧式插座，PMC插座之类的东西嘛！其实，接插件的学问可大了，为什么有些人设计的板子不稳定？为什么抗干扰能力差？有部分原因就是由接插件引起的。
首先要注意的就是引脚排布，重要信号线两边放什么，对端放什么，高速信号线周围放什么信号，特别讲究。有些人在时钟信号线对面放高速信号；1A电流只用一两根引脚接入；重要信号线周围不分配多余的保护地线等等，如果引脚分布不合理，即使板子内部设计得再好，也不能保证整个电路稳定工作。光引脚分布合理还不成，下面的引出线也大有讲究，就拿电源引脚来说，虽然为1A电流分配了多个引入脚，但是怎么把这个电流引到板子上呢？过孔打几个，线多粗，如何保证电地通道完整性？要不要铺铜？等等。
其次，要注意封装。你知道有几种封装呢？
一种是丝印封装，就是印在板子的器件外型丝印，这个照着手册就可以画出。
有人倒是按照手册画出了丝印封装，但是做回板子后器件却装不上，原来该器件的外型比丝印大，其他小器件被焊接在这个器件下面了，这就是第二种封装---外型封装。
器件终于被安装到板子上了，可是接头却比插座大，因为周围器件影响，插不上。这就是忽略接头封装造成的后果。
即使接头封装合适，能插在牛头插座上，但是牛角打开后会占用更大的空间，两个牛头插座靠得太近的话，可能卡子打不开，这是忽略工作封装的后果。
......
封装共有九种之多，你知道几种呢？如果你知道的不全，是不是就不敢保证“一版成功”？光少做几版省下的钱就够你参加几次培训的了，是不是？
最后，要了解到底是压接好还是焊接好？内存条平插、斜插、竖插哪种好？(从占用空间大小、散热、稳定性等方面考虑)
一些插座类型：PMC、PCI、CPCI、DIMM、SODIMM
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|其他重要内容|
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限于篇幅，有些非常重要的内容这里只简单概括地罗列一下：
时钟---这是非常重要的内容！
源同步时钟模式；公共时钟模式：建立/保持时间
始端匹配；终端匹配；点对点
时钟分配驱动：0jitter抖动；0delay延时；环回；电压；频率上限
晶体、晶振布线要点
时钟线长度、线宽、线延时、线间距，周围留出空间，圆弧走线
频率、精度
电源---功率(标称、额定、最大、平均、峰值)
上电时间
上电顺序：现在复杂CPU芯片上电有顺序要求
纹波
种类：core、I/O、AVCC/AGND、PLL供电
上电复位
板上位置(噪声、散热、结构)
AC/DC、DC/DC、LDO线性(从功耗、响应速度、电路简单性、噪声、适用性等几个角度考虑)
滤波，电流大小、线宽，分割，层叠结构
复位---上电复位
电源监控
手动复位
看门狗
系统复位、全局复位、局部复位
FPGA加载控制与全局复位
总线---总线架构优于CPU选型
效率、健壮性
PCI、PCI-X、ISA、PCMCIA、LVDS、serialBUS
内存种类：cache、SDRAM、DDRI、DDRII、flash、bootrom、NVRAM、SRAM等
接口---接口效率优于CPU选型
常用接口：
RS232、RS485、V.35、E1HDLC
百兆、千兆、POS接口：MII、RMII、SMII、GMII、TBI(serdes)、UTOPIAI/II
光口：单模/多模、SFP/GBIC
CPU----位宽：32bit、64bit
CISC、RISC、MIPS
NetworkProcessor
多核CPU：如：IBMcell
性价比
效率
OS
散热
功耗
电源种类，上电顺序
加载顺序
仿真头(大众流行)
产品周期
供货情况
规则---环路面积、3W规则、20H规则、正交规则、5-5规则、单点/多点接地......
BGA----BGA器件与其他器件的间距
BGA下面的孔和线怎么布
BGA电地通路，孤铜
去耦电容分布、反面器件分布
......
背板---板厚，板厚孔径比
汇流排
加强筋
插座
位置定位
布线要求，时钟同步
热插拔
......
其他---中断、上下拉电阻、看门狗电路、跳线、金手指、EMI/EMC/ESD、FPGA/CPLD、匹配、波峰焊工艺、散热、各种地的概念、热插拔、夹具留边，器件间距......
jitter、delay、ring振铃、crosstalk串扰、反射、地弹
电阻、电容、电感、磁珠、晶体、变压器、光耦......
