第05章主板系統(tǒng)故障維修

第5章主板系統(tǒng)故障維修主板技術規(guī)格與結構主板基本組成【重點】主板芯片組技術主板基本電路【重點】主板總線與接口主板故障分析與處理第5章主板系統(tǒng)故障維修第2頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.1

ATX主板技術規(guī)格主板技術規(guī)格類型主板經歷了XT、AT、ATX、BTX幾個階段。技術規(guī)格產品系列市場主流主板規(guī)格ATX、WTX、EATX、BTX、AT*、LPX*、NLX*、XT*、PC*等ATXI/O總線PCI-E、PCI、PCI-X、VL*、MCA*、EISA*、ISA*、XT*等PCI-E芯片組產品Intel、AMD、VIA、nVIDIA、SIS、CHPS*等IntelIntel芯片組5系列、4系列、3系列、900系列*、800系列*、400系列*等4系列第5章主板系統(tǒng)故障維修第3頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構ATX主板技術規(guī)格ATX技術規(guī)范對主板、電源和機箱做出了一系列的基本技術要求。雖然主板都遵循ATX規(guī)范，但這并不意味所有ATX主板都是完全兼容的。ATX主板規(guī)格：標準ATX

、Micro

ATX

、Flex

ATX

和MiniITX。第5章

主板系統(tǒng)故障維修

第4頁共72頁5.1

主板技術規(guī)格與結構Intel

CPUATX主板主講：王亦軍第5章

主板系統(tǒng)故障維修

第5頁共72頁5.1

主板技術規(guī)格與結構AMD

CPUATX主板主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構1、A區(qū)：CPU、北橋芯片（MCH）和I/O接口；2、B區(qū)：內存條插座，ATX電源插座；3、C區(qū)：南橋芯片（ICH）、BIOS芯片、CMOS電池、各種設備接口插座，各種跳線；4、D區(qū)：PCI-E、PCI總線插座、音頻解碼芯片、網絡芯片（LAN）、外部設備接口（SIO）芯片、時鐘頻率芯片等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第6頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第7頁共72頁主講：王亦軍ATX四個區(qū)的部件A區(qū)：CPU、北橋芯片（MCH）和I/O接口；B區(qū)：內存條插座，ATX電源插座；C區(qū)：南橋芯片（ICH）、BIOS芯片、CMOS電池、各種設備接口插座，各種跳線；D區(qū)：PCI-E、PCI總線插座、音頻解碼芯片、網絡芯片（LAN）、外部設備接口（SIO）芯片、時鐘頻率芯片等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第8頁共72頁主講：王亦軍主板上的標記R電阻、C電容、L電感、Y晶振、D二極管、

Q三極管、F保險電阻、U集成電路。5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.1

ATX主板技術規(guī)格第5章主板系統(tǒng)故障維修第9頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第10頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.2

BTX主板技術規(guī)格BTX設計目標：加強散熱效果；降低冷卻系統(tǒng)的噪音；采用更小更精致的電路布線。BTX是一個被市場淘汰的新標準。5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.2

BTX主板技術規(guī)格BTX主板第5章主板系統(tǒng)故障維修第11頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.2

BTX主板技術規(guī)格第5章主板系統(tǒng)故障維修第12頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.2

BTX主板技術規(guī)格第5章主板系統(tǒng)故障維修第13頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第14頁共72頁主講：王亦軍5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.3

目前微機系統(tǒng)結構計算機專家Amdahl：計算機結構是程序員所看到地計算機系統(tǒng)的屬性。微機系統(tǒng)結構是主要集成電路芯片和總線之間互聯(lián)地形式，以及它們實現(xiàn)地硬件功能。系統(tǒng)結構設計思想：充分發(fā)揮CPU性能。為了保證硬件的兼容性，各個廠商都在總線插座和I/O接口一級保證符合微機設計標準。5.1

主板技術規(guī)格與結構5.1.4

最新微機系統(tǒng)結構CPU集成內存控制器前端總線采用QPI北橋簡化為IOH南橋增加eSATA 和TPM接口Intel

X58

芯片組主板系統(tǒng)結構第5章主板系統(tǒng)故障維修第15頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第16頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.1

