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计算机主板维修不是事儿

来源:用户 hmping 收藏 编辑:张晓华

丛书序言

时光荏苒,一晃而过,距我们写作第一本维修书籍《计算机主板维修实用技术》,已有7年时间。这期间,在2011年我们又组织出版了第二套丛书。现在,我们新组织出版的这套丛书,又和大家见面了。在这一套丛书中,唯一感觉有些不同的是,我们加入了苹果智能手机的维修,这在以往的概念中是不曾有的。大家以往总会感觉手机和计算机是两个圈子中的东西,但我们这样做是有原因的。

综观近几年的计算机硬件的流行趋势,那就是高集成化、智能化、简单化、低成本化,技术也日新月异。CPU越做越快,Intel酷睿I系列CPU已经完成了第二代的升级;内存和硬盘走到了一起,性能超群的SSD技术的硬盘开始普及,作为存储使用的硬盘,其容量基本以TB起;显示器的流行趋势是大屏、高清,能挂在墙上,实际就是一台电视机;笔记本电脑产品细分更加明显,商务本、超级本、游戏本、上网、便携本等多功能合一。

在个人消费市场,现在PC已经和手机一样,成为人们日常生活中不可或缺的一部分,每个家庭或个人消费者,保有若干台笔记本电脑、智能手机等;家用液晶电视也向智能化发展,网络机顶盒已是年轻家庭的电视新宠,未来的客厅争夺战即将打响。在企业、工业市场,对计算机系统的应用和普及程度也在提高,架设在计算机网络基础之上的企业综合财务管理、ERP管理已经成为标准化管理流程,嵌入式终端控制的自动流水线已经开始规模化替代人力。

从应用层面上讲,移动办公早已不是口号,智能手机和网络的普及,让我们身处何地都能处理问题;云计算悄悄走进了我们的生活,大数据物联网时代已然来临。马云说,“云计算就像供水供电一样会成为公共基础服务”,这绝对不是一个伪命题。

IDC 2014年1月在北京举办的智能终端预测会发布消息:“截止到2013年年底,消费类智能终端保有量达到7.8亿台,其中消费终端超过5亿台。”消费终端即主要以智能手机为代表的产品,这也意味着PC类的产品保有量超过了2亿台。

我们已经能够清晰地看到两点:

一、以智能电视、笔记本电脑、智能手机为代表的智能家电、PC、消费终端三大类IT相关产品,已经开始了跨界融合。若干年前提到的“三网合一”“4C融合”时代,已经悄然来临。

二、极大丰富的应用,催生了极大的硬件市场,不管是智能消费终端,还是PC产品。这无疑都是我们计算机维修行业的巨大潜在市场。

这些和我们有什么关系?产品的不断更新变革,也注定了我们要不断学习新的技术知识。每一种产品,我们要对它进行维修,都需要先学习。产品在跨界,我们的维修技术也要跨界。

何谓技术跨界,我举几个在电子产品维修方面简单例子如下:

(1)对ATX开关电源维修熟练的朋友,若有一些主板维修的基础,那么可以轻易地维修绝大多数普通网络交换机。

(2)对主板维修和笔记本电脑维修熟悉的朋友,可以轻易地对电视机机顶盒、网络电视盒、平板计算机等进行维修。

(3)对液晶显示器特别熟悉的朋友,如果同时有电源维修的扎实功底,就可以快速地对液晶电视机的普通故障进行维修。

(4)对开关电源维修熟悉的朋友,再加上主板和笔记本电脑的维修知识,对打印机电源故障、接口类故障,也会有较高的修复率。(4)对开关电源维修熟悉的朋友,再加上主板和笔记本电脑的维修知识,对打印机电源故障、接口类故障,也会有较高的修复率。

(5)对主板和笔记本电脑维修熟悉的朋友,可以非常容易上手维修硬盘的电路板。

(6)对主板笔记本电脑维修熟练的朋友,若加强对焊接技巧的练习,可以轻松入门智能手机的维修。(6)对主板笔记本电脑维修熟练的朋友,若加强对焊接技巧的练习,可以轻松入门智能手机的维修。

……

那么如何实现技术跨界?首先我们知道,所有的电子产品,万变不离其宗,都是由最基本的电路堆砌出来的,电阻、电容、二极管、三极管等缺一不可,只要对最基本的电子电路基础有深入的了解,那么技术跨界就很容易。所谓“万丈高楼平地起”,这楼能起多高,取决于地基有多结实。

在夯实了基础之后,我们要敢于动手,并多阅读一些针对性强的书籍、资料,那么跨界就非常容易。比如,我们在本套丛书中对每种产品都进行了专门的讲解,针对性非常强,对具有扎实的电路功底的朋友来说,是一套很容易帮助上手的维修读物。读者只需稍加时日,对实物进行一些操作实践,那么就可入门,继而熟练维修。

计算机维修企业,因为进入门槛低、期初利润高,已经成为一个激烈竞争的行业。据行业分析,年营业额在30万元以下的计算机维修店,占比70%以上,而且多集中在二三线城市。这种状况也决定了维修业务的多样性和复杂性,一个维修店铺,每天接修十单生意,可能会有笔记本电脑、显示器、打印机、交换机、路由器、机顶盒、平板等。由此我们能知道,维修技术的多样性有多么重要,完成技术跨界有多么重要。

英国经济学家舒马赫发表于1973年的《小的是美好的》一书引起了强烈反响,其中提到社会要发展,就要走小型化道路,尤其要发展小企业。这个理论现在越来越被公众所接受,我们国家也越来越重视中小企业的发展。计算机维修店就是专业性强、技术性强的小企业。我们要抓住根本,掌握变化,实现技术跨界,提高维修水平,继而实现维修横向多元化发展,做好“小而美”的企业。

英国经济学家舒马赫发表于1973年的《小的是美好的》一书引起了强烈反响,其中提到社会要发展,就要走小型化道路,尤其要发展小企业。这个理论现在越来越被公众所接受,我们国家也越来越重视中小企业的发展。计算机维修店就是专业性强、技术性强的小企业。我们要抓住根本,掌握变化,实现技术跨界,提高维修水平,继而实现维修横向多元化发展,做好“小而美”的企业。

迅维网

2014年6月于深圳

前言

21世纪是科技信息时代,计算机是人类工作中不可缺少的电子产品之一,计算机已经普及到大部分城市和农村家庭及办公中,每台计算机使用环境、时间不同,从而使计算机出现各种各样故障。

现在计算机越来越普及,各厂家更新速度越来越快,主板的维修量也越来越大,各种故障千其百怪,单靠维修经验已经很难提高修复率,必须掌握了主板电路时序和原理,修起来才能更加得心应手。目前,市场上暂无完整介绍台式机主板工作时序的书,更没有对Intel新型I系列和AMD单桥主板的电路原理分析的书。作者写本书的目的是填充市场空缺,帮助广大维修员提高维修技术。