最小化电路、检查列表checklist
从设计到生产的设计流程，所需数据
产品生命周期
例如：电阻的阻值是离散的，有标称阻值，允许偏差，注意额定功率和使用电压，材料，工艺，制作方法，特殊用途，色标等。电阻器的主要用途有1、限流；2、分压；3、定时；4、电流电压变换；5、阻抗匹配；6、改变电路参数；7、测温或温控；8、特殊电阻应用(过流、过压、过热保护)。
0欧电阻用途？
为什么电源脚同时并联一个大电容和一个小电容？为什么并联两个容量相同的电容？
磁珠的使用场合，参数，陷波作用。
变压器初次级隔离。
LVDS设计经验谈，如何布LVDS差分线，如何放置匹配电阻？
PECL电平电路设计
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|PCI板卡布线参考|
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PCI总线具有自动配置功能，数据带宽大，广泛应用于数据I/O设备，下面以PCI采集卡为例说明如何综合使用前面所讲内容。
好多人画板都是直接抄别人，其实，看看框图就可以了，比如：有些板子参考设计上使用了bootrom/flash，为了方便生产，可我不一定用啊，那就不能直接抄了。
PCI卡上有三种电源：3.3v、5v、12v，怎么分割电源层呢？怎么样才能保证电地平面完整呢？12v用于风扇属于低速信号，如何布低速高压电源信号呢？我们会教你一种巧妙方法满足所有条件，还不降低性能。
PCI的元件只能放在B面上，板厚不能超过1.6mm，否则插不进去。中断线可以共享。正面线不打孔，背面线只打一个孔。clock线约束为小于等于2.5”，其他线为小于等于1.5”。中断复位线可以走很长。
因为卡槽接触点在金手指中间，所以要在接触点以下分割电地，不要在上面分。以金手指中间为界向下铺电地。
时钟和其他信号线间距要够大，可以在 涓浇走低速复位线。走线要算总长，PCI很皮实，即使不满足要求，也可能正常工作。
更多内容，我们最好看图讲比较好。
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|DDRII布线参考|
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DDRII内存比传统的SDRAM内存速度快，功耗低、价格便宜，它采用源同步数据选通信号和数据同传方式，在选通的上下边沿都采样数据，所以，性能得到大幅提升。
虽然，使用DDRII内存能带来很大的好处，但是，必须在图纸和PCB设计阶段小心处置，以便确保真正实现所需性能。DDRII设计给板级设计人员带来了一系列原来在SDRAM设计时未曾遇到过的新的挑战：更小的建立/保持时间；更清晰的参考电压；更严格的线长匹配；新的I/O信号(SSTL-2)；正确地端接要求。
硬件工程师面临的挑战可以归纳为以下几点：
1、布线要求高；
2、电源的供给和去耦要求，包括：DDRII芯片和控制器、VTT、VREF；
3、针对给定内存拓扑结构的正确端接。
我们将讨论下面的几种情况下如何布线：
1、单条/多条DIMM-------register，unbuffered
2、单条/多条SODIMM-----register，unbuffered
3、直接焊接在板子上的内存颗粒
4、混合型-----内存颗粒加DIMM扩展槽
DDRII信号可以分为5组：
1、时钟：差分
2、数据
3、地址/命令
4、控制
5、反馈信号
我们在课上将详细研究DDRII的布线方法，用DDRII布线来演示如何融会贯通地使用前面讲到的各种知识。
有兴趣了解更多知识的网友可以看看《ecos增值包》里的《DDR2SDRAM和嵌入式系统》，《SDRAM和DDR布线指南》。
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|划分系统模块的分析方法|
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大家知道，医学上为了更好地研究人体，把人分成了几大系统：血液循环系统、呼吸系统、神经系统......同样地，如果把电路划分成几个功能模块分别加以研究解剖，那么就可以更深入地理解电路功能，更快地发现问题。
比如：单独把电源系统拿出来研究，你会清楚地看到各种电压的电源之间的连接关系，电源线的粗细。电源系统就相当于血液循环系统，如果线太细，不能承载所需电流，那就是血管狭窄。
再比如：中断系统就相当于神经系统，单独摘出来研究，你可以清楚地看出他们之间的关系，如果中断出错，那就得了神经病，呵呵。
我们可以独立出：复位系、时钟系、电源系、中断系......就象照X光片一样，通过划分功能系统，我们能一眼看出问题所在。
你可以用这种X光机分析一下自己的板子是不是有“心脏病”，“先天性血管狭窄”，“神经错乱”，“骨骼发育不良”......呵呵，是不是很有意思！
感兴趣的网友可以看看《ecos增值包》里的《EasyARM2200硬件设计的几点改进意见》文档。
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|事故记录和总结|
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1、某公司量产20000块8层通信板，现场调试发现上电后有一半工作正常，一半死机，原因不明。如果报废一半板子则损失惨重，即使留下的正常板子也无法确定是否能一直正常工作。遇到这种情况，必须彻底查明原因，因为硬件工程师都有“疑心病”，如果前面遇到的问题没有彻底解决，后面又遇到新状况，这时就没法确定到底是前一个问题引起的还是又出了新问题，导致自乱阵脚。最后，花费了巨额人力物力财力，终于用非常先进的示波器抓住了一次短暂的复位跳变，这才发现是芯片型号用错了。74LS被用成了74HS，H是什么含义呢？可不是高速哦，是保持的意思，它保持了上电期间的随机状态，导致复位死机。采购没有注意到HS和LS的细微差别，LS的货不够了，就用了一半HS的芯片顶替，导致10000块板子出事。其实，研发人员也不知道这回事，只是在实验测试时恰好用了LS的片子，所以，测试都正常。
