主板基本元器件的介绍摘要 本着大家共同提高看电路图的基本知识，现将电路中常见的原器件的原理并结合实际的电路图加以解释，达到理论结合实际的目的。该文没有涉及到复杂的计算公式，详细的理论，只是一些基本知识的总结和概述。关键词：电阻，电容，电感，二极管，三极管，MOS管第一章：电阻概述：电阻总体可以分做两类：线性电阻和非线性电阻。该片文章中所提到的电阻均是贴片电阻。1:线性电阻部分：1.1:定义：电阻两端的电压与通过它的电流成正比，其伏安特性曲线为直线这类电阻,称为线性电阻1.2:线性电阻(单个电阻)的种类：1. 5%精度的命名：RS-05K102JT 2.1％精度的命名：RS-05K1002FTR----代表电阻S----代表功率05---代表英寸，05 －表示尺寸(英寸)：02表示0402、03表示0603、05表示0805、06表示1206、1210表示1210、1812表示1812、10表示1210、12表示2512。K---表示温度系数为100PPM102－5％精度阻值表示法：前两位表示有效数字，第三位表示有多少个零，基本单位是Ω，102＝10000Ω＝1KΩ。1002是1％阻值表示法：前三位表示有效数字，第四位表示有多少个零，基本单位是Ω，1002＝100000Ω＝10KΩ。J---表示精度为5％、F－表示精度为1％。T---表示编带包装 常见的贴片电阻有（以下是按贴片电阻的大小划分）0402，0603，0805，1206，1210，1812，2010，25121.3:线性电阻（排阻）种类：一般有2两种A型排阻的引脚总是奇数的,它的左端有一个公共端（用白色的圆点表示）B型排阻的引脚总是偶数的。它没有公共端实际在电路中用到的基本上是B型排阻。RN(resistor network)的测量方法：如下图所示，只要测量pin1 and pin2的阻值即可怎么看排阻的大小：前2位是有效数字，后面一位是10的几次幂比如：102=1000ohm,822=8200ohm1.4：线性电阻的作用：线性电阻的总体作用可以概述为：限流与降压具体在电路中的应用有：1. 在集成电路应用中有许多输入脚没有用到,需要预置一个电平值,使其稳定工作,值1就用一个电阻接高电平,叫做上拉电阻;值0就用一个电阻接地,叫下拉电阻.上拉电阻：上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！下拉电阻：上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在低电平！电阻同时起限流作用！2.在clock信号中增加电阻的作用：这个电阻的作用是减少信号的震荡，提高噪声裕量，但不用这个电阻一般也能工作.3.普通的分压作用4.普通的限流作用5.0ohm电阻的作用：5.1：跳线使用，美观整洁5.2:数字和模拟混合电路，要求2个地分开，有利于大面积铺铜。5.3:做保险丝用，厂家为了节约成本（PCB走线承受电流容量教大，不容易熔断.0ohm承受电流教小）5.4:为调试预留的位置。1.5:实际应用举例：常见的上拉电阻，和下拉电阻在电路中的应用 图中pin26低电平有效，为保证该点在不工作时保证高电平，故加一个上来电阻R68，让该点在不工作状态是保持高电平。同时，当Q91MOS管导通时，R68还取到限流的作用。下拉电阻： 因为ICGPIO3/GPIO2保持在一个低电位，下拉电阻的目的是为了让整个电阻实现一个回路，从而可以定位GPIO3/GPIO2的电位保持在一个准位。常见在clock信号中加电阻的应用，： 普通的分压作用： PinAJ22，PinAJ19的电压由电阻分压得来普通限流作用： 当PWRSW#拉拉低时，R71取到限制电流的作用。常见排阻的作用（基本和单个电阻的作用相同）：如上拉电阻： 2.非线性电阻部分:2.1：定义：电阻两端的电压与通过它的电流不成正比，其伏安特性曲线不为直线这类电阻,称为非线性电阻。常用的非线性电阻有：热敏电阻，光敏电阻，气敏电阻，压敏电阻。在主板中常用到的是热敏电阻，下面着重介绍热敏电阻在主板中的应用。2.2热敏电阻的种类和命名规则：热敏电阻是敏感元件的一类,其电阻值会随着热敏电阻本体温度的变化呈现出阶跃性的变化，具有半导体特性。热敏电阻分作正温度热敏系数电阻和负温度热敏系数电阻正温度热敏系数电阻：简称PTC，电阻阻值随温度升高而升高负温度热敏系数电阻：简称NTC，电阻阻值随温度升高而降低 实用举例：MZ73A-1（消磁用正温度系数热敏电阻器） MF53-1（测温用负温度系数热敏电阻器）M――敏感电阻器 M――敏感电阻器Z――正温度系数热敏电阻器 F――负温度系数热敏电阻器7――消磁用 5――测温用3A-1――序号 3-1――序号3.3:热敏电阻的应用：热敏电阻的作用有很多，在主板中主要是用到热敏电阻的过载保护特性。主板通常用“RT”表示该电路图中有12个热敏电阻，分布在主板的各处，侦测主板的各处温度，如果温度过高，热敏电阻电阻变大，电流变小，芯片通过侦测电流来控制芯片是否正常工作。