主板系统故障维修.ppt

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1、第5章 主板系统故障维修,5.1 主板技术规格与结构5.2 主板基本组成【重点】5.3 主板芯片组技术5.4 主板基本电路【重点】5.5 主板总线与接口5.6 主板故障分析与处理,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第2页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.1 ATX主板技术规格1主板技术规格类型主板经历了XT、AT、ATX、BTX几个阶段。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第3页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.1 ATX主板技术规格ATX技术规范对主板、电源和机箱做出了一系列的基本技术要求。虽然主板都遵循ATX规范，但这并不意味所有ATX主板都是完

2、全兼容的。ATX主板规格：标准ATX、Micro ATX、Flex ATX和Mini ITX。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第4页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,Intel CPUATX主板,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第5页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,AMD CPUATX主板,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第6页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,主板分区,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第7页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.1 ATX主板技术规格,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第8页 共7

3、2页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.2 BTX主板技术规格BTX设计目标：加强散热效果；降低冷却系统的噪音；采用更小更精致的电路布线。BTX是一个被市场淘汰的新标准。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第9页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.2 BTX主板技术规格BTX主板,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第10页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.2 BTX主板技术规格,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第11页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.2 BTX主板技术规格,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第12页

4、共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.3 目前微机系统结构计算机专家Amdahl：计算机结构是程序员所看到地计算机系统的属性。微机系统结构是主要集成电路芯片和总线之间互联地形式，以及它们实现地硬件功能。系统结构设计思想：充分发挥CPU性能。为了保证硬件的兼容性，各个厂商都在总线插座和I/O接口一级保证符合微机设计标准。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第13页 共72页,5.1 主板技术规格与结构,5.1.4 最新微机系统结构CPU集成内存控制器前端总线采用QPI北桥简化为IOH南桥增加eSATA 和TPM接口,Intel X58芯片组主板系统结构,主讲：XX老师,第5章 主

5、板系统故障维修,第14页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.1 主板主要部件,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第15页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.1 主板主要部件,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第16页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件1电阻电阻主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用于消耗电能的负载。如：分流、分压、限压、限流、保护、偏置等。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第17页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件2电容电容主要特性是：隔离直流，导通交流。电容主要用于：滤波、保险、储能等电

6、路。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第18页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件3电感电感的特性：导通直流，阻塞交流。电感用于对交流信号进行隔离，滤波或储能。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第19页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件4晶振晶振用于产生原始的时钟频率信号，这个频率通过时钟频率发生器芯片的倍频或分频后，形成微机需要的不同时钟信号。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第20页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件5阻抗、容抗与感抗对交流信号所起的阻碍作用称为阻抗。电容对高频率交流信号阻碍

7、作用小。电感对交流信号的阻碍作用大。用电压源驱动电路，则输入阻抗越大越好；如果用电流源驱动电路，则阻抗越小越好。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第21页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件阻抗匹配指信号传输时，负载（IC芯片）阻抗要与传输线路（如接口）的阻抗相等，这样所有信号能量都被负载吸收了，传输到负载的信号就不会产生回波反射。阻抗不匹配的解决方法：一是串联/并联电阻；二是串联/并联电容或电感；三是用变压器做阻抗转换。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第22页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.2 常用电子元件,主讲：XX老师,第5章 主板系

8、统故障维修,第23页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.3 晶体管元件1二极管二极管特性：单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第24页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.3 晶体管元件2三极管 三极管能以基极微小的电流变化量来控制集电极电流较大的变化量。三极管一般用于：放大电路、开关电路、稳压电路等。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第25页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.3 晶体管元件3场效应管场效应管是电压型控制元件，晶体三极管是电流型控制元件。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第

9、26页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.4 电路保护元件保护元件：过电流保护（热敏电阻）、过电压保护（压敏电阻）、ESD（静电释放）保护和防雷保护（电涌保护器）等。1保险电阻保险电阻的阻值低（几欧姆至几十欧姆），功率小（1/8W1W）。保险电阻一旦熔断，需要更换才能修复。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第27页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.4 电路保护元件2PTC（正温度系数）热敏电阻PTC具有自恢复性。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第28页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.4 电路保护元件电路有过流（如短路）现象发生时，电路温度升高，PT

10、C器件的阻值也会随之急剧升高，达到限制电流的作用，避免损坏电路中的器件。当故障排除后，PTC器件的温度会自动下降，又恢复到低阻状态，因此PTC器件又称为可恢复性保险。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第29页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.4 电路保护元件30欧姆电阻0欧姆电阻一般用在数字/模拟混合电路中。0欧姆电阻可以做保险电阻使用。0欧电阻能限制环路电流，抑制电路噪声。一些空置的跳线采用0欧姆电阻。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第30页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.4 电路保护元件5静电保护器件保护元件：可变电阻（利用三极管实现）、TVS（瞬态

