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张士玉:详解主板元件的分类

zsy861 2017年06月26日 《关于电脑》 612 百度已收录

张士玉:详解主板元件的分类

电脑主板

按发挥的性能:

1、主动元件(内置芯片,起控制及处理程序使用,如 BGA QFP 等IC)

2、被动元件(为了实现某种特定功能而附加在电路上的一些电子元件,一般无内置芯片,不能独立的处理程序,如 电容、电阻、晶振、保险丝、二极管、三极管、晶体管)

3、PCB

4、连接器(CN)内存插槽、存储器接口、CPU插槽、AGP插槽、PCI-E插槽、PCI插槽、电源插口、风扇排针、排针、插座跳帽

按所起的特性分类:R L C D Q Q.TR XY.OSC IC CN PCB

芯片组(Chipset )

涵义:是电脑的控制中心,有芯片组联系CPU和其他周边设备的运作

包含:北桥和南桥

北桥MCH(Memory Controller HUB)离CPU最近的Chip;连接CPU、 RAM、 AGP、 L2 CACHE建立通信,提供对CPU类型、主频,内存类型、容量,PCI Express×16 2.0/AGP……支持

FSB :CPU 和北桥或内存控制器数据传输通道

前端总线频率=(总线频率*位宽)/8 FSB RATE>外频 technology :QDR(quad data rate)

如,266MHZ\333MHZ\400MHZ\533MHZ\667MHZ\800MHZ

\1066MHZ\1333MHZ\1600MHZ\2000MHZ

外频是数字脉冲信号振荡速度,而前端总线是数据传输速度

CPU界面,芯片组把CPU的讯号转换成其汇流排的讯号。若是CPU要存取内存的资料时,Chipset就必须把CPU的讯号转成内存看得懂的讯号。

内存控制器,内存有很复杂的控制线路,完全由芯片组完成包括对内存的读、写、刷新

AGP介面,对AGP的存取也有芯片组完成

L2 CACHE介面,对L2 CACHE的控制、读写,和L1 CACHE的资料保持一致性的线路和丢失资料的回写,PENTIUM Ⅱ已经把L2 CACHE介面整合进去了。

南桥ICH(I/O Controller HUB)不直接与CPU相连,通过一定方式与CPU相连,如:INTEL HUB architecture;连接PCI、I/O、USB、LAN、PATA、SATA、SCSI、音频控制器、键鼠控制器、实时时钟控制器、APM、IEEE1394、RAID……;位于CPU较远的下方,PCI插槽附近(I/O 总线多,远离CPU 方便布线)

ISA介面:把PCI的信号转换成ISA的讯号

PCI讯号介面:对PCI 总线所有的控制均有芯片组完成

× 总线介面:对BIOS、RTC存取Real-Time Clock实时时钟芯片

IDE介面:对存储设备的存取

USB控制中心:被整合进芯片组

硬件错误侦测:硬件安装错误、不兼容、损坏、人体工程学设计

如,华硕“post broadcast”,使用华邦电子的w83791sd chip ,配合ASUS自己设计芯片组合而成,监测CPU内核电压、CPU风扇转速、温度,机壳风扇转速、电源风扇,机箱入侵警告

硬件监控:状态(温度、转速、电压) 监控芯片(温度监控芯片、通用硬件监控芯片)

电源回路 作用:将输入电压变成CPU内核电压,整形、滤波、滤除杂波和干扰信号

位于CPU插槽附近

电阻(R)作用:分流、限流、分压、偏置

单位:欧姆(Ω)倍率单位:KΩ、MΩ

1MΩ=1*10^3KΩ=1*10^6MΩ

参数:电阻值、额定功率、误差范围(Excel)

