TWM568993U - 功能電路板模組 - Google Patents

Abstract

一種功能電路板模組，用以輸出一輸出訊號至一應用端，其包含一主電路板以及一子電路板。主機板包含一處理器以及一主板連接器。子電路板包括一子板連接器、一訊號轉換器以及一訊號輸出端。主電路板之主板連接器以可拆卸方式連接子電路板之子板連接器，並且處理器發送一原生訊號至子電路板，子電路板接收原生訊號後透過訊號轉換器將原生訊號轉換為輸出訊號，並且由訊號輸出端將輸出訊號輸出到應用端。相較於習知技術，本創作之功能電路板模組可以在相同主電路板的情況下，依據不同的應用端需求改變子電路板設計，以節省開發成本。

Description

功能電路板模組

本創作關於一種功能電路板模組，並且特別地，關於一種可以在相同主電路板的情況下，依據不同的應用端需求改變子電路板設計的功能電路板模組。

不同行業對電腦產品的要求均不同相同，在選擇電腦時的考量，除了電腦的性能之外，電腦上的輸入/輸出埠(I/O Port)類型及數量也是一個重要的考量。這關係到用戶的儀器、設備是否可以跟電腦連接。這些儀器、設備跟電腦相連的輸入/輸出埠更是因使用環境的要求而有所不同。舉例來說，一般USB的型式是Type A或Type B，但用於高振動環境底下的設備就需要M8或M12等可以被鎖附型式輸入/輸出埠。用戶在選擇電腦以控制儀器設備時，就會考量到輸入/輸出埠是否能符合使用。同一個廠房、場區，可能也會因為儀器設備對的輸入/輸出埠要求不同而選擇不同的電腦。對於用戶來說，需管理不同電腦也是一種成本。有些客戶對輸入/輸出埠的要求無法在市場上符合的產品，就必須要客製化主電路板，如此，提高了客戶的開發成本。

請參考圖1，圖1為習知技術之主電路板110與子電路板120之訊號流程圖。於習知技術中，主電路板110包含一處理器112、一訊號轉 換器114、以及一主板連接器116，其中訊號轉換器114連接處理器112以及主板連接器116。子電路板120包含訊號輸出端122(輸入/輸出埠)以及子板連接器126，其中訊號輸出端112連接子板連接器126。針對上述問題，習知技術的解決方案是將主電路板110上的訊號輸出端跟主電路板110分開，將訊號輸出端122設置於子電路板120上。主電路板110之主板連接器116與子電路板120之子板連接器126以可拆卸的方式互相對接，並且以替換子電路板120的方式擴增訊號輸出端122的數量及種類。然而，由於輸出到子電路板120上的輸出訊號S₂，是經由主電路板110上的訊號轉換器114轉換由處理器112輸出的原生訊號S₁所產生，因此子電路板120功能僅在於調整訊號輸出端122的種類以及數量，而無法改變輸出訊號S₂，若客戶需求的輸出訊號S₂與主電路板110轉換的輸出訊號S₂不同，則仍需要重新設計主電路板110。然而，設計新的主電路板意味著須要經過佈線、寫入驅動、以及驗證等繁複程序，不但需要大量的開發時間，更會增加客戶的開發成本。

有鑑於此，本創作提供一種功能電路板模組，用以輸出一輸出訊號至一應用端，其包含一主電路板以及一子電路板。主電路板包含一處理器以及一主板連接器，處理器連接主板連接器，其中處理器輸出一原生訊號(Native of signal of chip,SoC)。子電路板包含一子板連接器、一訊號轉換器、以及一訊號輸出端，子板連接器以可拆卸的方式連接主板連接器以接收原生訊號，訊號轉換器連接子板連接器以及訊號輸出端，用以接收原生訊號並且依據應用端將原生訊號轉換為輸出訊號，並透過訊號輸出端輸出該輸出訊號，其中訊號輸出端係由應用端所定義。

於一具體實施例中，主電路板另包含一電源插槽，用以輸入一電源，電源插槽連接處理器以及主板連接器，以驅動處理器以及提供子電路板一常備電源(standby rail power)。其中子電路板另包含一電源切換元件以及一外接電源插槽，電源切換元件連接子板連接器以及訊號轉換器，用於接收常備電源，並且依據一電源啟動訊號將常備電源轉換成不同時序，以提供給訊號轉換器使用；外接電源插槽用以連接一輔助電源，以提供子電路板格外需要的電源。進一步的，主電路板之電源插槽是透過主板連接器將常備電源傳輸到子板連接器，主板連接器以及子板連接器傳輸常備電源之接腳配置方式為「電源-接地-電源」(POWER-GND-POWER)。

於一具體實施例中，電源切換元件依據訊號轉換器的需求以常備電源(standby rail power)或主要電源(main rail power)兩種不同時序輸出3.3V、5V、或12V的電壓。

