CN108846221A - 一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置 - Google Patents

一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种服务器主板及其设计方法、装置,包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中,所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的服务器主板产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。本申请还相应公开了一种包括上述服务器主板的服务器。

Description

一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置
技术领域
本发明涉及服务器设计领域,特别涉及一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置。
背景技术
在服务器的产品设计过程中,产品需要满足各方面的条件和各项测试,其中包括端口信号传导测试、静电与传导测试和接地连续性测试等等。
其中信号端口传导骚扰是我们进行产品设计的一项重点项目。引起信号端口传导干扰的主要是共模电流,共模电流不是信号端口上的正常工作电流信号,而是一些“无意”的共模电流引起的。其中信号端口传导干扰与辐射干扰中因产品中的电缆或长尺寸导体产生的等效单极天线或偶极子天线模型而产生的辐射发射是一致的,只是频段不一样。在服务器行业中,网口传导干扰的防护一直是设计的一个难点,尤其是网口与干扰源相距比较近时,如何对网口进行防护是服务器整个行业内的一大难题。
而接地连续性是指地面与金属表面(通常是指机壳)之间是否导通良好。导通良好测判定设备接地良好。这样就能避免万一出现漏电,不受电击的危险。
除此之外,在服务器的设计过程中端口的一项重要的设计是防静电设计。不同物质相互摩擦后产生静电荷,形成很大的电压和较强的电场,这对服务器设计产生很大的危害。为了消除这种静电现象,需要将可能积累静电荷的物体与大地连接起来,及时泄放掉电荷,这是静电防护中的一项关键措施。
目前已有的产品中,通常利用良好的PCB Layout设计和良好的placement布局来降低服务器网口传导干扰的影响,以及通过静电与传导测试和接地连续性测试。
但是,良好的PCB Layout设计和良好的placement布局均需要多次设计和试验才能比较得出,这造成了产品设计研发周期增长,浪费时间成本和人工成本。即使如此,这种方法效果还是不够理想,只能达到较低的限值标准,网口辐射能量依然较高,严重影响产品的性能指标,甚至长时间使用还会影响用户的身体健康。
因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置,以便在通过静电与传导测试和接地连续性测试的同时,解决网口传导干扰的问题。其具体方案如下:
一种服务器主板,包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中:
所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。
优选的,所述外接端口GND包括:网络端口GND和/或VGA GND。
优选的,所述网络端口GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路;和/或,所述VGA GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路。
优选的,所述抗干扰元件为:跨界电阻器或电容或磁珠。
优选的,所述服务器主板还包括:通过电容与所述主板GND连接的机壳GND。
相应的,本发明还公开了一种服务器,包括如上文任一项所述服务器主板。
相应的,本发明还公开了一种服务器主板的设计方法,包括:
分别对外接端口GND和主板GND设置不同的属性;
通过抗干扰元件在所述外接端口GND与所述主板GND之间形成电流通路。
优选的,所述抗干扰元件为跨界电阻器或电容或磁珠。
优选的,所述的服务器主板的设计方法还包括:
通过电容连接所述主板GND与机壳GND。
相应的,本发明还公开了一种服务器主板的设计装置,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述服务器主板的设计方法的步骤。
本发明公开了一种服务器主板,包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中,所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的服务器主板产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种服务器主板的结构分布图;
