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1、qiuml,20080827,笔记本电脑主板元件识别,笔记本电脑主板上安装的元件大体可以分为接口类和电子类两种。接口类，顾名思义，就是为主板不同的外围功能部件提供连接的接口，如内存插槽、USB接口等，通常会以“JPxx、CNxx”等位置名称来标示。电子类元件用来实现电脑主板工作电压的产生、数据信号的处理等功能，它们又可以分为系统电子元件和电源电子元件两大类。其中，主板电源部分电子元件主要负责将外接电源适配器的直流电源转换成各个系统功能芯片模块工作所需的电压。下图所示为主板两大模块区分示意图：,笔记本电脑通常认为有两大模块构成，分别为电源和系统部分。其中某些功能模块，如电源管理芯片，统称为嵌入式
2、控制器（Embedded Controller，简称EC），担当着电源的管理和部分系统功能端口的控制，介于电源模块和系统模块的中间状态。,右图为笔记本电脑典型系统模块示意图。不同系统功能模块的芯片在其正常初始化之前，必须有满足此芯片规格的工作电压，它是系统正常运行的前提条件！不同的系统功能芯片间之所有能够顺利进行“沟通”，从根本上讲，是要满足体现电压信号的数据、信号传输。,小知识：笔记本电脑主板元件标示方法？电脑主板上的每颗元件的都会有唯一的名称标示，就像公司的员工编号，按照一定的规则排序。名称标示可以用来区分主板上不同功能类型、编号的元件。以下图所示为例，让我们来认识一下，主板上某颗标有“P
3、D18”名称的元件标示：,下面的表格，归纳了笔记本电脑主板上常见的元件“标示名称”所代表的元件类型：,小知识：如何识别极性元件的极性？电脑主板上的各种电子元件，有些有极性，有些没有。通常认为所有以“U”标示开头的，包括功能芯片、集成门电路等，都是有极性的。此外，电解电容、二极管、三极管、晶振和耦合线圈等也都是极性元件。所谓极性元件，就是元件本身在电气上分正、负极或安装时要符合芯片信号引脚的定义。不难想象，元件在主板上极性、或方向安装错误，可能造成的后果：非但相应功能无法实现，还有可能造成元件及主板的电性能物理损坏的后果，这一点大家要非常注意！下面我们将介绍，如何区分笔记本电脑主板常见极性电子元
4、件的极性识别及PCB板上相应的的极性、方向标示的含义：,二级管：如右图所示，元件本体的“横线”要和PCB上“白线”方向一致，同时也是对应下图原理图上的“1”脚。在判断二级管极性时，也可以利用其单向导通的原理，借助万用表辅助判断，它的正向导通电压通常为零点几伏。,三级管：如右图所示，标示“1”通常是线路图上对应晶体管的集电极（c）或MOS管的漏极（D）；标示“2”通常是线路图上对应晶体管的基极（b）或MOS管的栅极（G）；标示“3”通常是线路图上对应晶体管的发射极（e）或MOS管的源极（S）。我们可以利用这一管脚分布规律，去量测线路图上的相应脚位的电压。此外，由于三极管的三个引脚分布不对称，在元
5、件安装时通常不会出错，只要其引脚和PCB上的PAD点一一对应就可以了。,电解电容：如右图所示，电容本体上的“+”号要和PCB的“白线”方向一致，它们也是和线路图上的“1”脚相对应的；立式电解电容的极性标注法与此类似。,最后，针对有些极性元件的极性标记和PCB标示不是很明显的，或是对标示方法有疑问的时候，最好的办法，就是以相同型号主板的相同位置的电子元件作参考，以确保极性元件的正确安装。,石英晶振：如右图所示，晶振本体上的“缺口”要和PCB上的“白线”方向一致，它们也是和线路图上的“1”脚相对应的；某些石英晶振没有极性之分。,集成芯片：如右图所示，芯片本体通常会有和PCB上的白色标示相对应的标记
