PC主板基本線路分析要點(diǎn)

1、主板維修系列教材之二PC板基本線路分析順達(dá)電腦廠有限公司Prepared by: yu.xiaREV: R032006.7.6MB Circuit An alyze.DOC-3 PC主板基本線路分析緒言 3電路基礎(chǔ)知識(shí) 3模擬電路基礎(chǔ)3數(shù)字電路基礎(chǔ)10第一章主板供電 14第二章CPU供電 21第三章主板時(shí)鐘 32第四章主要控制信號(hào) 38第五章開(kāi)機(jī)過(guò)程 45附件 48亠板也稱主機(jī)板，是安裝在主機(jī)機(jī)箱內(nèi)的一塊電路板，上面安裝有電腦的主要電 二二路系統(tǒng)。主板的類型和檔次決定著整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影 響著整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的性能。主板上安裝有控制芯片組、BIOS芯片和各種輸入輸出接口、鍵盤和

2、面板控制開(kāi)關(guān)接口、指示燈插接件、擴(kuò)充插槽及直流電源供電接插件等 組件。CPU、內(nèi)存條插接在主板的相應(yīng)插槽（座）中，驅(qū)動(dòng)器、電源等硬件連接在主板上。 主板上的接口擴(kuò)充插槽用于插接各種接口卡，這些接口卡擴(kuò)展了電腦的功能。常見(jiàn)接 口卡有顯示卡、聲卡等 。主板發(fā)展到今天已經(jīng)具有了固定的架構(gòu)和組成模式。其復(fù)雜的電路基本上集成 到一起形成了具有特定功能的模塊。這些功能模塊具有統(tǒng)一的規(guī)格和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本 文通過(guò)對(duì)主板基本功能模塊的工作原理和工作必備條件的分析，了解計(jì)算機(jī)的基本 工作過(guò)程。主板的線路分布和工作原理參照的標(biāo)準(zhǔn)基本一致，我們以In tel P4處理器、Intel845GV芯片組、DDR內(nèi)存、集成網(wǎng)絡(luò)

3、子系統(tǒng)和音效子系統(tǒng)的一款 ATX主板（Bleford3）為例進(jìn)行分析。（相關(guān)資料見(jiàn)附件）電路基礎(chǔ)知識(shí)第一部分模擬電路基礎(chǔ)半導(dǎo)體導(dǎo)電能力在導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)叫半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的電阻率在101103歐姆*mm7m范圍內(nèi)。特點(diǎn)：1雜敏性：半導(dǎo)體對(duì)雜質(zhì)很敏感。2熱敏性：半導(dǎo)體對(duì)溫度很敏感。3光敏性：半導(dǎo)體對(duì)光照很敏感。本征半導(dǎo)體：不含雜質(zhì)，完全純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。7VltT4C在一定溫度下或一定光照下本征半導(dǎo)體的少數(shù)價(jià)電子獲得足夠的能量掙脫共價(jià) 鍵的束縛而形成帶單位負(fù)電荷的自由電子，而在原來(lái)的共價(jià)鍵上留下相同數(shù)量的空 穴。所以在半導(dǎo)體中存在兩種載流子，自由電子和空穴。PN結(jié)空穴型（P型）半導(dǎo)

4、體，是在本征半導(dǎo)體中加入微量三價(jià)元素，使之出現(xiàn)較多帶正電荷的空穴電子型（N型）半導(dǎo)體，是在本征半導(dǎo)體中加入微量五價(jià)元素，使之出現(xiàn)較多帶負(fù)電荷的電子fTK /IX /IX XT% /Tl/T%0©©© ©o ©©©©G©PN結(jié)PN結(jié)，在P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合面的兩側(cè)形成的一個(gè)特殊的帶電薄層。由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的空穴進(jìn)入N區(qū)與電子結(jié)合，N區(qū)的電子進(jìn)入P區(qū)與空穴結(jié)合，于是 在臨近界面的P區(qū)出現(xiàn)帶負(fù)電的離子層，在臨近界面的 N區(qū)出現(xiàn)帶正電的離子層， 這樣在交界面兩側(cè)形成一個(gè)帶異性電荷的薄層，稱為空間電荷區(qū)?？臻g電荷

5、區(qū)中的 正負(fù)離子形成了一個(gè)空間電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)。PN結(jié)特性MBPN結(jié)正向偏置即P區(qū)電壓高于N區(qū)電壓時(shí)，夕卜電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，肖U弱了 內(nèi)電場(chǎng)，空間電荷區(qū)變窄，擴(kuò)散電流加強(qiáng)。 PN結(jié)對(duì)正向偏置呈現(xiàn)較小電阻，PN結(jié) 變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。PC主板基本線路分析AliT4C變窄OG©© 6epl>hPN結(jié)反向偏置即P區(qū)電壓對(duì)于N區(qū)電壓時(shí)，外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了 內(nèi)電場(chǎng)，空間電荷區(qū)變寬，無(wú)擴(kuò)散電流，只有微小的漂移電流。 PN結(jié)對(duì)反向偏置呈 現(xiàn)高電阻，PN結(jié)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。變寬N07/T%, zixG G G G G©© ©© 0000

