如何衡量一款高清機的穩(wěn)定性2

1、如何衡量一款高清機的穩(wěn)定性（先開個頭，由于內(nèi)容較多，會持續(xù)更新 ）當(dāng)今市面流行的高清播放機不下幾十種型號， 用戶在做選擇的時候， 只能看到表面的一些現(xiàn) 象，廠家所做的一些華麗的避重就輕的宣傳或不負責(zé)的媒體所做的一些幾乎全是圖片堆砌的 所謂評測 （其實確切的說就是誤導(dǎo)消費者的軟文或槍文） ，但當(dāng)你買回去后各種各樣的問題 就會陸續(xù)暴露出來了。 除了機器的外觀， 用戶最關(guān)心的莫過于機器的穩(wěn)定性了， 誰來為機器 的質(zhì)量和穩(wěn)定性負責(zé)呢？答案自然是廠家， 廠家有責(zé)任也有義務(wù)深層次地向消費者說明機器 的質(zhì)量和穩(wěn)定性， 而不是毫無依據(jù)地自賣自夸。 那么究竟如何衡量一款機器的穩(wěn)定性呢？現(xiàn) 在我從以下幾方面著手分

2、析影響機器穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素：機器的硬件設(shè)計 - 這點可以說是最隱蔽的了， 硬件設(shè)計的好壞決定了機器一生的品質(zhì)。 不合格的硬件設(shè)計是靠升級軟件無法彌補的， 但用戶對這點卻很難了解清楚， 通過機器的短 時間運行演示，根本無從深入了解硬件質(zhì)量的好壞。. .（待續(xù)，先列出提綱 ）1）電路原理的設(shè)計目前市面上的高清機大多都是采用 SIGMA DESIGN 公司的 SMP8634/SMP8635 方 案 ，大家覺得既然是同樣的方案，原理圖設(shè)計應(yīng)該是一模一樣的才對，其實不然，在大的 原理相同的情況下， 在一些敏感電路做一些細致處理， 做出來的產(chǎn)品的穩(wěn)定性， 兼容性才能 夠更好。 SMP8634 是基于 30

3、0M 的 MIPS 操作系統(tǒng)，內(nèi)存是 200M 的 DDR1 ，對于高速工 作的 CPU 而言，電源的穩(wěn)定性以及 DDR 電路的信號完整性是至關(guān)重要的：1、電源作為整個系統(tǒng)的動力來源，需要它能夠穩(wěn)定的、干凈的功率給系統(tǒng)，所謂穩(wěn)定， 就是不管播放器是在開關(guān)機的瞬間，還在外接大功率的硬盤、 CDROM ，電壓值不能發(fā)生跌 蕩，而干凈就是 DC 部分產(chǎn)生的干擾， 紋波足夠小， 宇脈的機器各路電壓交流紋波的峰值都 不超過 50mV.2、信號 完整性（ Signal Integrity ，簡稱 SI ）指信號在電路中以正確的時序和幅度做出 響應(yīng)的能力， 可理解為信號在線路上的傳輸質(zhì)量。 信號完整性問題與

4、信號時序、 信號在傳輸 線上的傳輸延遲、 信號波形的失真程度等密切相關(guān)。 高速 DDR設(shè)計應(yīng)全面考慮信號完整性問題，破壞信號完整性的主要原因有反射、 串?dāng)_和地彈等。 因此在設(shè)計過程中要求對 DDR的地 址線、數(shù)據(jù)線及時鐘線做了匹配處理，2）線路板（ PCB ）的設(shè)計最近經(jīng)常有朋友及客戶這樣問我，為什么你們宇脈的 PCB 板都做成了 6 層板，而別 家的都是 4 層，這樣 PCB 的成本要高 20 多塊 RMB 。在這里解釋一下這個問題，宇脈的 6 層 PCB 板， 分別為上表層， 下表層， 2 個信號層以及比別人的 PCB 多出的 1 個地層和電源 層，多出的電源層能夠保證各個器件的供電更加穩(wěn)