在市场上有大量人员从事主板维修工作,技术有高有低,参差不齐。高者维修主板如行云流水、得心应手;低者力不从心,有付出无收入。

作者从事多年主板维修工作和教学工作,在迅维计算机维修培训中心担任主板维修科目教师,负责实地教学和远程教学。

本书是以迅维计算机维修培训中心实地主板维修课程教材为原始材料编写的,是迅维计算机培训中心历经多年的教学精华,符合大部分初学者的学习需求。本书从主板维修基础开始,详细介绍主板维修基础知识,着重讲解主板的工作流程和芯片的工作原理,配合大量的电路截图,图文说明,可以使读者很方便地学会电路时序。

为维修方便,本书对元器件图形符号及文字符号未做标准化处理,请读者谅解。

本书由徐海钊编著,参加编写的还有孙景轩、杨斌、王金奎、张树飞、朱小文、赵中秋、罗金波、李盛林、覃家盛、曹春燕、余振中、苏友新、李向阳、范涛。

由于编者水平有限,书中难免有错漏之处,欢迎读者提出宝贵意见。

编著者

第1章 主板维修基础知识

1.1 认识主板

主板(见图1-1)英文名为Mother Board,又名主机板、母板。主板是将CPU、内存、硬盘等输入/输出设备连接起来的纽带。主板是计算机硬件设备管理的核心载体,所有部件和外设都通过它连接在一起进行通信,然后由中央处理器发出操作指令,各个部件执行相应的操作。

主板上布满各种接口、插槽、电子元器件等,为CPU、内存、各种扩充设备提供插槽,为硬盘、光驱、打印机、键盘、鼠标、数码产品等提供接口。计算机正常工作时主板负责控制CPU、内存、硬盘等设备工作和处理数据。所以计算机运行的速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能,如果主板上某些设备损坏,就会导致计算机工作不稳定,严重的还会导致计算机不能正常开机。由此可见,主板维修是计算机维修中一项重要的工程。

图1-1 计算机主板

1.1.1 主板型号介绍

一名合格的计算机维修员,对主板厂家、主板型号、主板常见故障都要很熟悉。目前市场上主流主板以一线厂商的华硕、技嘉、微星为主,二线厂商的有精英、昂达、映泰等。各厂商都采用Intel、AMD、nVIDIA芯片组生产开发主板,每个厂商以自己的方法对主板进行命名。以下是部分厂商主板型号规律介绍。

1.华硕(ASUS)主板

华硕主板在表面印有ASUS字样,型号使用字母和数字组合。使用Intel芯片组的主板,型号以P开头(见图1-2(a));使用AMD芯片组的主板,型号以M开头(见图1-2(b))。

图1-2 ASUS主板型号

2.技嘉(GIGATYE)主板

技嘉主板在表面印有GIGABYTE字样,型号以技嘉英文缩写GA开头,外加芯片组型号和版本组成(见图1-3)。

图1-3 技嘉主板型号

3.微星(MSI)主板

微星主板在表面常印有MSI和1996字样,主板型号由芯片组名和系列区码组成(见图1-4(a)),内部型号则由MS和数字组成(见图1-4(b))。

图1-4 微星的两种主板型号

4.映泰主板

映泰主板表面印有BIOSTAR字样,主板型号(见图1-5)以芯片组型号命名。

图1-5 映泰主板型号

5.其他厂家主板

其他厂家主板基本都是以芯片组名称来命名主板型号的,如图1-6~图1-9所示。

图1-6 精英主板型号

图1-7 七彩虹主板型号

图1-8 昂达主板型号

图1-9 华擎主板型号

1.1.2 主板上的插槽和接口

主板上的插槽和接口如图1-10所示。

图1-10 主板上的插槽和接口

1.CPU插座

CPU插座是在主板上最大的接口,位于主板的上端。上面布满触脚或针孔,每一种CPU对应一种插座。目前主流的CPU插座有Intel公司的775插座、1156插座、1155插座(见图1-11)、1366插座、2011插座和AMD公司的AM2插座、AM3插座、FM1插座(见图1-12)、FM2插座。Intel的CPU使用触脚式插座,AMD的CPU使用针孔式插座。

CPU插座是在主板上最大的接口,位于主板的上端。上面布满触脚或针孔,每一种CPU对应一种插座。目前主流的CPU插座有Intel公司的775插座、1156插座、1155插座(见图1-11)、1366插座、2011插座和AMD公司的AM2插座、AM3插座、FM1插座(见图1-12)、FM2插座。Intel的CPU使用触脚式插座,AMD的CPU使用针孔式插座。

图1-11 Intel 1155插座

图1-12 AMD FM1插座

2.内存插槽

内存插槽是用来安装内存条的。目前主流内存有DDR2内存和DDR3内存。不同的内存其针脚、工作电压、时钟频率都不相同。例如,Intel G31主板使用DDR2内存,Intel H55主板使用DDR3内存。可通过看内存插槽防呆口(见图1-13)上所标示的电压值区分内存插槽。如果标示1.8V为DDR2内存,标示1.5V为DDR3内存,标示1.2V为DDR4内存。一般主板都配有1~4个内存插槽,并且为双通道。常见第1根插槽和第3根插槽颜色相同,第2根插槽和第3根插槽颜色相同,那么1、2插槽组成第1通道,3、4插槽组成第2通道。

图1-13 内存插槽

3.PCI-E插槽

PCI-E插槽是PCI-E总线上的一个接口,又分为PCI-E X16、PCI-E X8、PCI-E X1等几种规格。外观上X16插槽比较长,X1插槽很短,也可以通过目测插槽旁边电容数量进行区分,16组电容表示X16,1组电容表示X1。常用的独立显卡安装在PCI-E X16插槽(见图1-14)上,视频采集卡安装在PCI-E X1插槽(见图1-15)上。

图1-14 PCI-E X16插槽

图1-15 PCI-E X1插槽

4.PCI插槽

PCI是外设部件互连总线。PCI插槽是位于主板下方白色的插槽(图1-16),常用于安装诊断卡、独立声卡、独立网卡、视频监控卡等。部分新型主板已不再支持PCI插槽。

PCI是外设部件互连总线。PCI插槽是位于主板下方白色的插槽(图1-16),常用于安装诊断卡、独立声卡、独立网卡、视频监控卡等。部分新型主板已不再支持PCI插槽。

5.SATA接口

SATA接口(见图1-17)是现在主流的硬盘接口,用于连接串口硬盘、光驱。主板一般配4~8个SATA接口。SATA 2.0接口传输速度能达到3Gb/s,比IDE接口传输速度更快。部分主板还同时配SATA 2.0和SATA 3.0接口。

图1-16 PCI插槽

图1-17 SATA接口

6.电源接口

主板电源接口分主供电接口和小12V接口。主供电接口(见图1-18)是常说的20/24针接口,包括+12V、+5V、+3.3V、-12V、5VSB、电源好信号、PSON 开机信号,是主板供电的主要来源。小12V接口也称小4P接口(见图1-19),是CPU供电独立12V供电接口。

