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从工控主板的布局与设计聊聊工控机主板的品质是如何体现的

2021-03-31 15:31:15 广州佩特电子科技有限公司 阅读

我们都知道工控机主板的品质主要由:芯片组(CHIPSET)、工控机主板设计与布局(DESIGN AND LAYOUT)、以及工控机主板的做工用料这三方面来决定的。佩特科技主要是做工控主板定制的,常用的有瑞芯微RK3288主板全志A83T主板等,下面就从工控主板的布局与设计的角度,来和大家聊聊工控机主板的品质是如何体现的。


工控机主板的布局主要是从工控机主板上各部件的安排与线路的走线来体现的。好的工控机主板在行家的眼里看起来,几乎就是一件精美的艺术品,提供芯片组的厂商在向工控机主板厂商出货时会相应提供芯片组的设计指南(CHIPSET DESIGN GUIDE),同时一般还会有基于标准的样板,我们叫做工程板。欧美大厂常按照标准板的设计,会做的很符合官方芯片组所提供的规格,这样的做法性能有所保障,但是价格难以控制。台湾地区的厂商往往为了权衡成本,就会在工控机主板的结构布局上做文章,经常会融入一些独特的设计在里面。


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1、工控机主板布局的结构的安排


(1)现在有些工控机主板厂商为了节约成本,降低价格,可以在市场上站稳脚跟,不但将板型层数,不使用公版设计,还在工控机主板的用料配件上也有相应的调整,只满足芯片组做提的基本的性能要求,这种降低成本的做法是对厂商的工控机主板设计布局能力的一个考验。更小的空间里放上同样多的扩展位,还要维持住稳定性以及限制干扰,这样工控机主板结构安排设计的合理性就显得特别的重要,稍微有一点设计不合理就会导致死机,在这点上实力不济的厂商就很容易在这些地方出纰漏,主板不稳定、性能较差都是由此造成的,所以一般建议,如果没有什么特殊要求,还是采用公版设计的工控机主板比较好,如何鉴别是否是公版设计,那就要看您对芯片组的掌握程度了。


(2)工控机主板上接口部件位置一般来说是固定的,不能随意改动,类似于PICMG等扩展槽和键盘、鼠标、USB等接口就是如此,它们必须配合机箱上的孔位,维持相对的位置。但是有些时候会提供新的机箱挡板来替换掉机箱所自带的挡板,来实现新接口布局。


(3)CPU与芯片组的布局,由于CPU与CHIPSETS相连的电路比较重要,而且芯片组有特殊的设计要求,再者芯片组厂商对CPU、芯片组及其周边的区域设计也有很明确的要求,所以设计布局时几乎都是采用公版设计的。


(4)除开扩展槽和CPU、CHIPSETS之外,其他部件可以比较自由安排位置。例如ATX电源接口座,应该设计的远离CPU风扇,让机箱内得到更好的散热效果。


(5)工控机主板的布局要求合理性,工控机主板的某些设计考虑的并不很周全,如果您选购的时候需要注意的一些细节,例如有部分工控机主板在CPU接口附近的电容会影响风扇的安装等等,这些都是您选购时候应该注意的事情。


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2、工控机主板布线设计


(1)在讲布线设计之前,本文先跟大家说概念:北桥芯片到CPU、内存距离相等是工控机主板设计的基本要求,即所谓的"时钟线等长"。我们知道作为CPU与内存连接桥梁的北桥芯片在布局上就很有讲究。现在一些有研发实力的工控机主板厂商在北桥芯片安排布局上采用旋转45度的巧妙设计,不但缩短了北桥与CPU、内存槽、AGP槽之间的走线长度,而且使时钟线等长。


(2)工控机主板上的布线设计是一门比较专业的学问,它要视不同的线路特性进行不同的设计处理方式。工控机主板上采用的"蛇行布线"就很有讲究,有些人认为蛇行布线越多就说明有更高的设计水平,这种观点是错误的。采用蛇行布线的原因有两个:一个是为了保证布线线路的等长,因为像CPU到北桥芯片的时钟线,它不同于普通电器上的线路,在这些线路上以100MHz左右的频率高速运行的信号对线路的长度十分的敏感,不等长的时钟布线路会引起信号的不同步进而造成系统不稳,这样某些线路需要以弯曲的方式走线,以调节长度;另一个使用蛇行布线的常见原因是为了尽可能减少电磁辐射(EMI)对主板其余部件和人体的影响,因为高速而单调的数字信号会大大地干扰主板上模拟器件的工作,如AC''97芯片或板载的软猫等。平常抑制EMI的一种简便方法就是通过设计蛇形布线,来尽可能多吸收消化辐射。采用蛇行布线有了上面这些好处,并不是说在工控机主板布线设计的时候使用蛇行布线越多越好,因为过多过密的主板布线会造成工控机主板布局的疏密不均,会对工控机主板的质量有一定的影响。好的布线应使工控机主板上各部分线路密度差别不大,并且要尽可能均匀分布否则很容易造成工控机主板的不稳定。


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