6、，两者相对应，以确保芯片的安装方向的正确。此外，我们还能看到芯片的两侧的PCB上标有“1、2、3”和“A、B、C.”的序号，这就好像确定方位的横纵坐标，通过它，我们就很容易知道PCB上芯片某个PAD点在线路图上所对应的信号名称。,电阻是电脑主板上最最常见的元件之一，其重要性无需再加说明。其外形规格有分立电阻、和并立的排阻两种，通常无极性之分。排阻可以简单的理解为若干颗分立电阻的排列。电阻在笔记本电脑主板线路中通常有信号导通、限流、分压、上拉和下拉逻辑信号等功能应用：,分压功能，输出电压：V0=1.05V*R10/(R12+R10),信号上拉功能：在“RESET”信号为高阻抗时，电阻中几乎没有电
7、流流过，在没有压降的情况下，电阻的“2”脚为高电平；当“RESET”信号为低阻抗时，电流流经电阻时产生压降，电阻“2”脚输出表现为低电平。,元件的分类介绍：,限流电阻，此类电阻通常都是阻值很小的精密电阻，通过电流流经电阻时产生的电压差为集成IC侦测输入、输出电流的大小，即：Io(V1-V2)/PR27。,信号导通、阻抗匹配和降压电阻。从主板电气特性上表现为在电压、信号传输时存在一定阻抗的导体。,下拉电阻，利用其将某些电压、信号连接到地，也即使它们在某些系统状态下处于低能量的稳定状态。,毫无疑问，电容是笔记本电脑主板上数量最多的元件种类。在每一颗集成芯片附近或电压输出端都能见到大量排列的电容元件
8、。其主要有滤波、信号耦合和存储电能等功能。主板上自举升压电源模块通常会利用电容的储能特性。极性电容通常都是较昂贵的钽介质电容。排容同排组一样，认为是若干分立电容的排列。,如下图所示，这些并行排列的电容主要起着滤波功能。同时，这些电容器就像水库一样，具有储存和释放电流的作用，它们对电压“VTERM”的稳定输出起着非常重要的作用。,耦合电容具有对某些频率段的信号“导通”，而将其他频率段的杂讯“拒之门外”的功能，此特性经常会在系统模拟音频信号输出端口用到，如下图所示：,普通电感元件具有直流电阻阻值为零的阻抗特性。换句话说，稳定的直流电压可以无阻碍的通过电感元件。当电路中串扰有杂讯时，电感可以利用其储
9、能的特性，将干扰信号“吃掉”。所以，在主板上不同的电压源输入端口通常会串接电感元件，以配合电容滤波，尽可能地达到输入电压的稳定可靠。如下图所示：,右图为USB端口防EMI的电感线圈元件，消除USB设备热插拔瞬间产生的干扰信号。,下图为电感在开关电源（Pulse Width Modulation，简称PWM）中充当交流方波电压转直流滤波功能的应用。此类应用在笔记本电脑主板电源产生模块很常见。,如下图所示，利用二极管的单向导通特性，电压可以由PD10左侧的VA1端传输到VA端。反过来，VA端的电压则无法通过PD10传输到VA1端。二极管图示“箭头”所指的方向，即为二极管正向导通的方向。,可以利用二
10、级管的反相击穿特性，来实现“降压”的目的。如下图所示，十几伏的“BATT+”电压经过PD14二极管元件降压后，传输到“2”脚，只有几伏的电压，为RTC电池提供充电电源。此类二极管通常为肖特基二极管。,加入特殊材料后的发光二极管，具有通电后“发光”的特性，如下图所示，当“PWR_BLUE”信号为低电位时，名称标示为“LED5”的发光二极管两端就会有电压差，电流流过二极管时，就会产生发光的现象。反之，如果“PWR_BLUE”同样为高电位，发光二极管两端没有电压差，此时二极管就不会亮。不同材质的二极管，在其通电时，发光的颜色可能不相同。,此外，二极管的反相击穿的特性还可以有“稳压”的功能，如下图所示
11、，“MB_DATA”和“MB_CLK”信号电压值分别钳制在一定的电压范围之内。,三极管在笔记本电脑主板上种类繁多，从材质上分，前面有提到，分为硅材料管和锗材料管；按照类型，可以分为晶体三极管（含NPN和PNP型）和MOS管（含N沟道增强型和P沟道耗尽型），其中MOS管从元件封装上又分有上图所示3个引脚的，也有下图所示8个脚的，8脚MOS管在电气连接上和3脚MOS管相同，引脚多主要是为了更好的散热等方面的考虑。同时，要注意8脚MOS管的安装方向。三极管在笔记本电脑主板电路上几乎都用作逻辑开关的功能，而且绝大部分是高电平导通的NPN、N沟道型三极管。,图示为电脑主板上的电感耦合线圈，其部分功能充当
