Clock线路设计问题

会员1082

Clock线路设计问题
Amelia Liu


1.    如何选用Crystal? Crystal的主要规格为频率, CL值和精确度. 如何让Crystal起振? Crystal两旁挂的电容和CL之间有何关系?   
答：Crystal的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性等。在Notebook中为了低功耗使用低工作电压，在睡眠唤醒时，電路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。所以在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。每一种Crystal都有各自的特性，所以要按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。
    当加在Crystal两端的电压达到规定，以及两旁的电容与CL值相匹配，Crystal內部会被渐渐激励而起振，即谐振。在许可范围內，C1,C2值越低越容易起振。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。如果使C2值大于C1值，也可以加快晶振起振。
    CL值即是对Crystal容抗和感抗特性相综合的描述，Crystal两旁挂的电容的数值必须和CL值达到谐振匹配。

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    外挂电容大小的计算公式是：
CL=[(C1+Cin1+Ctrace1)*(C2+Cin2+Ctrace2)]/[ C1+Cin1+Ctrace1+C2+Cin2+Ctrace2]+Cparasitic
其中C1，C2指两颗外挂电容
Cin1，Cin2指两根PIN的Input capacitance
Ctrace1，Ctrace2是指从晶振到IC的trace电容。
Cparasitic是指晶振本身的寄生电容。

    根据以上公式计算出出的C1和C2是一个理论值。通常情況下根据Layout的走线不同，得到的实际负载电容会和晶振规定的CL之间有误差。我们需要对C1和C2进行微调，以达到自己需要的输出频率。

    一般是先决定选用的Crystal，根据其CL值来算出外挂电容的值，如果懒得算可以请Clock厂商FAE帮忙计算。板子打出來后可以请Crystal厂商帮忙量测看振出來的频率是否有偏掉。


2. 何谓Multi-function pin? 何谓Strap pin?
答：Multi-function pin即是在一根pin可以有多种信号定义和用途。
    例如ICS954217的第12 PIN，FSA/USB_48，就是一个Multi-function pin
    在Reset low变high瞬间用来当strap pin，Reset完后输出USB_48信号。
    Strap pin 是用来定义IC在那一种工作模式下运作。
    IC在Reset pin由low变high时会去latch这几根strap pin来决定reset完后的工作模式. Strap pin设置错误会导致IC工作不正常.
    除了Clock以外， 北桥的Strap pin也有很多工作模式可定义, 例如CPU400 or 533, DDRI or DDR2，DMI*2 or DMI*4等. 见下图：

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3. 系统有S0, S1, S3, S4, S5等State, 哪个State会用到STP_PCI#和STP_CPU#的功能?
答：会用到STP_PCI#和STP_CPU#的有： S0->S3. 另外CPU的C3和C4会用到STP_CPU#; S0->S4，S0->S5 因为是系统断电, 所以clock都会被关掉

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4. SM BUS的功能是什么? Clock Gen里有那些功能或参数可以透过SM BUS去调整?
答：  SMBUS为一简易的BUS用来对IC做program。每一个clock输出，在寄存器空里都有一个Enable bit来Control。当系统上电启动的时候，没有用到的clock信号对可以通过SMBUS里的Enable bit快速关掉。
      还可以通过SMBUS下Command进入Test Mode并选择Hi-Z、REF/N等。
      具体功能和参数调整，见下列表格：

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5. FSA, FSB, FSC三根PIN的功能为何? ICS954217的第12 PIN为FSA/USB_48, 什么时候是FSA, 什么时候是USB_48?
答：这三根pin用来选择系统的时钟输出频率。

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当系统刚开机时，ICS954217的第12 PIN为Input，输入FSA。
当频率选择完毕，它变为Output，输出USB_48M


6. TEST_MODE 和TEST_SEL这两根PIN用来做什么? 这两根PIN重要吗? 这两根PIN对系统有何影响? 会不会导致不开机?
答：用來对ICS954217这颗芯片Debug。如果进入了Test Mode会导致不开机。

7. IREF PIN用来调整什么东西? 什么时候可能会用到?
答：用来调整CK410M的Reference Current。 Intel规定2.32mA。正常时候不会去调整，只需按照厂商的建议值即可，但需注意若BOM编错，工厂上错料时会导致信号有问题而使系統不稳。

8. DOT_96是给谁用? 每个系统都需要DOT_96吗?
答：给北桥的集成显卡模块用。如果是外置显卡，就不需要用到这个Clock。

9. 系统里那两个地方一定会用到14M的CLOCK?
答：14MHZ主要给南桥/Super IO/AC’97

10. PERREQ#用来做什么? 每个机种都要这个功能吗?
答： PERREQ# 是用来通知Clock gen把相对应的Clock打开, 在支持热插拔Device时会用到, 例如docking, New card等, 当卡插进来后会用这个信号通知Clock gen把Clock打开, 在未插之前Clock是不能送出來的.
   
11. PCIE的差动信号对正负可否对调?
答：根据PCIE Spec可以对调。但在Clock Gen里的PCIE Clock无明确定义，一般不会去对调PCIE Clock。

12. 为什么CLK要加两个49.9OHM的下拉电阻? 跟阻抗有何关联?
答： 正、负CLK分别下拉两颗49.9Ohm的电阻到地，该对信号对地的阻抗就是两颗电阻相加等于100Ohm，与CLK输出端的负载阻抗相匹配。

13. SMBUS加上MOS用来做什么?
答： 防止漏电。

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当左边IC有电, 右边IC没电时, MOS为不导通, 电不会漏过去
当两边IC都有电时, MOS导通, 信号可以双向导通.


14. 有幾種方法可以設定CLOCK的輸出頻率?
答：2種方法。 參考16題。
1、Auto-Select
2、HW strap

15. CPU有100MHZ, 133MHZ兩種外頻, 如何做到AUTO-SELECT, 就是不管插上100或133的CPU, CLOCK可以自己判斷給出正確的頻率?
答：FS_A, FS_B和 FS_C通過一個10K歐姆的電阻上拉到3.3V，正常狀態下是
“1”。FS_B和 FS_C直接連到CPU的BSEL1和BSEL0兩根pin。開機以後CPU會通過是否將這兩根pin拉low告訴CK410M它需要的工作頻率是”01”（100）還是”00”（133），然後CK410M輸出相應的CPU頻率。
如果CPU沒有Auto-Select功能，那我們就只能通過HW strap pin來做pull high/ pull low動作。

16. CPU的頻率跟北橋的頻率有什麼關係? 兩者的頻率可以不同嗎?
答：CPU的主頻=倍頻*外頻  
例如Dothan400的外頻是100M，Dothan533的外頻是133M。
        CPU的外頻必須等於北橋Front Side Bus的工作頻率。

会员698

第一段看了以后，对维修者来说：
C101,C102,Y3 是配对的，对元件精度有严格要求，要换必须要找同样的保证能“配对”，比如找料板上相同位置元件。否则，不容易起振，或谐振频率发生偏移。

大家接着讨论。

会员1082

这个资料还是很有价值的，这里我捕一段前两天有兄弟发的X60基本架构详解上面的截图，大家跟上面的第8题对比一下。

会员11

楼上的两位，想多学习，研究技术的就好好看看，如果仅仅是靠换换东西来做维修的，略过也罢，看与不看没有意义。

会员142934

楼主的资料好东西啊  路过的 本是无意 却感觉到受益匪浅啊