於一具體實施例中，子電路板另包含一訊號擴增元件，連接子板連接器以及訊號轉換器，訊號擴增元件將原生訊號擴增為複數個原生訊號。

於一具體實施例中，主板連接器具有雙排接腳，靠近處理器一側之該排接腳用以傳輸一高速原生訊號，另一排接腳則用以傳輸一低速原生訊號。

於一具體實施例中，主電路板以及子電路板上配置有複數個相對應孔洞，提供主板連接器以及子板連接器連接後固定主電路板以及子電路板。

本創作之功能電路板模組由主電路板之處理器輸出原生訊 號，並且將原生訊號透過連接器傳輸至子電路板。之後子電路板之訊號轉換器將原生訊號轉換為輸出訊號，並且由訊號輸出端將輸出訊號輸出至應用端。相較於習知技術，本創作之功能電路板模組目的在於使主電路板具有通用性，可以在相同主電路板的情況下，依據不同的應用端需求改變子電路板設計，提供各種不同應用的輸出訊號以及訊號輸出端(輸入/輸出埠)，也就是說，當客戶需要開發新產品時僅需要針對子電路板進行開發設計，免去了開發主電路板的時間以及成本，不但可以降低整體產品研發時間、更可以降低研發成本。

110、210‧‧‧主電路板

120、220‧‧‧子電路板

112、212‧‧‧處理器

114、224‧‧‧訊號轉換器

116、216‧‧‧主板連接器

126、226‧‧‧子板連接器

122、222‧‧‧訊號輸出端

228‧‧‧訊號擴增元件

S₁‧‧‧原生訊號

S₁₁‧‧‧高速原生訊號

S₁₂‧‧‧低速原生訊號

S₂‧‧‧輸出訊號

1000‧‧‧步驟

2000‧‧‧步驟

3000‧‧‧步驟

4000‧‧‧步驟

5000‧‧‧步驟

圖1為習知技術之主電路板與子電路板之訊號流程圖。

圖2為本創作之功能電路板模組之一具體實施例之主電路板以及子電路板之訊號流程。

圖3為本創作之功能電路板模組之一具體實施例之步驟流程圖。

圖4為本創作之主板連接器之一具體實施例之示意圖。

請參考圖2，圖2為本創作之功能電路板模組之一具體實施例之主電路板以及子電路板之訊號流程圖。首先，本創作之功能電路板模組包含一主電路板210以及一子電路板220。主電路板210包含一處理器212、一主板連接器216、以及一電源插槽，其中處理器212連接主板連接器216以及電源插槽，且主板連接器216又連接電源插槽。子電路板220包含一訊號輸出端222、一訊號轉換器224、一子板連接器226、一電源切換元件、一訊 號擴增元件228、以及一外接電源插槽。其中，子板連接器226以可拆卸的方式連接主板連接器216，且連接電源切換元件、訊號轉換器224以及訊號擴增元件228，訊號轉換器224連接訊號輸出端222。

請一併參考圖2及圖3，圖3為本創作之功能電路板模組之一具體實施例之步驟流程圖。於步驟1000中，電源插槽提供插入一電源供應，以輸入電源驅動處理器212，並且將電源由主板連接器216輸入至子電路板220。於實際應用上，電源插槽可以連接一電源管理元件，用以將電源供應輸入的DC直流電轉換為提供給處理器212的電源，以及轉換為提供給子電路板220，12V、5V以及3V電壓的常備電源(standby rail power)，常備電源輸入到元件上後即為啟動狀態，不需要格外的開關啟動。

步驟2000，由輸入的電源驅動處理器212後，處理器212生成一原生訊號S₁(Native of signal of chip,SoC)，並且將原生訊號S₁輸出至主板連接器216，其中，原生訊號S₁包含高速電腦匯流排訊號(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)、數位顯示介面訊號(Digital Display Interface,DDI)、通用序列匯流排訊號(Universal Serial Bus,USB)、匯流排訊號(Low Pin Count Bus,LPC)、串行外設介面訊號(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)、集成電路內置音頻總線訊號(Inter-IC Sound或Integrated Interchip Sound,I2S)、或系統管理匯流排訊號(System Management Bus,SMBus)，但不限於此。

