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第3章 层次电路原理图编辑.ppt 54页
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第3章 层次电路原理图编辑
3.1 层次电路设计概念
在层次电路设计思想出现以前，编辑电子设备，如电视机、计算机主板等原理图时，遇到的问题是电路元件很多，不能在特定幅面的图纸上绘制出整个电路系统的原理图，于是只好改用更大幅面的图纸。然而打印时又遇到了另一问题，即打印机最大输出幅面有限，如多数喷墨打印机和激光打印机的最大输出幅面为A4。为了能够在一张图纸上打印出整个电路系统的原理图，又只好缩小数倍再打印，但却会因线条、字体太小致使阅读困难。此外，采用大幅面图纸打印输出的原理图也不便于存档保管。对于更复杂电路的原理图，如计算机主板电路，即使打印机、绘图机可以输出A0幅面图纸，恐怕也无济于事，因我们不能无限制地扩大图纸幅面来绘制含有成千上万个电子元器件的电路图。
采用层次电路设计方法后，这一问题就迎刃而解了。所谓层次电路设计，就是把一个完整的电路系统按功能分成若干子系统，即子功能电路模块，需要的话，把子功能电路模块再分成若干个更小的子电路模块，然后用方块电路的输入/输出端口将各子功能电路连接起来，于是就可以在较小幅面的多张图纸上分别编辑、打印各模块电路的原理图。
在层次电路设计中，把整个电路系统视为一个设计项目，并以?.prj 而不是?.sch作为项目文件的扩展名。在项目原理图(即总电路图)中，各子功能模块电路用“方块电路”表示，且每一模块电路有惟一的模块名和文件名与之对应，其中模块文件名指出了相应模块电路原理图的存放位置。在原理图编辑窗口内，打开某一电路系统设计项目文件?.prj时，也就打开了设计项目内各模块电路的原理图文件。
Protel 99 SE原理图编辑器支持层次电路设计、编辑功能，可以采用“自上而下”或“自下而上”的层次电路编辑方式。
在介绍层次电路编辑方法前，不妨先打开Protel99 SE原理图编辑器提供的原理图编辑演示设计文件包4 Port Serial Interface.Ddb、Z80 Microprocessor.Ddb、LCD Controller.Ddb或Photoplotter.Ddb文件，这些文件存放在C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples目录下。在Protel99 SE状态下，执行“File”(文件)菜单下的“Open…”命令，打开其中的一个设计文件包，如Z80 Microprocessor.Ddb，即可了解层次电路的组成以及文件管理、切换方法。操作过程如下：
(1) 单击主工具栏内的“打开”工具(或执行“File”菜单下的“Open…”命令)。
(2) 在如图3-1所示的“Open Design Database”(打开设计数据文件包)窗口内，选择并打开C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples目录下的Z80 Microprocessor.Ddb文件，在“文件管理器”窗口内，单击Z80 Microprocessor.Ddb设计数据文件包及其子目前的小方块，显示设计数据文件包内的文件目录结构，找出并双击文件名为“Z80 Processor.prj”的原理图文件，如图3-2所示。
可见，Z80 Processor电路系统由存储器模块(Memory. sch)、CPU时钟电路模块(CPU Clock.sch)、电源供电模块(Power Supply.sch)、串行接口电路模块(Serial Interface.sch)、可编程外设接口模块(Programmable Peripheral Interface.sch)以及CPU选择模块(CPU Section.sch)六个子电路模块电路组成，其中串行接口电路模块(Serial Interface.sch)下还有串行波特率发生器时钟(Serial Baud Clock.sch)模块。
可见，项目文件(.prj)本质上还是原理图文件，只是扩展名为?.prj而已；当模块电路原理图内含有更低层次的子电路时，该模块电路原理图文件扩展名依然为?.sch。
需要注意的是，设计数据文件包内同一目录下的原理图文件(.sch)彼此之间并不关联。
为了看清Z80 Processor.prj项目文件的细节，可不断单击主工具栏内“放大”工具，适当放大Z80 Processor.prj文件编辑窗口工作区，即可看到如图3-3所示的Z80 Processor.prj项目文件内容。
可见，在层次电路设计中，项目文件电路图非常简洁，只有表示各模块电路的方框(即方块电路)以及方块电路内的I/O端口、表示各模块电路之间连接关系的导线和总线。当然，项目文件电路图内也允许存在少量元器件和连线(即在?.prj项目文件中也可以含有部分实际电
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>> 电脑主板电路工作原理
第 5 章 主板各电路工作原理在学习主板维修之前，我们先对主板的基本工作原理，做一个大体的讲解。当插上 ATX 插 头之后， ATX 电源紫色线向主板上各参与开机电路的元件提供待机电压， 此时主板处于等待状态， 当点 PWR 开关后，触发开机电路，将 ATX 电源的绿线置为低电平，ATX 电源 12V、5V、3.3V 向主板上输出各项供电，CPU、北桥、南桥等各主要芯片供电正常后，时钟芯片给主板上各设备 送出时钟信号，南桥向主板上各设备发出复位信号，CPU 被复位后，发出寻址指令，经北桥，南 桥选中 BIOS， 读取 BIOS 芯片中存储的 POST 自检程序， POST 程序对主板上各设备包括 CPU、 由 芯片组、主存储器、CMOS 存储器、板载 I/O 设备及显卡、软盘/硬盘子系统、 键盘/鼠标等进行 测试，测试全部通过，喇叭发出一声“嘟”的鸣叫，表示主板检测已经完成，系统可以正常使用。 若检测中出现问题，则会发出报警声并中断检测，此时我们使用主板 DEBUG 卡，根据上面显示 的代码，就可以知道问题是出现在什么部分，进行针对性维修。我们根据主板的基本工作原理，对应的把主板分为六大电路进行讲解，分别为开机电路、供 电电路、时钟电路、复位电路、BIOS 电路及接口电路进行讲解。4.1 主板开机电路4.1.1 软开机电路的大致构成及工作原理开机电路又叫软开机电路,是利用电源(绿线被拉成低电平之后,电源其它电压就可以输出)的 工作原理,在主板自身上设计的一个线路,此电路以南桥或 I/O 为核心,由门电路、电阻、电容、二极 管（少见）三极管、门电路、稳压器等元件构成，整个电路中的元件皆由紫线 5V 提供工作电压， 并由一个开关来控制其是否工作，(如图 4-1)当操作者瞬间触发主板上 POWER 开关之后，在 POWER 开关上会产生一个瞬间变化的电平 信号，即 0 或 1 的开机信号，此信号会直接或间接地作用于南桥或 I/O 内部的开机触发电路，使 其恒定产生一个 0 或 1 的的信号，通过外围电路的转换之后，变成一个恒定的低电平并作用于电 源的绿线。当电源的绿线被拉低之后，电源就会输出各路电压（红 5V、橙 3.3V、黄 12V 等）向 主板供电，此时主板完成整个通电过程。图 4-1 主板通电电路的工作原理框图4.1.2INTEL 主板 83627HF 实例讲解：W83627 系列 I/O 在 Intel 芯片组的主板中从 Intel810 主板开始,到目前的主板当中,都有广泛的应用, 而且在实际维修中极容易损坏. 下面我们以 INTEL 芯片组上最常见的 83627HF 开机电路图 （见图 4-2）为例，讲解开机电路的具体工作流程。