Thiết kế điện tử - Bàn về thiết kế bo mạch chủ PCB

Thiết kế bo mạch chủ đề cập đến bảng mạch in được thiết kế cho bo mạch chủ máy tính hoặc các thiết bị điện tử khác, là nền tảng cốt lõi của các sản phẩm điện tử và mang các thành phần điện tử khác nhau như bộ xử lý, mô-đun lưu trữ và các đầu nối khác.

Đối với bo mạch chủ, ngoài các vật liệu phụ tùng (chẳng hạn như sử dụng tụ điện chất lượng cao, dây nguồn ba pha, v.v.), thiết kế dây và bố cục của bo mạch chủ cũng rất quan trọng. Do có nhiều hình thức khác nhau của hệ thống dây và thiết kế bố trí bo mạch chủ, đây cũng là sự khác biệt chính giữa bo mạch chủ chất lượng cao và chất lượng thấp. Nhưng làm thế nào để biết bo mạch chủ có thiết kế tốt hay không? Sau đây, chúng ta sẽ làm một phân tích đơn giản về vấn đề này.

Giải thích thiết kế bố cục của bo mạch chủ

Bố cục của bo mạch chủ chủ yếu được phản ánh trong sự sắp xếp vị trí của các thành phần khác nhau (chẳng hạn như chip mạch tích hợp, điện trở, tụ điện, khe cắm, v.v.) trên bo mạch PCB cũng như định tuyến đường dây. Trong mắt các chuyên gia, một bo mạch chủ tốt giống như một tác phẩm nghệ thuật tinh xảo.

Thông thường, các nhà sản xuất chipset cung cấp hướng dẫn thiết kế chipset (hướng dẫn thiết kế chip) khi cung cấp cho các nhà sản xuất bo mạch chủ. Đồng thời, thường có các mẫu dựa trên tiêu chuẩn, được gọi là "bảng kỹ thuật, bảng công cộng". Các nhà sản xuất bo mạch chủ lớn thường tuân theo thiết kế bo mạch PCB tiêu chuẩn, tạo ra bo mạch chủ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật được cung cấp bởi chipset chính thức. Chất lượng của loại sản phẩm này được đảm bảo, nhưng với mức giá cao hơn. Thay vào đó, một số nhà sản xuất vừa và nhỏ thường thực hiện các điều chỉnh lớn đối với cấu trúc bo mạch chủ để cân bằng mối quan hệ giữa chi phí và chức năng. Chất lượng của những sản phẩm này có thể nói là tốt xấu lẫn lộn.

Giải mã thiết kế cáp của bo mạch chủ

1. Khái niệm về độ dài bằng nhau của đường đồng hồ

Trên bo mạch chủ, khoảng cách từ chip Northbridge đến CPU, bộ nhớ và khe cắm AGP phải bằng nhau. Đây là yêu cầu cơ bản của thiết kế bo mạch chủ, được gọi là khái niệm "chiều dài bằng đường đồng hồ". Là cầu nối giữa CPU và bộ nhớ, chip cầu Bắc rất cầu kỳ về bố cục. Ví dụ, một số nhà sản xuất bo mạch chủ có khả năng phát triển đã sử dụng một thiết kế khéo léo xoay 45 độ trong bố cục của chip Northbridge, không chỉ làm giảm chiều dài cáp giữa chip Northbridge và CPU, ổ cắm bộ nhớ và ổ cắm AGP, mà còn cho phép nhiều dòng đồng hồ đạt được chiều dài tương tự.

2 Sai lầm khi rắn đi đường

Dây rắn là một hình thức cáp phổ biến trên bo mạch chủ của máy tính. Những người đã từng chơi trò chơi điện thoại di động Nokia Snake chắc hẳn không xa lạ gì. Thiết kế dây trên bo mạch chủ là một kiến thức chuyên môn. Một số người nghĩ rằng càng có nhiều đường uốn lượn, mức độ thiết kế càng cao. Quan điểm đó là sai.

Trên thực tế, có hai lý do để áp dụng Serpentine Line trên bo mạch chủ của bạn:

Một là, đảm bảo chiều dài đường phối hợp bằng nhau. Vì đường đồng hồ từ CPU đến chip Northbridge không giống với các mạch bảng của các thiết bị gia dụng thông thường, tín hiệu chạy ở tốc độ cao trên các mạch này ở tần số khoảng 100 MHz rất nhạy cảm với chiều dài của mạch. Các đường đồng hồ có độ dài khác nhau có thể dẫn đến tín hiệu không đồng bộ, do đó dẫn đến hệ thống không ổn định. Do đó, một số dòng nhất định phải được định tuyến theo cách uốn cong để điều chỉnh chiều dài.

Một lý do phổ biến khác để sử dụng serpentine là giảm thiểu tác động của bức xạ điện từ (EMI) đối với phần còn lại của bo mạch chủ và cơ thể con người. Nó can thiệp vào hoạt động bình thường của các thành phần riêng lẻ trong bo mạch chủ do tốc độ cao và tín hiệu kỹ thuật số đơn điệu. Thông thường, một cách dễ dàng để các nhà sản xuất bo mạch chủ ức chế EMI là thiết kế một đường serpentine để hấp thụ càng nhiều bức xạ càng tốt. Tuy nhiên, chúng ta cũng nên thấy rằng mặc dù có những lợi ích được mô tả ở trên khi sử dụng Serpentine Lines, điều đó không có nghĩa là càng nhiều Serpentine Lines được sử dụng khi thiết kế dây cho bo mạch chủ của bạn thì càng tốt. Bởi vì quá nhiều bo mạch chủ và mật độ sẽ dẫn đến bố trí bo mạch chủ không đồng đều, điều này sẽ có ảnh hưởng nhất định đến chất lượng bo mạch chủ. Các đường dây tốt nên làm cho mật độ đường của các phần của bo mạch chủ chênh lệch không lớn, và nên phân bố đều có thể, nếu không sẽ dễ gây ra sự không ổn định của bo mạch chủ.

3. Tránh sử dụng bo mạch chủ "Flyline"

Để đánh giá hệ thống dây điện của một bo mạch chủ, bạn cũng có thể đánh giá từ góc quay của hệ thống dây điện. Một hệ thống dây điện bo mạch chủ tốt nên đồng đều và gọn gàng hơn và góc quay của hệ thống dây điện không được nhỏ hơn 135 độ. Bởi vì các dấu vết với góc quay quá nhỏ tương đương với các yếu tố cảm ứng trong mạch tần số cao, chúng gây nhiễu cho các thiết bị khác.

Trong khi một số nhà sản xuất bo mạch chủ có thiết kế kém thường có lỗi trong sản phẩm cuối cùng do sức mạnh kỹ thuật khi thiết kế hệ thống dây điện. Tại thời điểm này, việc sửa chữa con người được sử dụng để giải quyết vấn đề. Dây này xuất hiện do thiết kế không hợp lý được gọi là "dây bay". Nếu có dây bay trên bo mạch chủ, nó chứng minh rằng có một số vấn đề với thiết kế dây của bo mạch chủ.

Trên đây là một giới thiệu ngắn gọn về thiết kế PCB bo mạch chủ, Ipcb cũng cung cấp các nhà sản xuất PCB và công nghệ sản xuất PCB