分类:贴片电阻、线绕电阻、可变电阻、排阻

表示方法:①非精密电阻(±5%)贴片电阻,用数标法,三位数字,前两位是有效数字,第三位表示倍数10^n次方。如,473=47*10^3=47000Ω=47KΩ

②小于10Ω的电阻值用字母R与两位数字表示 R相当于小数点。如,5R6=5.6 R82=0.82

电容(C)在电路中用“C”加数字表示,比如C8,表示在电路编号为8的电容

分类:固态铝质电解电容{导电性高分子(无机固体介质电容、有机固体介质电容)}、液态铝质电解电容(电解液)、气体介质电容

结构(固定电容、可变电容、微调电容)

极性(有极性电容、无极性电容)

固态电容优点:环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波、高信赖度,耐260℃,且导电性、频率特性及寿命均佳,适用于低电压、高电流应用

【Electrical Capacity】容纳和释放电荷的电子元器件;由两个金属极,中间有绝缘介质组成;基本原理充电和放电

作用:隔直流、旁路、耦合、温度补偿、整流、滤波、计时、调谐、储能、稳压

容量,表示贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,容抗与交流信号的频率和电容量有关。

容抗XC=1/2πfc(f表示交流信号的频率,c表示电容容量)

单位:法拉(F)1F=1*10^3MF=1*10^6μF=1*10^9nF=1*10^12pF

表示方法:①大容量,直标法 如,10μF/16V=10μF

②小容量,用字母或数字表示 如,1m=1000μF 1n=1000pF 1p2=1.2pF

③数标法,如102=10*10^2pF=1*10^3pF=1nF

④色标法,沿着电容引线方向,用不同颜色表示不同数字,第一、二种表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF)(Excel)。如,红 绿 棕=251pF

分类:陶瓷晶片电容(无±)、电解电容(有±)、钽质电容(有±)、排容(无±)

参数:电容量、误差{F(±1%)、G(±2%)、J(±5%)、K(±10%)、L(±15)、M(±20%)}、工作电压、温度 如,104J=10*10^4pF ±5%=0.1μF ±5%

耐压,用“V”表示,多在6.3V~16V之间

分布:现在电容多在2000μF~4000μF之间,给CPU供电

Intel要求CPU供电电容单个在1000μF以上,内存附近多在1000μF ~1500μF之间的电容容量

电容正负极区分和测量

标志的黑块为负极,在PCB上电容位置上有两个半圆、涂颜色的引脚为负极,引脚长角为正、短脚为负

万用表测量电容正负极,黑表笔接正极、红表笔接负极,电容漏电流小(电阻大),否则漏电流大(电阻小)如,假定某极为“+”,选用R*100*或R*1000档,正极与黑笔相连,负极与红笔相连(阻值大,则正确,否则错误)。电容放电(两根引线接触下),两只表笔对调,重新测量。阻值大的一次,黑表笔接的就是电容的正极。

注意:大容量的电容不易过滤出高频干扰信号,而多个小容量电容并联却比单个大容量电容更有效更稳定

不能确定极性时,使用无极电解电容。通电电容的纹波电流不能超过其允许范围,若超过此值,需选用耐高纹波的电容。工作电压不得超过额定电压。在进行电容焊接时,电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定距离,防止过热造成塑料管套破裂。焊接时间不超过10秒,温度不超过260℃

其他指标:有一条金色的带状线,印有大大的空心“I”,表示属于LOW ESR低损耗电容

ESR(是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写,翻译过来就是“等效串联电阻”)ESR越低,损耗越小,输出电流越大。

主板电容供电规则 给CPU分输入(给CPU供电部分)和输出(CPU输出功率部分)

输入部分的计算:CPU是12V供电输入的 如,CPU 100W计算 100/12=8.333A(需输入的电容能适应8.333AA的涟波电流 RIPPER CURRENT )

输出部分的计算:输出部分用料总会比计算出的少很多(CPU输出功率波动极大,主板可正常工作,用料少)。如,CPU输出100W 工作电压 1.35V I=W/U=74.074A 故,电容承受RIPPER CURRENT≧74A