6、Ge oo© e ©© p二極管在PN結(jié)兩側(cè)的中性區(qū)各引出金屬電極就構(gòu)成了最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體二極管。 半導(dǎo)體 二極管也叫晶體二極管，簡(jiǎn)稱二極管。接 P型半導(dǎo)體的為正極，接N型半導(dǎo)體的為 負(fù)極。符號(hào)如圖：+ D -MB0PC主板基本線路分析7VltT4C 賽二極管具有單向?qū)щ娞匦裕?dāng)反向電壓大到一定數(shù)值后二極管的反向電流會(huì) 突然增加，這叫擊穿現(xiàn)象。利用擊穿時(shí)通過(guò)管子的電流變化很大而管子兩端的電壓 幾乎不變的特性，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，這就是穩(wěn)壓二極管。Dz三極管（Transisto）半導(dǎo)體三極管又稱雙極型晶體三極管（簡(jiǎn)稱晶體管），由兩個(gè)相距很近的PN結(jié) 構(gòu)成。具有三個(gè)電極叫發(fā)

7、射極（Emitter）、基極（Base和集電極。按PN結(jié)的組合類型有PNP型和NPN型。集電結(jié) 發(fā)射結(jié)集電極c發(fā)射極e基極bPNP型NPN型MB Circuit An alyze.DOCpc主板基本線路分析AIFE4C 參三極管特性物理結(jié)構(gòu)特性：i發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，以便于有足夠的載流子供發(fā)射；2集電結(jié)的面積比發(fā)射結(jié)的面積要大，以便于收集載流子；3基區(qū)和薄，雜質(zhì)濃度很低，以減少載流子在基區(qū)的復(fù)合機(jī)會(huì)。電路應(yīng)用特性：1放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，集電極電流僅受基極電流控制。2截止：發(fā)射結(jié)為零偏和反偏，集電結(jié)為反偏，晶體管相當(dāng)于斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。3飽和：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置，管壓

8、降很小，晶體管相當(dāng)于閉合的 開(kāi)關(guān)，如同短路狀態(tài)。MB Circuit An alyze.DOC- 7 -PC 主板基本線路分析場(chǎng)效應(yīng)管（FET,Field-effect transistorSFET是用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制固體材料導(dǎo)電能力的有源器件，所以是一種壓控電流 型器件，改變其柵源電壓就可以改變其漏極電流。和普通半導(dǎo)體三極管的區(qū)別：電壓控制器件，只有一種極性載流子，稱為單極 型晶體管，半導(dǎo)體三極管稱為雙極型晶體管。場(chǎng)效應(yīng)管分為：結(jié)型（JFET）和絕緣柵型（MOSFET）兩種。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管分為P溝道和N溝道，以N溝道為例說(shuō)明結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)： 兩個(gè)PN結(jié)夾著一個(gè)N型溝道。三個(gè)電極：g：柵極、d

9、:漏極、s：源極 符號(hào)：£ d g il°dsP溝道N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本特性：輿半導(dǎo)體三極管一樣場(chǎng)效應(yīng)管的工作也分為四個(gè)區(qū)a）可變電阻區(qū)（導(dǎo)通區(qū)）。b）恒流區(qū)也稱飽和區(qū)（放大區(qū)）。c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。d）擊穿區(qū)。夾斷電壓UP使導(dǎo)電溝道完全合攏（消失）所需要的柵源電壓uGS絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 （Metal Oxide Semiconductor FET）簡(jiǎn)稱MOSFET,也叫金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。分為：增強(qiáng)型> N溝道、P溝道耗盡型> N溝道、P溝道結(jié)構(gòu)4個(gè)電極：漏極D,源極S,柵極G和襯底B。1. N溝道增強(qiáng)型MOSFET和N溝道耗盡型MOSFET符號(hào):

10、a I IN溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性：uGS v UT，管子截止，uGS > UT,管子導(dǎo)通。uGS越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓 uDS作用下，漏極電流ID越大。 開(kāi)啟電壓（UT）剛剛產(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS。2. N溝道耗盡型 MOSFET特點(diǎn):當(dāng)uGS=0時(shí)，就有溝道，加入uDS,就有iD。當(dāng)uGS>0時(shí)，溝道增寬，iD進(jìn)一步增加。當(dāng)uGS<0時(shí)，溝道變窄，iD減小。夾斷電壓（UP）溝道剛剛消失所需的柵源電壓 uGS3. P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP

11、型一樣。FET放大電路也有三種組態(tài)：共源、共漏和共柵。d第二部分?jǐn)?shù)字電路基礎(chǔ)1進(jìn)制轉(zhuǎn)換1.1十進(jìn)制(decimalism )轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制(bin ary )如下例：100 ( DEC)轉(zhuǎn)換成BIN1248163264128 其結(jié)果為：11001001.2二進(jìn)制（bin ary ）轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制（hexadecimal 如下例：1100100（BIN）轉(zhuǎn)換成HEX2邏輯門電路2.1同向器（跟隨器）ABA0B B=A011同向器真值表如右:2.5 或門（OR）ABC00BC C=A + B011101或門真值表如右：11B反向器真值表如右:2.2反向器B=AAB01102.3 與門（AND）C C

