印制電路板在電子設備中是一個很重要的部件。電子元器件在電路板上的位置，對產品的穩定性、可靠性以及抗干擾能力和電磁兼容性等于方面有著重要的影響。元器件在電路板上的布置合理，既可以提高產品設計質量，又可以節省時間，從而達到事半功倍的效果。下面是筆者對電子產品在設計過程中的一些看法和想法。
上傳時間： 2014-01-26
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上傳時間： 2013-11-01
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PCB布線設計－模擬和數字布線的異同工程領域中的數字設計人員和數字電路板設計專家在不斷增加，這反映了行業的發展趨勢。盡管對數字設計的重視帶來了電子產品的重大發展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與 模擬 或現實環境接口的電路設計。模擬和數字領域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的工程領域中的數字設計人員和數字電路板設計專家在不斷增加，這反映了行業的發展趨勢。盡管對數字設計的重視帶來了電子產品的重大發展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與模擬或現實環境接口的電路設計。模擬和數字領域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結果時，由于其布線策略不同，簡單電路布線設計就不再是最優方案了。本文就旁路電容、電源、地線設計、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMI)等幾個方面，討論模擬和數字布線的基本相似之處及差別。模擬和數字布線策略的相似之處旁路或去耦電容在布線時，模擬器件和數字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容，此電容值通常為0.1mF。系統供電電源側需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件(對于0.1mF電容)或供電電源(對于10mF電容)。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數字和模擬設計來說都屬于常識。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴重的情況甚至會引起振動。
上傳時間： 2013-11-05
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第一步，拿到一塊PCB，首先在紙上記錄好所有元氣件的型號，參數，以及位置，尤其是二極管，三機管的方向，IC缺口的方向。最好用數碼相機拍兩張元氣件位置的照片。第二步，拆掉所有器件，并且將PAD孔里的錫去掉。用酒精將PCB清洗干凈，然后放入掃描儀內，啟動POHTOSHOP，用彩色方式將絲印面掃入，并打印出來備用。第三步，用水紗紙將TOP LAYER 和BOTTOM LAYER兩層輕微打磨，打磨到銅膜發亮，放入掃描儀，啟動PHOTOSHOP，用彩色方式將兩層分別掃入。注意，PCB在掃描儀內擺放一定要橫平樹直，否則掃描的圖象就無法使用。第四步，調整畫布的對比度，明暗度，使有銅膜的部分和沒有銅膜的部分對比強烈，然后將次圖轉為黑白色，檢查線條是否清晰，如果不清晰，則重復本步驟。如果清晰，將圖存為黑白BMP格式文件TOP.BMP和BOT.BMP。第五步，將兩個BMP格式的文件分別轉為PROTEL格式文件，在PROTEL中調入兩層，如過兩層的PAD和VIA的位置基本重合，表明前幾個步驟做的很好，如果有偏差，則重復第三步。第六，將TOP。BMP轉化為TOP。PCB，注意要轉化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在TOP層描線就是了，并且根據第二步的圖紙放置器件。畫完后將SILK層刪掉。 第七步，將BOT。BMP轉化為BOT。PCB，注意要轉化到SILK層，就是黃色的那層，然后你在BOT層描線就是了。畫完后將SILK層刪掉。第八步，在PROTEL中將TOP。PCB和BOT。PCB調入，合為一個圖就OK了。第九步，用激光打印機將TOP LAYER， BOTTOM LAYER分別打印到透明膠片上（1：1的比例），把膠片放到那塊PCB上，比較一下是否有誤，如果沒錯，你就大功告成了。
上傳時間： 2013-11-24
