Ein Daughterboard (auch Daughtercard, Mezzanine board, Piggyback board, Expansion Card, Erweiterungskarte) ist eine Erweiterungsplatine, die direkt an eine Hauptplatine oder an eine andere Systemplatine angeschlossen wird. Verwandte Bezeichnungen sind daughtercard, mezzanine board und piggyback board. Ein Daughterboard erweitert eine bestehende Elektronik um zusätzliche Anschlüsse, Speicher, Schnittstellen oder Geräteeigenschaften. Der Begriff Mezzanine Board ist bei FPGA-basierten Systemen gebräuchlicher.
Inhalt
Was ist ein Daughterboard?
Ein Daughterboard ist keine eigenständige Hauptplatine. Es wird an ein vorhandenes System angebunden und nutzt dessen elektrische und mechanische Verbindungspunkte. Die Verbindung erfolgt über Stecker, Buchsen, Pins oder andere Board-to-Board-Anschlüsse.
Daughterboards befinden sich meist innerhalb eines Computers oder elektronischen Geräts. Sie greifen oft direkt auf die motherboard zu, statt über einen externen oder allgemeinen computer bus eingebunden zu werden. Dadurch unterscheiden sie sich von vielen klassischen expansion cards, die über standardisierte Bus-Steckplätze betrieben werden.
Wie funktioniert ein Daughterboard?
Ein Daughterboard wird mechanisch auf oder neben einer Hauptplatine montiert. Bei mezzanine boards liegt die Erweiterungsplatine meist oberhalb der Hauptplatine und parallel zu ihr. Abstandshalter oder spacers trennen beide Platinen mechanisch voneinander. Diese Bauform spart Grundfläche im Gehäuse, benötigt aber Bauhöhe.
Ein Daughterboard kann auch als riser card ausgeführt sein. Riser cards erlauben es, expansion cards parallel zur motherboard einzubauen. Das wird genutzt, wenn ein Gehäuse keine senkrecht stehenden Karten aufnehmen kann oder eine flache Bauform benötigt.
Die elektrische Funktion hängt vom jeweiligen Board ab. Eine Speicher-Erweiterung kann zusätzliche Speicherkapazität bereitstellen. Ein RAID Daughterboard kann Speichercontroller-Funktionen erweitern. Andere Varianten stellen Funkmodule, Modemfunktionen, AD/DA/DIO-Schnittstellen oder serielle Anschlüsse bereit.
Wo wird ein Daughterboard verwendet?
Daughterboards kommen in Computern, Servern, Embedded Systems und elektronischen Geräten vor. Sie werden eingesetzt, wenn eine Grundplatine um eine bestimmte Funktion ergänzt werden soll, ohne die gesamte Hauptplatine neu zu entwerfen.
Ein Einsatzbereich ist die Produktvariante eines Geräts. Ein Hersteller kann ein Grundmodell mit einem speziellen Anschluss auf der main board ausstatten und bestimmte Funktionen über ein Dughter-Board ergänzen. So kann aus derselben Grundplattform ein anderes Modell mit zusätzlichen Eigenschaften entstehen.
Auch Einplatinencomputer verwenden diese Bauform. Bei Arduino werden Erweiterungen als shields bezeichnet. Bei Beaglebone heißen sie capes. Beim Raspberry Pi werden entsprechende Erweiterungen als HAT add-on boards bezeichnet. Ein Beispiel ist ein Raspberry Pi 4B mit TV Hat für DVB-T/T2-Empfang.
Wichtige Eigenschaften
Ein Daughterboard ist an eine vorhandene Systemplatine gebunden. Es erfüllt seine Funktion nur zusammen mit der Platine, für die es elektrisch und mechanisch ausgelegt ist.
Die Verbindung kann proprietär oder standardisiert sein. Für mezzanine cards existieren mehrere Schnittstellenstandards, darunter FPGA Mezzanine Card, High-Speed Mezzanine Card, PCI Mezzanine Card, XMC mezzanines, Advanced Mezzanine Card und IndustryPacks. Solche Standards legen Anschlussform, Signale und mechanische Randbedingungen fest.
Die Bauform kann auf die Gehäusegeometrie reagieren. Eine parallel montierte Karte reduziert die benötigte Grundfläche, erhöht aber den Platzbedarf in der Höhe. Eine riser card verändert die Ausrichtung einer Erweiterungskarte, ohne deren Funktion grundsätzlich zu ändern.
Ein Daughterboard kann interne Anschlüsse bereitstellen. Es muss daher nicht zwingend externe Ports an der Gehäuseaußenseite haben. Manche Daughterboards verbinden ausschließlich interne Komponenten oder Signale.
Synonyme und verwandte Begriffe
Eine Expansion Card ist ein Oberbegriff für Erweiterungskarten. Eine klassische Expansion Card wird oft in einen Bus-Steckplatz gesteckt, etwa in einem PC-System. Ein Daughterboard ist ebenfalls eine Erweiterungsplatine, wird aber häufig direkter mit einer bestimmten Hauptplatine verbunden.
Ein Mezzanine Board ist eine Bauform eines Daughterboards. Es wird oberhalb einer anderen Platine montiert und liegt meist parallel zu ihr. Der Begriff verweist auf die gestapelte Anordnung.
Eine Piggyback Board bezeichnet ebenfalls eine aufgesetzte Platine. Der Begriff beschreibt stärker die mechanische Lage auf einer anderen Platine.
Eine Riser Card dient vor allem dazu, die Einbaurichtung einer Karte zu ändern. Sie kann selbst als Daughterboard gelten, wenn sie direkt an die Hauptplatine angeschlossen wird.
Eine motherboard ist die Hauptplatine eines Systems. Sie trägt die Grundfunktionen und verbindet die Komponenten. Ein Daughterboard erweitert diese Plattform, ersetzt sie aber nicht.