CN110543651B - 功能电路板模组 - Google Patents

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Abstract

一种功能电路板模组，用以输出一输出讯号至一应用端，其包含一主电路板以及一子电路板。主电路板包含一处理器以及一主板连接器。子电路板包括一子板连接器、一讯号转换器以及一讯号输出端。主电路板的主板连接器以可拆卸方式连接子电路板的子板连接器，并且处理器发送一原生讯号至子电路板，子电路板接收原生讯号后透过讯号转换器将原生讯号转换为输出讯号，并且由讯号输出端将输出讯号输出到应用端。相较于习知技术，本发明的功能电路板模组可以在相同主电路板的情况下，依据不同的应用端需求改变子电路板设计，以节省开发成本。

Description

功能电路板模组
技术领域
本发明关于一种功能电路板模组，并且特别地，关于一种可以在相同主电路板的情况下，依据不同的应用端需求改变子电路板设计的功能电路板模组。
背景技术
不同行业对电脑产品的要求均不同相同，在选择电脑时的考量，除了电脑的性能之外，电脑上的输入/输出埠(I/O Port)类型及数量也是一个重要的考量。这关系到用户的仪器、设备是否可以跟电脑连接。这些仪器、设备跟电脑相连的输入/输出埠更是因使用环境的要求而有所不同。举例来说，一般USB的型式是Type A或Type B，但用于高振动环境底下的设备就需要M8或M12等可以被锁附型式输入/输出埠。用户在选择电脑以控制仪器设备时，就会考量到输入/输出埠是否能符合使用。同一个厂房、场区，可能也会因为仪器设备对的输入/输出埠要求不同而选择不同的电脑。对于用户来说，需管理不同电脑也是一种成本。有些客户对输入/输出埠的要求无法在市场上符合的产品，就必须要客制化主电路板，如此，提高了客户的开发成本。
请参考图1，图1为习知技术的主电路板110与子电路板120的讯号流程图。于习知技术中，主电路板110包含一处理器112、一讯号转换器114、以及一主板连接器116，其中讯号转换器114连接处理器112以及主板连接器116。子电路板120包含讯号输出端122(输入/输出埠)以及子板连接器126，其中讯号输出端122连接子板连接器126。针对上述问题，习知技术的解决方案是将主电路板110上的讯号输出端跟主电路板110分开，将讯号输出端122设置于子电路板120上。主电路板110的主板连接器116与子电路板120的子板连接器126以可拆卸的方式互相对接，并且以替换子电路板120的方式扩增讯号输出端122的数量及种类。然而，由于输出到子电路板120上的输出讯号S2，是经由主电路板110上的讯号转换器114转换由处理器112输出的原生讯号S1所产生，因此子电路板120功能仅在于调整讯号输出端122的种类以及数量，而无法改变输出讯号S2，若客户需求的输出讯号S2与主电路板110转换的输出讯号S2不同，则仍需要重新设计主电路板110。然而，设计新的主电路板意味着须要经过布线、写入驱动、以及验证等繁复程序，不但需要大量的开发时间，更会增加客户的开发成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功能电路板模组，其结构简单，操作维护方便，降低整体产品研发时间、更可以降低研发成本，可以在相同主电路板的情况下，依据不同的应用端需求改变子电路板设计。
为实现上述目的，本发明公开了一种功能电路板模组，用以输出一输出讯号至一应用端，其特征在于包含：
一主电路板，其包含一处理器以及一主板连接器，该处理器连接该主板连接器，其中该处理器输出一原生讯号；
一子电路板，其包含一子板连接器、一讯号转换器以及一讯号输出端，该子板连接器以可拆卸的方式连接该主板连接器，以接收该原生讯号，该讯号转换器连接该子板连接器以及该讯号输出端，用以接收该原生讯号并且将该原生讯号转换为该输出讯号，并透过该讯号输出端输出该输出讯号，其中该讯号输出端以及该输出讯号之类型配合该应用端之需求。
其中，该主电路板另包含一电源插槽，连接该处理器以及该主板连接器，用以输入一电源以驱动该处理器以及提供该子电路板一常备电源。
其中，该电源插槽透过该主板连接器将该常备电源传输到该子板连接器，该主板连接器以及该子板连接器传输该常备电源的接脚配置方式为电源-接地-电源。
其中，该子电路板另包含一电源切换元件，连接该子板连接器以及该讯号转换器，该电源切换元件用于接收该常备电源，并且依据一电源启动讯号将该常备电源转换成不同时序，以提供给该讯号转换器使用。
其中，该电源切换元件依据该讯号转换器的需求以常备电源或主要电源两种不同时序输出3.3V、5V、或12V的电源。
其中，该讯号转换器依据该应用端将该原生讯号转换为该应用端所需要的该输出讯号。
其中，该子电路板另包含一讯号扩增元件，连接该子板连接器以及该讯号转换器，该讯号扩增元件将该原生讯号扩增为多个原生讯号。
其中，该主板连接器具有双排接脚，靠近该处理器一侧的该排接脚用以传输一高速原生讯号，另一排接脚则用以传输一低速原生讯号。
