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本帖最后由 无边思绪 于 2010-3-7 12:16 编辑
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。
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:
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
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:
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。
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。
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。
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