Motherboard con tecnología BTX

Características Técnicas de las MotherBoard con tecnología BTX 1. Introducción Durante años hemos comprado las tarjetas madres y las hemos instalado en chasis basados en la tecnología ATX (Advanced Technology eXtended). El cambio a la tecnología ATX trajo grandes mejoras, no sólo en los chasis, sino también en las fuentes de alimentación. Los fabricantes han permanecido aproximadamente 8 años (encasillados) en este tipo de tecnología, aunque si se han incorporado mejoras evidentes por ejemplo en la evolución de las memorias RAM, los socket para los procesadores o los puertos, no se ha variado la forma de ubicación o el estándar de fabricación, eran tan buenas las mejoras que brindaba la ATX que nadie pensaba en sustituirla. Pero con el tiempo se han sucedido problemas relacionados con el ruido que se produce por los ventiladores o el calentamiento dentro de la PC por citar algunos, es por ello que Intel anuncio en el otoño del 2003 el sustituto de la tecnología ATX, la Balanced Technology eXtended o BTX. Ya han comenzado a parecer las primeras MotherBoard basadas en esta tecnología por lo que es hora de comenzar a entender que es una BTX. Las especificaciones de la interfase de la Tecnología Extendida Balanceada (BTX) a sido desarrollada para proporcionar un Standard y como factor de definiciones para el plano eléctrico, termal y mecánico. Se piensa que la especificación permite una variedad del producto que puede adaptarse a las múltiples aplicaciones y modelos del uso. Esta especificación describe el método de construcción y las características utilizadas para la confección del chasis, tarjeta madre, fuente de alimentación, y otros componentes del sistema. BTX ofrece muchas ventajas cruciales para los desarrolladores, entre las que se encuentran: Opciones de bajo perfil para la reducción de componentes de motherboard. Los perfiles más bajos facilitan las opciones de integración en sistemas con un formato esbelto y pequeño. Ventajas de enrutamiento, disposición y aspecto térmico optimizados con un diseño central en línea. La nueva disposición permite un diseño condensado del sistema y una ruta de flujo de aire optimizada para el enfriamiento eficiente del sistema. También permite que los desarrolladores eviten la obstrucción del flujo de aire que debe forzarse alrededor de los componentes y facilita el enfriamiento adecuado de todos los componentes. Junto con el flujo de aire optimizado, el uso de de ventiladores de alta calidad permite que los desarrolladores eliminen uno o más ventiladores del sistema, lo cual reduce aún más la acústica y el tamaño del sistema. Dimensiones ajustables de las placas La flexibilidad en el tamaño de las placas permite que los diseñadores utilicen los mismos componentes para diseñar una variedad de tamaños y configuraciones de sistemas. Se pueden utilizar fuentes de alimentación más pequeñas y eficientes para sistemas ultra reducidos. Se pueden utilizar fuentes de alimentación ATX 12V estándares para las configuraciones de torre. Mecanismos de compatibilidad estructural de placa y agujeros de montaje optimizados. Las funciones de compatibilidad ofrecen características mecánicas para la admisión de cargas, tal como la disipación térmica superior, y ayudan a evitar que se flexionen o dañen los componentes de las placas durante el transporte y manejo. Tabla 1. Resume algunos de los rasgos importantes habilitados por la especificación de BTX BeneficiosBajo perfil de opciones. Fácil integración en pequeños factores del sistemaDiseño de en línea central para el perfeccionamiento del sistema de ventilaciónTarjeta madre escalablesMúltiples tamaños y configuraciones del sistema y sus dimensionesSoporte estructural de la Mother boardCaracterísticas mecánicas para soportar una amplia variedad de componentes de la motherboard Terminología Explicación de los términos utilizados en estas especificaciones. TerminoDefiniciónMódulo de Retención y Soporte (MRS)Componente del sistema que se acopla al chasis bajo la tarjeta madre para mantener el apoyo estructural de la misma, así como permite fijar el módulo termalMódulo TermalComponente del sistema con el objetivo fundamental de disipar el calor de los elementos del centro de la Tarjeta madre.Un módulo termal típico que incluye un disipador para el procesador, un extractor aéreo como un Fan axial, y un conducto para aislar la corriente de aire directa a través del sistema.Ofrece flexibilidad para adaptar muchas aplicaciones a través de la opción para integrar un amplio espectro de tecnologías y componentes de refrescamiento. 