其中，该主电路板以及该子电路板上配置有多个相对应孔洞，提供该主板连接器以及该子板连接器连接后固定该主电路板以及该子电路板。
其中，该子电路板另包含一外接电源插槽，以提供连接一辅助电源。
本发明的功能电路板模组由主电路板的处理器输出原生讯号，并且将原生讯号透过连接器传输至子电路板。之后子电路板的讯号转换器将原生讯号转换为输出讯号，并且由讯号输出端将输出讯号输出至应用端。相较于习知技术，本发明的功能电路板模组目的在于使主电路板具有通用性，可以在相同主电路板的情况下，依据不同的应用端需求改变子电路板设计，提供各种不同应用的输出讯号以及讯号输出端(输入/输出埠)，也就是说，当客户需要开发新产品时仅需要针对子电路板进行开发设计，免去了开发主电路板的时间以及成本，不但可以降低整体产品研发时间、更可以降低研发成本。
附图说明
图1为习知技术的主电路板与子电路板的讯号流程图。
图2为本发明的功能电路板模组的一具体实施例的主电路板以及子电路板的讯号流程。
图3为本发明的功能电路板模组的一具体实施例的步骤流程图。
图4为本发明的主板连接器的一具体实施例的示意图。
具体实施方式
为了让本发明的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。值得注意的是，这些具体实施例仅为本发明代表性的具体实施例，其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应的具体实施例。又，图中各装置仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，合先叙明。
请参考图2，图2为本发明的功能电路板模组的一具体实施例的主电路板以及子电路板的讯号流程图。首先，本发明的功能电路板模组包含一主电路板210以及一子电路板220。主电路板210包含一处理器212、一主板连接器216、以及一电源插槽，其中处理器212连接主板连接器216以及电源插槽，且主板连接器216又连接电源插槽。子电路板220包含一讯号输出端222、一讯号转换器224、一子板连接器226、一电源切换元件、一讯号扩增元件228、以及一外接电源插槽。其中，子板连接器226以可拆卸的方式连接主板连接器216，且连接电源切换元件、讯号转换器224以及讯号扩增元件228，讯号转换器224连接讯号输出端222。
请一并参考图2及图3，图3为本发明的功能电路板模组的一具体实施例的步骤流程图。于步骤1000中，电源插槽提供插入一电源供应，以输入电源驱动处理器212，并且将电源由主板连接器216输入至子电路板220。于实际应用上，电源插槽可以连接一电源管理元件，用以将电源供应输入的DC直流电转换为提供给处理器212的电源，以及转换为提供给子电路板220，12V、5V以及3V电压的常备电源(standby rail power)，常备电源输入到元件上后即为启动状态，不需要格外的开关启动。
步骤2000，由输入的电源驱动处理器212后，处理器212生成一原生讯号S1(Nativeof signal of chip,SoC)，并且将原生讯号S1输出至主板连接器216，其中，原生讯号S1包含高速电脑汇流排讯号(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)、数位显示介面讯号(Digital Display Interface,DDI)、通用序列汇流排讯号(Universal SerialBus,USB)、汇流排讯号(Low Pin Count Bus,LPC)、串行外设介面讯号(Serial PeripheralInterface Bus，SPI)、集成电路内置音频总线讯号(Inter-IC Sound或IntegratedInterchip Sound,I2S)、或系统管理汇流排讯号(System Management Bus,SMBus)，但不限于此。
进一步的，请参考图4，图4为本发明的主板连接器216的一具体实施例的示意图。于一具体实施例中，主板连接器216包含有上下两排共150个接脚(pin)，靠近处理器212一侧的该排接脚被定义为接收高速原生讯号S11，另一排接脚(远离处理器212)被定义为接收低速原生讯号S12，由于高速原生讯号S11需要大量且及时的数据传输，因此选择靠近处理器212一侧的接脚传输高速原生讯号S11，目的在于使高速原生讯号S11可以经由最短的路径传输到子电路板220，避免讯号失真。相对的，低速原生讯号S12对于传输速度的需求较小，因此选择配至于另一排接脚(远离处理器212)，使布线时可以绕过其他元件，让电路板的线路配置更灵活。其中，高速原生讯号S11包含高速电脑汇流排讯号(Peripheral ComponentInterconnect Express,PCIe)、数位显示介面讯号(Digital Display Interface,DDI)，低速原生讯号S12包含通用序列汇流排讯号(Universal Serial Bus,USB)、汇流排讯号(LowPin Count Bus,LPC)、串行外设介面讯号(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)、集成电路内置音频总线讯号(Inter-IC Sound或Integrated Interchip Sound,I2S)等，但高速原生讯号S11以及低速原生讯号S12并不限至于此。
