專(zhuān)利名稱(chēng)：一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速信號(hào)接口設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種提高加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性的裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子系統(tǒng)的工作速度越來(lái)越快，電路密度也越來(lái)越大，越來(lái)越多新的接口技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的低速并行傳輸技術(shù)遇到不可穿越的瓶頸，因此無(wú)一例外地采用高速串行技術(shù)。當(dāng)前加固計(jì)算機(jī)總線和接口的數(shù)據(jù)傳輸速度不斷增長(zhǎng)，已經(jīng)逐步采用高速串行總線接口代替原來(lái)的低速并行接口——SATA取代PATA，DVI取代VGA，PCIE取代PCI等等，達(dá)到了幾千兆，甚至幾十千兆的傳輸速率，信號(hào)的上升時(shí)間大多在I納秒以?xún)?nèi)。在未來(lái)一段時(shí)間里，加固計(jì)算機(jī)的總線接口速度也必然會(huì)越來(lái)越快，而由此引發(fā)的信號(hào)完整性問(wèn)題也就越來(lái)越突出。加固計(jì)算機(jī)信號(hào)接口引出主要采用后出線——通過(guò)在背板焊點(diǎn)上焊線至固定在后面板上的航空連接器的方式。這樣必然導(dǎo)致以下問(wèn)題信號(hào)輸出存在多次轉(zhuǎn)接(功能?！缞A——連接器——信號(hào)焊盤(pán)——用于焊接的導(dǎo)線——后面板航空插頭)導(dǎo)致高速信號(hào)阻抗不匹配；手工焊接導(dǎo)致焊接質(zhì)量參差不齊且工作量大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；用于焊接的導(dǎo)線質(zhì)量良莠不齊，不易控制；底板無(wú)法做三防處理等等。而由此必然引發(fā)信號(hào)完整性問(wèn)題一一信號(hào)出現(xiàn)毛刺、參差不齊、畸變、眼圖昏睡，導(dǎo)致加固計(jì)算機(jī)在調(diào)試、使用過(guò)程中出現(xiàn)許多難以解決的問(wèn)題，比如DVI顯示質(zhì)量問(wèn)題，USB2. O速率無(wú)法達(dá)到等等。綜合以上可以看出信號(hào)多次轉(zhuǎn)接是影響加固計(jì)算機(jī)信號(hào)完整性一個(gè)重要因素之一，而目前提高高速電子設(shè)備信號(hào)完整性的方法主要是通過(guò)改善高速背板設(shè)計(jì)、PCB布局布線設(shè)計(jì)和高速連接器設(shè)計(jì)等三種方法設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如專(zhuān)利02261324 “一種高速背板”公開(kāi)了一種高速背板，通過(guò)星型無(wú)源三端電路的三端分別通過(guò)導(dǎo)線和接插件與每個(gè)槽位相連接的方式，克服了現(xiàn)有高速背板電路設(shè)計(jì)中帶有空置導(dǎo)線頭走線拓?fù)涞男盘?hào)完整性中存在的問(wèn)題。專(zhuān)利03269508 “數(shù)字顯示背投系統(tǒng)的電路”公開(kāi)的數(shù)字顯示背投系統(tǒng)電路，通過(guò)PCB板布局設(shè)計(jì)，可以達(dá)到源端、傳輸線、負(fù)載端的阻抗匹配，消除了信號(hào)傳輸中的振鈴和環(huán)繞震蕩，保證了信號(hào)完整性和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。專(zhuān)利200680010619 “正交底板連接器”公開(kāi)了一種具有中心板足印的正交底板連接器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)中心板提供阻抗連續(xù)性和信號(hào)完整性，并能使同一個(gè)連接器連接到中心板的任何一側(cè)。這個(gè)設(shè)計(jì)生成正交互連而無(wú)需占用不必要的PCB實(shí)際資源。但以上方式均不能解決加固計(jì)算機(jī)信號(hào)多次轉(zhuǎn)接引發(fā)的信號(hào)完整性問(wèn)題，因此有必要提出一種既能減少加固計(jì)算機(jī)高速信號(hào)接口輸出轉(zhuǎn)接次數(shù)，又能改變目前機(jī)箱手工焊接局面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)箱底板三防處理的方法和加固計(jì)算機(jī)接口裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的內(nèi)容是提供一種提高加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性的裝置，通過(guò)采用PCB安裝型航空連接器、航空連接器集成型濾波器避免一般后出線計(jì)算機(jī)接口信號(hào)引出需要從底板焊點(diǎn)焊線到安裝在后面板上的航空連接器的環(huán)節(jié)，目的是有效減少信號(hào)轉(zhuǎn)接，提高高速接口信號(hào)完整性，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)底板三防處理；此外，該裝置具備風(fēng)扇智能監(jiān)控單元，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)箱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)與調(diào)速。