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工控机电路板设计过程中的常见误区

发布时间:2019-11-06来源:迈肯思关键词标签: 工业机箱 4u机箱 电路板

工业机箱电路板是指工业控制所专用的或通用的电路板,一般的工控电路板底层的电路都是做好了的,预留有IO,买了工控电路板后,在电路板上预留的输入输出口接上用户自己的器件,比如电机,电磁阀,传感器从而完成自己想要完成的功能 。

 

工控电路板的工作原理如下:

 

在电路板下面,是错落有致的电路布线;在上面,则为棱角分明的各个核心部件:插槽、芯片、电阻、电容等。

当主机加电时,电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、4U机箱,IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后,工业机箱主板会根据BIOS(基本输入输出系统)来识别硬件,并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。

 

工控主板的特点:将不同电压的用电器连接在一起,并提供相应的电源;将不同功能的用电器连接在一起,使它们相互传递信息;接收外来数据,并给其它设备处理;将内部设备处理的数据集中,并传递给外界;平衡电脑中的数据、能源、速度、温度、电流等。

工业机箱

然而在工业机箱电路板设计过程中,有几个常见的误区:

 

误区一:这板子的PCB设计要求不高,就用细一点的线,自动布吧

 

解读:自动布线必然要占用更大的PCB面积,同时产生比手动布线多好多倍的过孔,在批量很大的产品中,PCB厂家降价所考虑的因素除了商务因素外,就是线宽和过孔数量,它们分别影响到PCB的成品率和钻头的消耗数量,节约了供应商的成本,也就给降价找到了理由。

 

误区二:这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些。

 

解读:电路设计的14个误区解读:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各32位,可能还有244/245隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了。

 

误区三:CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢?先让它空着吧,以后再说。

 

解读:不用的I/O口如果悬空的话,受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了,而MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。如果把它上拉的话,每个引脚也会有微安级的电流,所以最好的办法是设成输出(当然外面不能接其它有驱动的信号)

 

现象四:4U机箱这款FPGA还剩这么多门用不完,可尽情发挥吧

 

解读:FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比,所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100倍。尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方法。

 

误区五:这些小芯片的功耗都很低,不用考虑

 

解读:对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的,它主要由引脚上的电流确定,一个ABT16244,没有负载的话耗电大概不到1毫安,但它的指标是每个脚可驱动60毫安的负载(如匹配几十欧姆的电阻),即满负荷的功耗最大可达60*16=960mA,当然只是电源电流这么大,热量都落到负载身上了。

 

误区六:存储器有这么多控制信号,我这块板子只需要用OE和WE信号就可以了,片选就接地吧,这样读操作时数据出来得快多了。

 

解读:大部分存储器的功耗在片选有效时(不论OE和WE如何)将比片选无效时大100倍以上,所以应尽可能使用CS来控制芯片,并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽度。

 

 

 

解读:硬件只是搭个舞台,唱戏的却是软件,总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的,如果软件能减少外存的访问次数(多使用寄存器变量、多使用内部CACHE等)、及时响应中断(中断往往是低电平有效并带有上拉电阻)及其它争对具体单板的特定措施都将对4U机箱降低功耗作出很大的贡献。

 

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