图 4-283627HF 开机电路图1、 插上 ATX 电源后， 82801DB 的南桥得到 3.3VSB 和 1.5VSB 待机电压， 5VSB 给 I/O 芯片 83627HF 的 61 脚提供 5VSB 待机电压， 图中的 CMOS 跳线安装在 1、 脚位置， 2 南桥 CMOS 电路工作正常， 给 32.768K 的实时晶振产生起振电压，32.768K 的晶振起振后将此频率送到南桥， 2、 83627Hf 的 61 脚上是由 5VSB 紫色线提供的待机电压， 提供 I/O 内部的开机触发电路工作所需 要的供电。 3、点 PWR 开关，83627HF 的 68 脚上得到一个高电平，67 脚经内部电路逻辑给南桥送出 一个 3.3V 到 0V 的电压跳变，此信号叫做 PWRBTN_SB#信号，南桥收到此信号后，给 I/O 芯片 的第 73 脚送出 SLP_S3#信号，I/O 收到此信号后，在 72 脚送出一个持续的低电平，将绿线电压 拉低，完成开机。 注释：图 4-2 中 3.3VSB 1.5VSB 为 5VSB（紫色线）经电路转换后得到的待机电压。其转换方式 见图 4-4 及图 4-5。 4-2 图中红色框内为 CMOS 电路原理图，图中所示跳线为 CMOS 跳线，2 脚接入南桥 RTCTST# 脚，此信号脚为 RTC 实时振荡电路复位引脚，低电平有效，当低电平时将清除南桥内部 CMOS 电路设置。当 ATX 电源有 5VSB 供电时，5VSB 经过二极管 D1 给 CMOS 跳线 2 脚 3V 左右电压，当断开 ATX 供电时，由 CMOS 电池为 2 脚继续提供高电平。这就是为什么我们主板放置很久还 可以保存 CMOS 设置及 CMOS 时间可以准确走时的原因。 当跳线安装在 2-3 位置的时候， 则会清 除 CMOS 设置，32.768K 晶振停振。此时主板无法加电。当主板无法保存 CMOS 设置时，则应检 修此电路，常见的为二极管 D1 或者 D2 损坏造成的。 4.1.3 VIA 芯片组主板典型开机电路图 VIA VT8235 南桥为例，讲解 VIA 芯片组主板典型开机电路图。见图 4-3。图 4-3 VT8235 开机电路图 开机流程： 1、 插上 ATX 电源后，PWR 开关处 2 脚为 3.3VSB 经过 472 送来的高电平。南桥得到 3.3VSB 和 2.5VSB 的待机电压，此电压为 5VSB 转换得到。CMOS 跳线跳到正常位置，32.768K 晶振起 振，给南桥提供 32.768K 的振荡频率。此时南桥处于待机状态。 2、 点 PWR 开关，即短接 PWR 开关的 1、2 脚，将 2 脚电压拉低，给南桥一个由高到低的电平 变化，这个瞬间的低电平触发南桥内部的开机电路，南桥内部电路逻辑转换，发出持续高电 平，经 R5 后，是三极管 Q1 导通，Q1 导通后，C 极接地，将绿线拉低，完成开机。 注释：Q1 为 NPN 三极管，VIA 芯片组主板一般通过南桥开机，南桥发出为持续高电平，所以须 经过此三极管转换为低电平，此三极管在 VIA 芯片组主板中极为常见。 4.1.4 南桥待机电压产生电路示意图 第一种产生方式是由
等线形电源稳压器降压产生。见图 4-4。图 4-4 南桥待机电压 3.3VSB 及 1.5VSB 产生图 第二种产生方式由三极管或者场效应管降压产生，见图 4-5。图 4-5 场管降压产生南桥 3.3VSB各种常见南桥的待机电压见表 4-1。 INTEL 82801BA 82801DB 、82801EB、82801FB VIA SIS VT8233、VT 8235、 VT8237 SIS961、SIS962、SIS963、SIS964 3.3VSB 1.8VSB 3.3VSB 1.5VSB 3.3VSB 2.5VSB 3.3VSB 1.8VSB表 4-1 常见南桥待机电压 4.1.5 南桥及常见 I/O 的触发方式 分析开机电路，重要的是要了解主板是通过什么芯片（I/O、南桥）完成的开机及他们的触 发方式，见表 4-2。为方便记忆，我们把瞬间电平触发称为“低（高）进”把 I/O 或者南桥发出的 持续电平称为“高（低）出” 。如：83627HF 为瞬间高电平触发，触发后持续发出低电平，则我们 成它的触发方式为“高进低出” 。在表 4-2 中，我们列出了各种常见的 I/O 及南桥的触发方式，对 于一些不常见的芯片，要了解他们的触发方式，我们可以通过跑电路去分析。跑电路的方法及注 意事项在 4.1.6 节中我们有详细介绍。 触发方式 高进低出 低进低出 型号 WINBOND 83627 系列 I/O ITE 11 WINBOND 83977EF SIS 芯片组南桥（SIS961-SIS964） 低进高出 VIA 南桥 INTEL 南桥 表 4-2 常见 I/O 及南桥的触发方式 4.1.6 主板中常见的几种开机电路图 下面是几种常见的开机电路图（ ，请读者按照我们上面的讲解试 下面是几种常见的开机电路图（见图 4-6、4-7、4-8、4-9、4-10） 请读者按照我们上面的讲解试 、 、 、 、 ） ， 着分析一下。 着分析一下。图 4-6 VIA686A 南桥开机电路图图 4-7 ZC-845DAB 开机电路图图 4-8 TM-845GLM 主板 开机电路图图 4-9 GA-8IRX 主板开机电路图图 4-10 ASROCK P4S61 开机电路图4.2 主板供电电路 4.2.1 主板的供电机制 主板供电电路(见图 4-11 )是主板中最容易损坏的部分，在实际的维修中占有相当大的比例， 在学习本节之前，我们先来了解一下主板的供电机制。 ATX 电源的功率电压输出有+12V、+5V、+3.3V。ATX12V 电源主要提供+12V、+5V、+3.3V、 +5VSB、-12V 五组电压，-5V 由于 ISA 设备的消失，在最新的 ATX12V 版本中已经去掉。另一个 负电压-12V 虽然用得很少，但却不能忽视，因为 AC’97、串口以及 PCI 接口还需要这个负电压。 +12V 电压目前可以说是最重要的， +12V 主要是给 CPU 供电， 通过 VRM9.0 （电压调整模块） 调节成 1.15~1.75V 核心电压，供 CPU（60A） 、VttFSB（2.4A） 、CPU-I/O（2.5mA） 。+12V 除了 CPU 外，还提供给 AGP、PCI、CNR（Communication Network Riser） 。 相对来说，+5V 和+3.3V 就复杂多了。+5V 被分成了四路。第一路经过 VID（Voltage Identification Definition）调整模块调整成 1.2V 供 CPU，主板会根据处理器上 5 根 VID 引脚的 0/1 相位(见文尾附表)来判别这块处理器所需要的 VCC 电压（也就是我们常说的 CPU 核心电压） 。第二路经过 2.5V 电压调整模块调整成 2.5V 供内 存，并经过二次调整，从 2.5V 调整到 1.5V 供北桥核心电压、VccAGP、VccHI。第三路直接给 USB 设备供电。第四路供给 AGP、PCI、CNR 供电。 +3.3V 主要是为 AGP、PCI 供电，这两个接口占了+3.3V 的绝大部分。除此之外，南桥部分 的 Vcc3_3 以及时钟发生器、 LPC Super I/O （例如 Winbond W83627THF-A） FWH 、 （Firmware Hub， 即主板 BIOS）也是由+3.3V 供电。 +5VSB 这一路电压与开关机、唤醒等关联紧密；+5VSB 在 Intel 845GE/PE 芯片组中至少需要 1A 的电流，目前绝大部分电源的+5VSB 都是 2A。