总结:电容理论上越大越好,否则CPU超频无法提供稳定电流

电感(L)特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。

电感在电路中可以与电容组成振荡

单位:亨(H)1H=1*10^3mH=1*10^6μH=1*10^9nH

表示方法:①直标法②色标法(Excel)如,棕 黑 金、金=1μH、±5%

分类:贴片电容、插件电感

IC

符号以“U”开头,贴在PCB的方向以IC的小圆点指向PCB上的标识(如,白三角)

封装形式:

SMT类:SOIC SSOP PQFP PLCC BGA SOJ

PTH类:DIP PLCC PGA

BGA Ball Grid Array:IC 固定在很薄的PCB上,在此PCB下方植上一颗颗锡球,PCB上有铜箔导线连接下方锡球上晶片

好处:①大大降低传统IC包装方法,在IC四方出脚的面积限制,BGA封装可达到很高的针脚数②BGA在脚与脚距离上也比其他高密度包装法更宽,可提高IC在组装上的良率

连接器

插槽类型:内存、外设部件互联、工业标准体系、AGP、电源、风扇、存储器

针脚:2、3、多

脚座:CPU、BIOS、CMOS电池

输出端口:USB、IEEE1394、PS/2、LPT、COM、AUDIO、NETWORK、VGA、HDMI、DVI

跳帽

二极管

符号“D”开头,起单向导电及降低电压的作用

封装方式:SOD323 SOD123 MINMELF MELF SMA/SMB/SMC

三极管

符号“Q”开头,起开关和降低电压的作用

特点:晶体三极管,内部含有2个PN结,并具有放大能力得特殊器件。分为NPN和PNP型二者可以互补,OTL电路中的对管就是NPN 和PNP的配对使用

电话常用PNP型:A92、9015 NPN型:A42 9014 9018 9013 9012

封装方式:SOT23 SOT89A TO263

机构件

支架、散热片、把手、螺丝、铁件及绝缘片、保护片、晶振固定线

晶振

全称“石英晶体振荡器”,产生时钟频率信号供主板CPU使用

保险丝

符号“F”开头,起保护电路的作用

主板接口ROM BIOS CMOS RAM

1、CPU插槽,中间有测温探头和测温电阻,测量CPU core Temperature。自INTEL 815开始,INTEL MCH连接CPU AGP RAM,实是north bridge chip;INTEL ICH连接PCI 存储接口 I/O,实是south bridge chip.

2、RAM 168 PIN SDRAM 两个缺口,184 PIN DDR SDRAM 一个缺口

3、存储接口:作用硬盘缓存与主机内存之间传输数据,按整体角度分IDE、SATA、SCSI、光纤通道

IDE 兰色为IDE1,白色为IDE2 FDD为黑色;80 PIN SCSI 应用在服务器和高级工作站,接口规范为SCSI 80和SCSI 160分别为80MB/S和160MB/S;

Series –ATA,支持热插拔,低电压,点对点,减少对能耗要求,并提升气流,增加散热效果;SATAⅠ不同于PATA的并行方式进行数据通信,而采用串行方式通信(提高50%)

SATAⅡ突破原本相对性能较低的提升,其次可靠性改善。规格特征:①NCQ(native command queue),减少机械部件之间磨损,增加寿命②性能/带宽提升300MB/S,企业工作站和入门服务器首选

4、I/O控制器,“WINBOND”和“ITE”的I/O控制芯片;SMSC Super I/O chip 带有硬件监控功能

5、时钟频率发生器,可调整CPU和显卡频率

6、BIOS ROM-BIOS MBIOS 保存计算机最重要的基本输入输出程序、系统设置信息、加电自检程序、系统启动自检程序 功能:自检和初始化程序(POST);硬件中断处理;程序服务请求

7、AGP (accelerated graphic port)4× 插槽 66MHZ 工作频率

主板板载的显示芯片①整合到北桥内部的显示芯片②板载的独立显示芯片

PCI(Peripheral Component Interconnect) 插槽,32BITS 插槽,33MHZ工作频率,带宽133MHZ;连接声卡、SCSI……