热敏电阻有时候也用在shutdown信号或者thermal信号上第2章：电容概述：电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同：按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。 电容的种类多种多样，本文着重介绍电解电容（极性电容），陶瓷电容（无极性电容）2.1:陶瓷电容部分2.1.1:陶瓷电容的命名规则和种类：各家电容命名规则不尽相同：现举一例（vendor:Walsin）： 由于电路图中不会描述得详细： 该电容的容值为2200PF，电压为50V由于电容体积要比电阻大，所以一般都使用直接标称法。如果数字是0.001，那它代表的是0.001uF＝1nF，如果是10n，那么就是10nF，同样100p就是100pF。陶瓷电容一般按大小分类常用的电容种类有：0402，0603，0805，1210，1206，1812，等2.2.2：陶瓷电容的常见作用：陶瓷电容的结构是由薄瓷片两面渡金属膜银而成。其特性是体积小，耐压高，频率高（有一种是高频电容），缺点是容易碎，容量小。陶瓷电容的特性决定了其场见应用：该电容主要适合滤高频信号，不适合作为存储能量的电容来使用。陶瓷电容主要是滤波，记时，调谐，的作用。主要是应用于高频电路，要求不高的低频电路滤波：去掉高频信号，一般使用在电源部分比较多，音效部分，vedio部分调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐记时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数2.2.3：实际应用举例：滤波： 在电路图中经常看到若干个小电容并联在一起，当然起作用是滤波，具体表现为多个电容并联可以防止趋附效应,并且可以提高滤波电路的可靠性,增加电容的使用寿命。在实际电路中电容滤波作用随处可见，就不多举例说明2.2:电解电容部分：电解电容常见的有铝电解电容和钽电解电容2.2.1电解电容的作用：铝电解电容的主要特性是：容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，高频特性不好，适宜用于电源滤波或者低频电路中。主要作用有储能，滤波，耦合等铝电解电容的主要特性是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好，高频特性好。 造价高。重要作用是储能，滤波，耦合，一般使用于高端机器或者重要地方电解电容一般在电路中用“TC”表示2.2.2：实际应用举例：在主板电路中常见的是储能，滤波两大特性在电路+12V下有一个电解电容（TC28）和一个C466(陶瓷电容)并联，该电路正好说明了陶瓷电容在储能方面的不足，而电解电容又出现高频特性不好的情况。二者正好互补。在电路中有很多地方会有一个大电容和一个小电容并联的情况。该电路中TC22是一个典型的储能原器件，其工作原理是：该IC是一个比较器，当pin10高于等于pin11时，pin8为高电平，Q15导通，给TC21充电，当pin10低于pin9时，pin8为低电平，Q15直截，TC21放电。VCC2.5A完全是TC22放电产生的。第三章：电感概述：电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比电感的作用主要是：滤波、振荡、延迟、储能，陷波。形象可以概括为“通直流，隔交流”。3.1：常用的电感由于电感种类繁多，现将主板中常见的电感描述一下，有利于在分析主板能迅速找到相关器件：1:贴片叠层电感：电感量：10NH～1MH尺寸： 0402 0603 0805 1008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm 2.功率电感电感量：1NH～20MH 尺寸：SMD43,SMD54,SMD73、SMD75、SMD104、SMD105；RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124；CD43/54/73/75/104/105； 3.片状磁珠：种类：CBG（普通型） 阻抗：5Ω～3KΩ/CBH（大电流） 阻抗：30Ω～120Ω/CBY（尖峰型） 阻抗：5Ω～2KΩ规格：0402/0603/0805/1206/1210/1806（贴片磁珠）规格：SMB302520/SMB403025/SMB853025（贴片大电流磁珠）4.空气芯电感：3.2:电感的作用 上文提到了电感主要有4个主要的功能，在主板线路中滤波，震荡，延迟三个功能，本节主要介绍三个方面的功能。3.2.1:电感的滤波作用：电感工作的原理：当电感中通过交变电流时，电感两端便产生出一反电势阻碍电流的变化：当电流增大时，反电势会阻碍电流的增大，并将一部分能量以磁场能量储存起来；当电流减小时，反电势会阻碍电流的减小，电感释放出储存的能量。