图1-18 ATX 24针接口

图1-19 小12V接口

7.风扇接口

主板工作时CPU、北桥芯片、南桥芯片会产生热量。为防止芯片损坏,要对发热量大的芯片加散热风扇进行散热。常见有CPU风扇接口(见图1-20,用CPU_FAN表示)用于连接CPU散热风扇,系统风扇接口(见图1-21,用SYS_FAN表示)用于连接除CPU风扇之外的散热风扇。Intel、DELL品牌机的主板只有一个系统风扇,不接风扇在开机时会报错,普通主板不接CPU风扇也会报错,并提示F1通知用户进行安装。

图1-20 CPU风扇接口

图1-21 系统风扇接口

8.P/S2接口

P/S2接口(见图1-22)主要连接通常所讲的键盘、鼠标。绿色为鼠标接口,蓝色为键盘接口。部分主板已使用二合一接口(见图1-23),只可使用一个P/S2接口设备,另一个必须使用USB接口。新型主板已经不配P/S2接口,全部使用USB接口。

图1-22 P/S2接口

图1-23 P/S2二合一接口

9.视频输出接口

视频输出接口用于传输视频信号到显示设备,如显示器、电视、投影等。主板上常见视频输出接口有VGA模拟接口(见图1-24)、DVI数字接口(见图1-25)、HDMI高清多媒体接口(见图1-26)。DVI接口输出是数字信号,现在大部分显示器都配VGA模拟接口,所以DVI使用率比VGA接口低。HDMI接口又称高清接口,传输信号包括视频和音频数据,在现在主板中已慢慢普及。

图1-24 VGA接口

图1-25 DVI接口

图1-26 HDMI接口

10.USB接口

USB接口用于连接数码产品设备,如移动硬盘、手机、无线鼠标、无线键盘等,是主板所有接口中使用率最高的一个接口。USB接口又分前置USB接口和后置USB接口,前置USB接口通过连接线与主板上前置USB排针相连(见图1-27),后置USB接口(见图1-28)固定焊接于主板上。

11.网络接口

网络接口(见图1-29)又称网线接口。主机通过网络接口和网线连接到网络。接口上有绿灯和黄灯,插上网线时绿灯会发亮,有数据传输时黄灯会闪。

图1-27 前置USB排针

图1-28 后置USB接口

图1-29 网络接口

12.音频接口

音频接口(见图1-30)是一种支持输入和输出的接口,包括音频输出、音频输入、麦克风输入。通过音频接口实现把音频输出到功放、从麦克风输入信号等。有的主板支持5.1或者8.1声道,使用6个孔的音频接口(见图1-31)。

13.前置面板排针

前置面板排针(见图1-32)是连接机箱前面控制部分连接线的插针。排针中包括电源开关,用PS、PW、SW、PSON表示,复位开关用RST表示,电源指示灯用PW_LED表示,硬盘指示灯用HDD_LED表示。

前置面板排针(见图1-32)是连接机箱前面控制部分连接线的插针。排针中包括电源开关,用PS、PW、SW、PSON表示,复位开关用RST表示,电源指示灯用PW_LED表示,硬盘指示灯用HDD_LED表示。

图1-30 音频接口

图1-31 多声道音频接口

图1-32 前置面板排针

14.CMOS跳线

CMOS跳线(见图1-33)又称放电跳线,所指是给南桥芯片内部RTC电路提供复位信号的跳线。常见的有三根针,分正常模式和清除模式,跳线帽在1-2脚为正常模式,跳线帽在2-3脚为清除模式(就是常说的放电)。在技嘉主板中跳线只有两根针(见图1-34),正常工作状态不装跳线帽,当需要清除CMOS时装上跳线帽。

图1-33 CMOS跳线图

图1-34 技嘉主板CMOS跳线

15.USB、P/S2供电跳线

部分主板上存在USB、P/S2供电跳线(见图1-35),主要是实现键盘开机功能。通过跳线设置使主板没有通电,键盘就能得到相应供电,用户可根据自己需要进行设置。

图1-35 USB供电跳线

图1-35 USB供电跳线

1.1.3 主板上的芯片

主板上的主要芯片如图1-36所示。

图1-36 主板上的主要芯片

1.北桥芯片

北桥芯片(North Bridge Chipset,NB)在主板中比较靠近CPU插座,采用BGA封装,管理部分高速设备,如显卡和内存,并通过总线连接南桥芯片、CPU。主板中主流的有Intel和AMD公司生产的北桥芯片,Intel公司生产的北桥芯片如图1-37所示,在表面上有i字母标示。AMD公司生产的北桥芯片如图1-38所示,在表面上有AMD字母标示。

图1-37 Intel北桥芯片

图1-38 AMD北桥芯片

2.南桥芯片

南桥芯片位于北桥芯片下方,也采用BGA封装,主要管理一些低速设备,如网卡芯片、声卡芯片、USB接口、SATA接口PCI插槽等。Intel公司生产的南桥芯片如图1-39所示。AMD公司生产的南桥芯片如图1-40所示。

图1-39 Intel南桥芯片

图1-40 AMD南桥芯片

3.IO芯片

IO芯片是输入/输出管理器的简称,主要为用户提供一系列输入、输出接口,部分IO芯片同时集成有温度监控、电压监控功能。常见的P/S2接口、串口、并口、前面板、风扇等统一由IO芯片管控。

主板维修中常见IO芯片品牌有华邦、联阳、精拓、史恩希、新唐科技(见图1-41)。

主板维修中常见IO芯片品牌有华邦、联阳、精拓、史恩希、新唐科技(见图1-41)。

图1-41 IO芯片

在主板维修中更换IO芯片时还要注意区分是否为某些主板厂家专用,如联阳公司生产的IO芯片看第三行带GB的是技嘉专用(见图1-42(a)),华邦公司生产的IO芯片看型号最后带-A的是华硕专用(见图1-42(b))。

图1-42 专用IO芯片

4.时钟芯片

时钟芯片用于产生各种不同时钟信号,送给各个设备提供基准参考,让主板上设备统一协调工作。时钟芯片相当于人体的心脏,如果时钟芯片损坏会引起主板无复位、不跑码、死机等。主板中时钟芯片和14.318MHz晶振相连在一起,如图1-43所示。

图1-43 时钟电路组成图

主板中常见时钟芯片品牌有WINBOND(华邦)、ICS、瑞昱(RTM),如图1-44所示。nVIDIA芯片组主板、Intel单桥H67之后芯片组主板、AMD单桥主板无时钟芯片,实钟功能主要集成在桥芯片内。

主板中常见时钟芯片品牌有WINBOND(华邦)、ICS、瑞昱(RTM),如图1-44所示。nVIDIA芯片组主板、Intel单桥H67之后芯片组主板、AMD单桥主板无时钟芯片,实钟功能主要集成在桥芯片内。

图1-44 时钟芯片图

5.网卡芯片

网卡芯片(见图1-45)负责网络数据解码、网络信号的接收和发送。网卡芯片旁边通常有25MHz晶振。网卡芯片损坏直接导致无法上网。实际维修中,网卡芯片损坏大部分是雷击导致的。