主板主要部件部件類型主

要

部

件集成電路北橋、南橋、BIOS、系統(tǒng)時鐘、SIO、音頻、網絡、電源、穩(wěn)壓、橋接等芯片電子元件電阻、電容、電感、晶振、二極管、三極管、場效應管、電池、PCB板等元件主板線路信號線（數(shù)據、地址、控制）、電源線、地線（信號地、電源地）等線路總線插座Socket

CPU、DIMM內存、PCI-E顯卡、PCI、USB等插座I/O接口SATA、eSATA、KB、MS、音頻、LAN、DVI、VGA、1394、IDE、COM、FDD等其他插座24腳主板ATX電源（或20+4腳ATX）、8腳CPU_12V電源（或4腳12V）、前置面板按鍵和指示燈、前置音頻、CMOS電池清除、

CPU風扇、機箱風扇等插座5.2

主板基本組成5.2.1

主板主要部件第5章主板系統(tǒng)故障維修第17頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2

常用電子元件電阻電阻主要用于控制和調節(jié)電路中的電流和電壓，或用于消耗電能的負載。如：分流、分壓、限壓、限流、保護、偏置等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第18頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2

常用電子元件電容電容主要特性是：隔離直流，導通交流。電容主要用于：濾波、保險、儲能等電路。第5章主板系統(tǒng)故障維修第19頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2

常用電子元件電感電感的特性：導通直流，阻塞交流。電感用于對交流信號進行隔離，濾波或儲能。第5章主板系統(tǒng)故障維修第20頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2

常用電子元件晶振晶振用于產生原始的時鐘頻率信號，這個頻

率通過時鐘頻率發(fā)生器芯片的倍頻或分頻后，形成微機需要的不同時鐘信號。第5章主板系統(tǒng)故障維修第21頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第22頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2

常用電子元件阻抗、容抗與感抗對交流信號所起的阻礙作用稱為阻抗。電容對高頻率交流信號阻礙作用小。電感對交流信號的阻礙作用大。用電壓源驅動電路，則輸入阻抗越大越好；如果用電流源驅動電路，則阻抗越小越好。第5章主板系統(tǒng)故障維修第23頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.2常用電子元件阻抗匹配指信號傳輸時，負載（IC芯片）阻抗要與傳輸線路（如接口）的阻抗相等，這樣所有信號能量都被負載吸收了，傳輸?shù)截撦d的信號就不會產生回波反射。阻抗不匹配的解決方法：一是串聯(lián)/并聯(lián)電阻；二是串聯(lián)/并聯(lián)電容或電感；三是用變壓器做阻抗轉換。5.2

主板基本組成第5章主板系統(tǒng)故障維修第24頁共72頁主講：王亦軍5.2.2

常用電子元件5.2

主板基本組成5.2.3

晶體管元件二極管二極管特性：單向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。第5章主板系統(tǒng)故障維修第25頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.3

晶體管元件三極管

三極管能以基極微小的電流變化量來控制集電極電流較大的變化量。三極管一般用于：放大電路、開關電路、穩(wěn)壓電路等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第26頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.3

晶體管元件場效應管場效應管是電壓型控制元件，晶體三極管是電流型控制元件。第5章主板系統(tǒng)故障維修第27頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第28頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.4電路保護元件保護元件：過電流保護（熱敏電阻）、過電壓保護（壓敏電阻）、ESD（靜電釋放）保護和防雷保護（電涌保護器）等。保險電阻保險電阻的阻值低（幾歐姆至幾十歐姆），功率?。?/8W~1W）。保險電阻一旦熔斷，需要更換才能修復。5.2

主板基本組成5.2.4

電路保護元件PTC

（正溫度系數(shù)）熱敏電阻PTC具有自恢復性。第5章主板系統(tǒng)故障維修第29頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第30頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.4

電路保護元件電路有過流（如短路）現(xiàn)象發(fā)生時，電路溫度升高，PTC器件的阻值也會隨之急劇升高，達到限制電流的作用，避免損壞電路中的器件。當故障排除后，PTC器件的溫度會自動下降，又恢復到低阻狀態(tài)，因此PTC器件又稱為可恢復性保險。第5章主板系統(tǒng)故障維修第31頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.4

