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工业控制计算机主板的布局与设计要点分析
bhwl | 2017-09-07 12:00:40    阅读:50   发布文章

工业控制计算机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机,而工业主板对工业控制计算机而言至关重要,随着电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业的迅速发展,从数字家庭用的机顶盒、数字电视,到银行柜员机、高速公路收费系统、加油站管理、制造业生产线控制,金融、政府、国防等行业信息化需求不断增加,对工业控制计算机的需求很大,市场发展前景十分广阔。

工业主板 (2).jpg

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(DESIGNANDLAYOUT)、以及工控机主板的做工用料这三方面来决定的。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(CHIPSETDESIGNGUIDE),同时一般还会有基于标准的样板,我们叫做工程板。


工控机主板布局结构的安排

(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,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,那就要看用户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。

工控机主板布线设计

下面将要介绍如何观看主板的做工质量

(1)在讲布线设计之前,笔者跟大家说概念: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。

工控机主板的做工用料

1、PCB(印刷电路板)的做工

质量有保证的PC板色彩基本保持一致,光洁度好,看起来油光发亮的一般质量就比较好。PCB板层数一般的标准是4、6层板,当然6层板质量要好很多。

2、SMT(表面贴装)元器件的做工

主要通过观察某些元器件贴装精度来判定主板的生产工艺是否精良,标准的元器件贴装定位准确,没有偏移。

3、工控机主板用料

名牌大厂所生产的工控机主板用料,像CPU插座、扩展槽和插槽等都采用名厂的插接界面元器件,主板的性能也就不用多说了。


朗锐智科具备丰富工业控制主板开发经验,提供高可靠、高品质的工业主板解决方案。相信此时您已经能够轻松的区分出采用不同芯片组的工控机主板性能的差距。


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