图1-45 网卡芯片

6.声卡芯片

声卡芯片(见图1-46)负责音频信号解码,还原声音。平常喇叭发出声音、麦克风传输声音都经过声卡芯片处理。声卡芯片又分为AC97和HD总线两种。其中以端昱公司生产的ALC系列使用量比较多,如ACL662、ALC655、ALC888等。

图1-46 声卡芯片

7.BIOS芯片

BIOS全名为Basic Input Output System,中文意思是基本输入/输出系统。BIOS芯片是集成在主板上的一个ROM芯片,保存了系统的基本输入/输出程序和系统开机自检程序。它负责在开机时对系统硬件进行初始化设置和测试,以及保证系统能正常工作。

主板中的BIOS芯片有3种形状,32脚的PLCC封装、8脚的SOP封装、8脚的DIP封装,如图1-47所示。

8.电源管理芯片

在主板中,CPU供电管理芯片被称为电源管理芯片,如图1-48所示。它负控制MOS管将12V电压降压得到CPU所需要工作电压,并且在供电正常后发出供电好信号通知桥,CPU工作电压已经正常。

图1-47 BIOS芯片

常见电源管理芯片型号如下。

RT系列:RT8802A、RT8800、RT8841、RT8855、RT8876等。

ISL系列:ISL6566、ISL6312、ISL6323、ISL6336、ISL6328等。

ADP系列:ADP3180、ADP3181、ADP3186、ADP3188等。

L6系列:L6703、L6713、L6704、L6714等。

ASP系列:ASP0903、ASP0905、ASP1000、ASP1102、ASP1251等。

UP系列:UP1625、UP6206、UP6214等。

图1-48 电源管理芯片

1.1.4 主板上常见英文的解释

主板上有很多各种不同规格的电子元器件、插槽、接口、跳线,而主板设计空间又很有限,所以主板上的电子元器件、插槽、接口、跳线等均使用英文或其缩写进行标注。主板上常见英文缩写见表1-1。

主板上有很多各种不同规格的电子元器件、插槽、接口、跳线,而主板设计空间又很有限,所以主板上的电子元器件、插槽、接口、跳线等均使用英文或其缩写进行标注。主板上常见英文缩写见表1-1。

表1-1 主板上常见英文缩写含义

续表

1.2 电子基础元器件应用基础

1.2.1 电感应用讲解

1.电感介绍电感器(电感线圈)是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,是一种在磁场中储存能量的器件,也是电子电路中常用元器件之一。电感的单位是“亨利”(H)。电感在电学上的作用为通低频信号、隔高频信号、通直流电压、隔交流电压。这一特性刚好与电容相反,并且流过电感中的电流是不能突变的。

2.电感代号

电感用字母L表示,如L65表示第65个电感。电感有时也起保险作用,保险电感用FB表示。

3.电感电路符号

在主板中使用的电感分贴片电感和电感线圈,其电路符号如图1-49所示。贴片电感一般用在小供电电路中起保护作用,如芯片供电、信号线上的保险。电感线圈多在供电电路中用于滤波、储能,如CPU供电、内存供电、桥供电电路上的电感。

图1-49 电感电路符号

4.电感常见型号

贴片电感(见图 1-50(a))外表是棕色,常见于 P/S2 接口旁边和一些小供电电路上。电感线圈(见图 1-50(b))带有一个黑色外壳,表面写着数字,常在 CPU 插座、内存插槽旁边,用于供电的滤波和储能。

图1-50 电感实物图

5.电感好坏判断

电感好坏判断一般是测量两端是否相通。如图1-51所示,使用数字二极管挡或者蜂鸣挡,红黑表笔轻轻夹着电感测量两端,显示为0表示电感正常,显示数值为无穷大表示电感开路。

6.电感的替换

贴片电感找外观大小相同的替换,有的电路可以0?电阻代换或者直连。电感线圈一般要找相同大小、相同匝数的替换。

7.电感的应用电路

电感工作原理举例如图1-52所示:VCC3供电通过R241和R215分压后经过电感L12改名为VCCA_EXP为北桥芯片内部的PCI-E模块供电,如果VCCA_EXP电流超过L12电感所能受电流后,电感会烧开路保护北桥芯片不被烧坏。

图1-51 电感器的测量

图1-52 电感的应用电路举例

1.2.2 晶振应用讲解

1.晶振介绍

晶振全称晶体振荡器,其作用是产生原始的时钟频率,这个晶振频率经过频率发生器倍频后就成了计算机中各种不同的时钟频率,送到主板上各个设备中使设备正常工作。

2.晶振代号

晶振用字母X或者Y表示。例如,X2表示主板上第2个晶振。

图1-53 晶振符号

3.晶振电路符号

晶振在电路图中使用的符号如图1-53所示。

4.晶振常见型号

32.768kHz晶振用于给南桥芯片中的RTC(Real Time Clock,实时时钟)电路提供基准频率。如果32.768kHz晶振损坏会导致不开机、无复位、不跑码等故障,在不同主板中故障表现不一样。

14.318MHz晶振用于产生时钟芯片的基准频率,损坏时导致整板无时钟信号。

25MHz晶振用于给网卡和部分南桥芯片提供基准频率。

主板上常见的三种晶振如图1-54所示。

图1-54 晶振实物图

5.晶振好坏判断

(1)使用示波器测量晶振两脚波形和频率,与标示值对比,频率相同为好,不同为坏。

(2)使用替换法判断晶振好坏。

6.晶振应用电路

晶振工作原理举例如图1-55所示,Intel-NH82801GB南桥芯片得到VCCRTC实时时钟供电和RTCRST#实时时钟复位后,给32.768MHz晶振供电,晶振起振提供32.768kHz频率给南桥芯片实时时钟电路,让实时时钟电路工作保存CMOS设置(如时间、日期、启动项等)。

图1-55 晶振应用电路

1.2.3 电阻应用讲解

1.电阻介绍

物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。用字母R表示电阻。在电路图中,电阻用图1-56所示符号表示。电阻的基本单位是欧姆(ohm),简称欧,符号是Ω,比较大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)等。

1TΩ=1000GΩ 1GΩ=1000MΩ

1MΩ=1000kΩ 1kΩ=1000Ω

图1-56 电阻符号

2.电阻阻值计算

主板中常用的电阻都是三位数的贴片电阻,部分主板还使用精密电阻。

普通电阻阻值计算如图1-57所示,前两位为有效数,第三位为0个数。如果中间带有字母,字母表示小数点,如图1-58所示。

图1-57 普通电阻阻值计算

图1-58 中间带字母电阻阻值计算

精密电阻阻值计算如图1-59所示。精密电阻阻值由数字和字母组成,数字是代码,对应表1-2中的一个数,字母表示乘方。

图1-59 精密电阻计算

表1-2 精密电阻对照表

3.保护电阻

保护电阻的作用是保护电路中主要元器件不被烧坏。图1-60中R295为保护电阻,当芯片U25负载过大或者短路时通过电阻R295的电流变大,当超过电阻所能承受范围时,电阻自燃使电路开路,使芯片供电断开,从而保护前级12V主供电电路不被损坏。保护电阻阻值一般都在10Ω以下。