2. Vistas generales de los tres modelos disponibles. Figura 1. Ejemplo de Tarjetas Madres BTX vista en detallesFigura 1b. Ejemplo de Tarjetas Madres BTX vista por zonas y contrastes.3. Requerimientos Mecánicos. 3.1 Dimensiones de la Tarjeta Madre. Ubicación de los Agujeros de Montaje. Una board BTX debe contener los detalles mecánicos representados en la Figura 2. Todas las tarjetas madres deben tener un largo de 266.70 mm. La anchura de la tarjeta madre puede ir de 203.20 mm a 325.12 mm según la tabla 5. La tabla 2 contiene una relación de ejemplos de las 3 variantes posibles, así como se muestra la posición de los agujeros de montura que requiere cada board. Un chasis de BTX debe proporcionar los soportes de montura y las aberturas para las tarjetas de complemento en el tablero trasero según las medidas de la tarjeta madre más grande que se pretenda colocar. Figura 2. Dimensiones de la Tarjetas Madres. Ubicación de los Agujeros de Montaje3.2 Zonas Volumétricas. Las Zonas Volumétricas se definen para mantener una ubicación espacial de los requisitos mecánicos de cada uno de las áreas que ocupan los componentes del sistema. Estas ubicaciones permiten diseñar por separado los componentes a ubicar en dichas áreas, e integrarlos sin la interferencia de unos con otros. Esta sección describe las zonas volumétricas de la tarjeta madre ( zonas de la tarjeta madre - Sección 3.2.1), las zonas volumétricas del chasis ( zonas del chasis - Sección 3.2.2), y los requisitos de la colocación para todos los componentes del sistema con respecto a las diferentes zonas. Estos requisitos aseguran que los componentes del sistema no interfieran mecánicamente cuando se integran. Figura 3. Se muestran algunas de estas zonas. Las zonas A, B, C, y D pertenecen a la tarjeta madre, las zonas F, G, y H son las zonas del chasis. No se muestran en esta figura las zonas J y K pertenecientes al chasis (estas se encuentran debajo de la tarjeta madre). Nota. Algunas zonas, como la zona A y la zona F, presentan dos alturas diferentes. Esto esta dado por la necesidad de ubicar alternativamente dos tipos de módulos termales. El Tipo I (de altura Standard) esta diseñado para ser utilizado donde el espacio disponible sea el máximo posible para la ubicación del módulo termal, mientras que el Tipo II (de bajo perfil) es incluido como una opción para ubicar dicho módulo dónde el espacio disponible este muy limitado. Figura 3. Zonas Volumétricas del Chasis y la Motherboard (no se muestran todas las zonas) 3.2.1 Zonas Volumétricas de la Motherboard. Las secciones 3.2.1.1 y 3.2.1.2 definen las dimensiones de la zona volumétrica correspondientes a la tarjeta madre. Todos los componentes en un sistema BTX-compatible deben seguir estrictamente los requisitos relacionados en la Tabla 6. Categorías y requerimientos de las Zonas Volumétricas de la Motherboard. CategoríaEjemplosRequerimientosComponentes de la Tarjeta MadreMódulos de memorias, procesadores, panel trasero de la board, disipadores y Deben ocupar completamente las zonas volumétricas dentro de la tarjeta madre.Componentes del Chasislas paredes del chasis, la carcasa del chasis, Soportes para la Tarjeta Madre, las estructuras para montar periféricos.No deben cortarse las zonas volumétricas de la tarjeta madre en ningún punto. Además, debe proporcionarse el espacio adecuado entre el chasis, la tarjeta madre y los componentes del sistema para evitar la interferencia, causar daños u otras condiciones dinámicas.Componentes de TransiciónTarjetas de expansión, conductos de aire, módulo termal, MRS, cables desde la borrad hasta los componentes del sistema. Puede cruzar el límite exterior de la zona volumétrica de la tarjeta madre. Algunos de estos componentes, como las tarjetas de expansión, pueden tener sus propias especificaciones volumétricas las que deben ser consideradas por el diseñador. El Módulo Termal no debe interferir con la parte superior de las zonas A y C, pero si cortará los límites adyacentes al chasis en las zonas F y G para extenderse dentro de estas Otros componentes del sistema.Discos HDD, conectores del panel frontal, fuente de alimentación, otros componentes similares.No deben cortarse las zonas volumétricas de la tarjeta madre en ningún punto. Además, debe proporcionarse el espacio adecuado entre el chasis, la tarjeta madre y los componentes del sistema para evitar la interferencia, causar daños u otras condiciones dinámicas. 