進一步的，請參考圖4，圖4為本創作之主板連接器216之一具體實施例之示意圖。於一具體實施例中，主板連接器216包含有上下兩排共150個接腳(pin)，靠近處理器212一側之該排接腳被定義為接收高速原生 訊號S₁₁，另一排接腳(遠離處理器212)被定義為接收低速原生訊號S₁₂，由於高速原生訊號S₁₁需要大量且及時的數據傳輸，因此選擇靠近處理器212一側之接腳傳輸高速原生訊號S₁₁，目的在於使高速原生訊號S₁₁可以經由最短的路徑傳輸到子電路板220，避免訊號失真。相對的，低速原生訊號S₁₂對於傳輸速度的需求較小，因此選擇配至於另一排接腳(遠離處理器212)，使佈線時可以繞過其他元件，讓電路板的線路配置更靈活。其中，高速原生訊號S₁₁包含高速電腦匯流排訊號(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)、數位顯示介面訊號(Digital Display Interface,DDI)，低速原生訊號S₁₂包含通用序列匯流排訊號(Universal Serial Bus,USB)、匯流排訊號(Low Pin Count Bus,LPC)、串行外設介面訊號(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)、集成電路內置音頻總線訊號(Inter-IC Sound或Integrated Interchip Sound,I2S)等，但高速原生訊號S₁₁以及低速原生訊號S₁₂並不限至於此。

本創作之主板連接器216另一特點在於電源接腳的設置，主板連接器216電源接腳採用「電源-接地-電源」(POWER-GND-POWER)的方式配置，使每一組電源接腳之間都間隔有一組接地接腳，以分散傳輸電源時所產生的熱能。於一具體實施例中，主板連接器216包含一組電源啟動訊號接腳，用以接收由處理器212所發送之一電源啟動訊號，該電源啟動訊號用於控制子電路板220上常備電源(standby rail power)至主要電源(main rail power)的時序。

步驟3000，主電路板210的主板連接器216將原生訊號S₁傳輸至子電路板220的子板連接器226。其中，主板連接器216與子板連接器226具有相對應的接腳，且以板對板連接器(board-to-board connector)的型式連 接。於一具體實施例中，主電路板210以及子電路板220具有複數個相對應孔洞，當主板連接器216與子板連接器226接合時，可以在該等孔洞中設置銅柱，以固定主電路板210以及子電路板220的相對位置。於實際應用上，主電路板210以及子電路板220透過主板連接器216及子板連接器226連接時會產生一重疊區域，可以於重疊區域內配置高度較低的元件，使主電路板210以及子電路板220於接合時可以流暢的接合而不會產生干涉。

步驟4000，子板連接器226將原生訊號S₁輸出至訊號轉換器224，並且由訊號轉換器224將原生訊號S₁轉換為輸出訊號S₂。其中，訊號轉換器224是依據應用端需求將原生訊號S₁轉換為輸出訊號S₂，例如，若應用端需求為麥克風的音源輸出，則使用音訊晶片(Audio chip)(訊號轉換器224)將集成電路內置音頻總線訊號(Inter-IC Sound或Integrated Interchip Sound,I2S)(原生訊號S₁)轉換為麥克風訊號(輸出訊號S₂)，又例如，若應用端需求為影像輸出，則使用視頻圖型橋接器(VGA bridge IC)(訊號轉換器224)將數位顯示介面訊號(Digital Display Interface,DDI)(原生訊號S₁)轉換為影像訊號(VGA Signal)(輸出訊號S₂)。

於實際應用上，子電路板220上的電源切換元件從子板連接器226接收常備電源以及電源啟動訊號，並且依據電源啟動訊號控制常備電源(standby rail power)至主要電源(main rail power)的時序，於實際應用上，若電源切換元件接收到電源啟動訊號，則將常備電源轉換為主要電源的時序輸出；若依據子電路板220的應用，子電路板220端無主要電源的需求，則直接輸入常備電源以供應電源。由於主電路板210提供給子電路板220 3.3V、5V、以及12V的常備電源，而常備電源又可以透過電源切換元件改 變時序，因此本創作可以依據訊號轉換器224需求的電壓以及時序，提供不同的電源給不同的訊號轉換器224。例如，將高速電腦匯流排訊號(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)(原生訊號S₁)透過網路晶片(LAN Chip)轉換成網路訊號(Ethernet Signal)時，則須要使用3.3V的常備電源(standby rail power)，又例如，將數位顯示介面訊號(Digital Display Interface,DDI)(原生訊號S₁)透過視頻圖型橋接器(VGA bridge IC)(訊號轉換器224)轉換為影像訊號(VGA Signal)(輸出訊號S₂)時，則須要同時使用3.3V的主要常備電源(main rail power)以及5V的主要電源(main rail power)。本創作利用子電路板220上的電源切換元件依據訊號轉換器224的特性將常備電源轉換成特定的電壓及時序的電源，使主電路板210僅需輸入固定電壓及時序的電源，更提升了主電路板210的通用性。

於一具體實施例中，若應用端需求的輸出訊號S₂訊號數量以及種類較多，使得需求的電源大於主電路板210所提供的常備電源，可以使用子電路板220的外接電源插槽接收外部電源，以提供格外的輔助電源供子電路板220使用，因此，輸出訊號S₂的轉換以及擴張將不會受到電源供應的限制。