5、定， 而多的地層使各個器件接地更加完全， 這樣可以減少模擬部分與數(shù)字部分之間的串?dāng)_，以及機器本身對環(huán)境的輻射（這點在 FCC 測試過程中可以體現(xiàn)出來）；除了對電源部分的處理之外，宇脈的 PCB 的優(yōu)勢更多的體現(xiàn) 在高速 DDR 信號的完整性上。 在高頻 PCB設(shè)計中要認真考慮時鐘線、信號線、電源分配和地線回路， 還要考慮噪聲容限、負載匹配和傳輸線效應(yīng)等因素，隨著信號工作頻率的不斷提高，信號完整性問題已經(jīng) 成為設(shè)計高速 DDR電路關(guān)注的焦點。下面具體分析信號完整性問題的產(chǎn)生及解決方法：反射反射( Reflection )會使合成信號形成過沖，導(dǎo)致信號波形在邏輯門限附近波動，如圖 2 所示。信號在

6、跳 變的過程中可能跨越邏輯電平門限，多次跨越邏輯電平門限則會導(dǎo)致邏輯功能紊亂。產(chǎn)生反射的原因是信 號傳輸線兩端的阻抗不匹配。圖 2 反射導(dǎo)致過沖示意圖消除反射的根本辦法是使阻抗具有良好的匹配，負載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大，所以 應(yīng)盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負載阻抗相等。同時還要注意PCB上的傳輸線不能出現(xiàn)突變或拐角，盡量保持傳輸線各點的阻抗連續(xù)，否則在傳輸線的各段之間也將會出現(xiàn)反射。串?dāng)_信號之間由于電磁場的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號稱為串?dāng)_(Crosstalk )。串?dāng)_是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)?，信號線會起到天

7、線的作 用，電磁場的能量會在傳輸線的周圍發(fā)射，當(dāng)高速變化的信號沿傳輸線A 傳播時，信號線周圍的空間就存在時變的電磁場，如圖 3 所示。這種時變的電磁場會使周圍的傳輸線B 產(chǎn)生感生電壓，這就是串?dāng)_， PCB板層的參數(shù)、信號線的間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。串 擾會隨著時鐘頻率的升高和設(shè)計尺寸的減小而加大，信號沿的變化率越快，產(chǎn)生的串?dāng)_也越大。串?dāng)_超出 一定的值會使數(shù)字信號出現(xiàn)誤碼，可能引發(fā)電路誤動作，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作甚至崩潰。圖 3 串?dāng)_的形成示意圖在高速信號系統(tǒng)設(shè)計中，反射屬于單信號線現(xiàn)象，當(dāng)然包括地平面問題。但串?dāng)_不同，它是兩條信號線之 間

8、以及地平面之間的耦合，所以又稱為三線系統(tǒng)。形成串?dāng)_的根本原因是信號變化引起周邊的電磁場發(fā)生 變化，所以解決串?dāng)_的方法主要從減少干擾源強度和切斷干擾路徑兩個方面進行，在設(shè)計時要注意以下幾 點。 在數(shù)字電路中，通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號，對外串?dāng)_大。所以在設(shè)計中，時鐘線宜用地線 包圍起來，并要盡量使用低電壓差分時鐘信號。 在布線空間允許的條件下， 在串?dāng)_較嚴(yán)重的兩條線之間插入一條地線或地平面， 可以起到隔離的作用而 減小串?dāng)_。 信號不要形成環(huán)路，若無法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。 在布線空間許可的前提下， 加大相鄰信號線之間的間距， 減小信號線的平行長度， 時鐘線盡量與關(guān)鍵信 號線垂直而不要