本发明的主板连接器216另一特点在于电源接脚的设置，主板连接器216电源接脚采用「电源-接地-电源」(POWER-GND-POWER)的方式配置，使每一组电源接脚之间都间隔有一组接地接脚，以分散传输电源时所产生的热能。于一具体实施例中，主板连接器216包含一组电源启动讯号接脚，用以接收由处理器212所发送的一电源启动讯号，该电源启动讯号用于控制子电路板220上常备电源(standby rail power)至主要电源(main rail power)的时序。
步骤3000，主电路板210的主板连接器216将原生讯号S1传输至子电路板220的子板连接器226。其中，主板连接器216与子板连接器226具有相对应的接脚，且以板对板连接器(board-to-board connector)的型式连接。于一具体实施例中，主电路板210以及子电路板220具有多个相对应孔洞，当主板连接器216与子板连接器226接合时，可以在该等孔洞中设置铜柱，以固定主电路板210以及子电路板220的相对位置。于实际应用上，主电路板210以及子电路板220透过主板连接器216及子板连接器226连接时会产生一重迭区域，可以于重迭区域内配置高度较低的元件，使主电路板210以及子电路板220于接合时可以流畅的接合而不会产生干涉。
步骤4000，子板连接器226将原生讯号S1输出至讯号转换器224，并且由讯号转换器224将原生讯号S1转换为输出讯号S2。其中，讯号转换器224是依据应用端需求将原生讯号S1转换为输出讯号S2，例如，若应用端需求为麦克风的音源输出，则使用音讯晶片(Audiochip)(讯号转换器224)将集成电路内置音频总线讯号(Inter-IC Sound或IntegratedInterchip Sound,I2S)(原生讯号S1)转换为麦克风讯号(输出讯号S2)，又例如，若应用端需求为影像输出，则使用视频图型桥接器(VGA bridge IC)(讯号转换器224)将数位显示介面讯号(Digital Display Interface,DDI)(原生讯号S1)转换为影像讯号(VGA Signal)(输出讯号S2)。
于实际应用上，子电路板220上的电源切换元件从子板连接器226接收常备电源以及电源启动讯号，并且依据电源启动讯号控制常备电源(standby rail power)至主要电源(main rail power)的时序，于实际应用上，若电源切换元件接收到电源启动讯号，则将常备电源转换为主要电源的时序输出；若依据子电路板220的应用，子电路板220端无主要电源的需求，则直接输入常备电源以供应电源。由于主电路板210提供给子电路板220 3.3V、5V、以及12V的常备电源，而常备电源又可以透过电源切换元件改变时序，因此本发明可以依据讯号转换器224需求的电压以及时序，提供不同的电源给不同的讯号转换器224。例如，将高速电脑汇流排讯号(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)(原生讯号S1)透过网路晶片(LAN Chip)转换成网路讯号(Ethernet Signal)时，则须要使用3.3V的常备电源(standby rail power)，又例如，将数位显示介面讯号(Digital DisplayInterface,DDI)(原生讯号S1)透过视频图型桥接器(VGA bridge IC)(讯号转换器224)转换为影像讯号(VGA Signal)(输出讯号S2)时，则须要同时使用3.3V的主要常备电源(mainrail power)以及5V的主要电源(main rail power)。本发明利用子电路板220上的电源切换元件依据讯号转换器224的特性将常备电源转换成特定的电压及时序的电源，使主电路板210仅需输入固定电压及时序的电源，更提升了主电路板210的通用性。
于一具体实施例中，若应用端需求的输出讯号S2讯号数量以及种类较多，使得需求的电源大于主电路板210所提供的常备电源，可以使用子电路板220的外接电源插槽接收外部电源，以提供格外的辅助电源供子电路板220使用，因此，输出讯号S2的转换以及扩张将不会受到电源供应的限制。
步骤5000，讯号转换器224将输出讯号S2传送到讯号输出端222，并且由讯号输出端222将输出讯号S2输出至应用端。于实际应用上，讯号输出端222为输入/输出埠(I/OPort)，且可以依据应用端的需求而定义。例如，若应用端需求为必须在铁路等高振动环境下应用，则讯号输出端222则可以使用M8或M12等锁附型连接器。