12、=A?B與門真值表如右:ABC0000101001112.4與非門（NAND）C C=A?B與非門真值表如右:ABC001011101110MB Circuit An alyze.DOC-15 PC主板基本線路分析2.6或非門（NOR）C C=A + B或非門真值表如右:2.7異或門（XOR）C異或門真值表如右:ABC001010100110ABC00001110110C=A 二 B2.8異或非門（NOR）C C=A二B異或非門真值表如右:ABC00101010011pc主板基本線路分析MB Circuit An alvze.DOC-12 2.9 CMOS與非門及或非門電路Vdd4TpTp 丫

13、圖或非門二 TnPC主板基本線路分析MB Circuit An alvze.DOC-13 第一章主板供電1.1主板工作必備條件計(jì)算機(jī)由各個(gè)部件組成，其中主板是最關(guān)鍵的一個(gè)部件。主板要正常工作，必 須各個(gè)功能模塊即子系統(tǒng)都工作在正常情況下。每個(gè)功能模塊正常工作的主要必備 條件大致有3個(gè)：正常穩(wěn)定的工作電壓、穩(wěn)定精確的時(shí)鐘信號(hào)和正確的控制信號(hào)。 1.2主板供電P4電源通過(guò)主板電源插槽供給主板的電源在正常工作情況下有：12V、-12V、5V、-5V、3.3V、5VSB。電源插槽引腳如圖：3.3V3.3V-12V3,3VCOMCOMPS-ON5VCOMCOMCOM5VCOMCOM-5VPW-OK5V5

14、VSB5V12V23&$§7If10P*2 ATXPWR1.3主板不同狀態(tài)下的供電狀況狀態(tài)一：主板未接電源。即主板沒(méi)有任何外接電源。此狀態(tài)下主板由自身攜帶的電池（Battery）供電。謹(jǐn)供給南橋集成的CMOS電 路，保證CMOS電路的持續(xù)工作。我們知道 CMOS電路保存著計(jì)算機(jī)的一些基本配 置信息和設(shè)置參數(shù)如實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）、引導(dǎo)順序等。一旦失去電源信息就會(huì)丟失， 所以由電池來(lái)提供持續(xù)的供電電壓。其電路如下圖：在無(wú)外接電源即無(wú)3VSB時(shí)電池BT1通過(guò)二極管D19 Pin1和Pin3正向?qū)ńo南 橋ICH4供電VCCRTC，電壓約3.2V。當(dāng)有外接電源時(shí)由3VSB通過(guò)D19

15、Pin2和Pin3 正向?qū)ㄌ峁?VCCRTCo正常情況下 VCCRTC通過(guò)電阻R324 R365保持RTCRST# MB Circuit An alyze.DOC- 14 -PC 主板基本線路分析A4VE4C 金 為高電壓。當(dāng)RTCRST#為低電壓如短路 J17 Pin2和Pin3使RTCRST#接地或BT1 無(wú)電造成VCCRTC為低電壓時(shí)會(huì)使RTCRST#信號(hào)有效，使CMOS電路復(fù)位即保存 的信息丟失。狀態(tài)二：有外接電源。即電源插槽插上P4 POWER®無(wú)開(kāi)機(jī)動(dòng)作7ZKZ1T-.此狀態(tài)下POWER提供給主板的電源只有5VSB。5VSB為一電壓為5V的輔助 （Standby電源。5

16、VSB直接供給板載網(wǎng)卡芯片或通過(guò)電阻電感供給板載聲卡芯片。5VSB除了作為網(wǎng)卡芯片和聲卡芯片的工作電壓之一外， 還是PS/2鼠標(biāo)鍵盤的工作電 壓。此外5VSB還是南橋ICH4的參考電壓之一。如下圖1、2、3:5VSBR544+5VA5VSBQ03 FDN340 尸OVPS25VSBR81500603R7V8PMICH4BGA421V5REF1V5REF2V5REF SUSQlog JI-J u u U ppp cc c ILLVCCPIL圖一為5VSB通過(guò)0歐電阻為聲卡（Audio）芯片提供工作電壓+ 5VA。圖二為 5VSB為PS2接口提供工作電壓VPS2。圖三為5VSB通過(guò)0歐電阻提供給南

17、橋作為一 個(gè)參考（Referenc 電壓 V5REF。5VSB最主要的作用是轉(zhuǎn)換為另一個(gè)輔助電壓 3VSB。3VSB的電壓為3.3V。 3VSB又轉(zhuǎn)換為一個(gè)1.5V的輔助電壓1_5VSB。如下圖：5VSB轉(zhuǎn)換為3VSB和3VSB轉(zhuǎn)換為1.5VSB都是通過(guò)同一類型的三端穩(wěn)壓管轉(zhuǎn)換。 3VSB是南橋和PCI總線的主要工作電壓之一，而1.5VSB則唯一供給南橋。此狀態(tài)MB Circuit An alyze.DOC-21 PC主板基本線路分析F南橋部分電路處于工作狀態(tài)。1.5VSBQWJ VOJUliJC332,1U0003寧匸珈4.7UED5RC1117D TQ252寧cw4.7UIK8Q5寧cue