本實(shí)用新型一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，包括機(jī)箱10、底板20、濾波器單元30和風(fēng)扇40。所述的機(jī)箱10 :包括圍框11、前面板12和后面板13。圍框11是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)6U方形腔體，底板20和后面板13通過(guò)底板上的安裝孔固定為一個(gè)整體安裝在圍框后部，加固計(jì)算機(jī)各種功能模塊可沿著圍框內(nèi)的軌道垂直插入到底板的相應(yīng)模塊插槽上。后面板主要用于引出加固計(jì)算機(jī)各種接口和安裝機(jī)箱風(fēng)扇40，前面板12帶指示燈和復(fù)位按鈕，安裝在圍框前部。為考慮搬運(yùn)方便，提供兩個(gè)把手14安裝在圍框的兩側(cè)。濾波器30位于機(jī)箱內(nèi)部，穿過(guò)底板上的濾波器安裝孔后安裝在后面板上，風(fēng)扇40通過(guò)匯流風(fēng)盒安裝在本接口裝置的后面板上。本實(shí)用新型的目的還需要通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高速底板設(shè)計(jì)，包括連接器選型，高速底板布局布線，高速底板電源完整性、信號(hào)完整性設(shè)計(jì)等，具體內(nèi)容如下(I)連接器選型為了考慮與目前大量使用焊線型航空連接器的加固計(jì)算機(jī)保持兼容，本實(shí)用新型使用的PCB焊接型連接器與目前加固計(jì)算機(jī)使用的主流的YMG型連接器在外觀、芯線定義以及機(jī)械尺寸上保持一致。本實(shí)用新型使用的PCB焊接型連接器為YMGB型。對(duì)于高速差分信號(hào)使用的連接器應(yīng)該嚴(yán)格考慮阻抗匹配要求。(2)高速底板布局布線底板布局面臨最大的問(wèn)題是如何在目前有限的底板面積上，同時(shí)布置總線連接器和航空連接器。底板上的印制板走線、過(guò)孔和連接器對(duì)高頻信號(hào)傳輸?shù)难舆t、反射、衰減、串?dāng)_等因素對(duì)高頻信號(hào)傳輸?shù)挠绊懺絹?lái)越嚴(yán)重，不僅要在底板上保證高頻信號(hào)傳輸?shù)男盘?hào)完整性(Signal Integrity,簡(jiǎn)稱(chēng)SI)，而且還必須盡量減少各個(gè)部件(連接器、印制線和過(guò)孔等)間的信號(hào)能量耦合，避免不必要的噪聲干擾。為了防止串?dāng)_，在布線過(guò)程中盡量避免平行走線，平行走線的長(zhǎng)度越短越好。對(duì)于高速串行接口信號(hào)線嚴(yán)格按照走線規(guī)范，控制線寬、線距、長(zhǎng)度以及阻抗匹配等。本實(shí)用新型一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以有效減少目前通用型加固計(jì)算機(jī)高速接口信號(hào)輸出轉(zhuǎn)接次數(shù)，有效提高加固計(jì)算機(jī)高速信號(hào)接口信號(hào)完整性，同時(shí)可以有效縮短加固計(jì)算機(jī)機(jī)箱的生產(chǎn)周期，避免手工焊線導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)底板三防處理，并且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)箱風(fēng)扇單元的故障管理與控制。

圖l-a、l-b、l_c為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中底板及濾波器的組成框圖；圖3為本實(shí)用新型中風(fēng)扇控制單元原理框圖；圖4-a，4_b為本實(shí)用新型中航空連接器集成型濾波器的機(jī)械圖；圖5為本實(shí)用新型中底板PCB布局圖；圖6為本實(shí)用新型中航空連接器集成型濾波器的電原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，底板20和后面板13安裝在圍框上11，加固計(jì)算機(jī)各種功能模塊可沿著圍框上的槽位軌道垂直插入安裝到底板上。濾波器30安裝在機(jī)箱內(nèi)部，通過(guò)定位孔在后面板上固定。機(jī)箱風(fēng)扇40通過(guò)匯流風(fēng)盒安裝在本接口裝置的后面板上。前面板12帶指示燈和復(fù)位按鈕，安裝在圍框前部。方便機(jī)箱搬運(yùn)的把手14安裝在圍框的兩側(cè)。如圖2，底板 20 由 CPCI 插座 21、DVIl 接口 22、DVI2 接口 23，USB 接口 24、PS2 接口 25、CNET接口 26、用戶(hù)自定義接口 27、串口 28、風(fēng)扇接口 29、診斷網(wǎng)接口 2a、VGA接口 2b、復(fù)位接口 2c、濾波器安裝孔2d、風(fēng)扇控制單元2e和信號(hào)地2f組成。加固計(jì)算機(jī)主板以及外設(shè)模塊的各種接口信號(hào)經(jīng)過(guò)CPCI插座21連接到直接焊接在底板上的PCB安裝型航空連接器22 2c。航空連接器22 2c為中航光電公司生產(chǎn)的YMGB型航空連接器，具體型號(hào)參照附圖2。