图1-60 保护电阻应用电路

4.上拉电阻

上拉电阻的作用是将不确定的信号上拉到一个高电平增加信号电流,让信号能远距离、高速传输。图1-61中RN3是一个上拉排阻,LDT_RST#信号经过RN3上拉到VCC_DDR电压为信号增加工作电流,并且上拉电阻也同时有限流作用。

5.下拉电阻

下拉电阻是将不确定的信号经过电阻后接地,用于设置信号的工作状态。图1-62中PGNT#0信号通过下拉电阻R608接地,设置PGNT#0信号为低电平状态。信号线上的下拉电阻具有吸收电流的作用,将输出端信号的电流吸收到地,减小信号对后级电路的冲击。

图1-61 上拉电阻应用电路

图1-62 下拉电阻应用电路

6.分压电阻

上拉电阻和下拉电阻同时存在的电路叫分压电路,将一个正常供电通过电阻分压得到一个合适电压给电路做参考。分压电阻使用在电流小的供电电路或者参考电压电路中。图1-63中的R424和R423就组成一个分压电路,R424连接供电称为上电阻,R423接地称为下电阻,1_5VREF电压经过R424和R423分压后得到DDR3_1_5REF电压给内存做参考电压。

7.电阻好坏判断

电阻的测量方法如图1-64所示,数字万用表调整到欧姆挡,两根万用表笔分别接触电阻的两端,显示屏上显示数值为所测量电阻阻值。如果测量显示数值与电阻标示值不一致,则所测电阻已损坏。

图1-63 电阻分压应用电路

图1-64 电阻的测量

注意:(1)电阻损坏一般表现为阻值变大或者开路。

(2)由于电阻的制作材料不同,电阻阻值会有一定误差,测量数值在误差范围之内的电阻属于好电阻。

(2)由于电阻的制作材料不同,电阻阻值会有一定误差,测量数值在误差范围之内的电阻属于好电阻。

(3)需要准确测量时,一定要将电阻拆下来测量。

1.2.4 电容应用讲解

1.电容介绍

电容是一种容纳电荷的元器件,用字母C表示。电容具有充电和放电功能,在主板电路中电容主要用于供电滤波、信号耦合、谐振等,并且电容两端电压不能突变。在电路图中,通常用图1-65所示符号来表示电容。

图1-65 电容符号

台式机主板上采用直插式电容(见图1-66)和贴片式电容。直插式电容多用于供电电路滤波,并且滤波电容有正极和负极,如果正极和负极装反会引起电容损坏,严重时还会导致电容爆炸。电容外壳上有白色或标示一脚为电容负极,无标示一脚为正极。常见有极性的直插电容有电解电容、固态电容。

图1-66 直插式电容

注意:安装主板电容时应细心目测主板上电容位置的正极和负极防止装反。普通主板PCB上有白色阴影为负极,华硕和华擎主板上电容位置的标示相反,白色阴影一端为正极,在安装时要非常注意,如图1-67所示。

图1-67 主板电容位置的标示

从外观上区分,贴片式电容(见图1-68)可分为单个电容和排容两种。贴片电容在主板上除用于滤波外,还用于耦合、谐振、升压等工作。

2.滤波电容

图1-68 贴片电容

主板要稳定工作,供电是重要条件之一。为稳定各个芯片的工作电压,在电路中使用电容将供电中的交流杂波滤除到地,使电压稳定输出。滤电容有的使用贴片电容,也有的使用直插的电解电容。滤波电容必须有一脚接地。图1-69中的EC6、EC8、EC10是VCCP供电滤波电容,用于将VCCP供电中的交流干扰成分滤除到地,保证VCCP电压稳定输出给CPU供电。如果电容损坏,输出电压就会有波动,导致CPU工作不稳定出现死机故障。

图1-69 滤波电容应用电路

3.耦合电容

耦合电容通常采用贴片电容,应用在主板PCI-E和SATA信号线上。耦合电容串联在信号电路中,用于隔离直流,并保证交流信号高速传输,如图1-70所示。

图1-70 耦合电容应用电路

PCI-E插槽上方的一排贴片电容就是PCI-E插槽信号线上的耦合电容,如图1-71所示。

图1-71 PCI-E 插槽上方有一排耦合电容

4.谐振电容

谐振电容都采用贴片电容,仅使用在晶振电路(见图1-72)中,分别接在晶振的两个引脚和地之间。如图1-73所示,在晶振边上的电容就是谐振电容。谐振电容容量大小为几pF至几十pF之间,外观上谐振电容比其他贴片电容颜色偏白,谐振电容的参数会影响到晶振的频率和输出幅度。

谐振电容都采用贴片电容,仅使用在晶振电路(见图1-72)中,分别接在晶振的两个引脚和地之间。如图1-73所示,在晶振边上的电容就是谐振电容。谐振电容容量大小为几pF至几十pF之间,外观上谐振电容比其他贴片电容颜色偏白,谐振电容的参数会影响到晶振的频率和输出幅度。

图1-72 谐振电容应用电路

图1-73 谐振电容实物

5.电容好坏判断

目测电容外观有明显压伤、鼓包、漏液的必须要换。

电解电容测量前先将电容两脚短接放电,使用数字万用表的二极管挡,红表笔接触电容的正极,黑表笔接触电容的负极,显示屏数值慢慢变大直到无穷大。再把表笔对调,显示屏数值先变小再变大。有以上过程的电容是好的。

测量时显示屏显示数值为0表示电容已短路,显示屏显示数值无穷大不变化表示电容开路。短路和开路的电容都不能使用,必须更换。

贴片电容的测量使用数字万用表二极管挡,两支表笔夹着电容两端,显示屏显示数值为无穷大表示所测电容是好的,如果显示屏显示为0表示电容短路,显示有数值表示电容漏电。如果要准确判断,则需要使用电容表测量或者替换电容。

6.电容替换原则

电解电容:耐压、耐温、容量均不低于原值。电容耐压、耐温、容值常见于电容外壳上,如图1-66所示。

贴片电容:可以用电容表测量,也可以找颜色/大小相同的替换,但不一定准确。

1.2.5 二极管应用讲解

1.二极管介绍

二极管是一种半导体元器件,用字母D、PD、ZD表示。二极管有两个极,分别是P极和N极,P极又称正极,N极又称负极。

二极管的电学特性是单向导通,电流只能从二极管正极流入,从负极流出。如果给二极管正极加的电压高于负极电压时,二极管就导通,并且二极管内阻很小。而给二极管正极加的电压小于负极电压时,二极管就会截止,二极管内阻极大或无穷大。不同材料制作的二极管工作时导通压降不一样,使用硅材料制作的硅管正向导通压降是0.7V,使用锗材料制作的锗管正向导通压降是0.3V。主板中使用的二极管多为硅二极管,工作时P极和N极之间电压有0.7V压差才能正常导通。

二极管在主板上应用主要有整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管、钳位二极管。在电路图中使用图1-74所示符号表示二极管,图中左端为二极管P极(正极),右端为二极管N极(负极)。