其中一路调整成 2.5V 电压供内存；第二路调 整成 1.5V， 在系统挂起时为南桥提供电压； 第三路调整成 3.3V 供南桥 （同样也是用于系统挂起） 、 AGP、PCI、CNR；第四路直接供 USB 端口。 主板供电电路框图见图 4-11。 。 输出为 1.5V、2.5V、3.3V、Vcc。图 4-11 主板供电电路框图 在这一章节的学习中，我们按照以下几个供电模块来讲述主板供电电路。 1、 CPU 主供电，也成为 VRM 模块。CPU 主供电一般称为 V-CORE。 2、 DDR 内存供电，分别为 DDR_VCC,内存主供电，电压为 2.5V 及 DDR_VTT，负载电压， 也可称为辅助电压，电压为 1.25V。 3、 AGP 供电，也成为 AGP_VDDQ。 4、 总线供电，不同的芯片组需要不同的供电电压，常见的为 1.5V、2.5V、1.8V。 4.2.2 CPU 主供电 1、CPU 主供电的大致构成及工作原理（见图 4-12） CPU 主供电是 CPU 工作的必须条件，主要由电源 IC、场效应管、电感线圈、电容等组成， 有时会再加入稳压二极管、 三极管组成 CPU 主供电路。 现在的主板基本上都为开关电源供电方式， 将输入的直流电通过一个开关电路转换为宽度可调的脉冲电流，然后再通过滤波电路转换回直流 电。通过 PWM 控制器 IC 芯片发出脉冲信号控制 MOSFET 场效应管轮流导通和关闭。图 4-12 CPU 主供电工作原理 如图 4-12 所示，主板通电后，电源 IC（又叫 PWM Control）开始工作，发出脉冲信号，使 得两个场效应管轮流导通，当负载两端的电压 VCORE（如 CPU 需要的电压）要降低时，通过场 效应管的开关作用，外部电源对 L2 进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时， 通过场效应管的开关作用，外部电源供电断开，L2 释放出刚才充入的能量，这时的 L2 就变成了 电源继续对负载供电。随着 L2 上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低，外部电源通 过场效应管的开关作用又要充电。依此类推在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电 压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低。 （1）单相 CPU 供电电路 ） 单相供电（见图 4-13） ，功耗来源于 5V 电源，由模拟和数字两个部分组成，模拟部分由主 控制环组成，电压反馈环用以实现过欠电压保护和过流保护，数字部分用以控制 MOSET（场效 应管）的输出占空比。为保证输入的稳定， ，放两个大电解电容和一个电感，以实现低通滤波，以 保证输入端的洁净，L1 的作用是减缓电流冲击场效应管 Q1，两个场效应管 Q1 和 Q2 轮流导通和 截止。 和 Q2 也分别被称为 HIGH GATE 和 LOW GATE， Q1 或者被称为 HIGH MOSFET 和 LOW MOSFET。图 4-13 单相 CPU 供电电路图 （2）多相 CPU 供电电路 ） 因为 CPU 工作于大电流、低电压状态，所以一个开关电路无法很可靠地给它供电，另外， 实际应用中存在供电部分的效率问题， 电能不会 100%转换， 一般情况下消耗的电能都会转化为热 能散发出来，CPU 需要的电流越大，那么转化的热能越多，元件发热量就越大，同时对于 423、 462、478 结构的主板，单相供电的带负载能力不够，无法输出 CPU 工作所需要的电流，必须采 用多相供电来满足功率的要求，所以又产生了三相、四相电源等设计，多相电路（见图 4-14）可 以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡。 对于多相供电的控制电路， 每个相之间是有相位差的， 大小为 360 度除以活动 PWM 的相数。 在多相供电电路中，为保证各相负载均衡，主控 IC 内部的比较器将每相的电流反馈 ISEN 与总电 流除以相数得到的平均值相比较，然后控制该相的 PWM 信号，使该相的电流尽可能的等于总电 流除以相数得到的平均值，这样使个相的电流得以均衡，减少了电流纹波，也保证了各相的场管 负载均衡。 图 4-13 中，主控 IC 在收到 VID 信号后，给各驱动 IC 发出 PWM 控制信号，此信号为脉冲 方波，然后驱动 IC 开始工作，控制两个场管轮流导通，输出主供电，在每一相的输出部分会接到 主控 IC 的 ISEN （电流反馈） 用以主控 IC 进行比较， 脚， 调整 PWM 信号， 使各相负载均衡。 PWM 驱动信号的波形见图 4-14。图 4-13 多相 CPU 供电电路图图 4-14 PWM 驱动信号波形2、典型 CPU 供电 PWM 芯片 ADP3180 功能详解Vcc-core图 4-15 ADP3180 供电电路图ADP3180 的 Vcore 供电原理图见图 4-15，其主要由以下几个部分组成： （1）PWM 控制器 ADP3180 （2）MOSFET 驱动器 ADP3418 （3）UP-MOSFET 高端场效应管和 LOW-MOSFET 低端管。 （4）还有一些其它的无源器件构成的反馈电路、滤波电路和过电压过电流反馈电路。 首先介绍 PWM 控制器 ADP3180, 它的顶视图（见图 4-16） 。图 4-16 ADP3180 顶视图 引脚描述： Pin 1~6：VID[0:5] Vcore 电压编码组合输入，由 CPU 决定。 Pin 7：回馈返回。 Pin 8：该脚连接于内部误差放大器的输入端，一方面与 Pin9 构成反馈电路用于消除误差放大器的 自身误差与线路噪声，另一方面接 Vcore 反馈电压，用于侦测 Vcore 是否有偏差。 Pin 9：内部误差放大器的输出，该脚与 Pin8 可构成反馈电路，以消除内部误差放大器自身误差与 噪声，实际上用于构成一个反馈电路。 Pin 10：Power Good Output，此 Pin 为 Open Drain Output。 Pin 11：电源 Enable Input，当把这个 Pin 接地时禁止 PWM 输出。 Pin 12：Soft-Start 延时。 Pin 13： 内部振荡器频率选择， 通过接一个电阻至地， 修改阻值选择不同的内部振荡频率， ADP3180 可以通过在 RT Pin 与 GND 之间相接一颗电阻来调节它所需要的主频。 每相的频率是主频除以相应 的相数，若为 3 相则主频除以 3，相应的 4 相则除以 4。若使用 3 相，则不使用的 PWM4 就必需接 地。 Pin 14：脉波电流的输入，它通过一个电阻接 VCC 电压来设定电流。Pin 15：电流限制设置点，该 Pin 通过一个电阻接地来设定电流限制的上限。当 EN Pin 为 Low 时这个 Pin 也会被 Pull Down， PWM 将停止输出。Pin 16：侦测电流参考输入，该 Pin 也是侦测放大器的正相输入端。 Pin 17：侦测电流总和点，该 Pin 是各 Phase 电流输入的总和也是侦测放大器的负相输入端。 Pin 18：侦测放大器的输出端，该脚与 Pin17 可构成反馈电路，以消除内部误差放大器自身误差与 噪声，实际上用于构成一个反馈电路。 Pin 19：所有信号的参考地。 Pin 20~23：电流侦测，内部接于过流保护电路，不使用时该 Pin 不接任何电路。 Pin 24~27: PWM 输出，该 Pin 若不使用时应接地。 Pin 28：VCC 电源输入（＋12V） 。 ADP3180 的功能方块图见图 4-17，下面将简单讲述其各个功能模块。图 4-17 ADP3180 方框图 图中标识的各模块功能介绍： 1 ：为数模转换模块，其作用是把 CPU 发出的数字讯号转换成相应的仿真信号。 