9、平行。 閑置不用的輸入端不要懸空，而是將其接地或接電源（電源在高頻信號回路中也是地），因為懸空的線 有可能等效于發(fā)射天線，接地就能抑制發(fā)射。實踐證明，用這種辦法消除串?dāng)_有時能立即見效。地彈地彈( Ground Bounce)通常包括電壓跌落和接地反彈，當(dāng)系統(tǒng)同時轉(zhuǎn)換多個引腳的邏輯狀態(tài)時，會產(chǎn)生較 大的瞬態(tài)電流，導(dǎo)致電源線上和地線上電壓的波動，電源電壓跌落和接地反彈使信號沿出現(xiàn)平臺，如圖 所示。反彈是噪聲來源之一，還可能使時序發(fā)生偏移。反彈的噪聲影響著閾值的判斷，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)產(chǎn) 生誤動作。圖 4 地彈的形成示意圖要抑制反彈的影響，首先是想辦法減小電源的擺幅，盡量選用性能好的電源，布局時可對系統(tǒng)

10、進行分割， 盡量減小系統(tǒng)中的各種電源之間的互相影響，如數(shù)字電源和模擬電源恰當(dāng)?shù)胤謪^(qū)，高速部分與低速部分恰 當(dāng)?shù)胤謪^(qū)，分割的目的是要重點保護高速部分。DDR部分是高速接口，對它謹慎處理是保證信號完整性的關(guān)鍵，低速部分的信號完整性相對容易達到要求。抑制反彈的另一辦法是降低 PCB端的分布電感量。由于電感會隨導(dǎo)體的增長而增大，隨導(dǎo)體寬度增長而減 少，所以高速 DDR電路接地回路應(yīng)盡量寬廣，減少其接地端回路的電感量。盡量在PCB的頂層和底層大面積鋪銅，這些措施對解決反彈都能起到積極有效的作用。要抑制反彈還有一個比較簡單的方法是選擇合適的位置放置去耦電容，必要時可選用高頻低阻抗電容，加 上適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙?/p>

11、能有效地抑制電源和地線上的反彈噪聲。4、 DDR部分數(shù)據(jù)線等長控制地址和控制信號是內(nèi)存模塊中變化最慢的一類信號，地址信號主要有 A0A12 ，控制信號有BA0 、 BA1 、CAS、RAS、RS、WE 等，一個基本的地址 /控制線的設(shè)計經(jīng)驗就是： 保持結(jié)構(gòu)平衡。 即如果兩邊負載相同，則保證分岔的枝干走線等長；如果兩邊負載不等，一 般則通過延長輕負載一端的走線來達到近似平衡結(jié)構(gòu)。地址信號最常見的設(shè)計是“T”形結(jié)構(gòu)，既可以保證較好的信號質(zhì)量，同時對布線空間的要求也比較少，是設(shè)計的首選方案，也 是規(guī)范中建議的結(jié)構(gòu)。 其實這方面的要求在 SIGMAD ESIGN要參考資料里面已經(jīng)說明了， 如下：圖 5

12、 CPU 布局示意圖圖 6 DDR 布線要求要想確保產(chǎn)品能長期穩(wěn)定地工作，首先要可靠地傳輸各種信號，當(dāng)DDR數(shù)據(jù)速率高達幾百 Mb/s 時，數(shù)據(jù)窗口非常短，使得 PCB布局和布線成為新的挑戰(zhàn)，若設(shè)計不合理將會破壞信號完整性，使數(shù)據(jù)、地址 和控制信號產(chǎn)生畸變或定時錯誤，嚴(yán)重時將導(dǎo)致系統(tǒng)誤工作甚至崩潰。3）元器件的選用2. 機器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 這點對專業(yè)一點的用戶不難， 只要打開機箱， 就可觀察一二。 （ 待 續(xù)）機器的軟件設(shè)計 - 這是用戶最容易看到和體會到的， （ 待續(xù) ）隨后我會列出一些關(guān)鍵性的原始資料幫助大家理解和求證；而且會公布宇脈科技 （TOMACRO ）的關(guān)鍵設(shè)計，當(dāng)然也希望各廠家能夠?qū)嵤虑笫?，向用戶明示影響機器穩(wěn)定 性的關(guān)鍵設(shè)計，或跟貼確認，只有這樣才能讓消費者消費得更明白。以下無正文僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途 , , .For personal use only in study and research; not f