XXXX西科大第2学期常用电子产品使用与维护参考答案.doc

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1、2010/2011学年第2学期常用电子产品使用与维护参考答案一、大作业( 大作业三选二，第一题必选。)第一题：模拟演练自行购买计算机（笔记本电脑或台式电脑）一台，要详细介绍计算机配置及各硬件参数-要介绍计算机用途及配置理由。答：略。第二题： 参阅相关书籍及中外文资料，了解计算机（选择台式或笔记本）主板几大电路模块工作原理。答： 台式电脑主板一般由接口电路（键盘、鼠标接口电路，串口、并口接口电路，USB接口电路，电源接口电路、硬盘接口电路），CMOS电路和BIOS电路，开机电路，供电电路（CPU供电电路、内存供电电路、南北桥芯片组供电电路、AGP和PCI-E供电电路），时钟电路，复位电路等组成。

2、其电路组成及原理： 一般由接口电路 键盘、鼠标接口电路-键盘、鼠标的PS/2接口是一种6针的圆形接口（也可以用USB接口，见USB接口电路），其中4针用于传输数据和供电，2针为空脚。主板中键盘、鼠标的接口主要采用PS/2通信协议（串行通信协议），进行通信的两端通过时钟脚（CLOCK）同步，并通过数据脚（DATA）交换数据，键盘、鼠标接口电路主要由电容、电感、排阻、跳线、南桥芯片或I/O芯片等组成。主板键盘、鼠标接口电路的时钟信号和数据信号一般由南桥芯片或I/O芯片控制。其原理是，电源通过跳线和保险电阻将供电电流加给排阻，再由排阻分给键盘接口和鼠标接口与南桥芯片之间的数据通信线路，同时又通过电感

3、，为键盘和鼠标接口供电。其中，电阻起到提升信号的作用，电感起到供电、数据传输时的抗干扰作用，电容起滤波作用并改善数据传输质量。 串口、并口接口电路-串口、并口是主板的外部接口。a. 串口又称为RS232口、COM口，串口主要用来连接外置的调制解调器和工控设备。主板串口接口电路主要由串口插座、滤波电容和电感、稳压二极管、串口管理芯片、南桥芯片或I/O芯片等组成。串口接口电路可以由I/O芯片控制或南桥芯片控制。其原理是，电源通过稳压二极管向串口芯片供电，通过南桥芯片或I/O芯片来控制串口芯片的数据传输，电容在数据传输时起到提高抗干扰作用。b. 并口是主板的外部设备接口，常用来连接打印机、扫描仪等设

4、备。并口是一个25针空的接口，其中8根是地线，剩下的17根中数据线占8根，可进行数据输出，状态线占5根，用来输入状态信号，控制线占4根，用来输出控制信号。并口接口电路主要由并口插座、排阻、排容和电感、并口管理芯片、南桥芯片或I/O芯片等组成。其原理是，电源通过电阻，把电流分配给并口插座与南桥芯片或I/O芯片之间的传输通路，进行数据传输控制。此时，电路中的电阻起到提升信号，电容起到滤波和防止静电的作用。 USB接口电路-USB（Universal Serial Bus）是“通用串行总线”，是计算机中应用非常广泛的一种主流接口，目前使用USB接口的外设非常多，主要有打印机、扫描仪、数码产品等。US

5、B接口电路主要由USB接口插座、电感、排阻、滤波电容、保险电阻、南桥芯片等组成。其原理是，USB接口电路中的保险电阻用来防止USB设备发生短路时烧坏ATX电源，贴片电阻、贴片电感是在数据传输时起到缓冲和滤波的作用，同时可改善数据传输质量(可参见简答题中，U盘的组成结构及工作原理)。 电源接口电路-目前主板中使用的电源插座都是ATX电源插座，ATX电源插座是一个20针或24针双排长方形电源接口。20针或24针（也有4针、8针CPU辅助电源）ATX电源接口主要输出5V、12V、3.3V等几种工作电压。3.3V主要用在给南桥、北桥、内存和部分CPU外核电压供电。12V主要用在给CPU、场效应管、风扇