步驟5000，訊號轉換器224將輸出訊號S₂傳送到訊號輸出端222，並且由訊號輸出端222將輸出訊號S₂輸出至應用端。於實際應用上，訊號輸出端222為輸入/輸出埠(I/O Port)，且可以依據應用端的需求而定義。例如，若應用端需求為必須在鐵路等高振動環境下應用，則訊號輸出端222則可以使用M8或M12等鎖附型連接器。

於一具體實施例中，子板連接器226與訊號轉換器224之間可 以連接訊號擴增元件228，用以擴增原生訊號S₁，之後再將複數個原生訊號S₁依據應用端需求透過訊號轉換器224轉換成輸出訊號S₂。例如，若應用端需求是使用在工廠等具有大量儀器設備的地方，則可以透過訊號擴增元件228將原生訊號S₁擴增為複數個原生訊號S₁，之後依據工廠需求將複數個原生訊號S₁分別轉換成相同或是不同的輸出訊號S₂由訊號輸出端222輸出。實際應用上，訊號擴增元件228可以為USB Hub IC或是PCIe Switch IC，但不限於此。

於一具體實施例中，某些由主電路板210輸出的原生訊號S₁不須經過轉換即直接由訊號輸出端222輸出給應用端使用，例如，通用序列匯流排訊號(Universal Serial Bus,USB)。因此在某些特殊應用的實施例中，子電路板220可以不需要具有訊號轉換器224。

本創作之功能電路板模組由主電路板輸出原生訊號以及常備電源，並且將原生訊號以及常備電源透過連接器傳輸至子電路板。子電路板將常備電源轉換成訊號轉換器所需之電源，並且利用訊號轉換器將原生訊號轉換為輸出訊號，之後透過訊號輸出端將輸出訊號輸出至應用端。相較於習知技術，本創作之功能電路板模組目的在於使主電路板具有通用性，可以在相同主電路板的情況下，依據不同的應用端需求改變子電路板設計，提供各種不同應用的輸出訊號以及訊號輸出端(輸入/輸出埠)，也就是說，當客戶需要開發新產品時僅需要針對子電路板進行開發設計，免去了開發主電路板的時間以及成本，不但可以降低整體產品研發時間、更可以降低研發成本。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本 創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本創作所申請之專利範圍的範疇應根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

Claims (10)

1. 一種功能電路板模組，用以輸出一輸出訊號至一應用端，其包含：一主電路板，其包含一處理器以及一主板連接器，該主理器連接該主板連接器，其中該處理器輸出一原生訊號；一子電路板，其包含一子板連接器、一訊號轉換器、以及一訊號輸出端，該子板連接器以可拆卸的方式連接該主板連接器，以接收該原生訊號，該訊號轉換器連接該子板連接器以及該訊號輸出端，用以接收該原生訊號並且將該原生訊號轉換為該輸出訊號，並透過該訊號輸出端輸出該輸出訊號，其中該訊號輸出端係由該應用端所定義。
2. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該主電路板另包含一電源插槽，連接該處理器以及該主板連接器，用以輸入一電源以驅動該處理器以及提供該子電路板一常備電源(standby rail power)。
3. 如申請專利範圍2所述之功能電路板模組，其中該電源插槽透過該主板連接器將該待常備電源傳輸到該子板連接器，該主板連接器以及該子板連接器傳輸該常備電源之接腳配置方式為「電源-接地-電源」(POWER-GND-POWER)。
4. 如申請專利範圍2所述之功能電路板模組，其中該子電路板另包含一電源切換元件，連接該子板連接器以及該訊號轉換器，該電源切換元件用於接收該常備電源，並且依據一電源啟動訊號將該常備電源轉換成不同時序，以提供給該訊號轉換器使用。
5. 如申請專利範圍4所述之功能電路板模組，其中該電源切換元件依據該訊號轉換器的需求以常備電源(standby rail power)或主要電源(main rail power)兩種不同時序輸出3.3V、5V、或12V的電源。
6. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該訊號轉換器依據該應用端將該原生訊號轉換為該應用端所需要的該輸出訊號。
7. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該子電路板另包含一訊號擴增元件，連接該子板連接器以及該訊號轉換器，該訊號擴增元件將該原生訊號擴增為複數個原生訊號。
8. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該主板連接器具有雙排接腳，靠近該處理器一側之該排接腳用以傳輸一高速原生訊號，另一排接腳則用以傳輸一低速原生訊號。
9. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該主電路板以及該子電路板上配置有複數個相對應孔洞，提供該主板連接器以及該子板連接器連接後固定該主電路板以及該子電路板。
10. 如申請專利範圍1所述之功能電路板模組，其中該子電路板另包含一外接電源插槽，以提供連接一輔助電源。