電路保護元件3．0歐姆電阻0歐姆電阻一般用在數(shù)字/模擬混合電路中。0歐姆電阻可以做保險電阻使用。0歐電阻能限制環(huán)路電流，抑制電路噪聲。一些空置的跳線采用0歐姆電阻。第5章主板系統(tǒng)故障維修第32頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.4

電路保護元件靜電保護器件保護元件：可變電阻（利用三極管實現(xiàn)）、TVS（瞬態(tài)電壓抑制器）二極管、陶瓷壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器、ESD抑制器等。TVS能迅速將電流釋放到接地端，響應時間也很短（1ns左右）。它廣泛用于主板以及各種USB設備的ESD防護。5.2

主板基本組成5.2.5

印刷電路板主板的基板是由6層或8層還氧樹脂材料粘合在一起的PCB，主板上的電子元件通過PCB板上的銅箔線路連接。第5章主板系統(tǒng)故障維修第33頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第34頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.5

印刷電路板多層板布線更加寬松，線路之間的距離增大了，這會減少EMI干擾，使主板更加穩(wěn)定。電信號在銅導線中的傳輸速度為20cm/ns（0.7倍光速）左右。主板布線原則：時鐘線等長不等長的時鐘線路會引起信號不同步，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。第5章主板系統(tǒng)故障維修第35頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.5

印刷電路板布線長度不會是時鐘信號波長1/4的整數(shù)倍，否則會導致諧振現(xiàn)象，產生嚴重EMI輻射。5.2

主板基本組成5.2.6

主板跳線插座1．機箱面板按鍵和指示燈接線第5章主板系統(tǒng)故障維修第36頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第37頁共72頁主講：王亦軍5.2

主板基本組成5.2.6

主板跳線插座插座名稱英文標記＋接線顏色－接線顏色說

明電源開關PW_SW、Power

SW黃色或黑色白色接線不分正負電源指示燈Power

LED、MSG

LED綠色白色綠燈，有正負之分硬盤燈HDD、HDD

LED紅色白色紅燈，有正負之分復位按鍵Reset、RST藍色白色接線不分正負報警喇叭Speaker、SPK、MSI

SW紅色、橘色黑色接線不分正負5.2

主板基本組成5.2.6

主板跳線插座CPU電源ATX電源IDE插座第5章主板系統(tǒng)故障維修第38頁共72頁主講：王亦軍CPU風扇5.2

主板基本組成第5章主板系統(tǒng)故障維修第39頁共72頁主講：王亦軍5.2.6

主板跳線插座5.3

主板芯片組技術Intel芯片組命名規(guī)則芯片組由北橋芯片和南橋芯片組成。芯片組的名稱一般以北橋芯片命名。第5章主板系統(tǒng)故障維修第40頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第41頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術Intel芯片組命名規(guī)則北橋芯片功能：支持內存規(guī)格，最大容量，ECC等；

支持顯卡總線接口，內置圖形功能等；負責北橋芯片與CPU之間的信號傳輸；負責南北橋芯片之間信號的上傳下達。第5章主板系統(tǒng)故障維修第42頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術Intel芯片組命名規(guī)則南橋芯片功能：SATA接口管理，ACPI（高級電源管理），鍵盤控制管理，RTC（實時時鐘），USB接口等。南橋芯片還需要與BIOS芯片、SIO

芯片、

HAD音頻芯片、LAN網絡芯片等進行通信和數(shù)據交換。第5章主板系統(tǒng)故障維修第43頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術Intel芯片組命名規(guī)則芯片組命名規(guī)則：前綴+數(shù)字前綴P為主流芯片，如P45；前綴G為集成顯卡，如G45；前綴Q為商業(yè)芯片組，如Q43；前綴X為頂級的芯片組，如X58等；前綴M為移動芯片組。第5章主板系統(tǒng)故障維修第44頁共72頁主講：王亦軍Intel公司芯片組有哪些系列Intel公司的芯片組經歷了400系列，800系列，900系列，3,4,5,6,7系列幾個發(fā)展階段。見：晶片組列表第5章主板系統(tǒng)故障維修第45頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術Intel芯片組命名規(guī)則AMD芯片組：5系列（如AMD