6、、串口管理芯片供电。5V主要用在CMOS电路、开机电路、键盘鼠标接口电路供电。其原理是，20针或24针ATX电源中第14针或16针主要用来控制电源的开启与关闭。当此脚的电压为低电平时，ATX电源的各个针脚开始输出各种工作电压，为主板及其他设备供电；当此脚为高电平时，电源各个针脚停止输出电压，电脑被关闭。 硬盘接口电路-主板硬盘接口主要包括IDE接口、SATA接口、USB接口、IEEE1394接口等，其中IDE接口、SATA接口使用比较广泛，目前大部分主板都同时支持IDE（40个针脚）接口和SATA（7个针脚）接口，特别是SATA接口硬盘已经逐步成为市场主流。其原理是，都通过南桥芯片控制。 CM

7、OS电路和BIOS电路 CMOS电路-主要由CMOS随机存储器、实时时钟电路（振荡电路、晶振、谐振电容等）、跳线、南桥芯片、电池及供电电路等几部分构成。其原理是，当ATX电源接电后，ATX输出5V待机电压，此电压通过三端稳压器后，转换成3.3V电压，此电压通过三端稳压二极管分别加到南桥芯片和跳线的第一针脚。由于三端稳压器输出电压高于电池3.0V电压，使三端稳压二极管内置的二极管的负极电压高于正极电压，处于截止状态。此时CMOS电路有ATX电源供电，CMOS电路同样处于工作状态，并随时准备参与唤醒任务。当主板开始工作后，CMOS电路会根据CPU的请求向CPU发送开机自检程序，准备开机。当ATX电

8、源断电瞬间，使三端稳压二极管内置的二极管的负极电压低于正极（电池）电压，恢复使电池向南桥供电，保证CMOS电路正常工作，CMOS存储器中的信息不丢失。 BIOS电路-BIOS全名为 Basic Intput Output System，即基本输入/输出系统，是电脑中最基础而又最重要的程序。这一段程序存放在一个不需要电源的记忆芯片中，就是平常所说的BIOS。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里的程序来完成的。BIOS是硬件与软件之间的一个“转换器”或是接口，它负责开机时对系统的各种硬件进行初始化设置和测试，以确保系统能够正常工作。其原理是，当主机电源

9、开始供电，CPU接收到电压调节系统发出的一个电压信号，经过一系列的逻辑单元确认CPU运行电压后，主板芯片接收到发出“启动“工作的指令，让CPU复位并接着CPU发出寻址信息寻找自检程序，寻址信息通过前段总线发向北桥芯片，北桥芯片接到寻址信息后，再发给南桥芯片，南桥芯片收到寻址信息后，通过PCI总线传输到ISA总线，再由ISA总线控制器和译码器向BIOS芯片传输16位地址信号。BIOS接到地址信号后再通过ISA总线、PCI总线、南桥、北桥、前端总线向CPU输出自检程序，CPU收到自检程序后开始自检并启动计算机。 开机电路-主板开机电路是主板中的重要单元电路，主要由ATX电源插座、南桥芯片、I/O、

10、门电路、开机键（PW-ON）、开机芯片和一些电阻、电容、三极管、二级管等元件组成。其原理是，主板开机电路通过开关（PW-ON）触发主板开机电路，开机电路中的南桥芯片或I/O芯片对触发信号进行处理后，发出控制信号，控制开关控制三极管或门电路将ATX电源相应针脚的高电位拉低，以触发ATX电源主电源电路开始工作，使ATX电源各针脚输出相应工作电压，为主板等设备提供工作电压。 供电电路-主板供电电路是主板重要的单元电路，其作用是将ATX电源输出的电压进行转换处理，使其满足不同设备的需要。主板供电电路主要由以下电路构成。 CPU供电电路-主板的CPU供电电路主要由电源管理芯片、电感线圈、场效应管（MOS

11、FET管）和电解电容等元件组成。CPU供电电路通常采用PWM开关电源方式供电，即由电源管理芯片根据CPU工作电压需求，向连接的场效应管发出脉冲信号，然后控制场效应管的导通与截止，将电能储存在电感中，然后再通过电容滤波后向CPU输出工作电压。其原理是，当电脑开机后，电源管理芯片在获得ATX电源输出+5V或+12V供电后，为CPU提供电压，接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID给电源管理芯片。电源管理芯片再根据CPU的VID电压，发出驱动控制信号，控制两个场效应管导通的顺序和频率，使其输出的电压与电流达到CPU 核心供电要求，为CPU提供工作需要的供电。 内存供电电路-目前主板向DDR2