图2为本发明实施例中一种具体的服务器主板的结构分布图;
图3为本发明实施例中一种具体的服务器主板的结构分布图;
图4为本发明实施例中磁珠的等效电路图;
图5为本发明实施例中磁珠的频率特性图;
图6a为现有技术进行信号传导测试得到的测试数据图;
图6b为本发明实施例中信号传导测试得到的测试数据图;
图7为本发明实施例中一种服务器主板的设计方法的步骤流程图;
图8为本发明实施例中一种服务器主板的设计装置的结构分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在服务器的产品设计过程中,产品需要满足各方面的条件和各项测试,其中包括端口信号传导测试、静电与传导测试和接地连续性测试等等。
目前已有的产品中,通常利用良好的PCB Layout设计和良好的placement布局来降低服务器网口传导干扰的影响,以及通过静电与传导测试和接地连续性测试。
但是,良好的PCB Layout设计和良好的placement布局均需要多次设计和试验才能比较得出,这造成了产品设计研发周期增长,浪费时间成本和人工成本。即使如此,这种方法效果还是不够理想,只能达到较低的限值标准,网口辐射能量依然较高,严重影响产品的性能指标,甚至长时间使用还会影响用户的身体健康。
而本申请中的实施例,由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的服务器主板产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
本发明实施例公开了一种服务器主板,参见图1所示,包括外接端口GND01、主板GND 02和抗干扰元件03;其中:
所述外接端口GND 01与所述主板GND 02的属性不同,所述外接端口GND 01与所述主板GND 02之间通过所述抗干扰元件03形成电流通路。
本实施例中将外接端口GND 01和主板GND 02设置为不同的属性,实际是一种分地设计,能够防止静电短时间产生的电场和磁场信号通过主板GND 02传导到对应的芯片中,通过分地涉及切断静电的传导路径,从而对静电放电起到防护作用,同时防止主板上杂讯通过主板传输到外接端口。
除此之外,因为信号沿着传输线移动,信号的返回电流是始终存在的。在服务器主板的电路设计过程中,在时域信号通过信号线从激励端到负载端后,都要有一个完整的参考平面作为其返回电流流通的路径。如果在信号路径或返回路径中断,会影响返回电流的回流,返回电流可能会利用其它危及信号完整性或EMI特性的路径进行回流,破坏电路主板。因此本实施例中需要构建外接端口GND 01和主板GND 02之间的电流通路,以保证返回电流具有完整的返回路径,同时保证服务器主板能通过接地连续性测试,完整的电流通路还可以消除两个GND端口之间存在压差、积累电荷的问题。
另外,服务器主板中还存在对通讯信号产生干扰的地环路电流。地环路电流的形成原因有多方面,客观环境中端口与地平面之间存在构成电流通路的杂散电容,两个设备的接地端口位于不同位置时有不同的电压,以及原本干扰信号的存在导致较强的交变电磁场的产生,都会形成明显的地环路电流,地环路电流对通讯信号产生干扰。而本实施例中,为了解决信号干扰问题,利用抗干扰元件03连接外接端口GND 01和主板GND 02。抗干扰元件03相当于滤波器,能够过滤信号中的毛刺噪音,对通讯信号的干扰有显著的抑制作用。
本发明公开了一种服务器主板,包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中,所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的服务器主板产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
本发明实施例公开了一种具体的服务器主板,相对于上一实施例,本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的参见图2所示:
所述外接端口GND 01包括:网络端口GND 011和/或VGA(Video GraphicsArray,视频图形阵列)GND 012。
可以理解的是,外接端口GND 01还可以有其他的类型,而且不限个数,均与主板GND 02连接。
具体的,此时外接端口GND 01和主板GND 02之间的连接关系是:
所述网络端口GND 011与所述主板GND 02之间通过两个所述抗干扰元件03形成电流通路;
和/或,所述VGA GND 012与所述主板GND 02之间通过两个所述抗干扰元件03形成电流通路。
当然,用来形成电流通路的抗干扰元件03不一定是两个,还可以其他个数。
进一步的,所述抗干扰元件03为:跨界电阻器或电容或磁珠。
各类抗干扰元件具有不同的特点和偏向,根据所要解决的问题,选择更适合的抗干扰元器件类型。
