X86主板原理圖設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)

根據(jù)筆者設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)，把整個(gè)系統(tǒng)原理圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)分成了一下幾大模塊。

電源部分設(shè)計(jì)：通過LDO和DC-DC 開關(guān)電源控制芯片實(shí)現(xiàn)。如何能夠比較高效而且準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的電源呢？ 根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn)，掌握幾個(gè)思路，就可以設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)需求的電源。

1、 系統(tǒng)使用哪種電源：DC-12VIN, ATX ,還是電池？

DC-12V IN：主板設(shè)計(jì)的電源就更多路，除了芯片電源外，I/O供電也要另外轉(zhuǎn)換，如+3.3VSB,+5V,+3.3V等

ATX：由于本身有提供12V,+5VSB,+5V,+3.3V,一般只需要設(shè)計(jì)芯片需要的電壓即可

電池輸入：可看做輸入電壓在一定范圍內(nèi)變化的直流電源。對(duì)芯片特別是電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入范圍提出了更高的要求，而且對(duì)電源轉(zhuǎn)換芯片的效率也提出了更高要求。

2、 根據(jù)芯片廠商提供的datesheet掌握每個(gè)芯片所需的各路電壓，對(duì)紋波電壓的要求，同時(shí)了解 每路電壓所需的電流。通過這兩個(gè)信息，我們可以確定我們要選擇LDO 還是DC-DC.

LDO的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，本身體積小，外圍器件少，布局簡單，產(chǎn)生的電壓紋波比較小，

缺點(diǎn)：瞬態(tài)響應(yīng)差，提供的電流小，轉(zhuǎn)換效率低。如系統(tǒng)的常開電壓。

適用范圍：需要小電流，且對(duì)電流瞬態(tài)響應(yīng)要求不高的非關(guān)鍵電路中。

DC-DC的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：瞬態(tài)響應(yīng)好，能提供大電流，轉(zhuǎn)換效率高

缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，外圍器件比較多，容易產(chǎn)生振鈴，需要配置低ESR的聚合物電容來抑制紋波。

適用范圍：輸入電壓與輸出電壓差距較大的，需要大電流，而且電流瞬間可能發(fā)生突變的電路。如VCORE,VDIMM等等。

3、 掌握每路電壓的在什么狀態(tài)下工作， 即芯片在系統(tǒng)的什么時(shí)刻下需要進(jìn)行怎樣的工作。

這個(gè)就決定我們?cè)谀膫€(gè)時(shí)刻就要為芯片進(jìn)行供電了。

例子1.：要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)喚醒，則此時(shí)網(wǎng)卡芯片必須使用3.3VSB常開電壓供電。假設(shè)網(wǎng)卡芯片采用工作電壓供電，則系統(tǒng)關(guān)機(jī)之后，工作電壓也全部都斷掉了，則此時(shí)網(wǎng)卡就無法工作。

對(duì)供電電壓的理解：供電電壓是芯片的能量之源，芯片有電壓，則芯片本身就具備獨(dú)立工作的能力，如果兩個(gè)芯片要通訊，則兩個(gè)芯片的通訊模塊這部分必須要有電壓供電。

4、各路電壓之間的時(shí)序要求？

我們應(yīng)該根據(jù)參考設(shè)計(jì)給出的時(shí)序要求，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)每個(gè)電源。

各芯片所需的時(shí)鐘CLK設(shè)計(jì)： 通過無源晶振+時(shí)鐘芯片+有源晶振來實(shí)現(xiàn)

分為總線時(shí)鐘和芯片工作時(shí)鐘

一般而言對(duì)于幾個(gè)大的CPU廠家推出的芯片組比如intel, amd ,via等等，都有專門的時(shí)鐘芯片生產(chǎn)廠家配合跟進(jìn)設(shè)計(jì)和這個(gè)芯片組對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘芯片。

因此主芯片所需要的各種總線時(shí)鐘基本上由時(shí)鐘芯片就可以提供，除了RTC3.2768K而外圍功能芯片的工作時(shí)鐘則可通過無源晶振或者有源晶振來提供。

系統(tǒng)開機(jī)時(shí)序信號(hào)設(shè)計(jì)：

X86系統(tǒng)，一般而言，由我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)序電路主要包括：RESET信號(hào)，各路電壓的時(shí)序控制，POWER_OK信號(hào)等等。即RESET信號(hào)，各路電壓以及POWER_OK之間的配合需要按照芯片提供的DATASHEET來設(shè)計(jì)。

RESET信號(hào)：

功能接口芯片一般而言就一個(gè)RESET信號(hào)，但像南橋這樣比較復(fù)雜的IO芯片，由于芯片內(nèi)部集成多個(gè)功能模塊，而不同模塊的電源狀態(tài)也不一樣，有些采用常開電源供電，有些采用工作電源供電，因此可能就有好幾個(gè)復(fù)位信號(hào)。

根據(jù)我個(gè)人理解復(fù)位信號(hào)設(shè)計(jì)遵循兩個(gè)原則：

1．單顆芯片的復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)必須在VCC穩(wěn)定之后，在進(jìn)行復(fù)位。要復(fù)位多久才有效，需要參考芯片的PDF

2. 多顆芯片一起工作時(shí)：在這些芯片VCC都穩(wěn)定之后，統(tǒng)一提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)。

各芯片之間的連接：

針對(duì)X86架構(gòu)的芯片組，以及外圍各種功能接口芯片來說，他們都是通過各種總線橋接在一起的。因此這個(gè)就要求對(duì)各種總線的工作原理要熟悉：包括總線的工作電壓，總線工作頻率，以及總線的有哪些信號(hào)和控制線組成。熟悉了這些各芯片之間級(jí)聯(lián)的時(shí)候就很比較容易和高效了。

各種功能的實(shí)現(xiàn)：

一個(gè)芯片的功能實(shí)現(xiàn)不是單一的，必須建立在系統(tǒng)為它們提供了正確的電壓，時(shí)鐘，以及與主芯片之間正確的總線連接基礎(chǔ)之上。這里提到的功能實(shí)現(xiàn)主要是指如何能夠根據(jù)芯片特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)功能。要能夠比驕好的實(shí)現(xiàn)芯片的功能，我總結(jié)了一下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

1． 了解芯片能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，以及我們所要使用的功能 （在芯片選型階段就確定了）

2． 通過閱讀芯片的PDF,了解芯片的需要的電壓和時(shí)鐘

3． 對(duì)芯片的配置腳需要特別的注意

4． 對(duì)芯片工作的通訊總線原理要清楚

5. 對(duì)芯片不使用的懸空腳需要特別注意。特別是那些input腳，有時(shí)候如果懸空很容易造成芯片的輸入腳電平處在一個(gè)懸浮的狀態(tài)，而引起芯片的誤判斷。

6. 對(duì)pdf中未能理解的部分電路，需要與廠家fae詳細(xì)溝通。并在最終設(shè)計(jì)好之后，把該部分的原理圖提交給FAE，幫忙做最后的CHECK.

平時(shí)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)：

每種產(chǎn)品，由于消費(fèi)的群體不一樣，都有自己的使用特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境，因此還需根據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品針對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。平時(shí)設(shè)計(jì)過程中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴都需要總結(jié)和積累。