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1、研研 祥 智 能硬件设计规范制定单位：研祥智能RD中心制定人员：刘君玲 制定日期：2008.7.14更改历史记录版本修改内容修改日期A0Initial release2008.7.19目录第1章 前言5第2章 一般元器件设计规范82.1电阻功能及应用规范82.2 电容功能及应用规范92.3 电感功能及应用规范102.4 二极管功能及应用规范112.5 晶体三极管功能及应用规范112.6 MOS管功能及应用规范12第3章 I/O接口设计规范143.1 COM口原理及设计规范143.2 LPT接口原理及设计规范153.3 LAN接口原理及设计规范153.4 USB接口原理及设计规范163.5 SA
2、TA接口原理及设计规范163.6 IDE接口原理及设计规范163.7 CF卡原理及设计规范163.8 VGA接口原理及设计规范173.9 DVI接口原理及设计规范183.10 LVDS接口原理及设计规范193.11 LCD接口原理及设计规范193.12 HDMI接口原理及设计规范20第4章 总线设计规范214.1 SMBUS总线原理及设计规范214.2 AC97和HDA总线原理224.3 DDR，DDR2和DDR325第5章 X86主板设计规范265.1 X86主板架构265.2 上电时序设计265.3 时钟分配及设计275.4 芯片组功能设计285.5 音频芯片选用及设计385.6 SIO芯
3、片选用及设计39第6章 主板电源设计规范41第7章 PCB板分层设计规范437.1 4层板设计437.2 6层板设计437.3 8层板设计437.4 10层板设计43附录A：主板逻辑设计检查表44附录B：主板PCB设计检查表45第1章 前言1.1 目的是将硬件设计规范化 为了使大家在设计过程中少走弯路以及达到EVOC项目设计的规范性,硬件开发的基本过程应遵循硬件开发流程规范文件执行。不仅如此，硬件开发设计到技术的应用、器件的选择等，必须遵照相应的规范化措施才能达到质量保障的要求。这主要表现在，技术的采用要经过项目评审组的评审，开发过程完成相应的规定文档，另外，常用的硬件电路设计要参考标准化功能
4、模块进行设计。1.2 设计流程EVOC项目开发流程以及在开发过程中逻辑工程师的职责如下表所示: 1.3 基本技能和素质硬件工程师应掌握如下基本技能:a. 由需求分析至总体方案、详细设计的设计能力.b. 熟练运用设计工具，设计原理图以及在试样过程出现问题时debug的能力.c. 掌握常用标准化模块电路的设计能力，如CPU、南桥、北桥、I/O、显示和Audio等模块.d. 文档的写作技能.e. 接触供应商、保守公司机密的技能.硬件工程师在设计过程中要具有以下素质：a. 硬件工程师应勇于尝试新的先进技术之应用，在产品硬件设计中大胆创新，责任心强，注意细节，在设计过程中避免犯跟以前类似的错误.b. 坚
5、持采用开放式的硬件架构，把握硬件技术的主流和未来发展，在设计中考虑将来的技术升级.c. 充分利用公司现有的成熟技术，保持产品技术上的继承性.d. 在设计中考虑成本，控制产品的性能价格比达至最优.e. 技术开放，资源共享，促进公司整体的技术提升.第2章 一般元器件设计规范2.1电阻功能及应用规范 我们EVOC目前用的电阻主要有: 片状电阻;热敏电阻;贴片网络电阻;压敏电阻A） 电阻的常用作用： a.上拉，下拉;b.组成RC回路; c.与其他元件串联起来起分压作用; d.于其他元件并联起来起分流作用; e.与LED串联起限流作用.在电路设计时，总是遇到上拉（或者下拉）电阻，为什么需要上拉（或者下拉
6、）电阻呢？ 1、当TTL(5V)电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V）， 这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值; 2、OC或OD门电路必须加上拉电阻，以提高输出的电平值; 3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻; 4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻降低输入阻抗，提供泄荷通路; 5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力; 6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空比较容易接受外界的电磁干扰; 7、长线传输中电阻
7、不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。上拉电阻阻值的选择原则包括: 1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小; 2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大; 3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。 PS：对下拉电阻也有类似道理。B）0欧电阻作用我们经常在电路中见到0欧的电阻，既然是0欧的电阻，那就是导线，为何要装上它呢？其实0欧的电阻还是蛮有用的。大概有以下几个功能：做为跳线使用。这样既美观，安装也方便。在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。我们可以