PCB安裝型航空連接器的所有焊接插針帶臺(tái)階，插入到底板后其臺(tái)階離安裝平面高度固定為14. 5mm，這樣保證所有航空連接器的安裝面在一個(gè)水平面上，所有連接器的安裝面上提供四個(gè)直徑3. 5mm帶螺紋的安裝孔，方便連接器安裝在后面板上。航空連接器22 2c直接通過(guò)四個(gè)安裝孔安裝在后面板上，由此加固計(jì)算機(jī)的各種信號(hào)接口可直接輸出到后面板，在減少信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)接次數(shù)的同時(shí)也減少了通常后出線計(jì)算機(jī)需要從底板上將信號(hào)線一根一根焊接到連接器上的工作，縮短生產(chǎn)周期。風(fēng)扇控制單元2e通過(guò)主控芯片C8051F005實(shí)現(xiàn)，原理框圖如圖3所示。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速信號(hào)線通過(guò)風(fēng)扇接口 29連接到主控芯片C8051F005的計(jì)數(shù)器輸入引腳1、2上，主控芯片C8051R)05通過(guò)定時(shí)器定時(shí)固定的時(shí)間間隔，并在這個(gè)固定的時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)計(jì)數(shù)器對(duì)風(fēng)扇輸出的轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)從而獲得風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)制通過(guò)PWM實(shí)現(xiàn)，如圖3，C8051F005的一個(gè)通用I/O引腳通過(guò)風(fēng)扇接口 29連接到風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)線上，通用I/O引腳輸出不同占空比的脈沖可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)制。DS18B20是一種單線式溫度傳感器，接C8051F005的一個(gè)通用I/O引腳，通過(guò)C8051F005可以獲取機(jī)箱內(nèi)的環(huán)境溫度，由此可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)箱溫度高低自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。此外風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也可通過(guò)底板上的兩位撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)，撥碼開(kāi)關(guān)連接到C8051F005引腳的通用IO引腳，撥碼開(kāi)關(guān)撥到“0N”則相應(yīng)的IO引腳置為高電平，否則則置為低電平。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)不同的電平組合可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速四檔調(diào)節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)底板上的I2C總線將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等信息發(fā)送給安裝在機(jī)箱內(nèi)的故障管理模塊，故障管理模塊可通過(guò)診斷網(wǎng)接口將信息發(fā)送給遠(yuǎn)程端口。本實(shí)用新型中信號(hào)地2f為底板上一個(gè)孔徑為7mm的接地焊盤(pán)，后面板上也同樣開(kāi)一個(gè)直徑為7mm的孔，信號(hào)地螺柱從兩個(gè)孔穿過(guò)，后面板和底板兩邊分別用兩個(gè)六角螺母鎖緊，通過(guò)這樣將信號(hào)地引出到后面板上。以往加固計(jì)算機(jī)信號(hào)地引出一般通過(guò)焊線將底板上的信號(hào)地引出到后面板的一個(gè)六角螺母上。本實(shí)用新型中信號(hào)地的設(shè)計(jì)可以避免焊線，簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造工藝。濾波器30為北京中石公司生產(chǎn)的航空連接器集成型濾波器，具體型號(hào)為FLCEH3M-3TE。濾波器機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖4所示。濾波器由濾波模塊、航空插頭YMG20F7Z1P11、開(kāi)關(guān)KN1-202S、后裝式保險(xiǎn)BLX-1四個(gè)部分組成。在安裝時(shí)濾波器穿過(guò)如圖5所示的底板上的濾波器安裝孔后通過(guò)五個(gè)M3螺釘安裝在機(jī)箱后面板上。濾波器電原理圖如圖6所示，濾波器輸入端為航空插頭YMG20F7Z1P11，其1，2芯接220V交流電火線，3，4芯接零線，7為機(jī)殼地。輸出端“ L ”接加固計(jì)算機(jī)電源火線輸入端，“ N”接加固計(jì)算機(jī)電源零線輸入端。風(fēng)扇40由兩個(gè)外形尺寸為92父92臟風(fēng)扇組成，型號(hào)為1(9238!1128 。考慮到風(fēng)量的要求，在機(jī)箱后面板上縱向并排安裝兩個(gè)風(fēng)扇，用于解決散熱的要求。