低成本设计：当最佳实践太贵时

文章：托德韦斯特霍夫

Edn长期以来一直是希望改善设计的工程师的资源。万博投注网址它是“如何”文章的长期列表说明如何让设计工作以及如何最大化性能。万博投注网址EDN文章中呈现的一些技术向您展示了如何提升信号完整性，降低噪声或收缩功耗。我们作为工程师的方式最大化性能的方式是建立设计规则。但是，如果符合这些规则，何时何地增加了成本并使您的产品无法担航？这是低成本嵌入式和消费产品的困境经常面临的困境。

要获得一旦这样的产品深入了解，我们在导师图形已经分析了Beaglebone黑色，众多低成本的微控制器的制造商和爱好者的董事会之一。我们的分析展示了“黑色”的设计者如何制造权衡，即许多工业产品设计人员不需要制造。由于Beaglebone系列的Intrepid设计人员发布了他们的设计，原理图，布局和代码，以便我们的其余部分来审查和改进，我们可以通过信号完整万博投注网址性的角度来分析和模拟它。我们的分析揭示了对其设计人员进行的权衡的故事，同时减少成本课程，我们可以应用于我们自己的设计。万博投注网址

最初发布于2013年，黑色是开源业余计算机家庭的一部分。它是在德州仪器周围建造的AM355X.“Sitara”处理器配有512 MB的板载RAM，2 GB的板载闪存存储以及以太网和HDMI端口。黑色的 （图1）用Debian Linux运送在板载闪存中，使用Micro-SD卡插槽可用于重新闪存在板载内存或直接主持操作系统。黑色已被较新的型号取代，不再是最先进的设备。亚马逊仍然可用约65美元。

设计低成本系统的挑战在看黑色的堆叠（图2）。电路板只有四个路由和两个平面层，电源平面层是切成碎片为了容纳运行该板所需的不同电压。“最佳实践”高速设计告诉我们，我们应该为我们的信号维持恒定的参考电压，因为它从芯片到芯片行进，并且应该在可能的情况下接地参考电压。双数据速率（DDR）内存具有长期使用的功率引用信号，以适应双线内存模块（DIMM）设备上的有限层计数;很明显，我们将在此处发出同样的问题，我们必须与参考平面争辩，该平面切成其中的碎片。

注意中间电介质在堆叠中有多厚。顶部和底部（电动）相当偏远。原因是足够的：对于电路板具有足够的机械僵硬，需要厚度一定的厚度，而且大型中央核心是最好的方法。That means that we can’t count on embedded capacitance to decouple the power and ground layers, so any signal vias that traverse from top to bottom will need decoupling capacitors nearby to carry their return currents, and the effectiveness of those capacitors will be limited by the capacitor loop inductance.

DDR3接口（图3.）在黑色上是令人难以置信的简单;处理器直接谈论单身的DRAM芯片。从示意图和路由角度来看，它不会比这更简单。事实证明 - 简单不一定意味着容易。Black的DDR3接口有一些令人乐趣的故事，可以讲述创造低成本设计的意义。我们将从最佳实践/设计指南透视图 - DDR3定义了许多应该满足设计的物理和电气设计目标，以便正常工作。

[继续阅读EDN US：DDR3设计规则]

-托德韦斯特霍夫是用于在MentorGraphics的电子板系统段的高速和模拟/混合信号系统设计的产品营销经理。