دانلود رایگان ترجمه مقاله روند طراحی مادربرد

 مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی:

مقدمه
آیا تا به حال تنها به mother board نگاه کردهاید واز خودتان پرسیده اید که چه طور کار میکند؟چطور مهندسین طراح تصمیم گرفتند که تراشه های مورد اطمینان و مولفه ها را کجا قرار دهند؟این مولفه ها و اجزا عجیب چه هستند که در سراسر board جا سازی شده اند؟چرا سازندگان mother board هابا چیزهایی سروکار دارندکه از چندین لایه pcb ساخته شده است؟ امروزه ما نظر خوبی خواهیم داشت به آنچه که دقیقابه طرف فرایندهای طراحیmother board پیش می رود از اولین مراحل طرح و نقشه کشی تا آخرین مرحله تولید. از آنجا ییکه این مبحث میتواند خیلی پیچیده باشد من قصد ندارم که این مراحل اخر چشم پوشی کنم و همچنین قصد ندارم به عمق غیر قابل باور در قسمتهایی که نیازی به انجام ان نیست بروم.بطور اشکار کسی وجود ندارد که اشتیاقی بهCE یا EE داشته باشد و اطلاعات ودانش قبلی هم داشته باشد یا وقتی را کنار بگذارد و یاد بگیرد تعدادی از این بی شمار مبحثئ پیچیده را که من امروز قصد دارم راجع به انها بحث کنم.این فصل بر اساس دو چیز پایه ریزی شده یکی تحقیقات شخصی ممتد وکمکی که از rob bracker گرفته شدخ است (مهندس طراح mother board در Intel corporation ).الان این موضوع تحت سومین بازبینی می باشدکه اطلاعات جدیدی به آن اضافه شده است و همچنین این تغییر و تبدیل ها تاثیری بر mother bord های رایج گذارد. هدف این بحث همچنان ثابت است که شمابه مقدار زیاد تفکر وکاری که در طی فرایند طراحی برای یک mother board پیشرفته صرف شده احترام زیادی خواهید گذاشت.
گروه نقشه کشی
در مراحل اولیهاز فرایند طراحی mother board فرآیندهایی هستند که حذف می شئند زیرا خودشان با طراحی سروکار ندارند بلکه با با مصرف کننده نهایی سروکار دارد که در اخر راه خواسته خواهد شد.به خاطر داشته باشید که طراحی برای تولید کنندگان chipsetها وmother board ها شروع می شود از ماههای خیلی پیش قبل از آنکه انها در بازار خرده فروشان به پایان رسیده وقرار داده شوند.در این زمان تولید کنندگان ارزیابی می کنند که مصرف کنندگان انها چه خواستهای را مبنا قرار می دهند و همچنین چطور یک تولید متمتیز داشته باشند بطوریکه برخلاف بقیه بسته ها متمایزو چشم گیر باشد.
اولین گامهادر فرایند طراحی برای Intel توسط مطالعات گروههای گوناگون و اشخاصی که در در شرکت دنبال جزییات تازه ای از chipset و اشکال تمام شده آنهاهستند. این گروه مسولیت دارند کهنظرات را توسعه دهند و feed back ها را جمع آوری می شود Intel تصمیم می گیرد که کدامیک از این اشکال خواسته می شود که در اینده محور شوندو سپس کار شروع می شود روی تولید نسل جدید chipset هایی که این اشکال را فراهم خواهند کرد. وقتی این تولیدات جدید توسعه یافتند اطلاعات مصرف می شوند روی سازندگانmother board های گوناگون به همراه بعضی منابع برای طراحی وابزاری که آنها نیاز خواهند داشت تا کامل کنند کارشان را به موقع برای به کار گرفتن تولیدات.