2 ：为过电流侦测放大器，其作用侦测各 Phase 的电流，看是否有过电流，若有则做相应的保护 动作。 3 ：为 Error Amplifier，侦测输出电压是否有偏差，若有则做出相应的调整。 4 ：为 Soft Star 功能。 5 ：为电流限制功能模块，当有过流时由它来做出相应的控制动作。 6 ：为 Power Good 输出延时电路。 7 ：为电流平配模块，其作用是平均分配各 Phase 电流。 8 ：为 PWM 输出模块。 9 ：为 ShutDown 控制电路和偏置提供电路。 A ：为振荡器控制模块，提供所需的三角波。下面我们对驱动芯片 ADP3418 的功能作一介紹，首先先看一下它的顶视图（见图 4-18）和功能方 框图（见图 4-19） 。图 4-18 ADP3418 驱动芯片引脚定义顶视图图 4-19 ADP3418 功能方框图 ADP3418 引脚功能介绍： BST： 为上位 Mosfet 的 Gate 极提供一个可变的驱动电压， 通过与 SW 串接一颗电容的方法来实现。 电容的大小一般为 100nF~1?F。 IN：PWM 信号的输入，这个信号由主控制器 ADP3180 输出。 OD＃：Output Disable，当 OD＃为 Low 时，DRVH 和 DRVL 输出为 Low。 VCC：芯片电源输入，用一颗 1?F 的陶瓷电容连接到 PGND 达到稳压旁路的作用。 DRVL：驱动 Low Side Mosfet（低端管） 。 PGND：电源地。 SW：即 Phase，连接点靠近 High Side Mosfet 的 Source 极，用来侦测 Phase 的 High-Low 变化 过程，防止 DRVH 没有关闭时就把 DRVL 打开。 DRVH：驱动 High Side Mosfet。 （高端管）上面我们讲解了 ADP3180 的功能及引脚定定义，其他 的电源 IC（PWM 控制芯片）的引脚功能可参考 ADP3180，在此不在赘述。 3、 VID 电路（电压识别）原理详解在早期的主板上，如 486、586 主板，都使用跳线来人为设定 CPU 的电压，设定错误有可能 会造成 CPU 烧坏。现在的主板都采用电压自动识别方式，即插上不同的 CPU，VRM 电路就可以 自动识别并提供 CPU 所需要的电压，这个是通过 VID 电路（见图 4-17）来实现的。图 4-17 VID 识别原理图上图中，CPUVID0-CPUVID4 为 CPU 插座上的 5 根 VID 引脚，直接连接在电源 IC 上，3.3V 通过 4.7K 电阻，为每根 VID 信号线，提供一个 3.3V 的高电平，此时电源 IC 上的 5 根 VID 引脚， 全部为 HIGH。此时电源 IC 关闭，不输出。 当装上 CPU 或者假负载后，将 CPUVID0-4 其中的一个或多个 VID 信号接地，此时电源 IC 的 VID0-4 引脚上就得到了新的电压组合， 电源 IC 都会根据这个不同的组合， 控制发出 CPU 所需 要的电压。 VID 识别表见表 4-3。 VRM9.0 VID 识别表：VID4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 VID3 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 VID2 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 VID1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 VID0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 VDAC Off 1.100 1.125 1.150 1.175 1.200 1.225 1.250 1.275 1.300 1.325 1.350 1.375 1.400 1.425 1.450 1.475 1.5000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 01 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 01.525 1.550 1.575 1.600 1.625 1.650 1.675 1.700 1.725 1.750 1.775 1.800 1.825 1.850VRM10.0 VID 识别表：VID4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 VID3 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 VID2 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 VID1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 VID0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 VID5 X 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0OUT(NO M)VNo CPU 0.8375 V 0.850 V 0.8625 V 0.875 V 0.8875 V 0.900 V 0.9125 V 0.925 V 0.9375 V 0.950 V 0.9625 V 0.975 V 0.9875 V 1.000 V 1.0125 V 1.025 V 1.0375 V 1.050 V 1.0625 V 1.075 V 1.0875 V 1.100 V 1.1125 V 1.125 V 1.1375 V1 1 1 1 1 1 VID4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 VID3 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 0 0 0 VID2 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 00 0 1 1 1 1 VID1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 10 0 1 1 0 0 VID0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 01 0 1 0 1 0 VID5 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 11.150 V 1.1625 V 1.175 V 1.1875 V 1.200 V 1.2125 VOUT(NO M)V1.225 V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V 1. V4、 VRM 标准解释 VRM 的英文全称是 Voltage Regulator Module，中文意思是电压调节模块，其主要作为了通过 对主板上直流—&直流(简称 DC—&DC)转换电路的控制来为 CPU 提供稳定的工作电压，同时也对 电脑启动时电压的变化情况和时序作出了明确的要求。 根据 VRM 标准制定的电源电路能够满足不 同 CPU 的要求， 减少人工干预的复杂性， 简化了稳压电路的电压控制设计。 