18、1U-23 5VSB還通過(guò)一個(gè)升壓電路產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際電壓約 7V的9VSB電壓。9VSB是內(nèi)存供電的一個(gè)主要控制信號(hào)，我們?cè)诤竺鏁?huì)講到。電路如下圖:9VSBOE1IK0603025PEe交STT0263AB'J2 SV DRAMCS041U0603圖1 U22E與R418和C519形成震蕩電路在U22E Pin 10產(chǎn)生梯形波，平均電壓為PC主板基本線路分析MB Circuit An alvze.DOC5V。5VSB通過(guò)D20與此梯形波迭加，平均電壓升為9V,然后通過(guò)D21和C514整流 濾波，輸出實(shí)際電壓為7V的直流電壓9VSB。圖2 Q25在9VSB的控制下將3.3V的3VSB轉(zhuǎn)換為

19、2.5V的2 5V DRAM供給內(nèi) 存和內(nèi)存控制器即北橋。狀態(tài)三：主板啟動(dòng)時(shí)。即按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)到計(jì)算機(jī)正常工作前的電源啟動(dòng)過(guò)程。此過(guò)程從只有SB電壓到P4 POWER完全工作，輸出所有的工作電壓：12V、-12V、5V(VCC)、-5V、3.3V(VCC3)。其電路如下圖:PWRBT#(2ICH45VS3R4694 了K 0603R470I0K0603 -12VQ一只$1)5匚廿Q33</ M 閘 BT3904iSOT23'巧甘0Ivcco171AXiJ213.3V2V10MS-ON COM COM COM -5V 5V 5V3.3V3.3VCOM 5VCOM 5VCOM PW-O

20、K 5VSB 12VVCC3vccKPWROKin0 5VSB0 -+12V1OPT2 ATXPWRPOWEROK啟動(dòng)原理：按下電源開(kāi)關(guān)前PS-ON信號(hào)被5VSB電壓拉高保持為高電平，PS-ON 信號(hào)是P4 POWER的工作控制信號(hào)，在高電平時(shí) P4 POWER不完全工作。當(dāng)按下電 源開(kāi)關(guān)(Power Button後產(chǎn)生一個(gè)PWRBT#言號(hào)給南橋，南橋發(fā)出的SLP-S3#言號(hào)此 時(shí)為高電平。高電平的SLP-S3信號(hào)通過(guò)電阻控制三極管 Q33導(dǎo)通，使高電平的PS-ON 信號(hào)被拉低。低電平的PS-ON信號(hào)控制下POWER輸出其它所有工作電壓12V -12V -5V、VCC、VCC3。電壓輸出大約幾

21、十毫秒後 POWER檢測(cè)輸出電壓的電平是否達(dá) 到正常。如一切電壓正常則發(fā)出 PWROK信號(hào)。南橋接收到PWROK信號(hào)表示電源正 常則發(fā)出一系列的控制信號(hào)給其它相關(guān)部件。狀態(tài)四：主板正常工作時(shí)的供電。主板正常工作時(shí)輸出的電壓提供了主板所有元器件的工作電壓。其中+ 12V和一 12V為PCI總線和SIO的工作電壓， + 12V還是CPU風(fēng)扇的工作電壓。一5V電源 在目前的主板上一般沒(méi)有應(yīng)用。VCC和VCC3是主板最主要的工作電壓，而且在主板工作時(shí)會(huì)替代大部分輔助PC主板基本線路分析MB Circuit An alvze.DOC-17 AIFE4C 參電壓5VSB和3VSB的工作。VCC的電壓為5V

22、, VCC3的電壓為3.3V。VCC主要供給PCI總線、IDE接口、USB、蜂鳴器等。如下圖為蜂鳴器電路。南橋ICH4發(fā)出的SPKR為一脈沖信號(hào)，在脈沖信號(hào)的高電平時(shí) Q35導(dǎo)通，蜂鳴器BZ1 中有電流流過(guò)，在脈沖信號(hào)的低電平時(shí) Q35截止，BZ1中無(wú)電流。在連續(xù)脈沖作用 下BZ1就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，脈沖頻率不同發(fā)出的聲音也不同，在開(kāi)機(jī)過(guò)程中起到警報(bào) 信息的作用。BZ1BUZZERD12/P6.5ON BOARD BUZZER如下圖為USB供電電路，電路中Q43和Q24為集成N型和P型雙通道MOSFET,U26為邏輯“與門”（AND）電路ATXPWRQK# jSLF 占4#AAND/OUTBGND

23、PWRU2S5VSE3LR571Q4352vcc1785V FRONT USBAND-= SOT25©<lATXPWROK 1F口S4501HSOS0245V USBSVSB t>-q 3$ UQ44MMBT3SOT23SOS電路中ATXPWROK#信號(hào)是ATXPWROK通過(guò)“非門”電路轉(zhuǎn)換而來(lái)即電平與ATXPWROK的電平的相反。電路原理如下：一、正常工作時(shí)ATXPWROK為高電平，導(dǎo)通Q45截止Q44,+ 12V通過(guò)電阻加在Q43和Q24的Pin2上即雙通道MOS管的N型通道的控制腳為高電平，該通道導(dǎo)MB-18 PC主板基本線路分析通。此時(shí)VCC電壓經(jīng)N型MOS管從P