2.肖特基二极管

肖特基二极管常用于主板的RTC(实时时钟)电路中,用以实现由电池或待机电压为RTC电路供电,保存CMOS设置的时间、日期、启动项等。肖特基二极管外形上有三个引脚,如图1-75所示,左边和右边脚分别是两正极,用于连接CMOS电池和3VSB待机供电,上边脚为负极。主板中常用基特二极管型号有L43、L44、KL3、WW1、BAT54C等。

图1-74 二极管符号

图1-75 肖特基二极管实物图

使用肖特基二极管D12产生VBAT电压,为主板RTC电路供电的电路如图1-76所示。当主板拔电时,电池BAT的3V电压由正极通过电阻R247送到D12的2脚,2脚电压高于3脚电压,2脚和3脚二极管导通,从3脚输出得到VBAT。而1脚无电压,1脚和3脚二极管截止。给主板接上电后电源输出5VSB经过电阻R249和R248分压得到3.649V电压送到D12的1脚,1脚电压高于3脚电压,1脚和3脚二极管导通,从3脚输出VBAT。而2脚电压小于3脚电压,2脚和3脚二极管截止,电池不放电。经过D12的切换使电池和待机供电来得到VBAT电压,使电池省电。

3.钳位二极管

钳位二极管由两个方向一样的二极管组成。在主板USB接口或VGA接口旁边,使用钳位二极管可防止其他设备的静电进入主板导致主板损坏。主板上常见钳位二极管型号有A7W。

钳位二极管的应用电路如图 1-77 所示,D14 肖特基二极管 Y 脚接 3.3V 供电,X 脚接地,Z脚接VGA_RED信号线。如果VGA_RED信号电压低于-0.7V时,Z脚和X脚二极管导通。如果 VGA_RED 信号电压高于 4V 时,Y 脚和 Z 脚二极管导通。在 D14 作用下将VGA_RED信号电压钳位于-0.7~4V之间,就算显示器漏电也不会导致主板损坏。

图1-76 肖特基二极管应用电路图

图1-77 钳位二极管应用电路

4.稳压二极管

图1-78 稳压二极管符号

图1-78 稳压二极管符号

稳压二极管(见图1-78)主要是将一个输入电压降压稳定在一个固定电压输出。稳压二极管反接在供电与地之间,当二极管反向电压大到一定数值后,二极管反向电流会突然增加,使二极管导通,这叫击穿现象。利用击穿时通过管子的电流变化很大而管子两端的电压几乎不变的特性,可以实现稳压。

5.二极管好坏判断

使用数字万用表二极管挡,红表笔接触二极管正极,黑表笔接触二极管负极,显示数值有300~800。对换万用表笔,红表笔接触二极管负极,黑表笔接触二极管正极,显示数值为无穷大。

测量结果与上面描述的一致,表示二极管是好的;如果数值显示为0,表示二极管短路;两次测量数值都为无穷大,表示二极管开路;两次测量都有数值,表示二极管击穿。

1.2.6 三极管应用讲解

1.三极管介绍

三极管全称半导体三极管,也称双极型晶体管,用字母Q、PQ表示。三极管是一种电流控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号,也用作无触点开关。

三极管有三个极,分别为基极B、集电极C、发射极E。实物中,三极管正对自己左边脚为B极,中间脚为C极,右边脚为E极,如图1-79所示。

主板使用的三极管按结构分NPN型三极管和PNP型三极管两种,电路符号如图1-80所示。E极箭头指向B极的为PNP型三极管,箭头指向外面的为NPN型三极管。主板中使用NPN型三极管比较多。

2.开关三极管

三极管在计算机板卡电路中的应用最广泛,其多数是使用NPN型三极管,如1AM、W04、T04等。在主板上三极管发射极接地的,都是开关作用。B极与C极为反相的关系,即B极输入高电平时,C极为低电平;B极输入低电平时,C极为高电平。通电后测量B极为0.7V时,C极应为0V,B极低于0.7V时,C极为高电平。

图1-79 三极管实物

图1-80 三极管符号

三极管开关电路如图1-81所示,图中的Q4就是一个开关三极管。当B极的 VID_GD#信号为0.7V以上的高电平时,三极管Q4的C、E极导通接地,使VID_PG信号为低电平状态。如果B极的VID_GD#为低电平状态,三极管Q4的C、E极不导通,VID_PG信号通过电阻R34、R35分压后上拉为高电平状态,通过VID_DG#控制Q4导通和截止从而实现了一个简单有效的开关电路。

图1-81 三极管开关应用电路

3.三极管常见型号

小的NPN管:1AM,W04,W1P,T04,S04,*1p,*04,…

大的NPN管:C5001,C5706,C5707

小的PNP管:W06,T06,*06,…

大的PNP管:B1202

4.三极管好坏判断

离线测量:使用数字万用表二极管挡。NPN型三极管用红表笔接B极,黑表笔接触C极显示500左右数值;黑表笔再接触E极也会显示500左右数值。PNP型三极管用黑表笔接B极,红表笔接触C极显示500左右,黑表笔再接触E极也会显示500左右数值。测量时显示数值为0表示三极管短路,而显示数值为1或OL表示三极管开路。

在线测量:在线测量只针对开关作用的三极管。主板通电,数字万用表打到直流20V电压挡,黑表笔接地。红表笔先接触三极管B极,再接触C极。如果B极有0.7V电压,C极必须为0V,当B极电压为0V时,C极就应该为1V或者3.3V电压(具体看C极的上拉供电是多少伏)。

1.2.7 MOS管应用讲解

1.场效应晶体管介绍

场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)简称场效应管,用字母Q、PQ、MN表示。场效应管属于电压控制器件,利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流。

场效应管主要分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。结型场效应管分为N沟道和P沟道。绝缘栅型场效应管也叫金属氧化物半导体场效应管,简称MOS场效应管,分为耗尽型MOS管和增强型MOS管,又都有N沟道和P沟道之分,符号如图1-82所示。在电路图中通过看MOS管中间箭头来区分N沟道和P沟道MOS管,箭头向内为N沟道MOS管,箭头向外为P沟道MOS管。

主板供电电路中绝大部分的场效应管都是N沟道的绝缘栅型增强型场效应管,如图1-83所示。

图1-82 MOS管符号

图1-83 主板常用MOS管实物图

场效应管和三极管一样有三个极,分别是栅极(用G表示,也称控制极)、漏极(用D表示,也称输出极)、源极(用S表示,也称输出极)。实物中的MOS管外形和引脚排列都是一样的,左边脚为G极,中间脚为D极(和上面相通),右边脚为S极。