3.2.1.1 Zonas volumétricas de la Motherboard (lado primario) Las zonas volumétricas del lado primario de la tarjeta madre se definen en la Figura 4. Todas las áreas se definen desde la vista superior de la board. Figura 4. Dimensiones de la zona volumétrica de la Tarjeta Madre lado primario3.2.1.2 Zonas volumétricas de la Motherboard (lado secundario) Las zonas volumétricas del lado primario de la tarjeta madre se definen en la Figura 5. Todas las áreas se definen desde la vista superior de la board. También están definidas en la figura 5 las áreas para la inclusión de componentes optativos. Si se necesita conectar los componentes desde la board hasta el chasis (cables) se utilizará el área correspondiente ubicada en el chasis, por debajo de la Tarjeta Madre. Todas las zonas están limitadas para evitar la interferencia con los componentes ensamblados. Figura 5. Zonas volumétricas de la Tarjeta Madre (lado secundario)3.2.2 Zonas Volumétricas del Chasis. La figura 6 define las posiciones y las alturas que ocupan las zonas volumétricas del chasis, tomando como referencia la parte superior de la carcasa del mismo. Todos los componentes en un sistema BTX-compatible deben ajustarse perfectamente a las zonas volumétricas del chasis según los requisitos de la Tabla 7. Nota, aunque la Figura 6 muestra las zonas para la tarjeta madre más grande (siete slots para tarjetas de I/O), la zona J se muestra de manera que se adapte según las medidas del modelo de board que se utilice. Los requisitos en esta sección no afectan el volumen más allá del borde extensible de la tarjeta madre que se pretenda emplear. Categorías y requerimientos para las zonas del chasis. CategoríaEjemplosRequerimientosComponentes de la Tarjeta MadreMódulos de memorias, procesadores, panel trasero de la board, disipadores yNo debe intersecar en ningún punto cualquier zona volumétrica del chasis. Además, debe proporcionarse el espacio adecuado entre los componentes del sistema instalados y el chasis volumétrico a fin de evitar interferencia entre ellos daños u otras condiciones dinámicas. Componentes del ChasisCarcasa del chasis y acoplamientos para discosNo deben cortarse las zonas volumétricas G, H, o F. así como tampoco deberá cortarse el límite superior de la zona K. Sólo las características descritas en la figura 6 y la figura 7 se permiten en la zona J. Ningún otro rasgo del chasis debe cortar esta zona. Las dimensiones para el montaje de la board deberán quedarse dentro de las zonas especificadasComponentes de TransiciónMRS y Módulo TermalPueden cruzar el límite exterior de algunas zonas del chasis. Los componentes como el MRS pueden tener sus propios requisitos que deben ser considerados por el diseñador además de aquéllos especificados en este documentoOtros componentes del sistemaDiscos HDD, óptico, fuentes de alimentaciónNo deben cortarse las zonas volumétricas de la tarjeta madre en ningún punto. Además, debe proporcionarse el espacio adecuado entre el chasis, la tarjeta madre y los componentes del sistema para evitar la interferencia, causar daños u otras condiciones dinámicas. Figura 6. Dimensiones de la Zona Volumétrica del Chasis3.3 Características Mecánicas del Chasis. Además de los otros requisitos mecánicos ya determinados en este manual, un chasis de BTX debe presentar las características relacionadas en la tabla 8. Requerimientos mecánicos del chasis. Características MecánicasReferenciasÁreas en la carcasa del chasis para el soporte del módulo MRS que conecta con la tierra al sistema.Figura 7Requerimientos para el anclaje del MRSFigura 7 y figura 8Características comunes para el módulo termalSección 3.3.3 figura 10Aperturas del panel trasero para el acoplamiento con los conectores del panel trasero de la tarjeta madreSección 3.3.4 figura 11 3.3.1 Requerimientos del Chasis para el Aterramiento Las áreas donde se producirá el aterramiento en el chasis se muestran en la figura 7, coincidiendo con las dimensiones de las áreas de aterramiento de la tarjeta madre. Estas áreas deberán permanecer sin recubrimiento alguno a fin de permitir la perfecta conducción entre el chasis, la board y la tierra. 