570，已停產）；6系列（如AMD

690等，已停產）；7系列（如AMD

740/770/780/790等）；AMD公司將推出8系列芯片組。AMD南橋芯片以“SB”命名，如SB600系列，

SB700系列等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第46頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術5.3.2

Intel北橋芯片技術性能AMD公司從K8CPU開始，將內存控制器集成在CPU內部，因此北橋芯片變得簡化了，甚至能采用單芯片結構。Intel公司在Corei7處理器內也集成了內存控制器，因此北橋芯片（IOH）也簡化。第5章主板系統(tǒng)故障維修第47頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術5.3.3

Intel南橋芯片技術性能Intel南橋芯片稱為ICH，如ICH10AMD南橋芯片稱為SB，如SB750南橋芯片通過局部總線方式（如Intel的DMI）與北橋芯片相連。南橋芯片負責I/O總線之間的通信，如PCI、USB、LAN、SATA、音頻、鍵盤、實時時鐘、高級電源管理等。5.3

主板芯片組技術5.3.3

Intel南橋芯片技術性能第5章主板系統(tǒng)故障維修第48頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第49頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術5.3.4

SIO芯片技術性能SIO芯片對常用輸入輸出設備進行管理，如并口、串口、軟驅、PS/2鍵盤和鼠標等。SIO芯片具有CPU過電壓保護、風扇轉速監(jiān)測、

5V/12V電壓監(jiān)測等功能。5.3

主板芯片組技術5.3.4

SIO芯片技術性能SIO芯片第5章主板系統(tǒng)故障維修第50頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術5.3.5

網卡芯片技術性能集成網卡以Realtek

RTL8000系列普及率最高第5章主板系統(tǒng)故障維修第51頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第52頁共72頁主講：王亦軍5.3

主板芯片組技術5.3.6聲卡芯片技術性能由于信號干擾，聲卡控制芯片不可能完全集成在南橋芯片內，在南橋芯片內僅集成了數(shù)字音頻信號處理器（DSP），音頻信號的數(shù)/模轉換以及聲音輸出/輸入還得依靠聲卡控制芯片。集成聲卡一般采用HAD規(guī)范主要型號有Realtek

ALC800系列產品5.3

主板芯片組技術5.3.6

聲卡芯片技術性能第5章主板系統(tǒng)故障維修第53頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第54頁共72頁主講：王亦軍5.4

主板基本電路主板供電電路主板12V和5V直流電不能給CPU供電，所以需要供電電路進行直流電壓轉換（DC-DC），這些轉換電路就是CPU供電電路。主板供電電路要求保證CPU在大電流下穩(wěn)定運行；具有快速的大電流響應能力；防止信號串擾效應。5.4

主板基本電路5.4.1

主板供電電路主板單相供電電路工作原理DC-DC電路廣泛采用開關電源供電方式，電路由PWM、MOSFET、電容、電感等組成。第5章主板系統(tǒng)故障維修第55頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第56頁共72頁主講：王亦軍5.4

主板基本電路5.4.1

主板供電電路主板單相供電電路工作原理單相供電電路中，電容和電感規(guī)格越高，場效應管數(shù)量越多，供電品質會越好。主板多相供電電路一相電路能提供大約30A～60A的電流，兩相電路能提供大約60A～120A的電流，如此累加。供電相數(shù)越多，能提供的電流就越大5.4

主板基本電路5.4.1

主板供電電路第5章主板系統(tǒng)故障維修第57頁共72頁主講：王亦軍第5章主板系統(tǒng)故障維修第58頁共72頁主講：王亦軍5.4

主板基本電路5.4.2

主板時鐘電路時鐘信號主要作用是同步。時鐘信號由晶振和時鐘發(fā)生器芯片組成。系統(tǒng)時鐘（CLK）頻率為14.318MHz實時時鐘（RTC）頻率為32.768kHz網卡時鐘頻率為25.000MHz第5章主板系統(tǒng)故障維修第59頁共72頁主講：王亦軍5.4

