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汽车音响导航系统高速DDR200 PCB的信号完整性设计分析
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2017-11-27
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在以往汽车音响的系统设计当中， 一块PCB上的最高时钟频率在30~50MHz已经算是很高了，而现在多数PCB的时钟频率超过100MHz，有的甚至达到了GHz数量级。为此，传统的以网表驱动的串行式设计方法已经不能满足今天的设计要求，现在必须采用更新的设计理念和设计方法，即将以网表驱动的串行的设计过程， 改变成将整个设计各环节并行考虑的一个并行过程。也就是说将以往只在PCB布局、布线阶段才考虑的设计要求和约束条件， 改在原理图设计阶段就给予足够的关注和评估，在设计初期就开始分析关键器件的选择，构想关键网线的拓扑结构，端接匹配网络的设定， 以及在布线开始前就充分考虑PCB的叠层结构，减免信号间的串扰方法，保证电源完整性和时序等因素。
本文主要介绍在汽车音响导航系统中使用的高速DDR200，在兼顾高速电路的基本理论和专业化设计经验的指导下， 保证信号完整性的PCB设计方法。
1 什么是DDR 及其基本工作原理
DDR SDRAM， 习惯称为DDR.DDR SDRAM即双倍速率同步动态随机存储器。
DDR内存是在SDRAM 内存基础上发展而来的。SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据， 它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据， 它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到双倍的数据传输率。
如下图1和图2所示，DDR SDRAM相对SDRAM多了两个信号： CLK# 与DQS。
CLK# 与正常CLK时钟相位相反， 形成差分时钟信号。而数据的传输在CLK与CLK# 的交叉点进行， 即在CLK的上升与下降沿（此时正好是CLK#的上升沿）都有数据被触发，从而实现双倍速率传输。
DQS（DQ STrobe、数据选取脉冲）是DDRSDRAM中的重要功能， 主要用来在一个时钟周期内准确的区分出每个传输周期，并在接收端使用DQS来读出相应的数据DQ。
DQS在上升沿和下降沿都有效，与数据信号同时生成。DQS和DQ都是三态信号双向传输。在读操作时，DQS信号的边沿在时序上与DQ 的信号边沿处对齐， 而写操作时，DQS信号的边沿在时序上与DQ信号的中心处对齐。
本文主要介绍在汽车音响导航系统中使用的高速DDR200，在兼顾高速电路的基本理论和专业化设计经验的指导下， 保证信号完整性的PCB设计方法。
1 什么是DDR 及其基本工作原理
DDR SDRAM， 习惯称为DDR.DDR SDRAM即双倍速率同步动态随机存储器。
DDR内存是在SDRAM 内存基础上发展而来的。SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据， 它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据， 它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到双倍的数据传输率。
如下图1和图2所示，DDR SDRAM相对SDRAM多了两个信号： CLK# 与DQS。
CLK# 与正常CLK时钟相位相反， 形成差分时钟信号。而数据的传输在CLK与CLK# 的交叉点进行， 即在CLK的上升与下降沿（此时正好是CLK#的上升沿）都有数据被触发，从而实现双倍速率传输。
DQS（DQ STrobe、数据选取脉冲）是DDRSDRAM中的重要功能， 主要用来在一个时钟周期内准确的区分出每个传输周期，并在接收端使用DQS来读出相应的数据DQ。
DQS在上升沿和下降沿都有效，与数据信号同时生成。DQS和DQ都是三态信号双向传输。在读操作时，DQS信号的边沿在时序上与DQ 的信号边沿处对齐， 而写操作时，DQS信号的边沿在时序上与DQ信号的中心处对齐。
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