X86主板原理圖設計的經(jīng)驗總結

根據筆者設計的一些經(jīng)驗，把整個(gè)系統原理圖的詳細設計分成了一下幾大模塊。

電源部分設計：通過(guò)LDO和DC-DC 開(kāi)關(guān)電源控制芯片實(shí)現。如何能夠比較高效而且準確的設計出整個(gè)系統的電源呢？ 根據我自己的經(jīng)驗，掌握幾個(gè)思路，就可以設計出滿(mǎn)足系統需求的電源。

1、 系統使用哪種電源：DC-12VIN, ATX ,還是電池？

DC-12V IN：主板設計的電源就更多路，除了芯片電源外，I/O供電也要另外轉換，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變化的直流電源。對芯片特別是電源轉換芯片的輸入范圍提出了更高的要求，而且對電源轉換芯片的效率也提出了更高要求。

2、 根據芯片廠(chǎng)商提供的datesheet掌握每個(gè)芯片所需的各路電壓，對紋波電壓的要求，同時(shí)了解 每路電壓所需的電流。通過(guò)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(jiǎn)單，本身體積小，外圍器件少，布局簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的電壓紋波比較小，

缺點(diǎn)：瞬態(tài)響應差，提供的電流小，轉換效率低。如系統的常開(kāi)電壓。

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

DC-DC的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：瞬態(tài)響應好，能提供大電流，轉換效率高

缺點(diǎn)：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(lái)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)就決定我們在哪個(gè)時(shí)刻就要為芯片進(jìn)行供電了。

例子1.：要求系統能夠實(shí)現網(wǎng)絡(luò )喚醒，則此時(shí)網(wǎng)卡芯片必須使用3.3VSB常開(kāi)電壓供電。假設網(wǎng)卡芯片采用工作電壓供電，則系統關(guān)機之后，工作電壓也全部都斷掉了，則此時(shí)網(wǎng)卡就無(wú)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(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？

我們應該根據參考設計給出的時(shí)序要求，對應設計每個(gè)電源。

各芯片所需的時(shí)鐘CLK設計： 通過(guò)無(wú)源晶振+時(shí)鐘芯片+有源晶振來(lái)實(shí)現

分為總線(xiàn)時(shí)鐘和芯片工作時(shí)鐘

一般而言對于幾個(gè)大的CPU廠(chǎng)家推出的芯片組比如intel, amd ,via等等，都有專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘芯片生產(chǎn)廠(chǎng)家配合跟進(jìn)設計和這個(gè)芯片組對應的時(shí)鐘芯片。

因此主芯片所需要的各種總線(xiàn)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(guò)無(wú)源晶振或者有源晶振來(lái)提供。

系統開(kāi)機時(shí)序信號設計：

X86系統，一般而言，由我們設計的時(shí)序電路主要包括：RESET信號，各路電壓的時(shí)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(lái)設計。

RESET信號：

功能接口芯片一般而言就一個(gè)RESET信號，但像南橋這樣比較復雜的IO芯片，由于芯片內部集成多個(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(kāi)電源供電，有些采用工作電源供電，因此可能就有好幾個(gè)復位信號。

根據我個(gè)人理解復位信號設計遵循兩個(gè)原則：

1．單顆芯片的復位信號，復位信號必須在VCC穩定之后，在進(jìn)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(shí)：在這些芯片VCC都穩定之后，統一提供一個(gè)復位信號。

各芯片之間的連接：

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

各種功能的實(shí)現：

一個(gè)芯片的功能實(shí)現不是單一的，必須建立在系統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(xiàn)連接基礎之上。這里提到的功能實(shí)現主要是指如何能夠根據芯片特點(diǎn)來(lái)實(shí)現功能。要能夠比驕好的實(shí)現芯片的功能，我總結了一下幾點(diǎn)經(jīng)驗

1． 了解芯片能夠實(shí)現的功能，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(guò)閱讀芯片的PDF,了解芯片的需要的電壓和時(shí)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(xiàn)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(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pdf中未能理解的部分電路，需要與廠(chǎng)家fae詳細溝通。并在最終設計好之后，把該部分的原理圖提交給FAE，幫忙做最后的CHECK.

平時(shí)經(jīng)驗的總結：

每種產(chǎn)品，由于消費的群體不一樣，都有自己的使用特點(diǎn)和應用環(huán)境，因此還需根據實(shí)際的產(chǎn)品針對細節部分進(jìn)行具體的設計。平時(shí)設計過(guò)程中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴都需要總結和積累。