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印刷電路板（PCB）設計解決方案市場和技術領軍企業Mentor Graphics（Mentor Graphics）宣布推出HyperLynx® PI（電源完整性）產品，滿足業內高端設計者對于高性能電子產品的需求。HyperLynx PI產品不僅提供簡單易學、操作便捷，又精確的分析，讓團隊成員能夠設計可行的電源供應系統；同時縮短設計周期，減少原型生成、重復制造，也相應降低產品成本。隨著當今各種高性能/高密度/高腳數集成電路的出現，傳輸系統的設計越來越需要工程師與布局設計人員的緊密合作，以確保能夠透過眾多PCB電源與接地結構，為IC提供純凈、充足的電力。配合先前推出的HyperLynx信號完整性（SI）分析和確認產品組件，Mentor Graphics目前為用戶提供的高性能電子產品設計堪稱業內最全面最具實用性的解決方案。“我們擁有非常高端的用戶，受到高性能集成電路多重電壓等級和電源要求的驅使，需要在一個單一的PCB中設計30余套電力供應結構。”Mentor Graphics副總裁兼系統設計事業部總經理Henry Potts表示。“上述結構的設計需要快速而準 確的直流壓降(DC Power Drop)和電源雜訊(Power Noise)分析。擁有了精確的分析信息，電源與接地層結構和解藕電容數(de-coupling capacitor number)以及位置都可以決定，得以避免過于保守的設計和高昂的產品成本。”
上傳時間： 2013-10-31
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對于電子產品設計師尤其是線路板設計人員來說，產品的可制造性設計（Design For Manufacture，簡稱DFM）是一個必須要考慮的因素，如果線路板設計不符合可制造性設計要求，將大大降低產品的生產效率，嚴重的情況下甚至會導致所設計的產品根本無法制造出來。目前通孔插裝技術（Through Hole Technology，簡稱THT）仍然在使用，DFM在提高通孔插裝制造的效率和可靠性方面可以起到很大作用，DFM方法能有助于通孔插裝制造商降低缺陷并保持競爭力。本文介紹一些和通孔插裝有關的DFM方法，這些原則從本質上來講具有普遍性，但不一定在任何情況下都適用，不過，對于與通孔插裝技術打交道的PCB設計人員和工程師來說相信還是有一定的幫助。1、排版與布局在設計階段排版得當可避免很多制造過程中的麻煩。（1）用大的板子可以節約材料，但由于翹曲和重量原因，在生產中運輸會比較困難，它需要用特殊的夾具進行固定，因此應盡量避免使用大于23cm×30cm的板面。最好是將所有板子的尺寸控制在兩三種之內，這樣有助于在產品更換時縮短調整導軌、重新擺放條形碼閱讀器位置等所導致的停機時間，而且板面尺寸種類少還可以減少波峰焊溫度曲線的數量。（2）在一個板子里包含不同種拼板是一個不錯的設計方法，但只有那些最終做到一個產品里并具有相同生產工藝要求的板才能這樣設計。（3）在板子的周圍應提供一些邊框，尤其在板邊緣有元件時，大多數自動裝配設備要求板邊至少要預留5mm的區域。（4）盡量在板子的頂面(元件面)進行布線，線路板底面(焊接面)容易受到損壞。不要在靠近板子邊緣的地方布線，因為生產過程中都是通過板邊進行抓持，邊上的線路會被波峰焊設備的卡爪或邊框傳送器損壞。（5）對于具有較多引腳數的器件（如接線座或扁平電纜），應使用橢圓形焊盤而不是圓形，以防止波峰焊時出現錫橋(圖1)。
上傳時間： 2013-10-26
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第一章 傳輸線理論一 傳輸線原理二 微帶傳輸線三 微帶傳輸線之不連續分析第二章 被動組件之電感設計與分析一 電感原理二 電感結構與分析三 電感設計與模擬四 電感分析與量測傳輸線理論與傳統電路學之最大不同，主要在于組件之尺寸與傳導電波之波長的比值。當組件尺寸遠小于傳輸線之電波波長時，傳統的電路學理論才可以使用，一般以傳輸波長（Guide wavelength）的二十分之ㄧ（λ/20）為最大尺寸，稱為集總組件（Lumped elements）；反之，若組件的尺寸接近傳輸波長，由于組件上不同位置之電壓或電流的大小與相位均可能不相同，因而稱為散布式組件（Distributed elements）。 由于通訊應用的頻率越來越高，相對的傳輸波長也越來越小，要使電路之設計完全由集總組件所構成變得越來越難以實現，因此，運用散布式組件設計電路也成為無法避免的選擇。 當然，科技的進步已經使得集總組件的制作變得越來越小，例如運用半導體制程、高介電材質之低溫共燒陶瓷（LTCC）、微機電（MicroElectroMechanical Systems, MEMS）等技術制作集總組件，然而，其中電路之分析與設計能不乏運用到散布式傳輸線的理論，如微帶線（Microstrip Lines）、夾心帶線（Strip Lines）等的理論。因此，本章以討論散布式傳輸線的理論開始，進而以微帶傳輸線為例介紹其理論與公式，并討論微帶傳輸線之各種不連續之電路，以作為后續章節之被動組件的運用。
標簽： 傳輸線
上傳時間： 2013-11-10
