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【文件名】:1056@52RD_CPU-Final.doc
【格 式】:doc
【大 小】:380K
【简 介】:关于CPU 线路设计的一些常识介绍
【目 录】:
1. CPU有几种电压, 为何需要这几种电压, CPU的电压有那些变化? 透过那些PIN来决定?
答：CPU主要有Vcore（即Vcc），Vccp和VccA，另外还有一些有专门用途的电压，如：VccQ，Vcc_sense, VinAGTL, VinAsynch，CMOS等。Vcore主要是加在CPU内核的电压，用来提供CPU内部逻辑运算单元和执行单元等部件作数据处理工作所需要的电能；Vccp主要是加在CPU外围及I /O电路上的电压，用来提供负责CPU与外界数据通信I/O、温度侦测过热保护、电源管理等电路工作所需的电能；VccQ，Vcc_sense为内部补偿电压；VccA主要提供内部PLL所使用的电压。
CPU的电压Vcore会根据终端用户对系统的使用状况进行调整，以达到节省电能的目的。主要透过VID[5:0]这6根PIN的High/Low状态组合来决定CPU的电压,理论上可以组合出0.700V到1.708V共64种电压。
3. CPU 的电容颗数容量如何决定? 何谓ESR?
答：为了解决CPU大负荷工作有时候需瞬间提供大电流的问题，必须在VCCcore周围平均地分布一些电容来达到储能的目的，CPU的电容颗数的决定可以参考Intel的Design Guide；Design Guide会根据CPU情况确定需要用多大的电容理论总值，我们需要根据实际情况选用一定数量的小值电容，且要平均分配到每个电源Pin，另外还要选用一到两颗470U的大值电容以滤除噪声，使电源比较干净稳定。当然还要参考PCB的板层和走线方式所产生的等效电容。
一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗，比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感─这就是容抗的基础。ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数，很多电子元器件都强调“LOW ESR”这一性能特征，也就是ESR值很小的意思。那么，我们如何正确理解LOW ESR的实际意义呢？由于现在电子技术的发展，供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势，例如现在INTEL、AMD的CPU，电压均小于2V，相比以前动辄3、4V的电压要低得多。但是，另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增，需求的功耗却是有增无减，因此按P=UI的公式来计算，这些设备对电流的要求就越来越高了。例如两颗功耗同样是70W的CPU，前者电压是3.3V，后者电压是1.8V。那么，前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，达到了前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下，假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围，那么就会产生比以往更高的涟波电压（理想的输出直流电压应该是一条水平线，而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷）。
此外，即使是相同的涟波电压，对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言，0.2V涟波电压所占比例较小，还不足以形成致命的影响，但是对于1.8V的CPU而言，同样是0.2V的涟波电压，其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为组件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。
一般来说，我们采用多颗电容并联来达到所需的电容值，而它们总的ESR又会比较小，由此造成的能量损耗便可以大大减小。Intel给的建议是：如果是低频，用4颗220uF的电容并联，ESR=12m ohm；如果是中频，用35颗10uF的电容并联，ESR=5m ohm。 |
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发表于 2010-5-6 20:10:45
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