这个 VRM 标准是 Intel 专门为自家 CPU 所制定的电压标准，CPU 管脚定义也属于 VRM 标准的范围。 VRM 电源规范基本上是随着 Intel 处理器的发展而发展的，早期 PII、PIII 遵循 VRM8.1—8.4 电源规范(8.4 标准对应 PIII CPU、8.1 标准对应 SLOT 1 接口的 PII CPU、8.2 标准对应为 PPGA 封 装的赛扬、8.3 标准对应多 CPU 系统)，Tualatin 核心的 PIII 及赛扬则开始遵循 VRM8.5 标准，Intel 在推出 willamette、NorthWood 核心 P4 时引入了 VRM9.0 标准，到 Prescott 处理器需要 VRM10.0 标准来支持。现在，英特尔又为最新的 Conroe 系列处理器制定了 VRM11 规范。各版本 VRM 的 电压范围见表 4-4。CPU P2 P2 XEON P3 图拉丁 P3 NorthWood P4 Prescot P4 Conroe 要求 VRM 的版本 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 9.0 10 11 电压调节范围 1.8V-3.5V 1.3V-3.5V 1.3V-3.5V 1.3V-2.05V 1.050V-1.825V 1.100V-1.850V 0.0V 0.0V 最小电压调节幅度 0.05V 0.05V 0.05V/0.1V 0.05V 0.025V 0.025V 0.5V表 4-4各版本 VRM 电压VRM9.0 版本是针对 P4 制定的，它要求主板能够最大输出 70A 的电流，电压调节范围为 1.10 —1.85V，调节精度为 25mv。而在针对 Prescott 制定的 VRM10.0 规范，则要求主板能够提供的电 压调节范围为 0.83751.6V 之间， 而电压调节精度则提升到 12.5mV 的水准。 VRM10 与 VRM9 一样， VRM11 与 VRM10 最大不同之处也是在于 VRM11 规范能为 CPU 提供更低的电压范围、更细致的 电压间隔、更多的 VID 支持、更快的电压切换、更大的电流输入以及更高的电源效率。Conroe 系 列处理器要求 7 个 VID，而旧版本的 VRM10 供电设计规范只有 6 个 VID，因此必须通过将供电 模块升级为 VRM11，才能够支持 Conroe 系列处理器。除此之外，VRM11 对 CPU 电压的切换速 度也提出了更高的要求。 5、 CPU 的内外核供电 CPU 的内核和外核供电这个概念是专门针对 370 结构主板来说的，内核供电为 1.5V，外核 供电为 2.5V。 内核包括运算器和控制器， 外核包括解码器和一、 二级缓存。 370 结构的主板上， 在 除 V-CORE 外，CPU 的内、外核供电也是 CPU 的一个重要工作条件，其测试点在前面章节已经 做过介绍，图拉丁核心的 CPU 工作时不需要 2.5V 供电支持。在主板上,这两种电压在其它设备上 也会得到使用如 370 主板上的时钟电路 2.5V 供电即是由外核分出一路供给，其产生电路相对有 较多型式，可参考图 4-1。在此不再详细列举。4.2.4 内存供电 内存分为 SDR 和 DDR 两种： （1）SDR 内存，主要用于 P3 主板当中，供电为 3.3V，一般由 ATX 电源的橙色线直接提供, 有时也会通过主板上的 3.3V 供电电路产生。此电路相对比较简单，不再列举。 （2）DDR 内存，主要用于 P4 主板当中，供电为 2.5V,电压不再是通过+3.3V，而是通过+5V 来调整。845GE/PE 的 DDR 核心电压是 2.5V，是从+5V 和+5VSB 调节而来。具体来说，+5V 通 过一个 2.5V 调节器调整成 2.5V 的电压，同时+5VSB 也通过 2.5V 备用调节器调整成 2.5V 电压， 这两路 2.5V 电压联合为 DDR 内存 Vdd/Vddq 供电，另外，内存模组的 Vtt 电压也由这个 2.5V 电 压调整而来。 1、2.5V 供电产生方式(1)见图 4-18。图 4-182.5V DDR 供电产生方式(1)图 4-18 为由 LM358 控制场管产生 2.5VDDR 供电的电路。在主板上比较常见此类设计，358 的同相输入端为 5V 供电，反相输入端为低电平，此时 1 叫输出高电平，2.5VDDR 反馈通过 1K 电阻接反相输入端，用来调整 1 脚输出，此供电电路中，LM358 及场管容易损坏，LM358 12V 供 电所接的 C459 帖片电容漏电也会导致 LM358 无法正常工作。 2、2.5VDDR 供电产生方式(2)见图 4-19。DDR 2.5V 产生电路图图 4-19 2.5VDDR 供电产生方式(2) 由 HIP 公司的生产的 ISL 6520 电源辅助 IC 控制场管产生 2.5VDDR 供电，其基本工作原理 和 CPU 主供电相同，6520 通过控制 Q40、Q41 轮流导通，经 L26 电感，给内存供电。此电路常 见于 865 档次主板中，输出电流相对较大。可以提供较大功率输出。 3、1.25V 负载电压产生方式（1）见图 4-20。图 4-20 1.25V 负载电压产生方式 RT9173 第一脚接 2.5VDDR 供电，5、6、7、8 脚接橙色 3.3V，第 3 脚为 2.5V 经两个 10K 电 阻分压得到的 1.25V 基准电压， 第 4 脚输出负载电压，接 DDR 内存的负载排阻。给内存的 AD 线提供上拉电压。4、1.25V 负载电压产生方式（2）见图 4-21。图 4-21 1.25V 负载电压产生方式（2） 4.2.5 AGP 供电 AGP 供电根据 AGP 标准不同分为 3.3V 和 1.5V 供电。APG 2X 显示卡使用 3.3V 核心供电， AGP4X 显卡为 1.5V，AGP8X 显卡为 0.8V。在 8X 的显卡中，主板 AGP 供电电路提供的工作电 压仍为 1.5V，但在信号传输上，使用 0.8V 的电压。那么在主板的 AGP 供电插槽就可以分为两大 类：一为 AGP2X/4X 自适应 插槽，二为 APG4X/8X 自适应插槽。下面我们分别讲述这两类插槽 的供电原理。 在学习电路图之前，我们先来了解 AGP 插槽中的几个重要信号。 （1）TYPEDET#信号 在 AGP1.0 规范里没有 TYPEDET#信号，因为那时只有 3.3V 传输模式。AGP2.0 规范的信号传 输电压降到 1.5V，这样就有了两种传输模式，为了使两种模式兼容，AGP2.0 规范定义了兼容 AGP3.3V 和 AGP1.5V 的通用接口，这种兼容 AGP3.3V 和 AGP1.5V 的主板就需要识别 3.3V（AGP1.0）和 1.5V（AGP2.0）显卡，于是引入了 TYPEDET#信号。主板的 TYPEDET#针接入 识别电路，1.5V 显卡的 TYPEDET#针接地。这样主板芯片组就可以通过 TYPEDET#信号电位 高低识别显卡是 3.3V 的还是 1.5V 的，从而确定是提供 3.3V 信号传输电压，还是 1.5V 信号传 输电压。 （2）GC_DET#信号 AGP3.0 规范把信号传输电压降到 0.8V，这样又增加了一种传输模式。于是又定义了区别 1.5V （AGP2.0）和 AGP3.0 显卡的信号，以便供 AGP3.0_1.5V 兼容主板识别显卡。这就是 GC_DET# 信号。GC_DET#信号的原理与 TYPEDET#信号一样，由显卡提供，低电位表示 AGP3.0 显卡。 AGP3.0_1.5V 兼容主板 AGP 槽的 GC_DET#针接入识别电路。 （3） 、MB_DET#信号 AGP3.0_1.5V 兼容主板需要识别插进来的显卡，同理，AGP3.0_1.5V 兼容显卡也需要识别主 板。