X86主板原理圖設計的經驗介紹

根據筆者設計的一些經驗，把整個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LDO和DC-DC 開關電源控制芯片實現。如何能夠比較高效而且準確的設計出整個系統的電源呢？ 根據我自己的經驗，掌握幾個思路，就可以設計出滿足系統需求的電源。

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：

優點：電路簡單，本身體積小，外圍器件少，布局簡單，產生的電壓紋波比較小，

缺點：瞬態響應差，提供的電流小，轉換效率低。如系統的常開電壓。

適用范圍：需要小電流，且對電流瞬態響應要求不高的非關鍵電路中。

DC-DC的特點：

優點：瞬態響應好，能提供大電流，轉換效率高

缺點：電路復雜，外圍器件比較多，容易產生振鈴，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生突變的電路。如VCORE,VDIMM等等。

3、 掌握每路電壓的在什么狀態下工作， 即芯片在系統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.：要求系統能夠實現網絡喚醒，則此時網卡芯片必須使用3.3VSB常開電壓供電。假設網卡芯片采用工作電壓供電，則系統關機之后，工作電壓也全部都斷掉了，則此時網卡就無法工作。

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？

我們應該根據參考設計給出的時序要求，對應設計每個電源。

各芯片所需的時鐘CLK設計： 通過無源晶振+時鐘芯片+有源晶振來實現

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廠家配合跟進設計和這個芯片組對應的時鐘芯片。

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。

系統開機時序信號設計：

X86系統，一般而言，由我們設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，由于芯片內部集成多個功能模塊，而不同模塊的電源狀態也不一樣，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。

根據我個人理解復位信號設計遵循兩個原則：

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都穩定之后，統一提供一個復位信號。

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的時候就很比較容易和高效了。

各種功能的實現：

一個芯片的功能實現不是單一的，必須建立在系統為它們提供了正確的電壓，時鐘，以及與主芯片之間正確的總線連接基礎之上。這里提到的功能實現主要是指如何能夠根據芯片特點來實現功能。要能夠比驕好的實現芯片的功能，我總結了一下幾點經驗

1． 了解芯片能夠實現的功能，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，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.

平時經驗的總結：

每種產品，由于消費的群體不一樣，都有自己的使用特點和應用環境，因此還需根據實際的產品針對細節部分進行具體的設計。平時設計過程中的點點滴滴都需要總結和積累。