12、(或DDR3)内存提供的电压为1.8V和0.9V上拉电压，它是一种开关电源组成的供电方式，采用这种方式的供电电路主要由专业的电源管理芯片、电感、场效应管、滤波电容等部件组成。其工作原理与DDR供电电路的原理相似（请参考DDR供电电路的原理的相关书籍和资料）。（略） 南北桥芯片组供电电路-主板中南北桥芯片组需要的电压主要有3.3V电压、2.5V、电压1.8V电压、1.5V电压、1.2V电压。由于芯片组需要的工作电压较多，主板一般都设有专门的南北桥供电电路为南北桥组供电。其供电方式和内存供电电路基本相同。（略） AGP和PCI-E供电电路-其供电方式和内存供电电路基本相同。（略） 时钟电路-主板时

13、钟电路主要由时钟发生器芯片、14.318MHz晶振、电容、电阻和电感等组成。主板上多数部件的时钟信号由时钟发生器提供不同的时钟频率。时钟发生器是主板时钟电路的核心，如同主板的心脏。其原理是，当开机时，南桥收到PG信号后，发送复位信号给时钟电路中的时钟发生器芯片，同时电源的3.3V经过二极管和电感进入时钟发生器芯片，为时钟电路供电。此时时钟发生器芯片内部的分频器开始工作，和晶振一起震荡，将晶振产生的频率按照需要放大和缩小后，输送给主板的各个部件。 复位电路-主板复位电路主要由ATX电源第8脚、复位开关、74门电路、南桥、电阻和电容等元件组成。ATX电源第8脚通过门电路芯片74HC14D分别连接到

14、南桥芯片、北桥芯BIOS芯片、时钟发生器芯片、电源管理芯片。其原理是，当ATX电源开始工作是，电源第8脚（PG信号）在电源的工作瞬间会有一个延时的过程，延时的时间100ms500 ms。此瞬间变化的01电平信号通过门电路芯片74HC14D后被分成了5路，一路通过PWORK端口进入南桥芯片内部的系统复位控制模块，使南桥复位；一路通过PWORK端口进入北桥芯片，为北桥提供PWORK信号；一路通过WPJ端口进入BIOS芯片，为BIOS电路提供复位信号；一路通过PG#端口进入时钟发生器芯片，为时钟电路提供复位信号；最后一路通过PG#端口进入电源管理芯片，为供电电路提供复位信号。复位信号进入这几个芯片后

15、，首先使它们复位开始工作，为主板提供供电、时钟频率等。 笔记本电脑主板一般由上电时序与开机电路、 电源切换控制电路和充电控制电路、系统供电电路、CPU供电电路、其他供电电路（ 内存供电电路、芯片组供电电路、显卡/PC卡供电电路、PC卡插槽供电电路）、时钟电路、复位电路、CMOS电路和接口电路、（电源适配器）和高压板供电电路构成。虽然台式电脑和笔记本电脑外形差别很大，但其基本架构和原理还是一样的。故，各电路的构成与工作原理介绍参阅台式电脑相关电路。（略）第三题：了解怎样看无线电电路图，简述一种常用电子产品电路原理（如稳压电源、收音机等）。答： 单片调频调幅收音机工作原理。见图（1）所示。收音机是

16、用“电磁感应”原理接收 图（1）调频调幅收音机电原理图电磁波信号，其工作过程简述如下。 调幅收音机工作原理过程：通过图（2），可看出，其工作过程是通过天线调谐回路和本机振荡混频后的差频得到固定的465KHz中频信号（这样可获得最好的选择性.），经过 图（2）调幅收音机工作原理框图中频放大后，再经过检波器后取出低频（音频）信号，经送前置放大器进行放大，最后送到功率放大器进行放大输出我们需要的音频信号，完成了调幅高频载波的解调过程。 调频收音机工作原理过程：通过图（3），可看出，其工作过程是通过天线调谐回路和本机振荡混频后，得到10.2MHz中频信号，经过二次（一次鉴频，一次检波）检波后低频信号，

17、经送前置放大器进行放最后送到功率放大器进行放大输出我们需要的音频信号，完图（3）调频收音机工作原理框图成了调频高频载波的解调过程。 串联式稳压电源工作原理：见图（4）所示。串联型稳压电路，除了变压、整流、图（4）串联式稳压电源电原理图滤波外，稳压部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压V0变化时，取样电路将输出电压V0的一部分馈送回比较放大器和基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管集射极间的电压，补偿V0的变化，从而维持输出电压基本不变。二、简答题 笔记本电脑主板与台式电脑的差异。答：台式电脑的主板