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PCB 布線原則連線精簡原則連線要精簡，盡可能短，盡量少拐彎，力求線條簡單明了，特別是在高頻回路中，當然為了達到阻抗匹配而需要進行特殊延長的線就例外了，例如蛇行走線等。安全載流原則銅線的寬度應以自己所能承載的電流為基礎進行設計，銅線的載流能力取決于以下因素：線寬、線厚（銅鉑厚度）、允許溫升等，下表給出了銅導線的寬度和導線面積以及導電電流的關系（軍品標準），可以根據這個基本的關系對導線寬度進行適當的考慮。印制導線最大允許工作電流（導線厚50um，允許溫升10℃）導線寬度（Mil） 導線電流（A） 其中:K 為修正系數，一般覆銅線在內層時取0.024，在外層時取0.048；T 為最大溫升，單位為℃;A 為覆銅線的截面積，單位為mil（不是mm，注意）；I 為允許的最大電流，單位是A。電磁抗干擾原則電磁抗干擾原則涉及的知識點比較多，例如銅膜線的拐彎處應為圓角或斜角（因為高頻時直角或者尖角的拐彎會影響電氣性能）雙面板兩面的導線應互相垂直、斜交或者彎曲走線，盡量避免平行走線，減小寄生耦合等。一、 通常一個電子系統中有各種不同的地線，如數字地、邏輯地、系統地、機殼地等，地線的設計原則如下：1、 正確的單點和多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHZ，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHZ 時，如果采用一點接地，其地線的長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。2、 數字地與模擬地分開若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應盡量使它們分開。一般數字電路的抗干擾能力比較強，例如TTL 電路的噪聲容限為0.4~0.6V，CMOS 電路的噪聲容限為電源電壓的0.3~0.45 倍，而模擬電路只要有很小的噪聲就足以使其工作不正常，所以這兩類電路應該分開布局布線。3、 接地線應盡量加粗若接地線用很細的線條，則接地電位會隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應將地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2~3mm 以上。4、 接地線構成閉環路只由數字電路組成的印制板，其接地電路布成環路大多能提高抗噪聲能力。因為環形地線可以減小接地電阻，從而減小接地電位差。二、 配置退藕電容PCB 設計的常規做法之一是在印刷板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容，退藕電容的一般配置原則是：?電電源的輸入端跨½10~100uf的的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采Ó100uf以以上的電解電容器抗干擾效果會更好¡���?原原則上每個集成電路芯片都應布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可Ã4~8個個芯片布置一¸1~10uf的的鉭電容（最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感，最好使用鉭電容或聚碳酸醞電容）。���?對對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，ÈRA、¡ROM存存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容¡���?電電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線¡三¡過過孔設¼在高ËPCB設設計中，看似簡單的過孔也往往會給電路的設計帶來很大的負面效應，為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到£���?從從成本和信號質量兩方面來考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。例如¶6- 10層層的內存模¿PCB設設計來說，選Ó10/20mi（（鉆¿焊焊盤）的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使Ó8/18Mil的的過孔。在目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了（當孔的深度超過鉆孔直徑µ6倍倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅）；對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗¡���?使使用較薄µPCB板板有利于減小過孔的兩種寄生參數¡���? PCB板板上的信號走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔¡���?電電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好¡���?在在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地過孔¡四¡降降低噪聲與電磁干擾的一些經Ñ?能能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關鍵地方¡?