因此又定义了一个显卡识别主板的信号，就是 MB_DET#信号。该信号由主板提供，凡是支 持 AGP3.0 模式的主板 MB_DET#针接地，向显卡提供低电位的 MB_DET#信号，表示自己支持 AGP3.0，于是 AGP3.0_1.5V 通用显卡自动设定 0.8V 的传输电压。 （4） 、AGP_Vrefcg 和 AGP_Vrefgc 信号 Vref 是参考电压的意思。在 AGP1.0 规范里就对 Vref 做了规定和描述，这个 Vref 的作用就是稳定 信号传输电压（Vddq） ，由于 3.3V 的传输电压稍有点波动也不会有大的影响，所以 3.3V 主板和 显卡都没有设计这个电路。AGP2.0 把传输电压降到 1.5V，稳定就特别重要了，于是 AGP1.5V 的 主板和显卡都有了 Vref 电路，并通过接口的 66A（Vrefgc） 、66B（Vrefcg）相连接。AGP3.0 把传 输电压降到 0.8V， 除了需要 Vref 稳定 Vddq 外， 还要识别和确认传输运作模式， 仅仅靠 TYPEDET#， GC_DET#和 MB_DET#是不够的，由不可能更改 AGP 接口，于是就利用 Vref。AGP3.0 给 Vref 赋予了新的名字和功能。不仅仅起稳定 Vddq 的作用，而且起检测主板/显卡搭配的基准的作用。 所以新的名字是 AGP_Vrefcg 和 AGP_Vrefgc，这两个都是静态信号，其中 AGP_Vrefcg（66B Pin） 是主板（或北桥）用于向显卡提供 AGP Vref 或者 AGP3.0 Vref，并以此作为检测主板/显卡搭配的 基准。AGP_Vrefgc（66A Pin）是显卡用于向主板提供 AGP Vref 或者 AGP3.0 Vref，并以此作为检 测主板/显卡搭配的基准。TYPEDET#， GC_DET# 和 MB_DET# 则是用于建立主板和显卡通信 信道的配置。 上述 5 个信号都是静态信号。 他们的电位高低是由硬件设置的， 是设计主板、 显卡是确定的。 不能通过 BIOS 或软件修改。他们的电位变化和识别过程都是加电开机时由硬件电路自动执行的。 主板上的 AGP 插槽可分为以下几种：（1）AGP3.3V 插槽主板 3.3V 槽，TYPEDET#针（2A Pin） 、GC_DET#针（3A Pin） 、MB_DET#针（11A Pin）还 没有定义， 故开路。 66A、 （Vref） 66B 也是开路。 信号 I/O （Vddq） 电压 3.3V。 只能插 AGP3.3V 显卡。如 440LX 主板。 （2）AGP1.5V 插槽主板 1.5V 槽，TYPEDET#针（2A Pin）接地，不能识别开路状态，GC_DET#针（3A Pin） 、 MB_DET#针 （11A Pin） 开路。 66A、 （Vref） 66B 接入主板电路。 可以插 AGP 通用、 AGP3.0_1.5V、 AGP3.0 通用显卡。 对于 AGP3.0_1.5V 和 AGP3.0 通用显卡来说， 也只能提供 1.5V I/O 电压 （0.8V 是由显卡转换） ，速度只能是 4X。如 845 主板。 （3）AGP2X/4X 显卡通用主板 通用槽，TYPEDET#针（2A Pin）可以识别 AGP3.3V，AGP1.5V 显卡，从而正确设定 I/O 电 压（Vddq） 。GC_DET#针（3A Pin） 、MB_DET#针（11A Pin）开路。66A、66B（Vref）接入 主板电路。可以插入前面列出的四种显卡。对于 AGP3.0_1.5V 和 AGP3.0 通用显卡来说，也 只能提供 1.5V I/O 电压（0.8V 是由显卡转换） ，速度只能是 4X。此外，由于 AGP3.0 还有其 他信号的改变，很有可能导致显卡不能正常工作。特别是一些低档显卡。如 815 主板。 （4）AGP 4X/8X 显卡通用主板 1.5V 槽，通过 GC_DET#信号（3A Pin）识别 AGP3.0 和 AGP1.5V 显卡。可以插入除 3.3V 以 外的三种显卡。MB_DET#针（11A Pin）接地，可以向显卡提供 AGP3.0 主板信号。66A、66B （Vref）接入主板电路。AGP2.0 的显卡传输速度 1x，2x，4x。AGP3.0 的显卡传输速度 8x， 4x。1.5V 槽已经从物理上拒绝 AGP3.3V 显卡插入，TYPEDET#针（2A Pin）只能用于识别 AGP1.5V 显卡。如 865 主板。AGP 2X/4X 插槽主板核心核心供电（图中标识为 VDDQ）产生方式参考图，见图 4-22。图 4-22 AGP2X/4X 插槽电压识别原理图 图 4-22 中，当不插显卡或插上 AGP2X 显卡的时候，TYPEDET#此信号引脚开路，Q20 三极 管处于导通状态，拉低第 2 脚电压，根据运算放大器的工作原理，3 脚与 2 脚电压差达到最大值， 此时 1 脚输出电压达到最高值，约 12V，则场效应管 Q1 的 2 、3 脚完全导通，VDDQ 输出电压 为 3.3V。 当插上 AGP4X 显卡，TYPEDET#引脚接地，Q20 的 D、S 极截止，LM324 的 2 脚电压上升， 3 脚与 2 脚电压差变小，1 脚输出电压也变低，场效应管的 G 极控制电压变低，VDDQ 核心电压 输出 1.5V。 上面我们讲述了 AGP 的 VDDQ 核心电压识别的一种方式，希望大家能够通过这个电路图， 了解 TYPEDET#引脚工作的基本原理。在实际的电路设计中，是有很大差别的。在维修中切忌生 搬硬套。 APG4X/8X 显卡工作模式识别原理见图 4-23。图 4-23 AGP 4X/8X 显卡工作模式识别图 图 845 主板中的 AGP4X/8X 的显卡识别电路图，为 1.5VAGP 插槽，根据显卡上的 G_DET# 脚，来自动识别 AGP4X/8X 显卡，确定其工作模式。 AGP4X 显示卡插入 AGP 插槽，G_DET#脚悬空，为开路，则三极管 Q42 导通，场效应管 Q43 截止，VCC_AGP 经过带电阻 R221、R226 分压，得到 0.75V 的 AGP_REF 电压，接入主板 北桥。 AGP8X 显示卡插入 AGP 插槽， G_DET#为地电位， 则三极管 Q42 截止， 场效应管 Q43 导通， VCC_AGP 通过 R221、R226、R216 电阻分压得到 AGP_REF 电压为 0.35V，接入北桥。 北桥根据获得的 AGP_VREF 电压，即可确定与显示卡的工作模式。 5.2.5 其他扩展槽供电： ISA、PCI 等一般需要的供电有：12V、-12V、5V、-5V、3.3V 等。绝大多数都是由 ATX 电 源线直接提供，无专门的产生电路。 5.2.6 南北桥总线电压供电 在 P4 档次的主板中，南北桥是通过专门设计的总线进行数据传输的，在 Intel 的主板中，叫 做 HUB LINK 总线，VIA 的叫做 V-LINK 总线，SIS 的则叫做妙渠总线。 不同的南桥需要的总线供电电压是不同的。其产生方式参考图 4-24。 VCC1.5V （一般用于使用 82801DB、EB 的主板）HUBLINK 总线电压 的主板） 、VCC5图 4-24 VCC1.5V HUBLINK 电压产生方式 常见南桥所需要的通讯总线电压见表 4-5。 INTEL HUB LINK 总线 VIA V-LINK 总线 SIS 妙渠总线 82801BA 82801DB 82801EB 82801FB VT8233 VT8235 VT8237 SIS 961、SIS962、SIS963、SIS964 表 4-5 常见南桥所需要的通讯总线电压 1.8V 1.5V 2.5V 1.8V5.3时钟电路5.3.1 时钟电路的大致构成及工作原理 在主板上，各种设备都需要在统一的节拍下协同工作，如果主板上的时钟不同步会造成各种 各样的故障，轻则死机、不稳定；重则系统不能正常运行。 