X86主板原理圖設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)
根據(jù)筆者設(shè)計的一些經(jīng)驗,把整個系統(tǒng)原理圖的詳細設(shè)計分成了一下幾大模塊。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/166163.htm電源部分設(shè)計:通過LDO和DC-DC 開關(guān)電源控制芯片實現(xiàn)。如何能夠比較高效而且準確的設(shè)計出整個系統(tǒng)的電源呢? 根據(jù)我自己的經(jīng)驗,掌握幾個思路,就可以設(shè)計出滿足系統(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掌握每個芯片所需的各路電壓,對紋波電壓的要求,同時了解 每路電壓所需的電流。通過這兩個信息,我們可以確定我們要選擇LDO 還是DC-DC.
LDO的特點:
優(yōu)點: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: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:
優(yōu)點:瞬態(tài)響應(yīng)好,能提供大電流,轉(zhuǎn)換效率高
缺點:電路復雜,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)的什么時刻下需要進行怎樣的工作。
這個就決定我們在哪個時刻就要為芯片進行供電了。
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)機之后,工作電壓也全部都斷掉了,則此時網(wǎng)卡就無法工作。
對供電電壓的理解: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立工作的能力,如果兩個芯片要通訊,則兩個芯片的通訊模塊這部分必須要有電壓供電。
4、各路電壓之間的時序要求?
我們應(yīng)該根據(jù)參考設(shè)計給出的時序要求,對應(yīng)設(shè)計每個電源。
各芯片所需的時鐘CLK設(shè)計: 通過無源晶振+時鐘芯片+有源晶振來實現(xiàn)
分為總線時鐘和芯片工作時鐘
一般而言對于幾個大的CPU廠家推出的芯片組比如intel, amd ,via等等,都有專門的時鐘芯片生產(chǎn)廠家配合跟進設(shè)計和這個芯片組對應(yīng)的時鐘芯片。
因此主芯片所需要的各種總線時鐘基本上由時鐘芯片就可以提供,除了RTC3.2768K而外圍功能芯片的工作時鐘則可通過無源晶振或者有源晶振來提供。
系統(tǒng)開機時序信號設(shè)計:
X86系統(tǒng),一般而言,由我們設(shè)計的時序電路主要包括:RESET信號,各路電壓的時序控制,POWER_OK信號等等。即RESET信號,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。
RESET信號:
功能接口芯片一般而言就一個RESET信號,但像南橋這樣比較復雜的IO芯片,由于芯片內(nèi)部集成多個功能模塊,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復位信號。
根據(jù)我個人理解復位信號設(shè)計遵循兩個原則:
1.單顆芯片的復位信號,復位信號必須在VCC穩(wěn)定之后,在進行復位。要復位多久才有效,需要參考芯片的PDF
2. 多顆芯片一起工作時:在這些芯片VCC都穩(wěn)定之后,統(tǒng)一提供一個復位信號。
各芯片之間的連接:
針對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。因此這個就要求對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和控制線組成。熟悉了這些各芯片之間級聯(lián)的時候就很比較容易和高效了。
各種功能的實現(xiàn):
一個芯片的功能實現(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。這里提到的功能實現(xiàn)主要是指如何能夠根據(jù)芯片特點來實現(xiàn)功能。要能夠比驕好的實現(xiàn)芯片的功能,我總結(jié)了一下幾點經(jīng)驗
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鐘
3. 對芯片的配置腳需要特別的注意
4. 對芯片工作的通訊總線原理要清楚
5. 對芯片不使用的懸空腳需要特別注意。特別是那些input腳,有時候如果懸空很容易造成芯片的輸入腳電平處在一個懸浮的狀態(tài),而引起芯片的誤判斷。
6. 對pdf中未能理解的部分電路,需要與廠家fae詳細溝通。并在最終設(shè)計好之后,把該部分的原理圖提交給FAE,幫忙做最后的CHECK.
平時經(jīng)驗的總結(jié):
每種產(chǎn)品,由于消費的群體不一樣,都有自己的使用特點和應(yīng)用環(huán)境,因此還需根據(jù)實際的產(chǎn)品針對細節(jié)部分進行具體的設(shè)計。平時設(shè)計過程中的點點滴滴都需要總結(jié)和積累。
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