18、可以包含系统平台的芯片组合48个标准插槽，即所谓的功能扩展槽。这些插槽可分别接入本地网卡、声卡和显卡等功能模块，用于满足不同的应用环境下的系统需求。此外，还需要一个专门的机箱为电源，为主板提供3.3V、5V和12V等直流稳压电源。由于受空间体积限制较小，主板上的电子元件体积较笔记本电脑打，布局也相对稀疏。笔记本电脑则是采用“All-In-One”的单一主板设计理念，整机通常包含一块主板和相应的接口设备，如内置键盘、光驱等。主板上除了系统芯片组平台外，还集成了显卡、声卡、本地网卡等各功能模块。由于主板上的元器件安装密度很高，为减少发热量，集成电路芯片一般都采用CMOS芯片。此外，主板还集成了系统

19、芯片工作的电压产生和管理的电源模块，负责整个电脑系统工作电压的产生及系统电池的充放电控制。 笔记本电脑显示记模组与台式电脑的差异。答：台式电脑需要将主机的视频信号通过VGA（Video Graphics Array）模拟信号端口输出到外接的基于VGA视频端口的液晶显示屏，整个显示系统也会显得有些厚重。笔记本电脑采用的是基于LVDS（Low Voltage Differential Signal）数字视频传输界面的液晶显示屏模组（Liquid Crystal Display, LCD）.该视频界面具有工作电压低、差分信号抗干扰力强和数据传输带宽高等VGA接口无法比拟的特点。LCD显示面板具有体积

20、小、驱动电压低、功耗小的特点。其自身不发光的被动显示特性，是人的眼睛观看不易产生疲劳，有利于眼睛的健康的保护。同时，主板还预留VGA视频输出端口，一保证在外接显示设备接入时的视频信号输出。 双核处理器和双处理器的区别。答：所谓双核处理器就是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理核心。简单的说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来，共同使用一份缓存等硬件配置。双处理器就是双芯片或两块CPU，也就是核心是两个外，其它缓存等硬件配置都是双份的。 使用数字万用表测量场效应管的好坏。答：用数字万用表测量场效应管的好坏：将数字万用表拨到二极管挡，然后先将

21、场效应管的三只引脚短接，接着用两只表笔分别接触场效应管三只引脚中的两只，测量三组数据。如果其中两组数据为1，另外一组数据在300800之间，说明场效应管正常；如果其中有一组数据为0，则场效应管被击穿。 U盘的组成结构及工作原理。答：当U盘连接到电脑主机的USB接口中，电脑USB接口的5V电压通过U盘的USB接口的供电针脚为U盘供电电路提供供电，产生Vcc电压。接着USB接口电路中的USB插座的数据输入针脚为高电平，而数据输出引脚为低电平；当电脑主板中的USB模块检测到数据线上的一高一低电平信号后，就认为USB设备连接好，向USD设备发出准备好信号。接着U盘的主控芯片调取存储器中的基本信息及文件

22、信息，通过USB接口发送给电脑主机的USB总线，电脑主机接收数据后，就会提示发现新硬件，并开始安装U盘的驱动程序。驱动程序安装完成之后，接着用户就看见U盘存储器中的文件了。当用户向U盘中存储数据文件时，主控芯片首先检测其写保护端口的电平信号。若写保护端口为高电平信号，则主控芯片接着向闪存芯片发送一个读写信号，接着闪存将数据存入其中；若写保护端口为低电平信号，则主控芯片向闪存芯片发送一个写保护信号，闪存将拒绝数据的存储。三、填空 BIOS 芯片实质是一个ROM,其中保存电脑最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。 北桥芯片是主板上离CPU最近的一块芯片，负责

23、与CPU联系并控制内存、PCI、AGP数据在北桥内部传输。南桥芯片主要负责I/O接口及IDE设备的控制等，是输入/输出控制器中心。 显示器的带宽是显示器视频放大器通频带宽度，它决定显示器的亮度和色彩。 测量法是故障检测中使用最为广泛、最有效的方法。-根据检测的电参数特性可分为电阻法、电压法、 电流法 、波形法和 逻辑状态发 。 用31/2位数字万用表测量电阻时，如果量程置位在20M档位，显示屏上最大显示数 为 19.99 。 从U盘（USB接口）到硬盘的数据传输受存取速度的控制。 CPU扩展指令集指的是CPU增加的多媒体或者是3D处理指令，著名的有MMX、SSE、SSE2和SSE3指令集。 模拟示波器的操作简单、垂直分辨率高、数据更新快、实时带宽和实时显示这些特点是数字示波器所不具备的。