3.3.2 Dimensiones en el chasis para el Módulo de Retención y Soporte (MRS) Un Módulo de Retención y Soporte, o MRS, es un componente del sistema que puede usarse para apoyar un área de la tarjeta madre y los componentes que se conecten a esta como un módulo termal. Un MRS puede ubicarse en el chasis dentro de la zona volumétrica J y también puede compartir las zona K del chasis y las zonas del lado secundario de la tarjeta madre. Un chasis y motherboard BTX debe incluir los detalles mostrados en la figura 7 para mantener un acople Standard con los diferentes MRS. El acople entre el MRS y la tarjeta madre variará, dependiendo de la tarjeta madre y el tipo de módulo termal que se utilice. Figura 7. Requerimientos del MRS del chasis Figura 8. Detalles del MRS del chasis3.3.3 Características del Módulo Termal del chasis. Para proporcionar un interfaz Standard entre un módulo termal y el chasis se requiere mantener un conjunto de requerimientos en los planos de diseño geométrico de la interfase física. La figura 9 muestra la relación entre las zonas de la tarjeta madre (Sección 3.2.1), el módulo termal, la interfase de conexión al chasis, y las zonas del chasis que se utilizan. (Sección 3.2.2). Figura 9. Interfase del Módulo Termal relacionado con las zonas del chasis y la motherboard. La figura 10 define ambos planos relativos a los datos de la tarjeta madre, así como las características de la geometría de la superficie del chasis. La superficie consiste en un marco de anchura mínima alrededor de la ventana, definida para la corriente de aire al módulo termal. El propósito primario y la conexión para este interfaz es proporcionar el aire externo de una abertura en el chasis al módulo termal. Por esta razón, debe diseñarse el cauce aéreo y la abertura del chasis de forma tal que exista una interferencia mínima a la corriente de aire de fuera del chasis al interfaz definido. Figura 10. Requerimientos del Chasis para las dimensiones del Módulo Termal.3.3.4 Requerimientos del Panel Trasero para puertos de I/O en el chasis La figura 11 define los cortes a realizar en el panel trasero del chasis y las dimensiones asociadas para el acople con el panel trasero de la motherboard. Figura 11. Apertura del panel trasero de I/O en el chasis.3.4 Interfase Mecánica de la Tarjeta Madre 3.4.1 Detalles del Panel Trasero de la Tarjeta Madre. Todos los conectores externos del panel trasero de la tarjeta madre (y sus uniones cablegráficas) deben atravesar la apertura para los puertos de I/O a través de la ventana sombreada, tal como se muestra en la figura 12. Figura 12. Dimensiones de la apertura del Panel Trasero de la Tarjeta Madre.4. Detalles Eléctricos. 4.1 Conectores de la fuente de Alimentación de la Tarjeta Madre. La figura 13 define los pines de salida requeridos para los conectores de la Board relacionados en la tabla 9. Los conectores proporcionan un interfaz Standard entre una tarjeta madre de BTX y una fuente de alimentación del sistema compatible. Más adelante se define la información sobre los signos críticos en la sección 4.2. Para obtener información adicional sobre la fuente de alimentación del sistema se deberá consultar la información relacionada en la sección 5. Conectores de la Fuente de Alimentación. DescripciónEstadoConector HembraConector MachoImplementación de la señal eléctrica Conector de Alimentación PrincipalRequerido en todas las Tarjeta MadresMolex† 44206-0007 o equivalenteMolex† 39-01-2240 o equivalenteFigura 13 y Sección 4.2Conector adicional +12VRequerido en todas las Tarjeta MadresMolex† 39-29-9042 o equivalenteMolex† 39-01-2040 O equivalenteFigura 13 y Sección 4.2 Figura 13. Conectores de Alimentación.4.2 Definición de las Señales de Control de la tarjeta Madre. 4.2.1 +5VSB +5VSB es un suministro de voltaje en standby que se activa siempre que la alimentación CA esté presente en la fuente de alimentación del sistema. Provee de alimentación a los circuitos que deben permanecer operacionales cuando los tres rendimientos de DC principales (+12VDC, +5VDC, +3.3VDC) está en un estado inválido. Ejemplo de los usos son quot;
soft power controlquot;