12、普通电感滤波功能，同时还有耦合升压的作用，以便相关电源产生芯片产生更高的输出电压。4个引脚之间直流阻抗为0，即两两相互导通。,过流保险丝的功能非常简单，当通过它的电流超过其额定值时，会自动熔断而形成开路，断开负载的电源，以便保证用电模块不受损坏。部分保险丝元件具自“愈合”的特性，即有熔断后，待负载电流恢复正常时，能过恢复正常导通的工作状态。,晶振元件的功能单一，就是为各个功能芯片的时钟模块提供基准时钟频率。常见的晶振元件的基准的时钟频率有32.768KHz、14.318MHz和25MHz等几种。石英晶振具有稳定性高，误差小的特点，当然价格也较昂贵。考虑到成本的因素，也有电脑主板上采用管状的晶振
13、的。,短路点就是将断开的导线通过焊锡连接起来，形成一个完整的导电通路；在我们作主板电路故障诊断的时候，可以方便的将其断开，来缩小问题分析的范围。此外，有些笔记本电脑主板还预留有CMOS模块复位短路点，在需要清除CMOS设置信息时，可以用镊子等工具直接短接在电脑主板上的短路点即可。分别如下图所示：,电子开关主要有两种类型，一种是触点型，一种是选择型。其本质上形成信号的短接功能。主板电路信号的短接时间的长短，可能向系统传递的信息含义不相同。,每一块电脑主板上都应该会有一颗CMOS电池，用来为CMOS功能模块不间断的提供电源，从而使CMOS相关设置信息，如日期、时间，即使在移除系统电池和外接适配器电
14、源时候仍能保存。,主板上的功能芯片是电脑主板线路的核心部分，它们分别承担不同的系统功能模块信息的处理。,常见功能芯片标示识别：不同类型的功能芯片标示各有不同，但都应包含一些最基本如，芯片型号、生产日期、厂商Logo等基本信息。同时，我们还可以相应芯片硬件商的规格书得到明确的定义。我们将列举几个示例来说明：,芯片的封装技术：所谓封装，就是指用来封包半导体集成电路芯片内部晶圆的外壳，它不仅起着放置、固定、密封、保护芯片晶圆和增强电热性能的作用，而且还是芯片内部功能模块与外部电路沟通的桥梁，芯片内部的信号点用金属导线连接到封装外壳的引脚上，就是我们能够看到的元件不同形状的引脚。这些引脚又通过PCB板
15、上的导线与其他电子元件建立电气连接。新一代集成芯片制程技术的发展，往往伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP（Dual In-line Package）、QFP（Quad Flat Package）、PGA（Pin Grid Array）和BGA（Ball Grid Array Package），到CSP（Chip Size Package），再到MCM（Multi Chip Model）等等，一代比一代先进。其中主要包括以下几点：.芯片内核（Die）面积与封装面积之比越来越接近于1，最大程度上减小了封装对的安装空间的占用；.新的封装技术的采用，能够适应越来越高
16、芯片工作频率；.散热技术的提高，使得芯片散热效果越来越好；.封装引脚间距的减小，满足了越来越多的芯片信号引脚的定义；.有效的减轻了芯片的重量，并提高了安装的可靠性。,为了让各位更好的理解，封装技术对现代IT技术发展的影响，我们可以拿电脑最常见功能部件之一的内存模组颗粒封装的转变，来举例介绍一下：,TSOP封装的DDR内存颗粒,FBGA封装的DDR II内存颗粒,如上页图片所示，DDR内存通常采用TSOP内存颗粒封装形式，当其核心工作频率超过200MHz时，内存颗粒TSOP封装过长的管脚，会产生很高的阻抗和寄生电容，这将影响它的稳定性，使得它的工作频率的进一步提升造成了困扰，这也就是DDR的核心频率很难突破275MHz的原因。而DDR2内存颗粒均采用FBGA封装形式。其提供了更好的电气与散热性能，为DDR2内存的稳定工作与未来频率提高提供了良好的保障。在不同型号集成芯片的规格书里，都会详细规定其芯片的封装尺寸及封装形式。,Q&A,申明：本PPT文档包含的所有信息，仅用于联想授权服务站渠道（LASPs）工程师内部参考、学习之用，不得用于其他场合！,