طراحی simulation
مراحل آغازین فرایند طراحی یک mother board واقعی شروع می شود بوسیله پیاده کردن چندین simulation پیچیده یا روی سومین بخش نرم افزار ویا روی نرم افزار In-House که این هم به سازندگان بستگی دارد.این simulation ها خیلی اهمیت دارندچرا که آنها جزییات شفاهی دربهره یک مسیر مناسب به طراحانmother board ها می دهندوبه خصوص مهمترینفاکتور هستندبرای گذرگاههای سیستم های گوناگون.اینsimulation هاتعیین می کنند نقاط ابتدایی و انتهایی ردیاب ها را واستفاده می شوند برای بنا نهادن ماکسیمم ومینیمم طول عرض ردیابها و همچنین کمترینفضای مجاز بین ردیاب.این فاکتورها همگی مشکلاتی را هم به دنبال دارند مثل تنزل رتبه signal” ” groundbounce”” “EMI” و غیره…
بر اساس اوراق چاپی طراحی حلقهboard امروزی هدفشان اینست که مقاومتظاهری ردیاب تقریبا 60 اهم بکند.گاهی اوقات بالاتر یا پایین تر بودنآن بستگی دارد به اینکه این trace ردی از کدام اتوبوس است.عرضnormal یک ردیاب که می تواند برای یکی از این اتصالات اتوبوس با سرعت بالا استفاده شود تقریبا100/5 اینچ است.وقتی که یک طراحmother board شروع به کار می کندبا طاحکشیده شده حلقهboard آنها خیلی نزدیک کار می کنند با سازندگان حلقه طراحی شدهboard به خاطر اینکه بهترن وکاملترین ساختار را تعیین کنندیا جمع کنند لایه های گوناگونی را که mother board را درست خواهد کرد.mother board امروزه در ذهن و خیال از چندین لایه متعدد طراحی شده است که هر کدام مسوول وظیفه ای هستند که به آنها القاء شده مثل خبر رساندن- کار یکنواخت- یا توزیع نیرو.هر کدام از این لایه ها بوسیله لایه “prepreg”از یکدیگر جدا شده اند این لایه کمک می کند به تعیین مقاومت “ساکن”trace های علامت دهنده.در زیر شما چند مثال ساده از 4 لایهPCB نصب شده مشاهده خواهید کرد.

همانطوری که در پاراگراف بالا ملاحظه کردیدprepreg در واقع کمک می کند به تعیین مقاومت ساکن trace در لایه های علامت دهنده(یا خبر رسان).مقاومت ظاهری تعیین می شود بوسیله ترکیب فاکتورهایی مثل ERیا دی الکتریک دایمی از prepreg .وارتفاع trace که بالای لایه مسی است که این ارتفاع خودش تعیین می شود بوسیله کلفتی prepreg ی که استفاده شده است.
وقتی که طراحان mother board ها و سازندگان حلقه های چاپ شده boardها تلاش می کنند که بهترین نظم و ترتیب برای لایه ها را پیدا کنند از چیزی بنام field solver استفاده می کنند که اولین راه برای بدست آئردن کاملترین نظم و ترتیب لایه ها برای مقاومت ردیاب تعیین شده ایجاد می کند اگر یک ردیابی که قطع شده غرض مورد نیاز در حدود 7 مایل گفته شود و مقاومت در خواست شده برای آن تقریبا 50 اهم باشد سازندگان حلقه board تلاش خواهند کرد که فرایند تولیدشان را بصورت ایدهال در آورند تا به این در خواست ها پاسخ داده باشند همزمان بالاترین بازده را برای لین مقاومتها بدست بیاورند.
مقاومتهای ظاهری برای traceهای باقی مانده حل می شود بوسیله پارامترهای مخصوص سازندگان حلقهboards که این پارامترها را برای استفاده از mother boardبه کار می برند.حال به جای نیاز به trace به 7 مایل و مقاومت 50 اهم اجازه دهید که ما trace را بخواهیم که مقاومت آن 60 اهم باشد.وقتی که سازندگان حلقهboard بکار می گیرند نرم افزارشان را حلال به آنها خواهد گفت که برای بدست آوردن مقاومت 60 اهمی یک traceبه عرض 5 مایل مورد نیاز است.
اگر شما نگاهی به مناطق اطراف تولید کنندگان socket بیندازید وبه جایی که توده ای از اجزاء الکتریکی برای تامین ولتاژ مورد نیاز هسته بکار گرفته شده اند نگاه کنید متوجه این نکته ظریف خواهید شد که trace هایی با عرضهای متفاوت وجود دارند واین ردیاب ها را می توان طوری تصور کرد که فاصلهشان بطور نامساوی زیاد مس شود .این یک نمونه منم است از اینکه چطور حلال تولید کنندگان حلقه board عرض هر ردیاب را طوری تنظیم می کنند که به مقاومت تعیین شده برسند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Introduction