2、某公司做一多层交换机板，工作不很稳定，设计者号称某大公司具有8年工作经验的硬件工程师，我看了一下，发现层叠的最里层是两个信号层，无电地隔离，此种情况下没有遵守正交规则，而且到处充满“交流环”，虽然画得很漂亮，但根本不可能稳定。所以说，一个硬件工程师，不能说干了8年就有8年经验，也许他只是把第一年的经验重复了7次，充其量只有1年的工作经验。另外，即使在大公司，如果不接受专业系统地培训，很快就会遇到瓶颈，自己的水平原地打转，无法突破上层次。虽然大公司里的资料规范多，但如果你没有受过专业训练的话，即使资料摆在你面前，你也看不出门道，入宝山而空返，白白浪费学习机会。学习硬件一般靠师傅带徒弟的模式，自学很难(写书的人不做，做的人不写书)，但是在同一公司，师傅的眼界不一定宽，还有“教会徒弟饿死师傅”，所以，效果可能不如外面教得好，是不是这个理儿啊。
3、某公司一块板子，在长时间使用后突然工作不正常，时好时坏，检查时把所有器件挨个排除了一遍也没发现问题，后来，拿回实验室检测，发现是设计错误。板子的接地焊盘是用实心地连接的，由于电流太大，热胀冷缩，天长日久，接地盘的铜箔翘起来了，和接地盘只有一小条铜丝连接，导致地电平不准，系统工作不正常。正确的做法是用十字花盘连接，留出膨胀空间。硬件设计没有细节重点之分，很可能一个小细节害死你，境界问题，过了很久才明白这个道理。
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|推荐EDA工具、仪器|
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PPT：哈哈，学好PPT(Powerpoint幻灯片)，走遍天下都不怕。
Excel：计算线长、载流量、线宽等特方便，把数填进去立马出结果，好多公式都这么算的。
Candence：Allegro画图很方便，推挤、笔画功能等。
POWERPCB/OrCAD
Mentor
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示波器
逻辑分析仪
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|推荐PCB板厂|
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深南电路板厂
昆山沪士
金百泽
深普快捷
东莞生意
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|硬件工程师职业规划|
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1、硬件系统架构师
2、IC设计、FPGA设计、SCH设计
3、PCB设计
一般按照这个顺序划分层级比较科学，为什么SCH安排在PCB之前呢？因为所有的处理都要先在SCH上体现出来，然后才能画PCB，在PCB上的改动都是马后炮，来不及了。当然，PCB可以立即体现在产品上，而且很多公司抄的电路图，所以，有时候PCB比较吃香。
不同行业赚钱速度是不一样的，建议画手机板、通信板，射频板，高速多层复杂板等。
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|配套光盘电子书、工具、软件列表|
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略
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综上所述，硬件设计就是与干扰做斗争，把干扰情况解决了，硬件就设计好了。我们从点线面，拓扑结构，层叠顺序，各种功能部件，常用元件，到硬件工程师心理分析，职业生涯规划，系统地介绍了硬件工程师所要了解的内容，感兴趣的网友可以访问：www.armecos.com了解更多内容。当你真正掌握了以上内容，再画什么ARM9核心板，DSP高速处理板，统统不在话下，因为他们都是一回事。
硬件工程师如果想学习操作系统，最好的入门教材就是《ucos51产品》，入门非常容易。
如果想学习网络，《51+8019资料》，这是目前最全的资料了，包括：源码、文档、图纸、GAL文件等。
如果想学习嵌入式系统，强烈建议选择《ecos增值包》，软硬两方面内容都包括了，是“装在光盘里的培训班”，包含了bootloader、FS、TCP/IP、GUI、USB等各种内容。
以上产品在www.armecos.com自助商城有售，均有免费试用版本，先体验效果，感觉好再说。
有了《ecos增值包》，你就能比较系统地掌握嵌入式系统(软硬两方面)的知识，否则，你的知识体系可能不全面，有些重要知识点也许就错过了。

计算的话，长度差不超过1100mil不应该是等长的问题。
上拉电阻看你上拉电压和拉电流取值。
我见的大部分是33的，不知道你们是多少。

杨大哥。
你这个可以另开一贴。

计算的话，长度差不超过1100mil不应该是等长的问题？
长度差最多也300mil。实验证明了，不等长对频率范围有影响。上拉我是用了150欧。是不是不需要上拉也可以？

不甚清楚
你应该看下你用的DDR的手册。