可可用串一個電阻的方法，降低控制電路上下沿跳變速率¡?盡盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼，ÈRC設設置電流阻尼¡?使使用滿足系統要求的最低頻率時鐘¡?時時鐘應盡量靠近到用該時鐘的器件，石英晶體振蕩器的外殼要接地¡?用用地線將時鐘區圈起來，時鐘線盡量短¡?石石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線¡?時時鐘、總線、片選信號要遠ÀI/O線線和接插件¡?時時鐘線垂直ÓI/O線線比平行ÓI/O線線干擾小¡? I/O驅驅動電路盡量靠½PCB板板邊，讓其盡快離¿PC。。對進ÈPCB的的信號要加濾波，從高噪聲區來的信號也要加濾波，同時用串終端電阻的辦法，減小信號反射¡? MCU無無用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源、地的端都要接，不要懸空¡?閑閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端¡?印印制板盡量使Ó45折折線而不Ó90折折線布線，以減小高頻信號對外的發射與耦合¡?印印制板按頻率和電流開關特性分區，噪聲元件與非噪聲元件呀距離再遠一些¡?單單面板和雙面板用單點接電源和單點接地、電源線、地線盡量粗¡?模模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線，特別是時鐘¡?對¶A/D類類器件，數字部分與模擬部分不要交叉¡?元元件引腳盡量短，去藕電容引腳盡量短¡?關關鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護地，高速線要短要直¡?對對噪聲敏感的線不要與大電流，高速開關線并行¡?弱弱信號電路，低頻電路周圍不要形成電流環路¡?任任何信號都不要形成環路，如不可避免，讓環路區盡量小¡?每每個集成電路有一個去藕電容。每個電解電容邊上都要加一個小的高頻旁路電容¡?用用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容做電路充放電儲能電容，使用管狀電容時，外殼要接地¡?對對干擾十分敏感的信號線要設置包地，可以有效地抑制串擾¡?信信號在印刷板上傳輸，其延遲時間不應大于所有器件的標稱延遲時間¡環境效應原Ô要注意所應用的環境，例如在一個振動或者其他容易使板子變形的環境中采用過細的銅膜導線很容易起皮拉斷等¡安全工作原Ô要保證安全工作，例如要保證兩線最小間距要承受所加電壓峰值，高壓線應圓滑，不得有尖銳的倒角，否則容易造成板路擊穿等。組裝方便、規范原則走線設計要考慮組裝是否方便，例如印制板上有大面積地線和電源線區時（面積超¹500平平方毫米），應局部開窗口以方便腐蝕等。此外還要考慮組裝規范設計，例如元件的焊接點用焊盤來表示，這些焊盤（包括過孔）均會自動不上阻焊油，但是如用填充塊當表貼焊盤或用線段當金手指插頭，而又不做特別處理，（在阻焊層畫出無阻焊油的區域），阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指，容易造成誤解性錯誤£SMD器器件的引腳與大面積覆銅連接時，要進行熱隔離處理，一般是做一¸Track到到銅箔，以防止受熱不均造成的應力集Ö而導致虛焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的過孔時，必須做一個孔蓋，以防止焊錫流出等。經濟原則遵循該原則要求設計者要對加工，組裝的工藝有足夠的認識和了解，例È5mil的的線做腐蝕要±8mil難難，所以價格要高，過孔越小越貴等熱效應原則在印制板設計時可考慮用以下幾種方法：均勻分布熱負載、給零件裝散熱器，局部或全局強迫風冷。從有利于散熱的角度出發，印制板最好是直立安裝，板與板的距離一般不應小Ó2c，，而且器件在印制板上的排列方式應遵循一定的規則£同一印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集³電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻Æ流最下。在水平方向上，大功率器件盡量靠近印刷板的邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印刷板上方布置£以便減少這些器件在工作時對其他器件溫度的影響。對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域（如設備的µ部），千萬不要將它放在發熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局¡設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設計時要研究空氣流動的路徑，合理配置器件或印制電路板。采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制電路的溫升。此外通過降額使用，做等溫處理等方法也是熱設計中經常使用的手段¡