Have you ever just looked at a motherboard and wondered how it was designed? How did the design engineers decide where to place certain chips, or components? What are these strange components placed all over the board? Why do motherboard manufacturers make a big deal out of multi-layer PCB’s? Today we’ll be taking a good look at what exactly goes into the process of a motherboard’s design, from the planning stages to the finished product. Since this can be a very complex topic, I’m not going to be covering every last step, and I won’t be going into incredible depth in areas that do not require it to be done. Not everyone out there is an aspiring CE or EE and has prior knowledge or the time to set aside and learn some of the more complex topics that I’ll be discussing today. This article is based off of both continuing personal research, and aid from Rob Bruckner, a Senior Motherboard Design Engineer at Intel Corporation. This article is now in it’s third revision as new information has been added, as well as modifications made to reflect upon current motherboards. The goal for the article remains the same, that you’ll leave with a grown respect for the immense amount of thought and work that goes into the design process for a modern motherboard.

Planning Groups

In the infant stages of the motherboard design process, there are processes taken out that do not deal with the design itself, rather they deal with the end user will be wanting down the road. Remember, planning for processors, chipsets, and motherboards begins many months before they’ll ever end up on the retail market. In this time, manufacturers will evaluate hat they feel their consumer base will want, and also how to make a distinctive product that will stand out against the rest of the pack.

The first steps in the design process for Intel start out with studies by various groups and individuals within the company detailing new chipset and integrated features. These groups are responsible for developing ideas and gathering feedback from the industry on what exactly it is that the consumers want in future products. Once this information has been gathered, Intel will decide which features it will want to implement in the future, and work then begins on next generation chipsets that will support these features. As these new products are developed, the information is passed on to the various motherboard manufacturers along with some reference designs and tools that they’ll need to accomplish their work in time for the product launch.

Motherboards – The Designing Process

Design Simulations

The beginning stages of the actual motherboard design process starts out by running several complex simulations on either third party software, or in-house software depending on the manufacturer. These simulations are very important as they give the motherboard designers an overlay about proper trace routing, an especially important factor for the various system buses. These simulations determine the impendence of the traces and are used to establish the minimum and maximum length and width of the traces, along with the minimum allowable spacing between the traces. These factors all come into play for problems such as signal degradation, ground bounce, EMI, etc.

Typically, today’s printed circuit board designs aim for a trace impedance of roughly 60 Ohms, sometimes higher or lower depending on which bus the trace is going to be part of. A “normal” trace width that can be used for one of these high speed bus connections is roughly 5/1000 of an inch. When a motherboard designer starts work with the printed circuit board design, they’ll work closely with the printed circuit board manufacturer in order to determine the optimal build, or “stack-up” of the various layers that will make up the motherboard. Motherboards today are designed with multiple layers in mind, each being responsible for a given task such as signaling, ground, or power distribution. Each of these layers is separated from each other by a “prepreg” layer which helps in determining the “static” impedance of the signaling traces. Below you’ll find a simple example of a four layer PCB setup.