8、用一个0欧的电阻来连接这两个地，而不是直接连在一起。这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜等处理时，就会方便得多。附带提示一下，这样的场合，有时也会用电感或者磁珠等来连接。做保险丝用。由于PCB上走线的熔断电流较大，如果发生短路过流等故障时，很难熔断，可能会带来更大的事故。由于0欧电阻电流承受能力比较弱（其实0欧电阻也是有一定的电阻的，只是很小而已），过流时就先将0欧电阻熔断了，从而将电路断开，防止了更大事故的发生。有时也会用一些阻值为零点几或者几欧的小电阻来做保险丝。不过不太推荐这样来用，但有些厂商为了节约成本，就用此将就了。为调试预留的位置。可以根据需要，决定是否安装，或者其
9、它的值。有时也会用*来标注，表示由调试时决定。作为配置电路使用。这个作用跟跳线或者拨码开关类似，但是通过焊接固定上去的，这样就避免了普通用户随意修改配置。通过安装不同位置的电阻，就可以更改电路的功能或者设置地址。 2.2 电容功能及应用规范 A）常用电容分为 MLCC（NPO，C0G，X7R，X5R，Y5V）、电解电容（ 铝，钽，OS-CON， Poscap）、瓷片电容等几类。B）电容的作用：滤波，去耦合（LC），旁路，AC 耦合，调谐，RC delay，储能等（旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源）。C）电容使用时需考虑1）耐压（对
10、于钽电容，要降额到50使用（就是说10V耐压值的钽电容只能用到5V以下的电路）,此时其失效率才在10ppm下；对于POS-CAP，如果电压标称值大于10V，就要降额到80使用，如果电压标称值小于10V，就要降额到90使用。另外，MLCC电压可以不用降额；对于rubycon的铝电解电容，只要电路中电压的峰值不超过电容的额定电压即可。12V的电路使用16V的电容，5V的电路使用6.3V的电容都是没有问题的）2）BUCK电路的输入电压端电容要重点考虑纹波电流，输出电压端电容考虑ESR值，3）寿命4）温度变化曲线5）频率变化曲线D）高频等效电路 E）串并联特点in Parallelin SeriesC
11、C1+C2C1XC2C1+C2ESRESR1XESR2ESR1+ESR2ESR1+ESR2Vlower of the two valueslower of the two valuesDFhigher of the two valueshigher of the two valuesRCincrease in ripple current capability. lower of the two values我们选择电容的标准：1. 尽可能低的ESR值;2. 尽可能高的电容谐振频率值。2.3 电感功能及应用规范A)电感的作用：滤波、振荡、延迟、陷波等在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，它与
12、电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等；电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。我们已经知道，电容具有”阻直流，通交流”的本领，而电感则有”通直流，阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路，那么，一部分交流干扰信号将被电容消耗掉；变得比较纯净的直流电流通过电感时，其它的交流干扰信号也被变成磁感和热能消耗掉，频率较高的最容易被电感阻抗，这就可以抑制较高频率的干扰信号。B)电感与磁珠区别：电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件 电感多用于电源滤波回路；磁珠多用于信号回路，用于EMC对策，磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则
13、侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠；而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路中、低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过 50MHZ。 2.4 二极管功能及应用规范 A）二极管分类: 目前EVOC用到的二极管有TVS二极管、电压基准二极管、贴片二极管、贴片肖特基二极管、稳压二极管。 B）主要特性：单向导电特性 C）二极管应用:常用二极管作整流器，把交流电变为直流电，即只让交流电的正半周（或负半周）通过，再用电容器滤波形成平滑的直流。
14、很多线路的电源部分都是这样的；二极管也用来做检波器，把高频信号中的有用信号“检出来”，老式收音机中就会有一个“检波二极管”；除此之外，二极管还常用在稳压电路和各种调制电路中。 D)在主板的电路设计中，二极管经常在电路中起保护作用2.5 晶体三极管功能及应用规范三极管：三极管是模似电子中最常用的一种元器件，它的三个管脚分别是基极，集电极和发射极分别是简称为b极，c极和e极。就其内部来分可以分为PNP型和NPN型。 三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB变化越大，集电极电流IC变化也越大，反之，基极电流变化越小，集电极电流变化也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大原理。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数（=IC/IB, 表示变化量。）。