上傳時間： 2015-01-02
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數字地模擬地的布線規則,如何降低數字信號和模擬信號間的相互干擾呢？在設計之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個基本原則：第一個原則是盡可能減小電流環路的面積；第二個原則是系統只采用一個參考面。相反，如果系統存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比)；而如果信號不能通過盡可能小的環路返回，就可能形成一個大的環狀天線(注：小型環狀天線的輻射大小與環路面積、流過環路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設計中要盡可能避免這兩種情況。 有人建議將混合信號電路板上的數字地和模擬地分割開，這樣能實現數字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復雜的大型系統中問題尤其突出。最關鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號串擾都會急劇增加。在PCB設計中最常見的問題就是信號線跨越分割地或電源而產生EMI問題。 如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起(通常情況下是在某個位置單點連接)，在這種情況下，地電流將會形成一個大的環路。流經大環路的高頻電流會產生輻射和很高的地電感，如果流過大環路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號干擾。最糟糕的是當把分割地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流環路。另外，模擬地和數字地通過一個長導線連接在一起會構成偶極天線。
上傳時間： 2013-10-19
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Hyperlynx仿真應用:阻抗匹配.下面以一個電路設計為例，簡單介紹一下PCB仿真軟件在設計中的使用。下面是一個DSP硬件電路部分元件位置關系(原理圖和PCB使用PROTEL99SE設計)，其中DRAM作為DSP的擴展Memory(64位寬度，低8bit還經過3245接到FLASH和其它芯片)，DRAM時鐘頻率133M。因為頻率較高，設計過程中我們需要考慮DRAM的數據、地址和控制線是否需加串阻。下面，我們以數據線D0仿真為例看是否需要加串阻。模型建立首先需要在元件公司網站下載各器件IBIS模型。然后打開Hyperlynx,新建LineSim File(線路仿真—主要用于PCB前仿真驗證)新建好的線路仿真文件里可以看到一些虛線勾出的傳輸線、芯片腳、始端串阻和上下拉終端匹配電阻等。下面，我們開始導入主芯片DSP的數據線D0腳模型。左鍵點芯片管腳處的標志，出現未知管腳，然后再按下圖的紅線所示線路選取芯片IBIS模型中的對應管腳。 3http://bbs.elecfans.com/ 電子技術論壇 http://www.elecfans.com 電子發燒友點OK后退到“ASSIGN Models”界面。選管腳為“Output”類型。這樣，一樣管腳的配置就完成了。同樣將DRAM的數據線對應管腳和3245的對應管腳IBIS模型加上(DSP輸出，3245高阻，DRAM輸入)。下面我們開始建立傳輸線模型。左鍵點DSP芯片腳相連的傳輸線，增添傳輸線，然后右鍵編輯屬性。因為我們使用四層板，在表層走線，所以要選用“Microstrip”，然后點“Value”進行屬性編輯。這里，我們要編輯一些PCB的屬性，布線長度、寬度和層間距等，屬性編輯界面如下：再將其它傳輸線也添加上。這就是沒有加阻抗匹配的仿真模型(PCB最遠直線間距1.4inch，對線長為1.7inch)。現在模型就建立好了。仿真及分析下面我們就要為各點加示波器探頭了，按照下圖紅線所示路徑為各測試點增加探頭：為發現更多的信息，我們使用眼圖觀察。因為時鐘是133M，數據單沿采樣，數據翻轉最高頻率為66.7M，對應位寬為7.58ns。所以設置參數如下：之后按照芯片手冊制作眼圖模板。因為我們最關心的是接收端(DRAM)信號，所以模板也按照DRAM芯片HY57V283220手冊的輸入需求設計。芯片手冊中要求輸入高電平VIH高于2.0V，輸入低電平VIL低于0.8V。DRAM芯片的一個NOTE里指出，芯片可以承受最高5.6V，最低-2.0V信號(不長于3ns)：按下邊紅線路徑配置眼圖模板：低8位數據線沒有串阻可以滿足設計要求，而其他的56位都是一對一，經過仿真沒有串阻也能通過。于是數據線不加串阻可以滿足設計要求，但有一點需注意，就是寫數據時因為存在回沖，DRAM接收高電平在位中間會回沖到2V。因此會導致電平判決裕量較小，抗干擾能力差一些，如果調試過程中發現寫RAM會出錯，還需要改版加串阻。
上傳時間： 2013-12-17
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