面介紹了很多串擾的內容,包括了串擾的來源和形成、串擾的類型、串擾的仿真和測試等,也介紹了一些減少串擾的方法,其中有一條減少串擾的方法就是把重要的信號網絡用地網絡保護起來。大家通常把這個增加的地網絡叫保護線,如下圖所示:
這個地網絡GND真的就可以保護信號網絡了嗎?尤其是上圖所示的這類地網絡(沒有加地過孔)。本文和大家一起來討論下這個地網絡是否真的一定需要增加。
文章尾部根據實驗和仿真結論給出總結。
通常情況下,如果沒有保護地的設計或者隔離地的結構如下圖所示:
如果加保護地的結構如下圖所示:
對于這類復雜的問題,我們可以通過建模進行仿真分析。在ADS中建立一個簡單的模型,即可對其進行定性的研究。不同的結構分別可以建模如下。
考慮有保護地時,一般保護地線會離被保護的信號網絡1W(線寬)或者1H(信號到參考層的距離),建模如下圖所示:
仿真其近端和遠端串擾結果如下圖所示:
如果把在保護地按十分之一波長接地(相當于接地過孔),其結構如下圖所示:
仿真其近端和遠端串擾結果如下圖所示:
如果加了保護線,但是沒有連接到地線上去,其結構如下圖所示:
仿真其近端和遠端串擾結果如下圖所示:
沒有保護地的結構,則兩個信號網絡之間的間距就會比較大,建模如下圖所示:
仿真其近端和遠端串擾結果如下圖所示:
把四個仿真結果放置在一起,其結果對比如下圖所示,dB(S(3,1))表示沒有保護地線、dB(Guardtrace_2..S(3,1))表示有包含地線的結果,但是中間沒有接地、dB(Guardtrace_2gnd..S(3,1))表示有保護地的結果,按十分之一波長接地、dB(Guardtrace_open..S(3,1))表示沒有接地(開路)的結果:
從對比結果上看:
1、當保留了銅皮,并且銅皮沒有連接到GND上時,串擾是最大的。
2、當保留了銅皮,并且連接到GND,即保留了“保護地”,但是如果沒有按照十分之一波長加地孔(GND按照1/10間距布放地孔),串擾也會比較大
3、保留銅皮,并且連接到GND,,即保留了“保護地”,并且按照十分之一波長加地孔(GND按照1/10間距布放地孔),則串擾會更小,效果最好。
4、如果有足夠的空間,刪除銅皮,即:不加保護地,其結果也相對比較好,但是會比按十分之一波長加地孔大一些。
以上的結論是在有限的實驗中獲得的,也是近期研究串擾的部分結論,還有部分結果,等驗證板完成后再做分享,所以結論僅供參考。如果大家有興趣,也可以自行多加分析研究。
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近十來年,電腦主板的接口插針也標準化了,插針的定義也固定下來了,所以對于維修者來說沒有難度了。不像之前不同廠家插針接口定義不同,單單USB接口就有多種,有雙接口反插的,也有同插的,還有4根GND的,裝機時必須查看主板說明書才行。
1、前面板插針
現在臺式機前面板插針是9針接口,分別是POWER LED+,POWER LED-,一般機箱是分開的。下面就是硬盤指示燈HD+,HD-。再挨著就是BT和RST,這兩個接口四根針不分正負,插上就能。
如果遇到電源開關不靈光的時候,還可以和RST換位,把REST按鍵當電源開關使用。
下圖是聯想品牌機的前置面板接口,這個就不一樣了,功能定義也更多一些。
2、USB插針
現在主板USB接口接口的插針都是9針接口了,10針插頭空一針,緊挨著空針的就是GND,共兩根。因為機箱的USB插座也是標準9針不可分離,所以不需要考慮插針順序,插上就可以。
3、COM口插針
雖然COM很長時間都不用了,但是對于硬件開發人員來說,使用原生COM口進行程序調試還是非常可靠的,比USB轉COM口要好用多了。所以一些主板上還保留了COM接插針,方便有需要時進行擴展。
COM口早期的插針是全10P接口,現在的插針是9P的,只是缺針的位置正好和USB插針相反。
4、LPT接口插針
這也是過渡期的產品,為了兼容之前的并口設備,同時又為了適應新的架構,在主板上就設計了LPT插針。如果需要就可以使用外接擴展方法使用電腦主機具備傳統的并口功能。
6、USB3.0接口
現在主板都帶有一個USB3.0或USB3.2接口,同時現在電腦機箱前置面板也具備一個3.0接口和兩個USB2.0接口。不過有的主板雖然接口和插頭都是有模有樣,但實際仍然是USB2.0功能,內部的電線只有四根。
7、前置音頻接口
雖然現在電腦音頻已經發展到數字音頻了,前置面板的耳機插孔使用的人也不多,但是主板上仍然保留了前置面板音頻輸出接口。一般標識符號為F_AUDIO,為9P接口,第7P為空針。
8、SPK接口插針
現在機箱已經不再帶SPK喇叭了,另外主板也不送小喇叭了,所以現在主板上的SPK插針(4P)多數都閑置。在維修的時候,要判斷主板的啟動情況,插上一個小喇叭還是非常有用的。
9、IR接口插針
因為IR跳線插針用得非常少,所以現在很多主板上已經取消了。
10、CMOS CLR跳線
主板的CMOS跳線,不同主板標識略有差異,不過都是一個3P跳線或者2P跳線,在主板上電池附近。找到主板的電池,就能找到這個跳線。
遇到電腦開機風扇轉一下就停,按下電源開關沒有反應等問題時,首先對CMOS電池進行放電,清空CMOS配置信息,然后重新加電開機,觀察是否正常啟動?
11、FDD接口
15年前的電腦主板一般還是帶FDD接口,這也是最后幾批帶FDD接口的主板了,因為FDD軟驅馬上就退市了,只是為了可有可無的用途,還保留了。
12、IDE接口
當年有IDE接口問題最多,硬盤需要設置主從盤,數據線還有反正,BIOS里面有時還要設置硬盤模式。有一處設置不好,就會出問題,不是藍屏,就是硬盤速度慢。
13、LCD接口
這種液晶屏接口只會出現在一體機里,液晶屏直接和主板相連接,使用FCC屏線連接。
14、TPM插針
這是早期的主板為了兼容WIN11操作系統,可以在主板上安裝TPM模塊。現在的主板已經集成了TMP模塊,所以就沒有這個跳線插針了。
見ATX電源接口:
輸出電壓可以根據接口電線的顏色來區分:
黃色:+12V輸出
紅色:+5V輸出
橙色:+3.3V輸出
紫色:待機+5VS輸出
藍色:(負電壓)-12V輸出
白色:(負電壓)-5V輸出
黑色:GND 地線(0V) 電源供電回路的必要組成部分
灰色:Power Good信號線,當電源各組電壓都正常后,給主板輸送一個電源好信號
綠色:PS-ON 開機信號線(當其與地線短接會啟動電源)
電源通電以后,只有一個+5VS待機電壓輸出,紫色線、常稱為紫5V,給主板供電,等我們按電腦開機按鍵后,電源接口上的綠色線,也就是PS-ON 開機信號線,會被開機電路短接到地,ATX電源主電源電路就開始工作,輸出+12V、+5V、+3.3V、-12V等各種電壓。
ATX電源檢測時,把綠色線和黑色線短路,就可以啟動電源,通過萬用表檢測輸出電壓判斷電源好壞。