主板基本電路5.4.2

主板時鐘電路時鐘發(fā)生電路往往采用一個頻率較低的晶振（如14.318MHz），再利用集成電路芯片將晶振輸入的信號調整到一個基準頻率（如100MHz），然后根據要求，利用分頻電路（除法電路）或倍頻電路（乘法電路），將頻率調整到需要的頻率后輸出。Intel公司制定的頻率合成器設計指南有：

CK97、CK410、CK505等第5章主板系統(tǒng)故障維修第60頁共72頁主講：王亦軍5.4

主板基本電路5.4.3主板開機電路開機電路工作條件：提供電源、時鐘信號和復位信號，具備這三個條件后，開機電路就開始工作了第5章主板系統(tǒng)故障維修第61頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口總線基本類型總線是多個部件之間的公共連線，用于在各個部件之間傳輸信息。內部總線用于各種集成電路芯片內部單元之間的互連；系統(tǒng)總線用于各種芯片之間的互連；外設總線用于微機與外部設備的互連。第5章主板系統(tǒng)故障維修第62頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口總線基本類型并行總線分為5個功能組：數(shù)據總線、地址總線、控制總線、電源線和地線。并行總線有：FSB、HT總線、內存總線、PCI總線、PCI-X總線、AGP總線等。串行總線：PCI-E、SATA、eSATA、QPI、DMI、SPI、LPC、SMBus、USB、IEEE

1394等。第5章主板系統(tǒng)故障維修第63頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.2總線帶寬在模擬通信中（頻帶通信），總線帶寬指通信頻率之差；在數(shù)字通信（基帶通信）中，帶寬指數(shù)據傳輸速率?？偩€頻率往往指總線上數(shù)據傳輸?shù)念l率。并行總線帶寬＝（總線位寬×總線數(shù)據傳輸頻率）÷8第5章主板系統(tǒng)故障維修第64頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.2

總線帶寬微機并行總線性能總線類型時鐘頻率（MHz）總線位寬（位）傳輸頻率（MHz）總線帶寬FSB160040064160012.8GB/sHyper

Transport80032320012.8GB/sDDR3-1600內存總線20064160012.8GB/sAGP

8×66325282.1GB/sPCI333233132MB/sPCI-X

2.066645334.3GB/sHub

Link333266264MB/s第5章主板系統(tǒng)故障維修第65頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.2

總線帶寬串行總線帶寬指總線傳輸速率，單位為bit/s。微機常用串行總線性能總線類型總線帶寬總線類型總線帶寬總線類型總線帶寬QPI12.8GB/sUSB

2.0480Mbit/sSPI3Mbit/sPCI-E

1.0

x164Gbit/sUSB

3.05.0Gbit/sSST1Mbit/sPCI-E

2.0

x3216Gbit/sDMI1Gbit/sSMBus100kbit/sUSB

1.112Mbit/sLPC132Mbit/sIEEE

1394b800Mbit/s第5章主板系統(tǒng)故障維修第66頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.3

系統(tǒng)總線FSB：CPU與北橋芯片之間信號傳輸通道，最高頻率為1600MHz，帶寬為12.8GB/s。QPI總線：基于數(shù)據包的點到點互連技術，單向帶寬為12.8GB/s。HT總線：AMD公司的前端總線技術，最高頻率為3200MHz，帶寬為12.8GB/s。內存總線：負責內存與北橋芯片之間的數(shù)據并行傳輸。第5章主板系統(tǒng)故障維修第67頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.3系統(tǒng)總線DMI總線：連接南北橋芯片的串行總線，采用點對點連接方式，時鐘頻率為100MHz，上行與下行單向帶寬為1GB/s。SPI

總線：用于SIO

芯片的連接，帶寬為3Mbit/s。SST總線：串行總線，用于系統(tǒng)溫度管理，帶寬為1Mbit/s。5.5

主板總線與接口5.5.4

外設總線PCI總線：位寬32位，時鐘頻率33MHz，總線帶寬為133MB/s。第5章主板系統(tǒng)故障維修第68頁共72頁主講：王亦軍5.5

主板總線與接口5.5.4

外設總線PCI-E總線：點對