这就大大减小了输出电流的变化，使其变得平滑，达到了滤波目的。用图说明实现的原理：该图表示：由于电感的特殊属性，当电流减小时，阻止减少，上升时，阻止上升，从而达到滤掉尖峰电流，达到平稳的目的。实战案例：该图中电感主要是两个作用：储能和滤波滤波实现原理：L14 pin2端是一个不规则的锯齿波（理想方波），利用电感工作的原理，很容易理解该处的滤波功能储能实现原理：当上下桥切换的时候，有一个很短的切换时间，此时为了维持VCC5M，电感放电。其实该处也是利用了电感的工作原理。3.2.2：震荡电路： 通常使用的震荡电路是LC震荡电路：其效果是输出波形效果更好，更为平滑3.2.3:延时电感延时也是用到电感的工作原理来实现的，当电流上升时，电感有一个反向电流的作用，从而实现了延时的作用点评：综合上面几个电路图的分析可以发现电感的原理几乎解释所有的电感在电路中的作用。了解基本原器件的作用很重要。第四章：二极管概述：二极管按照制造材料分为硅二极管和锗二极管。管子的结构来分有：点接触型二极管和面接触型二极管二极管的逻辑逻辑符号为：通常用字母D表示： 电路中常用到的二极管有普通二极管，稳压管，发光二极管，也是本章主要介绍的内容。4.1普通二极管4.1.1：二极管的特性：正向特性：当正向电压低于某一数值时，正向电流很小，只有当正向电压高于某一值时，二极管才有明显的正向电流，这个电压被称为导通电压。我们又称它为门限电压或死区电压，一般用UON表示，在室温下，硅管的UON约为0.6----0.8V，锗管的UON约为0.1--0.3v，我们一般认为当正向电压大于UON时，二极管才导通。否则截止。反向特性：二极管的反向电压一定时，反向电流很小，而且变化不大（反向饱和电流），但反向电压大于某一数值时，反向电流急剧变大，产生击穿。温度特性：二极管对温度很敏感，在 室温附近，温度每升高1度，正向压将减小2--2.5mV，温度每升高10度，反向电流约增加一倍。4.1.2：二极管的作用：利用二极管的单向导电性，主要有以下作用：整流，开关，限幅，低电压稳压电路，二极管门电路。在主板的电路中常用到整流，开关，二极管门电路。下面着重介绍这三个作用：二极管门电路的实现：该电路指在说明，VORE_ON成立的条件是VCPU_CORE_ON and SHUTDOWN2#，要保持高电平，该作用是典型的二极管单向导电性的作用，R551将D55 pin3（VCORE_ON）的电位保持在高电平，一旦VCPU_CORE_ON and SHUTDOWN2#任何一个变低电平后，VCORE_ON立即变成低电平二极管ESD电路的实现：该处二极管的具体作用防止ESD：具体解释为：当D1 Pin3为高电压， 该二极管导通，使pin3电压被拉为CRT_VCC,当D1 PIN3为负高压时， 该二极管导通，将pin3电压拉到0V，从而做到ESD保护作用同时，电路图中D16还取到一个power的延时作用。二极管的开关功能实现：该电路实现的是侦测风扇的转速，众所周知，风扇转速的计算是靠super IO 或者KBC来记数的，采用的是2进制记数方式（0/1），当CPU_FAN pin3为地电平时，二极管导通，此时计数器记数为0，当CPU_FAN pin3为高电平时，，此时二极管关断，记数器为1。整流电路的功能实现：若v2处于正半周，二极管D1、D3导通，当负半周时，D2，D4导通，显然也是利用了二极管的单向导电性点评：二极管在电路中的功能始终是利用其正向导通的特性不断变换，只要抓住这个特性，其在电路中的解释就迎刃而解，同时也要懂得该电路在实际中的应用。4.2：特殊二极管概述：特殊二极管主要有稳压管（齐纳二极管），变容二极管，光电子器件（发光二极管，光电二极管，激光二极管），在主板电路中经常使用的是稳压管和发光二极管，也是本节介绍的重点内容。4.2.1：稳压二极管4.2.1.1：稳压二极管：是利用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管，在电路中常用“ZD”加数字表示。4.2.1.2：稳压二极管的原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。该图片可以通俗的解释为：当电流I突然增加时，△Vz变化很小。稳压二极管的作用是相当于钳制住负载两端的电压保持不变。4.2.2：发光二极管发光二极管原理很简单，当二极管中有一定的电流流过时，发光二极管灯亮二极管的正极接5V，当CAP_LED#, NUM_LED#, MEDIA_LED#为地电平时，LED亮，其中的三个电阻为限制电流作用，因为二极管导通后阻抗很小，如不安装电阻，LED灯温度很高第五章：三极管概述：三极管按结构通常可以分为两种三极管，即PNP，NPN两种形式5.1：三极管的结构及类型 (1)是NPN结构 （2）是PNP结构三极管的常用Q表示，电路图中3个脚的原器件不一定是三极管，特别是由2个二极管组成的器件。