, Wake on LAN, wake-on-módem, intrusion detection, or suspend (sleep) state activities. La corriente máxima disponible del +5VSB depende del diseñado para la fuente de alimentación. 4.2.2 PS_ON# PS_ON # es una señal de baja activación, TTL-compatible que permite a la tarjeta madre habilitar los tres voltajes principales del sistema DC (+3.3VDC, +5VDC, +12VDC). PS_ON # se tira a (pulled) a +5VSB a través de una resistencia interior de 10k. Cuando PS_ON # se tira a (pulled) baja TTL, los rendimientos de DC se habilitan por el suministro de poder del sistema. Cuando PS_ON # se sostiene (held) a TTL alto por la tarjeta madre o por la izquierda del circuito abierto, el suministro de alimentación del sistema no entregará la corriente a los rendimientos de DC principales y los sostendrá a cero potencia con respecto a la tierra. Característica de la señal PS_ON# MINMAXVIL, Bajo voltaje de Salida0.1 V0.8 VIIL, Baja corriente de Salida Vin = 0.4V-1.6 mAVIH, Alto voltaje de Salida, Iin = -200 µA2.0 VVIH, Circuito Abierto, Iin =05.25 V 4.2.3 PWR_OK PWR_OK es una señal de chequeo de alimentación, utilizada por la fuente de alimentación para indicar que los voltajes +5VDC, +3.3VDC, y +12VDC se encuentran dentro de los parámetros, o sea son anteriores a los umbrales del quot;
undervoltagequot;
(Bajo voltaje). Cuando esta señal esta activa, significa que la fuente de alimentación tiene la energía suficiente guardada por el conversor para garantizar el funcionamiento de poder continuo durante un tiempo mínimo. Recíprocamente, cuando uno o más de los voltajes del rendimiento se caen debajo de su umbral del undervoltage, o cuando el suministro principal ha estado desconectado durante un tiempo suficientemente largo para que el funcionamiento de la fuente de alimentación ya no se garantice más allá del sostenimiento a tiempo, PWR_OK pasará a un estado bajo por el suministro de poder. Características de la señal PWR_OK. ParámetroValorTipo de Señal+5 V TTL compatibleNivel lógico bajo< 0.4 V mientras este por debajo de 4 mANivel lógico altoEntre 2.5 V y 5 V de salida mientras se reciba 200 µAEstado alto de impedancia de Salida1 KΩ de salidaPWR_OK retraso100 ms < T3 < 500 msPWR_OK tiempo de levantamientoT4 ≤ 10 msAC perdida para PWR_OK tiempo de paradaT5 ≥ 16 msAdvertencia de bajo voltajeT6 ≥ 1ms Figura 14. Diagrama de Tiempos4.3 Tolerancia de los Voltajes. La fuente de alimentación del sistema garantizará que las tolerancias para los rendimientos de DC principales obedezcan a los valores listados en la tabla 12, sujeto a los límites especificados de la fuente de alimentación. Tolerancia de los voltajes de Salida VoltajeTolerancia+3.3 VDC± 5%+5 VDC± 5%+12 VDC± 5%-12 VDC± 10%+5 VSB± 5% 5. Evolución hasta la actualidad de la tecnología BTX. En este capítulo veremos como se ha llevado a la practica la fabricación de esta tecnología BTX, mostraremos diferentes fotos y diagramas de PCs dejando atrás el plano teórico que hemos estado mostrando. 5.1 Comportamiento del Módulo Termal. A continuación mostramos como queda montado en una PC BTX el modulo termal, seguido de una foto que muestra el comportamiento del aire caliente dentro de la PC, recordemos que el objetivo es utilizar un solo FAN, ubicado en un sistema en línea que refresque todos los componentes que emiten calor dentro del sistema. Figura 15. Vista del módulo termal dentro del PCA continuación veremos dos fotos térmica, notemos como las zonas rojas corresponden a las partes más calientes y las azules a las más frías, observemos como el diseño en línea permite evacuar el calor de forma directa sin necesidad de utilizar fanes diferentes para cada elemento, reduciendo el ruido que producen estos dispositivos. Figura 16. Comportamiento térmico dentro del PC BTXEn la siguiente imagen observemos la forma circular del disipador utilizado por el procesador, ya integrados ambos en un PC BTX. Figura 17b. Disipadores de aluminio con núcleo de cobre, utilizados en las BTX5.2 Conexión de las tarjetas gráficas. Figura 19. Vista de la tarjeta gráfica montada sobre un Riser de expansión.Figura 18 Slot PCI Express La tecnología BTX incorpora las ya populares tarjetas gráficas PCI Express x16, a continuación mostramos la forma final en que quedan conectadas.5.3 Fuentes de Alimentación. En la figura 20 se muestran algunos ejemplos de fuentes de alimentación utilizadas en las BTX, es de destacar el hecho de que no varían las dimensiones aunque sean utilizadas indistintamente en los tres modelos disponibles. Observen el nuevo conector incorporado 3.3v para el serial ATA Figura 20. Ejemplos de Fuentes de Alimentación BTX5.4 Chasis BTX. A continuación veremos varias imágenes de chasis para borrad BTX. Figura 21. Chasis BTX

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