24、in7、Pin8輸出為5VUSB電壓。同時(shí)，ATXPWROK為高電平時(shí)ATXPWROK#為低電平，則“與門” U26輸出為低電平，Q40截止，輸 出高電平控制信號(hào)到Q43和Q24的Pin4上即雙通道MOS管的P型通道截止，此時(shí)Pin5 Pin6無(wú)電流輸出，即5VSB未提供5VUSB的電壓。二、睡眠或關(guān)機(jī)時(shí) ATXPWROK為低電平，無(wú)+ 12V電壓，Q43和Q24的Pin2 為低電平，MOS管的N型通道截止。此時(shí)ATXPWROK#為高電平，同時(shí)南橋ICH4 發(fā)出的SLP_S4為高電平，“與門” U26輸出高電平信號(hào)控制Q40導(dǎo)通輸出低電平， Q43和Q24的Pin4上即雙通道MOS管的P型通道

25、導(dǎo)通，此時(shí)Pin5 Pin6輸出由5VSB 轉(zhuǎn)換而來(lái)的5VUSB。VCC3是主板供電部件最多的工作電壓，除了直接供給南橋、北橋、內(nèi)存、PCI、Audio芯片、Super I/O芯片、BIOS芯片或通過(guò)電感供給網(wǎng)卡芯片、時(shí)鐘合成器芯片 等等外，還通過(guò)電壓調(diào)整管轉(zhuǎn)換為 1.5V的V_1P5,電路如下：VCC3CS770805 OQ34 RC1SB7C621半少II0603R4関1002006234 7U0605C5201U0W3工V_1P5是北橋的主要工作電壓，也是南橋的工作電壓之一。如果主板有擴(kuò)展AGP 總線，V_1P5是AGP2.0規(guī)范的工作電壓。前面我們講過(guò)3VSB轉(zhuǎn)換為2.5V的2_5V_

26、DRAM供給內(nèi)存和內(nèi)存控制器。這個(gè) 電壓在計(jì)算機(jī)睡眠時(shí)保證內(nèi)存內(nèi)保存的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但在正常工作情況下 2_5V_DRAM是由VCC3替代3VSB產(chǎn)生的。電路如下圖：D27的正向壓降即導(dǎo)通電壓為0.7V,而D26的正向壓降為0.3V。正常工作時(shí)3.3V 的VCC3通過(guò)D26給Q25供電，A點(diǎn)電壓約為3V。此時(shí)D27兩端的壓降只有0.3V, 小于D27的正向?qū)妷?.7V,故3VSB未對(duì)Q25供電。只有在睡眠狀況無(wú) VCC3 時(shí)3VSB才供電給Q251KO&03內(nèi)存上拉電壓DDR內(nèi)存的信號(hào)都有一個(gè)1.25V的上拉電壓以提高信號(hào)的可靠性。這個(gè)1.25V的上拉電壓DDRVTT是由2_5V_

27、DRAM轉(zhuǎn)換而來(lái)，轉(zhuǎn)換電路一般米用如下兩種:圖12 5V DRAMQ1?11乏PVINPVINAVINN/c gc cO2_5V_DF?AMa DDRX/TTDDRVTT9«f33VCC32 5V DRAM4-VCCQAGNDSOrBUJa)llcVLPGNDFBL1B圖1中Q21的10、11、12Pin為電壓輸入腳，14、15Pin為電壓輸出腳，Pin8為Q21的工作電壓輸入，Pin5為輸出電壓反饋。圖2中U33的pin2為電壓輸入腳，Pin7為電壓輸出腳，1、8Pin為U33的工作電壓輸入，Pin5為輸出電壓反饋。內(nèi)存上拉電壓工作模式圖如下：DDRVTTGMCH«1&#

28、187;Memory第二章 CPU供電2.1 CPU供電標(biāo)準(zhǔn)CPU是計(jì)算機(jī)最關(guān)鍵的部件，CPU工作電壓的穩(wěn)定性和精確性將直接影響到整 機(jī)的性能。質(zhì)量不合格的CPU供電不僅影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定，嚴(yán)重的還會(huì)燒毀CPU 和主板。目前標(biāo)準(zhǔn)的主板CPU供電都采用PWM模式和參照VRM標(biāo)準(zhǔn)，先進(jìn)的還采用了In tel 的 VRD10.1PWM，Pulse-Width Modulation脈寬調(diào)制，就是利用脈沖控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān) MOS管產(chǎn)生方波經(jīng)濾波后形成平直電流。VRM， Voltage Regulator Module,電壓調(diào)節(jié)組件，就是利用控制脈寬調(diào)制模式 調(diào)節(jié)CPU電壓的控制器。Intel為其制定了

29、一系列的標(biāo)準(zhǔn)，目前最新的標(biāo)準(zhǔn)是VRM10.0, 我們這里所用到的是VRM9.0。2.2 CPU供電原理采用PWM模式供電的原理圖如下：12V電源通過(guò)由電感線圈和電容組成的濾波電路，然后進(jìn)入兩個(gè)MOS管組成的開(kāi)關(guān)電路，此電路受到PMW控制器（控制MOS管導(dǎo)通的順序和頻率，從而可以在MB Circuit An alyze.DOC- 29 -PC 主板基本線路分析輸出端達(dá)到電壓要求）的控制輸出所要求的電壓和電流，圖中箭頭處的波形圖可以看出輸出隨著時(shí)間變化的情況。此方波再經(jīng)過(guò)L2和C2組成的濾波電路后，得到平滑穩(wěn)定的電壓，這個(gè)穩(wěn)定的電壓就是供給 CPU的核心（Core）電壓。VcoreMB Circu