ISA(industry standard architecture)IBM为286PC制定总线标准,总线宽带16位 8MHZ工作频率

AMR Audio Modem Riser

AMR (Audio Modem Riser) 是一種具有音效及/或數據機傳輸功能的新

介面設計,主要是透過軟體的方式模擬並由主機板上的 I/O Controller

CNR通信暨网路附加槽(Communication Network Riser)AMR的继任者为INTEL提供标准扩展接口,基本思想:声音处理和Modem的数字电路部分放进PC 芯片中,把模拟电路放在卡上,CNR声卡【CODEC声卡多媒体数字信号编解码器】部分或主板声音CODEC部分,随着i815E//i815EP主板的普及,CNR卡类型:音频、MODEM、网络、HomePNA、USB HUB

如,HOMEPNA ICH2支持新功能,RJ-11电话线缆建立局域网,给电脑小范围连接提供了经济高效的解决方案。

ACR (advanced communication riser)高级通讯插卡

8、CMOS watch batteries支持CMOS RAM

蜂鸣器,在CPU RAM AGP出现错误时,发生响声

9、Integration sound card on motherboard ,AC’ 97 code-ALC 650 chip,符合AC'97 2.2 规格,支持5.1声道,具备96KHZ取向率(sampling rate),播放功能,支持DVD音效规格

AD1981A integration sound card ,support 5.1声道,S/PDIF(sony/phicips Digital Interface format)输出标准频率,信噪比9DB,提供两个连接CD音频输出接口

10、motherboard integration SCSI device controller chip 由ANSI公布的接口标准,是通过控制器与设备建立联系。一个独立的SCSI总线,可支持16个设备。

11、RAID(redundant array of independent) 独立磁盘冗余阵列,提供更安全的资料备份与更快的磁盘访问功能

独立磁盘冗余阵列(RAID)是一项磁盘驱动器阵列技术,它由两块或更多旨在为客户提供故障冗余解决方案并提高磁盘性能的磁盘驱动器组合而成。

RAID 0(带区卷),1(镜像卷),0+1,JBOD(磁盘捆绑),RAID5分布式奇偶校验的独立磁盘结构

12、背部输入/输出接口

音频接口符合PC 99 颜色规格,兰色音箱、红色麦克风、绿色line-in音频输入

USB1.1 12MMb/s USB2.0 480Mb/s

PS/2 mouse(green)&KB(purple)

LPT COM

S/PDIF interface

IEEE1394

VGA DVI HDMI DP

NIC PORT

主板连线方式

1、PANEL

开关键PWRSW(PWR)短接 棕“+”白“-”;重启键RESET(RESET SW)短接 蓝“+”白“-”

蜂鸣器 speaker +5V 红“+”黑“-”;PLED(POWER LED)“+”“-”

IDE_LED(HDD LED)红“+”白“-”

2、USB

①一体式USB插头,采用防呆式设计,反插时无法插入

②独立USB插头,须加倍注意插头顺序

红线:电源“+”(+5V或VCC);白线:“-”电压数据线(DATA- OR USB PORT-)

绿线:“+”电压数据线(DATA+ OR USB PORT+);黑线:接地(GROUD OR GND)

1、AAFP

中高档机箱采用防呆式设计

独立音频插头,符合AC 97’规范

L左声道 R右声道

HPOUT-L HP-L OR LINE OUT-L

HPOUT-L HP-R OR LINE OUT-R

AGND MIC

2、电源接口

24pin主板供电或20pin主板供电,4pin/8pin CPU供电

梯形的显卡供电接口

3、存储器接口SATA IDE CPU SLOT SCSI

4、散热器 4 pin CPU_FAN PWR_FAN CHA_FAN1 CHA_FAN2添加散热器供电

5、PCI-E/AGP 8X DIMM

以前安装新设备步骤:①开关跳线设置②安装设备到插槽中③安装驱动程序④重启系统

Plug and pull

HAL IRQ、DMA、RAM Address、I/O

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