时钟电路以晶振（14.318MHZ）和时钟芯片(又叫分频处理器)为核心.主板通电之后, 电源通 过电路转换之后向时钟芯片供电，时钟芯片在主板上的供电一般为 2.5V 和 3.3V，时钟芯片供电 正常后开始工作，和晶振一起产生振荡，在晶振的两个脚上都可以测到波形，晶振的两个脚之间 的阻值在 400-750 欧姆之间，两个脚上都有 1.5V 左右的电压，由时钟芯片提供，晶振产生的频率 总和是 14.318MHZ。之后时钟芯片会把 14.318MHZ 的基准时钟分割成不同周期,然后再对每个不 同周期的频率信号进行升频或者降频,产生不同频率的时钟信号,通过时钟芯片的外围电路,直接发 出为主板上的其他设备提供时钟信号。在主板上，时钟线比 AD 线要粗一些，并带有弯曲。 下面以 845 主板上的实际电路图见图 4-25，讲解时钟电路的工作过程。图 4-25 845 主板时钟电路图 VCC3 通过 FB1 给时钟芯片提供 3.3V 供电，FB1 在实际的电路中，是一个贴片电感，此 3.3V 供电是时钟芯片工作的最基本条件。CPU 供电正常后，通过电路，给时钟芯片的第 19 脚发出 VTT_PWRGD#信号，南桥给时钟芯片的 20 脚发出 PWROK 信号，时钟芯片开始工作，给时钟晶 振 X2 发出起振电压，X2 起振后，给时钟芯片一个 14.318MHZ 的频率，时钟芯片得到此频率后， 经过内部叠加、分割处理，得到 14.318M、 33M、66M、48M、100M 的时钟频率，经过它旁边的 220、330 的排阻送到南桥、北桥、PCI、CPU、I/O、BIOS 等各设备。在有些主板上， 有两个时钟芯片， 没有连接晶振的时钟芯片是专门为北桥及内存提供时钟的。 在早期的主板中，如 815 之前的主板，时钟芯片是有两组供电的，分别为 2.5V 和 3.3V，其中 2.5V 供电也是通过一个贴片电感给时钟芯片供电，此供电一般和 CPU 的外核供电连接，是由一个电路 产生的。 不同档次的主板芯片组，需要的时钟不同，其时钟传输体系也是不同的，下面我们列出了几 种常的时钟体系传输图供参考。见图 4-25、4-26、4-27。图 4-26 810 时钟体系图图 4-27 875 时钟体系结构图图 4-28 PT880 芯片组主板时钟体系图图 4-29 P4M800 775 架构主板时钟体系图图 4-30775 架构主板时钟体系图5.4 复位电路 5.4.1 复位电路的构成及工作原理：图 4-31 主板复位电路方框图 如图 4-31，主板上的复位信号一般都由南桥产生，当 ATX 电源工作时,灰线会在瞬间有一个 延迟（相对于电源其它的各路电压输出延迟）的动作，产生一个由 0-1 变化的电平信号.这个瞬间 变化的电平信号会直接或间接的作用于南桥内部的复位系统控制器,首先让南桥复位.当南桥复位 后,就会产生不同的复位信号直接或者间接的送到各个设备去。 当主板在运行工程中,出现意外问题,需要强行复位时,就通过 Reset 来实现,Rsest 键一端为低电 平(一般接地),一端为高电平(由红线或橙线间接提供),通常为 3.3V 并和南桥内的复位系统控制器直 接或间接的相连,当短接 Reset 后,通过相关电路,把南桥中复位系统控制器的输入端电平拉低,开始 工作,并再次向系统设备发送复位信号,实现电脑的重启。 主板上的复位一般都是南桥为中心的，当然也有例外情况，在一些名牌大厂设计的主板上， 设计有专用的芯片及电路，用来产生各设备的复位，如 ASUS 的 AS-016、MSI 的 MS-5 芯片等。 我们在实际维修中所检修的复位电路， 主要是指从 RST 开关到南桥， ATX 灰色线到南桥的电路。 最终目的是检修是否有低电平去触发南桥。 5.4.2 典型的复位电路图讲解图 4-32MS-6552 复位电路图自动复位过程：当主板通电后，灰色线延时输出低电平，给 74HCT07 的第 11 脚，输入一个低电 平，74HCT07 的第 10 脚输出低电平，经 330 电阻，给 74HCT14（非门）的第 3 脚，第 4 脚输出 高，入第 5 脚，第 6 脚输出低电平给南桥，南桥收到复位信号后，发出复位信号，一路经两个三 极管逻辑电平转换给 IDE 复位，另一路经 74HCT07 跟随器后，给 PCI、AGP、北桥 分别复位。 CPU 的复位是由北桥发出的，这个是在任何主板上都是不变的。 手动复位过程：点击 RST 开关，直接给 74HCT14 的第 3 脚输入一个低电平，经过 74HCT14 逻辑 给南桥发出低电平，过程如上所述。 5.5 主板 BIOS 电路 5.5.1 BIOS 的工作原理 BIOS，意即基本输入/输出系统，与其它软件相同，都需要存储器做载体，只不过这种载体 不是常见的随机存储器（RAM） ，而只是只读存储器（ROM） 。目前几乎所有主流主板的 BIOS 使 用的都是 29、39、49 系列的 ROM，而它也正是 CIH 病毒攻击主板的主要目标。 当处理器需要对该芯片进行读写操作时，首先必须选中该芯片，即在“CE#”端送出低电平， 然后，再根据是读指令还是写指令，将相应的“OE#”引脚或“WE#”引脚拉至低电平，同时处 理器要通过地址线送出待读取或写入芯片指定存储单元的地址，把该存储单元中的数据读出或者 将数据线上的数据写入到指定的存储单元中，完成一次读或写操作。由此可见，BIOS 并非处于主 板上的特殊位置， 也并非什么特殊设备， 它就挂在主板的总线上， 并受 CPU 的控制完成读写操作。 5.5.2 BIOS 的作用：BIOS(Basic Input-Output System),既基本输入/输出系统,实质上是最层的 ROM 管理程序.其 内部包括整机系统中最重要的开机上电自检程序,系统启动自举程序,基本输入/输出中断服务程序, 系统信息参数设置程序等等.下面分别介绍这 4 个主要功能模块。 1．开机(POST)上电自检。 机器接通电源后， 系统有一对各部件和设备进行检查的过程， 这是由 BIOS 中一个上电自检 程序 POST(Power On Self Tset)来完成的。它包括对主板上的 CPU,芯片组，主存储器，CMOS 存 储器，在板 I/O 接口以及显卡，软盘/硬盘子系统和 键盘/鼠标等地测试，自检中若发现问题，系 统将会给出屏幕信息并鸣笛报警。 2．系统启动自举程序 在完成 POST 自检后， BIOS 将按照系统 CMOS 设置中的启动顺序搜寻软盘驱动器 A、 硬盘 驱动器 C、CD-ROM、网络服务器等有效的启动驱动设备，读入操作系统的引导记录，然后将系 统控制权移交给引导记录，由引导记录完成操作系统的启动。 3．BIOS 中断服务程序 这是系统软、硬件之间的一个可编程接口，操作系统对软盘、硬盘、光驱、鼠标、键盘和 显示器等外围设备的管理即建立在系统 BIOS 的这一功能上。 4．BIOS 系统参数设置程序 即使是使用同一型号主机板装配的电脑，其部件的配置也可以差别极大，因此应对每台机器 的具体配置首先进行登记才能达到识别、诊断与管理的目的。这些配置信息就是放在一块可读写 的 CMOS RAM 芯片中的，他除了保存着系统的 CPU、存储器、软盘/硬盘驱动器、显示器、键盘 和鼠标等部件的信息外，还有年月日时分秒等日期信息。 5.5.3 BIOS 芯片的各脚定义和工作原理 BIOS 从维修的角度上来讲，应该分为 BIOS 芯片与 BIOS 资料两部分，打个比方，BIOS 芯片 相当于硬盘，BIOS 资料就相当于安装在硬盘中的操作系统。BIOS 芯片损坏、BIOS 资料丢失都会 造成主板不能正常工作。 1、BIOS 芯片 主板上常见 BIOS 芯片按照封装方式分为两种，一种为长方形，也成为 DIP 封装，双列直插 式，另一种是方形的，称为 PLCC 封状。