30、it An alyze.DOC- 31 -PC 主板基本線路分析采用原理圖所示的電路最多不過(guò)能產(chǎn)生 25A的電流，而現(xiàn)在的P4 CPU功率達(dá) 到7080瓦，電流也達(dá)到50A以上。實(shí)際應(yīng)用的供電電路中一般都采用不止一組 MOS 管，而是用2到3組甚至4組MOS管供電。這就是我們平常說(shuō)的“多相”供電。 2相供電原理圖如下:PC主板基本線路分析MB Circuit An alvze.DOC-22 AIFE4C 參2.3 VRM9.0不同型號(hào)的CPU其核心工作電壓不同，在設(shè)計(jì)時(shí)就已按 VRM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。VRM 模塊的輸出電壓由VID(0.4)5個(gè)電壓識(shí)別(Voltage ID )信號(hào)控制。根據(jù) VID電

31、 平高低的組合，按照 VRM9.0標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的VRM模塊的輸出電壓范圍為1.1001.850 具體的VID組合和輸出電壓對(duì)照如下：Output Voltage VS. VID CodeVID40P 0000000 00000000VID3111 :1111100000000VID21111000011110000VID11100110011001100VID01010101010101010OUVID41111111111111111VID31111111100 :000r 000VID21111000011110000VID11100110011001100VID010101010101010

32、10VOUT(V) NO CPU«.1001.125|1.150 1.18 11.2001.22$ 1.2501.2751.3001.325 1.35Q 1.37沖 1.400 “潤(rùn) 1.4502.4 CPU供電電路模式以目前使用最多的3相供電為例來(lái)說(shuō)明CPU供電電路的模式。一般有兩種，如圖:CPUDRV(0.3)MOS 匚匚TVrtllLCVRMMOS濾波FET2-JMOSI電路1FET3|VID(0.4)VcoreVID(0.4) ICPUPWM2PWM3PWM1DVR1DVR2-DVRI DRV(0.3FETSFETSFETSLC濾波電路Vcore0VRM 3模式一中CPU根據(jù)

33、自身工作電壓的需要發(fā)出 VID組合代碼給VRM ,將VRM的 部分VID信號(hào)電壓拉低。VRM依據(jù)VID組合代碼發(fā)出3路占空比相同但相位相差120度的脈沖信號(hào)。這3路脈沖信號(hào)每路兩個(gè)，相位正好相反，即一個(gè)為高電平時(shí)另 一個(gè)為低電平。每一路脈沖信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)每組MOSFET的的導(dǎo)通與截止，將12V的電源轉(zhuǎn)換為方波輸出。再經(jīng)過(guò)電感和電容組成的整流濾波電路，變成CPU所需要的平滑穩(wěn)定的直流電源。電源的電壓和電流可以通過(guò)調(diào)整脈沖信號(hào)的占空比和頻率來(lái) 改變，這就是所謂的脈寬調(diào)制模式。模式二和模式一的不同在于模式二把 VRM模塊分為了 2級(jí)。第一級(jí)只根據(jù)VID 的組合發(fā)出3個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，稱之為PWM模塊。第

34、二級(jí)為驅(qū)動(dòng)級(jí)，由3個(gè)相同的 驅(qū)動(dòng)模塊組成。驅(qū)動(dòng)模塊的作用是將脈寬調(diào)制信號(hào)分為兩個(gè)脈沖信號(hào)，將其中一個(gè) 提高脈沖電壓輸出，將另一個(gè)反向輸出。輸出的這兩個(gè)反向的脈沖信號(hào)就如模式一 中的一樣驅(qū)動(dòng)MOS管工作，產(chǎn)生CPU電壓。2.5典型CPU供電電路該電路是由ADP3165芯片組成VRM的第一級(jí)，3個(gè)ADP3418芯片組成VRM第 二級(jí)的目前使用較多的典型電路 P4 CPU供電電路。因?yàn)楝F(xiàn)在主流 CPU的功率都比 較大，VRM9.0標(biāo)準(zhǔn)要求輸出電流要達(dá)到60A，所以P4主板的VRM系統(tǒng)由ATX P4 Power提供一個(gè)專用的12V電壓供電。工作過(guò)程：1. CPU拉低部分 VID電平，ADP3165,

35、U2開(kāi)始工作，從Pin16 Pin17和Pin18輸 出 3 路 PWM 信號(hào)分別給 ADP3418 U30、U31、U32。2. ADP3418將第二腳輸入的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)為DRVH和DRVL兩個(gè)反相的脈沖 信號(hào)從Pin8和Pin5輸出。3. 每組脈沖信號(hào)分別連接兩個(gè) N型MOS管的柵極，控制其導(dǎo)通與截止。4. + 12V電源在高端MOS管導(dǎo)通時(shí)輸出，在低端MOS管導(dǎo)通時(shí)截止，故在電感 L6、L7、L8的左端輸出為方波。5. 方波經(jīng)過(guò)電感L6、L7、L8和右端的電容組成的整流濾波電路成為平穩(wěn)的直流電VCCP供給CPU。6. VCCP經(jīng)過(guò)反饋電路，即通過(guò)電阻 R736到達(dá)U2的Pin9。7.

