
今天拆解拆解一个设计不错的移动4K高清机顶盒,发现这个机顶盒的是无论硬件设计降低成本还是PCB布局,都是设计高手的教程级设计,值得所有做硬件的人学习!
先看一下机顶盒全貌
4K高清机顶盒正面

再看它的反面,反面有机顶盒型号参数


高清网络机顶盒
型号:S1双频内存1G 闪存8G , 3C认证图标。
电源额定值:12V:1A 中国制造。
这是机一侧的接口。有按键、DC12V供电口、AV口、HDMI接口、以太网口。另外一侧的两个USB口。

底盖了两颗螺丝,下壳体的两个设计为凸起形式

去掉底盖之后就可以看到电路板背面了,背面没有IC,只有一些阻容器件。


板子正面。整体看起来非常简洁、干净。

以太网接口的变压器。

PTSMD1607G是一款由PKP生产的SMD16封装芯片,
在网口后面,应该是个以太网接口的变压器,可以抑制正负两个方向的电压瞬变,适合用于 USB 数据线(D+, D-)、音频接口、RS485 通信等需要双向保护的场景。各种通信总线, 如 CAN、RS-232、RS-485。
网口的变压器这个芯片还有助于电源输入端口的热插拔操作时的防护, 就是防止热插拔或外部干扰引入的浪涌。

看到一颗RTL8822CS,是一款由瑞昱半导体公司推出的SDIO接口双通道11ac标准双频蓝牙WIFI二合一模块,该模块集成设计参考方便用户进行集成使用,其主要应用在无线通信领域。

RTL8822BS常用于机顶盒、投影仪等设备的无线连接模块,支持双频5G WiFi和蓝牙4.2,当时的价格估计在8-21元之间。
这个机顶盒上还有一个RTL8822BS模组。
RTL8822BS是由Realtek半导体公司推出的高性能Wi-Fi模块。该模块支持2.4GHz与5GHz双频段,采用802.11ac Wave 2标准,能够在保证高数据传输速率的同时,提供良好的无线信号覆盖性能。
根据规格书,8822BS模块支持多种通道带宽,能够适应不同网络环境下的使用需求。其高度集成的设计减少了对外部元件的需求,降低了系统整体成本,同时也减小了产品的尺寸。

8822BS模块模组采用了PCB板载蛇形天线。
板载PCB式蛇形天线是用PCB蚀刻而成,成本低,但是性能有限,可调性好,可大批量用于蓝牙、WiFi无线通信模块。

天线PCB设计确保50Ω阻抗匹配,并严格遵循板角放置、净空区≥3mm及多过孔接地等规则,以优化信号辐射效率与稳定性,天线的工作频率是由其长度决定的,而这个长度需要介于1/4介质波长和1/4自由空间波长之间。

HDMI接口处有ESD防护器件的焊盘,但是实际生产时没有贴装,一个丝印V05的6脚芯片。

AV连接器、DC电源插座、开关按键等特写。
接下来看看SoC部分。主控芯片上粘了一个散热器,需要先把散热器抠下来。


散热器

这种散热器涂抹了散热硅脂。

去掉散热片之后,看到主控是海思的HI3798MRBCV30100000H
该芯片属于海思Hi3798系列,采用BGA350封装,支持4K视频解码(H.265/AVS2格式),集成四核Cortex-A53处理器(最高主频2GHz)。
典型应用于中国移动魔百盒M301H/M8258机型主板,支持安卓系统刷机及视频传输优化方案,用于DVB+IPTV/OTT机顶盒市场的支持4KP60解码的超高清4K高性能SOC芯片。
查一下,值得该芯片是集成4核64位高性能Cortex A55处理器和多核高性能2D/3D加速引擎;支持H.265/AVS2 4Kx2K@P60 10bit超高清视频解码,高性能的H.265/H.264高清视频编码,HDR视频解码及显示;内置USB2.0、USB3.0、SDIO3.0、PCIe2.0等丰富外设接口。可支持客户实现超高清4K业务部署,在图像质量、码流兼容性、视频播放的流畅性以及整机性能方面保持业界领先的用户体验,同时满足不断增长的视频通信、卡拉OK、云游戏、多屏互动等增值业务需求。

旁边还有来自三星的K4B4G16 46BCNA的两颗DDR颗粒“K4B4G1646E-BCNB” ,三星(Samsung)的经典DDR3内存颗粒,这颗芯片4Gb容量、1600Mbps高速传输 和 1.5V低功耗。



一个外挂两颗DDR3的SoC电路的PCB,这些器件都是BGA封装的,在设计PCB走线的时候,这些器件各个端口引脚需要扇出的。
BGA封装的焊盘需要通过过孔与PCB电路层连接,而每个焊盘对应一个过孔。若焊盘与过孔之间无连接,会导致信号传输中断或元件无法正常工作。
欣赏一这两片DDR的走线吧,完全是在顶层和底层走线了,两根差分线中间留一定铜皮宽度,并在铜皮上打过孔,通过这种形式来保证地回路,PCB是两层板,无设计完整的地平面。

可以说设计PCB的这一定是位大咖,学习啦。

板子背面也是同样的。唯二的两层电气平面,利用得井井有条。只能说这个硬件工程师水平很高,耐性也不错。

主板信号信息和RU安全认证标志标识

我们再看看外壳设计,注塑壳体在内部生长的螺丝柱、支柱高度超过柱子直径时都会增加加强筋。在侧壁上每间隔一定距离也设置了加强筋。

模具纯黑色ABS塑料,塑料客户设计为方正外形,比较美观大方,底部壳体均匀分布有散热孔,整个外壳上下盖壳体堪称教科书般的设计。
下面是上下壳体和电路板的三大部分合影。

总结下:
通过拆解这个移动4K高清网络机电视机顶盒主机,不论结构设计、PCB设计、芯片选型、装配,各个环节都是值得学习的。
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