进一步的,所述服务器主板还可以包括:通过电容与所述主板GND连接的机壳GND,连接示意图参见图3所示。在服务器主板上的干扰信号可以通过外接端口传导到网口上面,通常的网口设计是将主板GND与机壳GND直接连在一起,但是有强干扰信号的时候,必须通过电容进行连接。这里的电容能够抑制电压波动,使电压变得平稳光滑,保证两个GND之间的电压平滑稳定。其主要作用有两个,一是去除两个GND之间的交流射频耦合,将器件的电源端上瞬间的尖峰、毛刺对地短路掉,理论上频率越高所需的电容容值越小;二是将回路中不需要的交流信号对地短路掉,通过添加电容有效保证传导测试效果。
下面选择某一种抗干扰元件对各类测试进行说明。
选择抗干扰元件为跨界电阻器进行接地连续性测试。跨界电阻器一般被称为0Ω电阻,这里我们选择型号为0805的0Ω电阻。
接地连续性一般在机柜装配完成后进行,主要测试机柜上安装或防护可能带有危险电压的器件或单板的结构件,如服务器前面板、假面板、机柜本体、Switch机壳、电源外壳、风扇框体。进行接地连续性测试时使用的测试仪器是接地电阻测试仪,测试判据是所有测试件与机柜接地点或PE排之间的导通电阻小于100毫欧。其中接地电阻测试仪的参数设置为:测试电压12V;测试电流32A;每次测试的时间为60S。
在测试前,要检查并确认各项准备工作已经就绪。测试后要将各项测试数据(所有测试件的接地电阻值)记录在流程卡接地电阻栏,随机柜一起送检,对测试出的问题必须查明原因、纠正问题,并做好记录,以作为今后分析和改善的依据。
测试时主要包括以下步骤:
1、将一组测试夹(黑色)夹住机柜的PE排或接地螺钉,另一组测试夹(红色)夹住待测试金属结构件的裸露部位或固定螺钉。
2、按下“绿色”启动按钮,在设定的时间内不报警则测试合格;如果报警,表示测试电阻大于100毫欧,测试不合格。
3、在断开测试夹之前,需要确保测试仪已经复位。
在实际测试中,我们在60S的时间内产生了32A的大电流,其中电流绝大多数是通过前面板导通到机壳中,但是由于产生的电流强度特别高,所以可能会导致部分电流通过前面板来不及导通,而通过主板进行导通,如果主板进行分地处理而没有进行外接端口GND与主板GND搭接,就会导致服务器接地连续性测试出现问题,经过理论分析以及多次测试比对,在每个端口添加两颗0805 0Ω电阻,并将前面板与主板端口进行良好搭接的情况下,主板进行即便进行分地,也能达到VGA端口既能通过静电测试,又能通过接地连续性测试的目的。
另外,选择磁珠作为抗干扰元件进行信号干扰测试。
可以理解的是,磁珠(ferrite bead)可以等效为一个DCR电阻串联一个CRL并联单元的电路,参见图4所示,其中DCR是一个恒定值,而后面并联单元的三个元件电感、电阻和电容都是频率的函数,虽然它们的感值、阻值和容值都非常小,但其感抗、阻抗和容抗都会随着频率的变化而变化。
参见图5所示,当通过磁珠的频率小于fL(LC谐振频率)时,磁珠呈电感特性,当频率等于fL时,磁珠呈纯阻性,当频率大于fL时,磁珠则呈现电容特性。利用磁珠这个特性,根据不同噪声的频率点,选择相应参数的磁珠应用到本实施例中,从而对外接端口GND 01与主板GND 02之间的信号干扰起到抑制作用。
实际测试中,设置笔记本的IP地址与服务器外接端口的IP地址处于同一网段,并将笔记本与服务器ping同千兆网络,在控制室内用接收器测量服务器主板上的信号传导情况。比较图6a与图6b中的测试数据曲线可以看出,通过磁珠形成外接端口GND和主板GND之间的电流通路、通过电容与所述主板GND连接的机壳GND后,信号传导情况从现有技术中超过B级限值1DB,到现在距离B级限值19DB,改善了20DB,相对干扰能量减少了100倍。
相应的,本发明实施例还公开了一种服务器,包括一种服务器主板,该服务器主板包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中:
所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。
在一些具体实施例中,所述外接端口GND包括:网络端口GND和/或VGAGND。
在一些具体实施例中,所述网络端口GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路;和/或,所述VGA GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路。
在一些具体实施例中,所述抗干扰元件为:跨界电阻器或电容或磁珠。
在一些具体实施例中,所述服务器主板还包括:通过电容与所述主板GND连接的机壳GND。
由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
相应的,本发明实施例还公开了一种服务器主板的设计方法,参见图7所示,包括:
S1:分别对外接端口GND和主板GND设置不同的属性;
S2:通过抗干扰元件在所述外接端口GND与所述主板GND之间形成电流通路。
具体的,本实施例的方法由预设程序的处理器控制执行,实施主体可以为设置程序的机械车床等自动化或半自动化设备。
在一些具体实施例中,所述抗干扰元件为跨界电阻器或电容或磁珠。