36、U2檢測(cè)到CPU電壓VCCP達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后通過(guò)Pin11輸出VRMPG信號(hào)給主板其MB Circuit An alyze.DOC- 24 -PC 主板基本線路分析它組件，表示CPU供電正常:3J塁WW彗 du 副«一二cVlc> ss二 c：oCNF"A,若廠L:y 二>>*4 4 rd wq卜.1*J呻FJ»-<T-lLL1»1"Jro r f7 w、'亠二二oT Joc：H 1 豐26一 I killzcri 1 i o. o vm 2. oo ps a cn i _r i 3. o vAB相位相同；BC相位相反

37、；ABC頻率相等MB Circuit An alyze.DOC- 26 -PC 主板基本線路分析2.6 CPU供電電路波形分析(1)脈寬調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)輿轉(zhuǎn)換:A 至 U B、CA點(diǎn) PWM信號(hào)，平均電壓和峰-峰值都比較低。B點(diǎn) DRVH信號(hào)，平均電壓低，峰峰值高C點(diǎn) DRVL信號(hào)，平均電壓高，峰峰值低CH I同期 5. 1 QO MSchi同期 注 i c 1 “石Ch V規(guī)年 n a毎.I?ch i平均70 1 mvM 2. OOMK A CH 1 J N 72 VCH I S.OO V5 1 MO5. T OOpvcn 1方韓中 1 住 ICH1乎均 哲H V曲一昨直4W危: I 4 .

38、» VMi 2 ,4 CK 1 Jr O. O V: :Ml.t r+1-(2) 三路脈寬調(diào)制信號(hào)的比較：三相PWM信號(hào)波形頻率相同，相位相差三分之一周期，即120度PWM1PWM2PWM31T/3'11 1MMMM1T/3 |iiLui(3) 直流到直流的電壓轉(zhuǎn)換: 1點(diǎn)、2點(diǎn)、3點(diǎn)，12V直流到脈沖交流到 VCCP直流F- -"-1>X- -1 -. 1-1.二.J1. J.-.LChi頻率.HZ 無(wú)樁考坐標(biāo)些1週期 無(wú)參考坐折CI11平均1 i,c VoilM 100|JSCh1 Z 12.4 V1點(diǎn)+ 12V_Power+ 12V直流電壓轉(zhuǎn)換為峰峰值1

39、9V平均值1.2V的方波/M1T4C 參Chi頻率1 77.0kllZ4 丄7.4-chi平均L21 Vchi5.00 v2點(diǎn)方波峰峰值19V平均值1.2V的方波轉(zhuǎn)換為1.2V的直流電M 2.00JJS AJ 6.10 VCI111,0Q ¥M 4.Q0M5 A Chi J 1.40 VChi平均E21 VChi頻率無(wú)參者坐怖CI11周期無(wú)基衛(wèi)標(biāo)3 點(diǎn) VCCP(4) 輸出方波輿反饋信號(hào)的比較:2點(diǎn)：輸出方波；4點(diǎn)：反饋波形lek停止.-T|-Chi平均1 1.S Vch 1頻率17S.2kHZ 低信號(hào)幅值chi平均919mVChi周期 G13JJS 低信號(hào)幅值Chi殞率17S.2k

40、Hz 低信號(hào)幅值Chi周期3.613m 低信號(hào)幅值M 2. OOps AJ 17.2VMwc *CH2測(cè)量的是2點(diǎn)即SW信號(hào)，CH1測(cè)量的是4點(diǎn)即BST信號(hào)。兩者波形，頻率、峰峰值相同，平均電壓 BST比SW高約10V。2.7典型CPU供電電路芯片分析（1）ADP3165ADP3165引腳圖如下：U.LUH yOJmQNUd SOE4-socLJl'ixMd 二-2SS20?.54>dolggLcda<Lud 巨 00 UJruHSCILJ,.-TLJT7SLJ>EQ J-+-LJ-I-ADP3165功能模塊圖如下:MBADP3165REFERE E® PW

41、RGDCOMP (.»W PWM117 PWM2PWM311，I JI Cl '.ID.-IC1'.<11® PG ND&HARE SOFT7-Ti.RTUVLO & BIASRESET2-/34»HA6EDRIVERLOGIC-C +20%OSCILLATORPOWERGOOD-29 PC主板基本線路分析bstTinEVCC E3 用汨3 sw目 PGND2 DRVLMB-30 PC主板基本線路分析TMlTXIC OADP3165芯片為TSSOP封裝，20Pin,各引腳功能如下：Pin1-5, VID4-VID0，電壓識(shí)別輸

42、入。由內(nèi)部的 3V電壓上拉保持為高電平。當(dāng) 有電壓被拉低時(shí)VRM開(kāi)始工作。Pin6, SHARE,電流共享輸出。與另一個(gè) VRM系統(tǒng)的SHARE信號(hào)連接，分配 兩個(gè)VRM系統(tǒng)的輸出電流。一般為懸空。Pin7, COMP，錯(cuò)誤放大輸出。當(dāng)其電壓小于 0.8V時(shí)將使整個(gè)VRM系統(tǒng)的震蕩 器停止工作，即輸出給 CPU的電壓為0V。Pin8, GND，接地腳。FB,REF和 VID DAC部分的參考接地。Pin9, FB,反饋輸入。偵測(cè)VRM輸出電壓，號(hào)調(diào)整輸出電壓的精確性。Pin10, CT，電容腳。接一電容，容值決定 VRM脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率。Pin 11, PWRGD,電源OK輸出。VRM輸出電