2.场效应管的工作原理

主板中MOS管的最大作用是降压,原理是通过控制MOS管G极上电压的高低来改变MOS管内部沟道大小,进而改变S极上输出电压的高低,将输入电压调节到所需要电压输出。

主板中MOS管的最大作用是降压,原理是通过控制MOS管G极上电压的高低来改变MOS管内部沟道大小,进而改变S极上输出电压的高低,将输入电压调节到所需要电压输出。

N沟道MOS管的导通特性:G极电压越高,D、S之间导通程度越强。反之G极电压越低,D、S极的导通程度越弱。G极电压达到12V时,D、S极完全导通。

P沟道MOS管的导通特性:G极电压越高,D、S极导通程度越弱,反之G极无电压时,D、S极完全导通。维修中简称N管高电平导通,P管低电平导通。

图1-84中Q27是N沟道MOS管,U22A的1脚输出高电平时Q27导通,将VCC_DDR内存电压降压,得到1.2V_HT总线供电,而U22A的1脚输出低电平时Q27截止,1.2V_HT总线电压为0V。

图1-84 MOS降压电路举例

3.主板上常用的MOS管型号

(1)TO-252封装的N沟道MOS管常用在供电路中降压,如内存供电、桥供电、CPU供电等电路中。常见的型号有09N03、06N03、60N03、45N02、3055、3057、K3916、K3918、K3919、9916H、85T03、70T02、D412、FR3707Z、FR3709Z等。

(1)TO-252封装的N沟道MOS管常用在供电路中降压,如内存供电、桥供电、CPU供电等电路中。常见的型号有09N03、06N03、60N03、45N02、3055、3057、K3916、K3918、K3919、9916H、85T03、70T02、D412、FR3707Z、FR3709Z等。

(2)SOT-23封装、外观很小的贴片场效应管常用于小电流供电路降压,或者当作开关。常见的型号有K72、S72、702、7002、351、024、025、12W等,如图1-85所示。

(3)在部分华硕、技嘉、映泰主板的待机供电、USB接口电路中使用SOT-23封装的小P沟道MOS管实现双路和供电。常见型号有A36,一般用在USB接口旁边。

4.主板上使用的特殊MOS管型号

(1)结型场效应管(见图1-86)

结型场效应管目前常见于华硕(ASUS)主板及部分华硕代工主板中,型号一般为LD1010D、LD1014D。其特性是在断电状态下,测量D、S极是完全相通。在检修中,务必注意以免造成维修中的误判。

图1-85 小MOS管

图1-86 结型场效应管

(2)8脚MOS管

① 有复合型的,如APM7313、7D03,内部有两个N沟道的场效应管;还有500、4501、4502、4609等是由一个N沟道和一个P沟道组成的,如图1-87所示。

图1-87 复合型MOS管

② 8脚单个N沟道管,如图1-88所示,一般使用在华硕主板中。它的1、2、3脚为S极,4脚为G极,5、6、7、8脚为D极。

图1-88 8脚单个MOS管

5.场效应管好坏检测

主板中使用的大部分是N沟道MOS管,在此讲解N沟道MOS管的检测方法。

① 先短接MOS管极的三个极进行放电。

② 万用表调整到二极管挡。

③ 黑表笔接触MOS管的D极,红表笔接触MOS管的S极,有500左右数值。

④ 表笔接触G、S极或者G、D极,数值都应该为无穷大。

⑤ 如果除D、S之外的极有数值表示MOS管不良。

⑥ 测量时任何两个极之间数值为0都表示MOS管短路。

⑦ 测量D、S极,把表笔对换都无数值表示MOS开路。

6.MOS管替换方法

① 作者认为09N03、06N03可以替代台式机主板上使用的N沟道MOS管。

② 废主板的CPU供电处MOS管基本可以替换主板其他位置的MOS管。

③ 替换时注意看清场管型号,有的稳压器和三极管也长得和MOS管一样。

④ 华硕及部分主板CPU供电的下管使用LD1010D。LD1014D为结型管,不能用N沟道MOS管替换。

1.2.8 门电路应用讲解

1.门电路介绍

用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路,用字母U表示。常用门电路有同相器、反相器(非门)、与门、与非门、或门、或非门等几种。

门电路规定各个信号输入端之间满足某种逻辑关系时,输出端才有信号输出。从逻辑关系看,门电路输入端或输出端只有两种状态,无信号以“0”表示,有信号以“1”表示。

由于现有主板上的门电路基本集成在南桥芯片、IO芯片中,所以在此只介绍门电路的符号及逻辑关系。

2.同相器(跟随器)

同相器也称跟随器,电路符号如图1-89所示,具有一个输入端和一个输出端。A为输入端,Y为输出端,输出与输入是等同关系。当A输入高电平时,Y输出高电平。而A输入低电平时,Y输出低电平。主板中常见的同相器有7407、LVC07、HCT07,内部集成6个同相器(见图1-90)。

图1-89 同相器电路符号及逻辑关系

图1-90 7407同相器实物和引脚定义

3.反相器(非门)

反相器也称非门,输出与输入是相反的关系。反相器的符号如图1-91所示,图中A端输入高电平时,Y端输出低电平;A端输入低电平时,Y端输出高电平。主板中常见的反相器有HCT14、7414、LVC14、74LVC04、74HCT05、06等。

图1-91 反相器电路符号及逻辑关系

4.与门(AND)

与门是一种等同于相乘关系的门电路,电路符号及逻辑关系如图1-92所示。A和B分别为两个输入端,Y为输出端。A和B两个输入端有一个输入为低,输出端Y都输出低电平;只有A和B同时输入高电平时,Y才会输出高电平。

与门是一种等同于相乘关系的门电路,电路符号及逻辑关系如图1-92所示。A和B分别为两个输入端,Y为输出端。A和B两个输入端有一个输入为低,输出端Y都输出低电平;只有A和B同时输入高电平时,Y才会输出高电平。

图1-92 与门电路符号及逻辑关系

与门电路一般常用于VGA接口的行、场同步信号输出端,作信号缓冲用。主板中常见与门有HCT08、74HCT08、LVC08,所以与门又称为08门。HCT08门实物图如图1-93所示。

图1-93 HCT08与门实物

5.与非门(NAND)

与非门常见型号有HCT132、HCT03,电路符号和逻辑关系如图1-94所示。图中A、B为输入端,Y为输出端。输出与输入的逻辑关系为A和B任意一个脚输入低电平,则Y输出高电平。只有A和B输入全为高电平时,Y输出低电平。

图1-94 与非门电路符号及逻辑关系

6.或门OR

或门电路常用的有HCT32,电路符号及逻辑关系如图1-95所示。输入端A和B中一个输入为高电平,输出端Y都输出高电平;只有输入端A和B同时输入低电平时,输出端Y才为低电平。

图1-95 或门电路符号及逻辑关系

7.由分立元件组成的门电路

在AMD芯片组主板中常用二极管、MOS管组成与门电路,用于产生南桥芯片所需的SYS_PWRGD信号给南桥芯片,表示主板供电正常,如图1-96所示。

当V1P1_NBCORE桥供电正常后,通过电阻R505送到Q59的5脚,Q59管3、4脚导通,16脚截止。南桥芯片发出3.3V高电平的SLP_S3#信号,使D20截止。ATX电源输出5V高电平的ATX_PWR_OK电源好信号,使D18截止。前置面板复位开关针FR_RST#的3.3V高电平使D19截止。3VDUAL经过电阻R497上拉得到高电平SYS_PWRGD高电平给南桥芯片,表示主板供电正常。如果以上信号任何一个为低电平都会导致SYS_PWRGD为低电平。