11、电压抑制器）二极管、陶瓷压敏电阻、瞬态电压抑制器、ESD抑制器等。TVS能迅速将电流释放到接地端，响应时间也很短（1ns左右）。它广泛用于主板以及各种USB设备的ESD防护。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第31页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.5 印刷电路板主板的基板是由6层或8层还氧树脂材料粘合在一起的PCB，主板上的电子元件通过PCB板上的铜箔线路连接。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第32页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.5 印刷电路板多层板布线更加宽松，线路之间的距离增大了，这会减少EMI干扰，使主板更加稳定。电信号在铜导线中的传输速度为2

12、0cm/ns（0.7倍光速）左右。主板布线原则：时钟线等长不等长的时钟线路会引起信号不同步，造成系统不稳定。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第33页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.5 印刷电路板布线长度不会是时钟信号波长1/4的整数倍，否则会导致谐振现象，产生严重EMI辐射。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第34页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.6 主板跳线插座1机箱面板按键和指示灯接线,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第35页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.6 主板跳线插座,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第36页 共

13、72页,5.2 主板基本组成,5.2.6 主板跳线插座,ATX电源,CPU电源,IDE插座,CPU风扇,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第37页 共72页,5.2 主板基本组成,5.2.6 主板跳线插座,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第38页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.1 Intel芯片组命名规则芯片组由北桥芯片和南桥芯片组成。芯片组的名称一般以北桥芯片命名。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第39页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.1 Intel芯片组命名规则北桥芯片功能：支持内存规格，最大容量，ECC等；支持显卡总线接口，内置图形功

14、能等；负责北桥芯片与CPU之间的信号传输；负责南北桥芯片之间信号的上传下达。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第40页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.1 Intel芯片组命名规则南桥芯片功能：SATA接口管理，ACPI（高级电源管理），键盘控制管理，RTC（实时时钟），USB接口等。南桥芯片还需要与BIOS芯片、SIO芯片、HAD音频芯片、LAN网络芯片等进行通信和数据交换。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第41页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.1 Intel芯片组命名规则芯片组命名规则：前缀+数字前缀P为主流芯片，如P45；前缀G为集成显卡，如G

15、45；前缀Q为商业芯片组；前缀X为顶级的芯片组，如X58等；前缀M为移动芯片组。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第42页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.1 Intel芯片组命名规则AMD芯片组：5系列（如AMD 570，已停产）；6系列（如AMD 690等，已停产）；7系列（如AMD 740/770/780/790等）；AMD公司将推出8系列芯片组。AMD南桥芯片以“SB”命名，如SB600系列，SB700系列等。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第43页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.2 Intel北桥芯片技术性能AMD公司从K8 CPU开始，将

16、内存控制器集成在CPU内部，因此北桥芯片变得简化了，甚至能采用单芯片结构。Intel公司在Core i7处理器内也集成了内存控制器，因此北桥芯片（IOH）也简化。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第44页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.3 Intel南桥芯片技术性能Intel南桥芯片称为ICH，如ICH10AMD南桥芯片称为SB，如SB750南桥芯片通过局部总线方式（如Intel的DMI）与北桥芯片相连。南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI、USB、LAN、SATA、音频、键盘、实时时钟、高级电源管理等。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第45页 共72页

17、,5.3 主板芯片组技术,5.3.3 Intel南桥芯片技术性能,ICH9南桥芯片功能,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第46页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.4 SIO芯片技术性能SIO芯片对常用输入输出设备进行管理，如并口、串口、软驱、PS/2键盘和鼠标等。SIO芯片具有CPU过电压保护、风扇转速监测、5V/12V电压监测等功能。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第47页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.4 SIO芯片技术性能SIO芯片,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第48页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.5 网卡芯片技术性

18、能集成网卡以Realtek RTL8000系列普及率最高,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第49页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.6 声卡芯片技术性能由于信号干扰，声卡控制芯片不可能完全集成在南桥芯片内，在南桥芯片内仅集成了数字音频信号处理器（DSP），音频信号的数/模转换以及声音输出/输入还得依靠声卡控制芯片。集成声卡一般采用HAD规范主要型号有Realtek ALC800系列产品,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第50页 共72页,5.3 主板芯片组技术,5.3.6 声卡芯片技术性能,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第51页 共72页,5.4 主板

19、基本电路,5.4.1 主板供电电路主板12V和5V直流电不能给CPU供电，所以需要供电电路进行直流电压转换（DC-DC），这些转换电路就是CPU供电电路。1主板供电电路要求保证CPU在大电流下稳定运行；具有快速的大电流响应能力；防止信号串扰效应。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第52页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.1 主板供电电路4主板单相供电电路工作原理DC-DC电路广泛采用开关电源供电方式，电路由PWM、MOSFET、电容、电感等组成。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第53页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.1 主板供电电路4主板单相供电电路工作