在一些具体实施例中,所述的服务器主板的设计方法还包括:通过电容连接所述主板GND与机壳GND。
在一些具体实施例中,所述外接端口GND包括:网络端口GND和/或VGAGND。
在一些具体实施例中,所述网络端口GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路;和/或,所述VGA GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路。
由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
相应的,本发明还公开了一种服务器主板的设计装置,参见图8所示,包括处理器11和存储器12,所述处理器11执行所述存储器12中保存的计算机子程序时实现以下步骤:
分别对外接端口GND和主板GND设置不同的属性;
通过抗干扰元件在所述外接端口GND与所述主板GND之间形成电流通路。
在一些具体的实施例中,所述处理器11执行所述存储器12中保存的计算机子程序时,具体可以实现以下步骤:通过电容连接所述主板GND与机壳GND。
在一些具体的实施例中,所述抗干扰元件为跨界电阻器或电容或磁珠。
在一些具体实施例中,所述外接端口GND包括:网络端口GND和/或VGAGND。
在一些具体实施例中,所述网络端口GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路;和/或,所述VGA GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路。
由于外接端口GND与主板GND的属性不同,因此服务器主板能够通过静电与传导测试,而利用抗干扰元件形成的电流通路,既能够通过接地连续性测试,也能有效消除端口之间的信号干扰。与现有技术相比,本发明中的产品性能获得较大提升,设计成本明显降低,产品竞争力上升。
进一步的,本实施例中的服务器主板的设计装置,还可以包括:
输入接口13,用于获取外界导入的计算机程序,并将获取到的计算机程序保存至所述存储器12中,还可以用于获取外界终端设备传输的各种指令和参数,并传输至处理器11中,以便处理器11利用上述各种指令和参数展开相应的处理。本实施例中,所述输入接口13具体可以包括但不限于USB接口、串行接口、语音输入接口、指纹输入接口、硬盘读取接口等。
输出接口14,用于将处理器11产生的各种数据输出至与其相连的终端设备,以便于与输出接口14相连的其他终端设备能够获取到处理器11产生的各种数据。本实施例中,所述输出接口14具体可以包括但不限于USB接口、串行接口等。
通讯单元15,用于在服务器主板的设计装置和外部服务器之间建立远程通讯连接,以便于服务器主板的设计装置能够将镜像文件挂载到外部服务器中。本实施例中,通讯单元15具体可以包括但不限于基于无线通讯技术或有线通讯技术的远程通讯单元。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种服务器、服务器主板及其设计方法、装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种服务器主板,其特征在于,包括外接端口GND、主板GND和抗干扰元件;其中:
所述外接端口GND与所述主板GND的属性不同,所述外接端口GND与所述主板GND之间通过所述抗干扰元件形成电流通路。
2.根据权利要求1所述服务器主板,其特征在于,所述外接端口GND包括:
网络端口GND和/或VGA GND。
3.根据权利要求2所述服务器主板,其特征在于,
所述网络端口GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路;
和/或,所述VGA GND与所述主板GND之间通过两个所述抗干扰元件形成电流通路。
4.根据权利要求1至3任一项所述服务器主板,其特征在于,所述抗干扰元件为:
跨界电阻器或电容或磁珠。
5.根据权利要求4所述服务器主板,其特征在于,还包括:
通过电容与所述主板GND连接的机壳GND。
6.一种服务器,其特征在于,包括如权利要求1至5任一项所述服务器主板。
7.一种服务器主板的设计方法,其特征在于,包括:
分别对外接端口GND和主板GND设置不同的属性;
通过抗干扰元件在所述外接端口GND与所述主板GND之间形成电流通路。
8.根据权利要求7所述的服务器主板的设计方法,其特征在于,
所述抗干扰元件为跨界电阻器或电容或磁珠。
9.根据权利要求8所述的服务器主板的设计方法,其特征在于,还包括:
通过电容连接所述主板GND与机壳GND。
10.一种服务器主板的设计装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求7至9任一项所述服务器主板的设计方法的步骤。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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