当V1P1_NBCORE桥供电正常后,通过电阻R505送到Q59的5脚,Q59管3、4脚导通,16脚截止。南桥芯片发出3.3V高电平的SLP_S3#信号,使D20截止。ATX电源输出5V高电平的ATX_PWR_OK电源好信号,使D18截止。前置面板复位开关针FR_RST#的3.3V高电平使D19截止。3VDUAL经过电阻R497上拉得到高电平SYS_PWRGD高电平给南桥芯片,表示主板供电正常。如果以上信号任何一个为低电平都会导致SYS_PWRGD为低电平。

8.门电路的好坏判断

通电后,测量门电路输入端与输出端的关系,再与逻辑关系表对比。符合逻辑关系表的为好,不符合逻辑关系表的为坏。门电路损坏可使用相同类型门电路进行更换。

图1-96 分立元件组成的门电路

1.2.9 运算放大应用讲解

1.运算放大器介绍

主板中使用运算放大器控制MOS管工作。运算放大器输出端连接MOS管的G极,控制MOS管降压,并通过反馈调整控制极电压,从而使MOS管S极输出一个稳定的电压。

主板上最常见的运算放大器有LM358、LM324、AZ324、LM393等。

LM358芯片内部有两个独立运算放大器,实物如图1-97所示。LM358引脚定义如图1-98图所示,IN1(+)脚是同相输入端,IN1(-)脚是反相输入端,OUT1是输出端。

图1-97 LM358实物图

图1-98 LM358引脚排列图

工作原理:当同相输入端电压高于反相输入端电压时,输出端输出高电平。反之,当同相输入端电压低于反相输入端电压时,输出端输出低电平。

LM324集成4个独立比较器,实物和脚位排列如图1-99和图1-100所示。INPUT为输入脚,OUTPUT为输出脚,VCC为供电,GND为地。

图1-99 LM324实物图

图1-99 LM324实物图

图1-100 LM324引脚排列图

2.运算放大器的应用

如图1-101所示,VREF25的2.5V电压经过电阻R301后改名为EN_VDDA25,给U21B的同相输入端5脚。5脚电压高于6脚电压,7脚输出高电平,MN22慢慢导通,VDDA25电压慢慢升高,并且通过线路返回到U21B的6脚,在内部与5脚比较。当MN22输出电压达到2.6V时,反馈给U21B的6脚电压高于5脚电压,7脚输出低电平,MN22截止,输出电压就会慢慢下降。当输出电压降到2.4V时,5脚电压高于6脚电压,7脚输出高电平再次导通MN22。在U21B的控制下MN22循环导通、截止,经过MN22的S极滤波电容EC44滤波后,可以滤除2.6~2.4V波动,使之稳定输出2.5V的VDDA25供电。

图1-101 VDDA25供电电路

1.2.10 稳压器应用讲解

1.稳压器介绍

主板上常用的稳压器有1117、1084、1085、1086、1087、EH11A、LX8384、L1284、RT9164等。1117稳压器(见图1-102)是一种低压差线性稳压器(Low DropOut regulator,LDO),在主板上起的作用是,把输入电压调整到一个稳定的电压输出。这个调整是降压调整,而输入电压一定要高于输出电压。

图1-102 稳压器1117实物图

1117稳压器有固定输出和可调输出两种。通过目测稳压器表面字样进行区别,表面有标示电压的为固定输出(见图1-102),无标示的为可调输出。实际电路中也可以通过目测稳压器1脚是否有电阻区分,如果1脚与2脚之间连接有电阻则为可调输出,1脚无电阻直接接地则为固定输出。

2.稳压器的应用

可调输出稳压器1117如图1-103所示,3脚输入,2脚输出,1脚接地。IN为输入脚,OUT为输出脚,ADJ为电压调整脚,通过电阻接地,并与输出脚通过一个电阻相连。在主板上使用时,就是通过1脚所接的R1、R2电阻值的大小,来调节2脚输出电压的高低。LM1117的输出端电压在1.2~10V可调,输入端电压最高为12V。

图1-103 1117稳压器工作示意图

3.精密稳压器431、432

431是一个内部含有2.5V精密基准源的器件,而432是内部集成1.24V精密稳压。常见的431有三个引脚:阴极(cathode)、阳极(anode)和基准脚(ref),如图1-104所示。

图1-104 精密稳压器

工作原理:当基准脚电压高于2.5V时,阴极和阳极导通,当基准脚电压小于2.5V时阴极和阳极截止。

在主板上常用LM431产生2.5V基准电压。如图1-105所示,VCC3通过R166限流后,经过431稳定输出2.5V的VREF25基准电压。

图1-105 精密稳压器431工作原理

1.3 主板名词解释

1.3.1 供电与信号

在主板上,有些地方有5V电压,我们称其为5V供电,还有的地方同样是5V电压,我们却称其为信号,那么它们的区别在哪里呢?

供电是一个可以输出电流的电压,电流比较大。在工作过程中,这个电压不可以被置高或者拉低。如果供电被拉低了,就是短路。在一般情况下,置高也是不允许的。

在理论上说,信号只考虑电压变化,电流很小。在主板的工作过程中,信号会根据需要随时被拉低或者置高。

例如,ATX电源工作是受绿线控制:当绿线为高电平时,电源不工作;当绿线为低电平时,电源工作,输出各路供电。绿线就是一个控制信号PSON#。

例如,ATX电源工作是受绿线控制:当绿线为高电平时,电源不工作;当绿线为低电平时,电源工作,输出各路供电。绿线就是一个控制信号PSON#。

在主板线路中,一般线路比较粗的为供电或者地线,比较细的为信号,如图1-106所示。

图1-106 供电与信号线

图1-106 供电与信号线(续)

1.3.2 开启(EN)信号

开启信号就是控制芯片工作的信号,简称EN,即ENABLE的缩写。常见开启信号都是高电平时开启电路工作,低电平时关闭电路(见图1-107)。也有的芯片开启信号叫作SHDN#,即SHUTDOWN,带#号表示低电平有效,它的意思是低电平时关闭,那么要开启就必须为高电平。

图1-107 EN信号电路

EN信号常见的名字有EN、ENLL、DVD、VR_Enable、OUTEN、ENABLE、SHDN#、VCORE_EN、VRM_EN、VTT_PWRGD、VRD_EN等。

1.3.3 电源好(PG)信号

电源好信号的英文为POWERGOOD,缩写为PG。电源好信号是用来描述供电正常的信号,一般为高电平时表示供电正常。比如,ATX电源使用灰色线作为电源好信号(ATXPWROK)信号,灰色线被设计为通电后延时几百毫秒变化为高电平表示电源供电正常。又如,CPU供电管理芯片在正常发出CPU电压后,会发出电源好信号VRMPRGD给南桥芯片,表示电源管理芯片工作正常。

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