按照系列分为 29、39、49 系列 其中 29、39 系列多为 5V 供电，49 系列多为 3.3V 供电。按照容量常见的有 1M、2M、4M，目前的主板大部分使用 2M 和 4M 的 BIOS 芯片。常见的几种 BIOS 芯片管脚定义图见图 4-33、4-34、4-35、4-36。图 4-33 WINBOND W29C020 PLCC 封装管脚定义图图 4-34WINBOND W29C020 PLCC 封装管脚定义图图 4-33、 4-34 是 Winbond w29c020 芯片的管脚示意图， 首先认识下这个 BIOS 芯片， W29C020， 表示此芯片为 Winbond(华邦)29 系列,“020”则表示为 2MBIOS 芯片。再如：SST 39SF040 表示 SST 的 39 系列，4M 芯片。 BIOS 芯片容量 2M 或者是 4M，指的是 2MBit 或者是 4MBit，那么对应的 BIOS 程序容量根 据以下计算： 1M=1024Kbit，8Bit=1Byte 那么 1M 的 BIOS 芯片可以刷写 128Kbyte 的 BIOS 程序， 的 BIOS 芯片可以刷写 256Kbyte 2M 的 BIOS 程序，4M 的 BIOS 芯片可以刷写 512Kbyte 的 BIOS 程序。 从图中可看出，其管脚按功能可分成四大部分，分别为电源脚、地址脚、数据脚和控制脚， 上面已写出,其中的地址脚、数据脚和控制脚分别和主板的地址总线、数据总线、控制总线相连。 在控制脚中， “WE#”引脚和“OE#”引脚是控制芯片写入、输出数据的使能端， “CE#”引脚为 芯片的片选端， 。 VCC：表示供电。有 5V，3.3V。 VPP：表示编程电压。12V，5V，3.3V，0V。 VSS：表示地线。 A：表示地址信号：1M 的 BIOS 芯片有 17 根线； 2M 的 BIOS 芯片有 18 根地址线。 D：表示数据信号：有 8 根数据线。 WE#:表示读/写信号：高电平表示读,低电平表示写。此信号由南桥发出。 OE#:表示数据允许输出信号。此信号由南桥发出。 CE#/CS#:表示片选信号.。此信号由南桥发出。图 4-35INTEL 82802AB 管脚定义图图 4-35 为 Intel 的 82802AB 芯片的管脚定义图，此类 BIOS 芯片又称为固件中心（FWH） ， 通常在 Intel810 以及后期的芯片组主板中使用。其工作方式与 29、39 系列的 BIOS 芯片不同，其 主要工作条件供电（3.3V） 、时钟（33MHZ） 、复位（3.3—0V 跳变） 。分别为芯片第 32 脚、31 脚、 2 脚。图 4-36 SST49LF002 PLCC 封装 引脚定义图 图 4-36 为 SST49LF002 的引脚定义图，（） “ ”表示的为其在 FWH 架构的工作模式下的引脚 定义。 2、BIOS 芯片的工作原理 29 和 39 系列的 BIOS 一般在 ISA 总线下工作，49 系列的 BOIS 多在 LPC 总线下工作，ISA 架构的 BIOS 芯片，主要在 VIA 和 SIS 等的 P4，K7 主板上使用，工作电压为 5V，LPC 架构的 BIOS 芯片，使用在 VIA 和 INTEL 及 NVIDIA 的 P4，K7,K8 等主板上。工作电压为 3.3V。我们 分别讲解这两种总线的工作方式。 对于使用 ISA 总线工作的 BIOS 芯片，是通过 ISA 总线来和南桥进行数据交换的，当 CPU 被复位，后在第一个工作周期，就会发出寻址指令，通过南桥，选中 BIOS 的 22 脚 CS#脚，此时 我们可以用示波器量到一个低电压跳变，然后南桥将 BIOS 的 24 脚 OE#置为低电平，然后读取 BIOS 中的数据。 对于使用 LPC 总线工作的 BIOS 芯片工作方式见图 4-37。图 4-37 LPC 总线工作的 BIOS 连接图 图 4-37 中，LAD0~LAD3（LPC Command、Address、Data）这四讯号线用来传输 LPC Bus 的 命令、地址和数据。LREAME（LPC Frame） 当这个讯号有效时，指示开始或结束一个 LPC 周期。 INIT#信号为 BIOS 的初始化信号。这个 BIOS 的最基本工作条件即供电（VCC3） 、时钟（31 脚， 33Mhz） 、复位（2 脚，PCI_RST，在 Intel 架构主板上由 I/O 发出）.CPU 发出寻址指令后，南桥发出 INIT#初始化信号，正常 INIT#信号可以用示波器量到一个 3V 的电压，然后从 LAD0~LAD3 读 取 BIOS 数据。 5.5.4 BIOS 资料 BIOS 资料是存放在 BIOS 芯片中的一些数据，一段程序。它为计算机提供最低级的、最直接 的硬件控制，计算机的原始操作都是依照固化在 BIOS 里的内容来完成的。准确地说，BIOS 是硬 件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序)，负责解决硬件 的即时需求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。升级 BIOS 资料，一般都会 使电脑主板性能 上得到一些提升，同时很多计算机主板的一些 BUG，都可以通过升级 BIOS 程序来修复。BIOS 主要有以下几种管理功能。 （1） .BIOS 中断服务程序 实质上是微机系统中软件与硬件之间的一个可编程接口，主要用于程序软件功能与微机硬件 之间 接。例如,WINDOWS98 对软驱,光驱,硬盘等管理,中断的设置等服务、程序。 （2.） BIOS 系统设置程序 微机部件配置记录是放在一块可写的 CMOS RAM 芯片中的，主要保存着系统的基本情 况,CPU 特性,软硬盘驱动器等部件的信息。在 BIOS ROM 芯片中装有“系统设置程序” ，主要来 设置 CMOS RAM 中的各项参数。这个程序在开机时按某个键就可进入设置状态，并提供良好的 界面。 （3.）POST 上电自检 微机接通电源后，系统首先由(Power On Self Test,上电自检)程序来对内部各个设备进行检查。 通常完整的 POST 自检将包括对 CPU,640K 基本内存,1M 以上的扩展内存,ROM,主板,CMOS 存储 器,串并口,显示卡,软硬盘子系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息 或鸣笛警告。 （4.） BIOS 系统启动自举程序 系统完成 POST 自检后， ROM BIOS 就首先按照系统 CMOS 设置中保存的启动顺序搜索软硬 盘驱动器及 CD-ROM,网络服务器等有效地启动驱动器， 读入操作系统引导记录， 然后将系统控制 权交给引导记录，并由引导记录来完成系统的顺序启动。 目前市场上的 BIOS 程序主要有以下几种类型： （1）Award Award 公司创立于 1983 年，总部位于美国加州 Mountain View，台湾分公司称为“帷尔科技股 份有限公司” 。在奔腾 II 时代，几乎成为一种市场标准。并且在目前的市场上占有率最高。（2）AMI AMI 为 American Megatrend Inc.的缩写，成立于 1985 年， AMI BIOS 画面简洁、操作易学， 在目前市场上也占有很大的比例。如 MSI 的主板，基本都是采用 AMI 的 BIOS。 （3）Phoenix Phoenix 的总部位于加州圣荷西。在早期的奔腾级台式计算机上还能经常见到 Phoenix BIOS， 目前在台式机主板上只有极少量采用此种 BIOS。在笔记本电脑上比较常见。
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