風(fēng)扇的電源線和控制信號(hào)線接風(fēng)扇接口 29，控制信號(hào)線通過(guò)該接口連接到底板上的風(fēng)扇控制單元。本實(shí)用新型提供的一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，相比較普通后出線加固計(jì)算機(jī)可以節(jié)省從底板焊線到后面板航空插頭這一工序，減少一道轉(zhuǎn)接改善信號(hào)完整性的同時(shí)大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，組裝工序包括如下步驟(I)通過(guò)波峰焊將CPCI插座21焊接在底板20上；(2)將一根30cm電源線一端焊接底板電源插座1、2相應(yīng)火線、零線上，另一端穿過(guò)底板上的濾波器安裝孔2d，待濾波器安裝完畢之后再焊接在濾波器上。(3)將PCB安裝型航空連接器22 2c插入到底板20上，為保證PCB安裝型航空連接器焊接后焊點(diǎn)不受外力牽扯，此時(shí)不進(jìn)行焊接，而是先將插入到底板上的連接器和后面板安裝固定在一起。安裝完畢之后，再將后面板和底板固定在一起，此時(shí)底板、航空連接器以及后面三部分為一個(gè)整體，然后再進(jìn)行航空連接器焊接；(4)將航空連接器集成型濾波器30穿過(guò)底板上的安裝孔2d后安裝在后面板上，然后將步驟2的電源線焊接在濾波器的火線和零線上；(5)將后面板安裝在機(jī)箱上；(6)在后面板 上安裝風(fēng)扇40 ；(7)安裝前面板，此時(shí)所有組裝工序完成。
權(quán)利要求1.一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，包括機(jī)箱(10)、底板(20)、航空連接器集成型濾波器(30)、風(fēng)扇(40)，其特征是航空連接器直接焊接在底板(20)上，底板(20)和后面板作為一個(gè)整體安裝在機(jī)箱(10)的圍框上，航空連接器集成型濾波器(30)位于機(jī)箱內(nèi)部，穿過(guò)底板上的濾波器安裝孔后固定在后面板上，風(fēng)扇(40)通過(guò)匯流風(fēng)盒安裝在后面板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，其特征在于所述的底板(20)上直接焊接YMGB型航空連接器，該航空連接器可以直接焊接在底板上，加固計(jì)算機(jī)信號(hào)直接從CPCI插座通過(guò)底板上的印制板走線輸出到航空連接器，通過(guò)信號(hào)地焊盤(pán)直接將信號(hào)地引出到后面板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，其特征在于所述的濾波器(30)為航空連接器集成型濾波器FLCEH3M-3TE，其輸入接220V交流電，輸出接本裝置的電源輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，其特征在于所述風(fēng)扇(40)由兩個(gè)外形尺寸為92X92mm風(fēng)扇組成，型號(hào)為K9238H12BP，風(fēng)扇(40)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)風(fēng)扇控制單元實(shí)現(xiàn)調(diào)速與監(jiān)控，風(fēng)扇控制單元通過(guò)主控芯片C8051F005實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)溫度傳感器芯片DS18B20監(jiān)控機(jī)箱環(huán)境溫度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以根據(jù)溫度高低進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速也可通過(guò)底板上的撥碼開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速四檔調(diào)節(jié)。
專(zhuān)利摘要一種加固計(jì)算機(jī)高速串行接口信號(hào)完整性裝置，包括機(jī)箱(10)、底板(20)、航空連接器集成型濾波器(30)、風(fēng)扇(40)，其特征是航空連接器直接焊接在底板(20)上，底板(20)和后面板作為一個(gè)整體安裝在機(jī)箱(10)的圍框上，航空連接器集成型濾波器(30)位于機(jī)箱內(nèi)部，穿過(guò)底板上的濾波器安裝孔后固定在后面板上，風(fēng)扇(40)通過(guò)匯流風(fēng)盒安裝在后面板上。是可以有效減少目前通用型加固計(jì)算機(jī)高速接口信號(hào)輸出轉(zhuǎn)接次數(shù)，有效提高加固計(jì)算機(jī)高速信號(hào)接口信號(hào)完整性，同時(shí)可以有效縮短加固計(jì)算機(jī)機(jī)箱的生產(chǎn)周期，避免手工焊線導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)底板三防處理，并且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)箱風(fēng)扇單元的故障管理與控制。
文檔編號(hào)G06F1/18GK202904469SQ20122031148
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者方偉, 李強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0九研究所