43、壓達(dá)到穩(wěn)定合格標(biāo)準(zhǔn)時(shí)輸出。Pin12-13 CS+、CS-，電流感應(yīng)輸入。偵測(cè) VRM輸出電流。Pin 14, PGND,電源接地。所有電源和邏輯輸出信號(hào)的參考接地。Pin 15, PC,相位控制輸入。控制脈寬調(diào)制信號(hào)輸出相數(shù)和每相的相位。Pin 16-18 PWM3-PWM1,脈寬調(diào)制信號(hào)輸出。分別控制 3相脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。Pin19, REF,參考電壓輸出。3.0V, 一般通過(guò)一個(gè)電阻連接 COMP信號(hào)腳?？?以作為放大器的校準(zhǔn)電壓。Pin20, VCC, 工作電壓。 ADP3165芯片的工作電壓輸入腳。（2）ADP3418ADP3418的引腳圖如下：IADP3418TOP VIEW(No

44、t to Scale)ADP3418功能模塊圖如下ADP3418芯片為SOP封裝，8Pin,各引腳功能如下：Pin1, BST,自激供給電壓輸入。一個(gè)動(dòng)態(tài)的自激蕩電壓，供給MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)。Pin2, IN，脈寬調(diào)制信號(hào)輸入。初級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提供兩個(gè)脈沖信號(hào)的輸出。Pin3, OD,輸出禁止。當(dāng)此電壓為低時(shí)禁止 DRVH、DRVL輸出。Pin4, VCC,工作電壓。 ADP3418芯片的工作電壓輸入腳。Pin5, DRVL，同步校正輸出。驅(qū)動(dòng)低端 MOSFET。Pin6, PGND,電源接地。電源和信號(hào)的參考接地。Pin7, SW,開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入。監(jiān)控高端MOSFET輸出的開(kāi)關(guān)電壓。

45、Pin8, DRVH，脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。驅(qū)動(dòng)高端 MOSFET。第三章主板時(shí)鐘3.1時(shí)鐘合成器時(shí)鐘實(shí)時(shí)序是計(jì)算機(jī)工作的三個(gè)必要要素之一，在主板供電正常情況下，主板 的時(shí)鐘就會(huì)產(chǎn)生。如果把時(shí)鐘比作脈搏，那么時(shí)鐘合成器就是主板的心臟。時(shí)鐘合成器（Clock GeneratOr的工作原理是將一個(gè)基準(zhǔn)頻率通過(guò)分頻與倍頻產(chǎn)生主 板所需要的各種工作頻率。基準(zhǔn)頻率由一個(gè)石英晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）提供。晶振由石英芯片和夾在兩 面的充當(dāng)電極的金屬膜組成。石英芯片在電壓作用下會(huì)產(chǎn)生固定的機(jī)械震動(dòng)，機(jī)械 震動(dòng)使流過(guò)晶振的電流變化。于是晶振與接在晶振兩極的電容產(chǎn)生正弦波。震蕩頻 率由芯片的厚薄決定C1561QP_NA

46、0603X1X314.310M10P_NA 丁 X49U X20603石英芯片CI583.2時(shí)鐘合成器芯片以使用最多的ICS9250芯片來(lái)說(shuō)明時(shí)鐘合成器的主要功能ICS9250輸出的時(shí)鐘頻率有：3組微分CPU時(shí)鐘；7 組 33.3MHz PCI 時(shí)鐘；3組可調(diào)PCI時(shí)鐘；2 組 48MHz USB 時(shí)鐘；1組14.318MHz參考時(shí)鐘;3組66MHz可選時(shí)鐘；3組66.6MHz可選時(shí)鐘。AlhXIC 鑫ICS9250引腳圖如下:GND I£r mor 10U2星詳Leaw ovn誠(chéng)桑4丄 £篇爐s I-? IPCEQ SB- PCIOK2 PCE2GMC- PGKXKS P

47、OCLK 協(xié) <DOGV 象ozo<8S Is丄K2 X £0 1POCLK M 1 POCLKm 丄 pcpiLK 叢 1 <8S- 1ICS9250-38I眉II FSG1 CPU 3TORTI cpucumI CPUCLK2<ODCPllI CPUCLKTiI CPUCLK21 08I WDDCPUI CPUCLWIaPUCLKCS1 Ecr5m5I -REFI OS運(yùn)I beMHZ 匚58I teMHZ §II OS 3WMC 工cue PCI 0II Q3I SCLKI SCMA3.3 ICS9250功能模塊PLL2LXTALOSC66MHz INI 45MHz_USBO+門O+ I48MHz DOT3V66_WCH_CLKREFMBPLL1SpreadSperl rumCPUmu1 CPUCLKT 12:01-hCPUCLKC 12:01PDp CFU_STOP«p PCI .STOP«|-MULTSELOI-FS (2:0)L SDATAL SCLKkControlLc*;ikConlig.Reg.rivrrpDK'_iFl