于一具体实施例中，子板连接器226与讯号转换器224之间可以连接讯号扩增元件228，用以扩增原生讯号S1，之后再将多个原生讯号S1依据应用端需求透过讯号转换器224转换成输出讯号S2。例如，若应用端需求是使用在工厂等具有大量仪器设备的地方，则可以透过讯号扩增元件228将原生讯号S1扩增为多个原生讯号S1，之后依据工厂需求将多个原生讯号S1分别转换成相同或是不同的输出讯号S2由讯号输出端222输出。实际应用上，讯号扩增元件228可以为USB Hub IC或是PCIe Switch IC，但不限于此。
于一具体实施例中，某些由主电路板210输出的原生讯号S1不须经过转换即直接由讯号输出端222输出给应用端使用，例如，通用序列汇流排讯号(Universal Serial Bus,USB)。因此在某些特殊应用的实施例中，子电路板220可以不需要具有讯号转换器224。
本发明的功能电路板模组由主电路板输出原生讯号以及常备电源，并且将原生讯号以及常备电源透过连接器传输至子电路板。子电路板将常备电源转换成讯号转换器所需的电源，并且利用讯号转换器将原生讯号转换为输出讯号，之后透过讯号输出端将输出讯号输出至应用端。相较于习知技术，本发明的功能电路板模组目的在于使主电路板具有通用性，可以在相同主电路板的情况下，依据不同的应用端需求改变子电路板设计，提供各种不同应用的输出讯号以及讯号输出端(输入/输出埠)，也就是说，当客户需要开发新产品时仅需要针对子电路板进行开发设计，免去了开发主电路板的时间以及成本，不但可以降低整体产品研发时间、更可以降低研发成本。
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种功能电路板模组，用以输出一输出讯号至一应用端，其特征在于包含：
一主电路板，其包含一处理器以及一主板连接器，该处理器连接该主板连接器，其中该处理器输出一原生讯号，该原生讯号包含高速电脑汇流排讯号(Peripheral ComponentInterconnect Express, PCIe)、数位显示接口讯号(Digital Display Interface, DDI)、通用序列汇流排讯号(Universal Serial Bus, USB)、汇流排讯号(Low Pin Count Bus,LPC)、串行外设界面讯号（Serial Peripheral Interface Bus，SPI）、集成电路内置音频总线讯号(Inter-IC Sound或Integrated Interchip Sound, I2S)及系统管理汇流排讯号(System Management Bus, SMBus)中之一者；
一子电路板，其包含一子板连接器、一讯号转换器以及一讯号输出端，该子板连接器以可拆卸的方式连接该主板连接器，以接收该原生讯号，该讯号转换器连接该子板连接器以及该讯号输出端，用以接收该原生讯号并且将该原生讯号转换为该输出讯号，并透过该讯号输出端输出该输出讯号，其中该讯号输出端以及该输出讯号之类型配合该应用端之需求，该输出讯号包含网路讯号(Ethernet Signal)、麦克风讯号及影像讯号(VGA Signal)中之一者。
2.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该主电路板另包含一电源插槽，连接该处理器以及该主板连接器，用以输入一电源以驱动该处理器以及提供该子电路板一常备电源。
3.如权利要求2所述的功能电路板模组，其特征在于，该电源插槽透过该主板连接器将该常备电源传输到该子板连接器，该主板连接器以及该子板连接器传输该常备电源的接脚配置方式为电源-接地-电源。
4.如权利要求2所述的功能电路板模组，其特征在于，该子电路板另包含一电源切换元件，连接该子板连接器以及该讯号转换器，该电源切换元件用于接收该常备电源，并且依据一电源启动讯号将该常备电源转换成不同时序，以提供给该讯号转换器使用。
5.如权利要求4所述的功能电路板模组，其特征在于，该电源切换元件依据该讯号转换器的需求以常备电源或主要电源两种不同时序输出3.3V、5V、或12V的电源。
6.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该讯号转换器依据该应用端将该原生讯号转换为该应用端所需要的该输出讯号。
7.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该子电路板另包含一讯号扩增元件，连接该子板连接器以及该讯号转换器，该讯号扩增元件将该原生讯号扩增为多个原生讯号。
8.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该主板连接器具有双排接脚，靠近该处理器一侧的该排接脚用以传输一高速原生讯号，另一排接脚则用以传输一低速原生讯号。
9.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该主电路板以及该子电路板上配置有多个相对应孔洞，提供该主板连接器以及该子板连接器连接后固定该主电路板以及该子电路板。
10.如权利要求1所述的功能电路板模组，其特征在于，该子电路板另包含一外接电源插槽，以提供连接一辅助电源。
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