20、原理单相供电电路中，电容和电感规格越高，场效应管数量越多，供电品质会越好。5主板多相供电电路一相电路能提供大约30A60A的电流，两相电路能提供大约60A120A的电流，如此累加。供电相数越多，能提供的电流就越大,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第54页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.1 主板供电电路,多相供电电路,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第55页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.2 主板时钟电路时钟信号主要作用是同步。时钟信号由晶振和时钟发生器芯片组成。系统时钟（CLK）频率为14.318MHz实时时钟（RTC）频率为32.768kHz网卡时钟频

21、率为25.000MHz,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第56页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.2 主板时钟电路时钟发生电路往往采用一个频率较低的晶振（如14.318MHz），再利用集成电路芯片将晶振输入的信号调整到一个基准频率（如100MHz），然后根据要求，利用分频电路（除法电路）或倍频电路（乘法电路），将频率调整到需要的频率后输出。Intel公司制定的频率合成器设计指南有：CK97、CK410、CK505等,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第57页 共72页,5.4 主板基本电路,5.4.3 主板开机电路开机电路工作条件：提供电源、时钟信号和复位信号，具备这

22、三个条件后，开机电路就开始工作了,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第58页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.1 总线基本类型总线是多个部件之间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。内部总线用于各种集成电路芯片内部单元之间的互连；系统总线用于各种芯片之间的互连；外设总线用于微机与外部设备的互连。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第59页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.1 总线基本类型并行总线分为5个功能组：数据总线、地址总线、控制总线、电源线和地线。并行总线有：FSB、HT总线、内存总线、PCI总线、PCI-X总线、AGP总线等。串行总线：PCI-E、

23、SATA、eSATA、QPI、DMI、SPI、LPC、SMBus、USB、IEEE 1394等。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第60页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.2 总线带宽在模拟通信中（频带通信），总线带宽指通信频率之差；在数字通信（基带通信）中，带宽指数据传输速率。总线频率往往指总线上数据传输的频率。并行总线带宽（总线位宽总线数据传输频率）8,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第61页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.2 总线带宽微机并行总线性能,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第62页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.2

24、 总线带宽串行总线带宽指总线传输速率，单位为bit/s。微机常用串行总线性能,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第63页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.3 系统总线FSB：CPU与北桥芯片之间信号传输通道，最高频率为1600MHz，带宽为12.8GB/s。QPI总线：基于数据包的点到点互连技术，单向带宽为12.8GB/s。HT总线：AMD公司的前端总线技术，最高频率为3200MHz，带宽为12.8GB/s。内存总线：负责内存与北桥芯片之间的数据并行传输。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第64页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.3 系统总线DMI总线：连

25、接南北桥芯片的串行总线，采用点对点连接方式，时钟频率为100MHz，上行与下行单向带宽为1GB/s。SPI总线：用于SIO芯片的连接，带宽为3Mbit/s。SST总线：串行总线，用于系统温度管理，带宽为1Mbit/s。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第65页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.4 外设总线PCI总线：位宽32位，时钟频率33MHz，总线带宽为133MB/s。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第66页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.4 外设总线PCI-E总线：点对点异步串行传输。基本PCI-E1总线有4条线，两条输人，两条输出，总线带宽为

26、250Mbit/s（单工）。PCI-E可根据不同设备分配不同的传输带宽。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第67页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.4 外设总线USB总线：采用4根电缆，2根传输串行数据，2根提供电源。USB接口支持PnP，可热插拔，可以串接127个设备。USB 2.0带宽为480Mbit/s，传输距离近百米。USB 3.0总线带宽高达5.0Gbit/s。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第68页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.5 常用接口SATA接口：SATA 2.0接口带宽为3.0Gbit/sSATA使用点对点传输协议，不存在硬盘设

27、备的主从问题，并且每个驱动器独享接口带宽，SATA支持设备热插拔。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第69页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.5 常用接口IDE接口：ATA-133标准的IDE接口采用40针80线的接口型式，带宽为133MB/s，主要用于连接硬盘和光驱。,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第70页 共72页,5.5 主板总线与接口,5.5.5 常用接口SIO接口：键盘接口、鼠标接口、RS-232接口、LPT接口、软驱接口等。,光纤SPDIF,eSATA,1394a,USB,RJ45,同轴电缆SPDIF,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第71页 共72页,5.6 主板故障分析与处理,5.6.1 主板常见故障分析,主讲：XX老师,第5章 主板系统故障维修,第72页 共72页,课程讨论,1.大ATX主板好，还是小主板好。2.英特尔微机系统结构有哪些优点与缺点。3.选择主板时，性能优先还是稳定性优先。4.插座连接错误时，通电后会不会烧毁主板？5.在相同规格下，主板越重质量越好吗？作业：5-2、5-3、5-8【本章结束】,