5.2：三极管的常用特性：三极管在电路中的主要作用是：开关，放大，缩小信号作用。在电脑主板电路中经常使用的是三极管的特性是开关特性，也是本节重点介绍的特性5.2.1：三极管导通原理：下面是NPN三极管可以分为：（1）：共基极，（2）：共发射极，（3）：共集电极 NPN三极管导通的原理很简单，单纯对看电路来说：我们只需要知道UBE>0.7V,该三极管导通，即在实际电路中当b点电压高于e点0.7V时，三极管导通，电流方向为IcePNP类三极管可以分为：（1）：共基极，（2）：共发射极，（3）：共集电极PNP三极管导通的原理很简单，单纯对看电路来说：我们只需要知道UBE<0.7V,该三极管导通，即在实际电路中当b点电压低于e点0.7V时，三极管导通。电流方向为Iec5.2.2:三极管的放大特性：我们知道，把两个二极管背靠背的连在一起，是没有放大作用的，要想使它具有放大作用，必须做到一下几点：1. 发射区中掺杂2. 基区必须很薄3. 集电极的面积很大4. 工作时，发射结正向偏置，集电结反向偏置5.3：案例实战上图是一个典型的多个三极管组成的集成电路，当BATMON_En输入为↑时，Q37作为（NPN）导通，即D6 pin3↓，即D36 pin1 and pin2都为↓，由于Q38，Q7均是PNP 三极管，当D6 PIN1 AND PIN2 都为↓，两个三极管导通，从而得到M_BATVOLT and S_BATVOLT为高电平点评：从上面的电路图中我们可以得到启发，电路图中向外箭头的并不一定是输出信号，一定要根据实际情况，D6是一个由2个二极管组成的3脚零件，利用了二极管的单向导电性，pin1 and pin2始终和3点电位保持一致。第六章：场效应管概述：场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管），在主板电路中我们常见的场效应管为MOS管，本章着重介绍MOS管的应用。场效应管相比较前面提到的三极管相比具有以下特点：（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID；（2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高；（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；（5）场效应管的抗辐射能力强。6.1:MOS管部分概述：主板电路中常见的MOS管可以概述为两类MOS管，P―MOS 和N―MOS。6.1.1:P―MOS:PMOS根据又可以分作3pin的MOS和8pin的MOS，但是工作原理是一致的MOS管的原理很简单，主要是在电路中的应用显得很重要，常见的作用主要是开关作用。 我们从图中可以看到：对于增强型来说，只有当Ugs<Ut时，Id才有电流。对于耗尽型来说，只有当Ugs<Up时，Id才有电流。对我们分析电路来说，Ugs<U(导通电压)，MOS导通。没有必要记许多复杂的概念和知识。6.1.2:N-MOS:N-MOS根据又可以分作3pin的MOS和8pin的MOS，但是工作原理是一致的 我们从图中可以看到：对于增强型来说，只有当Ugs>Ut时，Id才有电流。对于耗尽型来说，只有当Ugs>Up时，Id才有电流。对我们分析电路来说，Ugs>U(导通电压)，MOS导通。没有必要记许多复杂的概念和知识。6.1.3:MOS实战案例： 该电路是P-MOS，N-MOS，三极管的综合电路从该电路中我们可以看出是一个产生VDIMM电压的电路分析之前请预先知：DUALSW是S0 power,-susc_S5是代表低电平有效当开机后：DUALSW↑，此时Q36由于S点电压低于G点电压，Q36是N-MOS，该MOS导通，产生了VIDIMM，由于-SUSC_S5是低电平有效，可以肯定的是-SUSC_S5在开机时高电平，Q33 B点和E点都是↑，Q33截止。而此时Q32的G点电压也为↑，Q32是P-MOS，该MOS是截止的。===从而可以知道在这个电路中开机后只有一个MOS来产生VDIMM那么Q32是否显得多余？请看下面分析：众所周知：S3时将数据暂存在memory里，当系统在S3时，DUALSW↓，-SUSC_S5V↑，Q33截止，而此时Q32 G点↓，Q32为P-MOS，该MOS导通，产生VIDIMM。由此可见，此处利用双MOS来产生VIDIMM是完全有必要的，也是很合理的点评：MOS的原理很好实现，关键的是相关信号在什么状态下是high是low,相关信号的意义6.2:JFET部分：结型场效应管可以分作结构型N沟道和结型P沟道2.结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例) 在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。
