主板系统故障维修.ppt

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1、第第5章章 主板系统故障维修主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.2 主板基本组成【重点重点】5.3 主板芯片组技术5.4 主板基本电路【重点】【重点】5.5 主板总线与接口5.6 主板故障分析与处理主讲：XX老师1第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.1 ATX主板技术规格1主板技术规格类型主板经历了XT、AT、ATX、BTX几个阶段。技技术规术规格格产产品系列品系列市市场场主流主流主板规格ATX、WTX、EATX、BTX、AT*、LPX*、NLX*、XT*、PC*等ATXATXI/O总线PCI-E、PCI、PCI-X、VL*、MCA*、EISA*、ISA*、XT

2、*等PCI-EPCI-E芯片组产品Intel、AMD、VIA、nVIDIA、SIS、CHPS*等IntelIntelIntel芯片组5系列、4系列、3系列、900系列*、800系列*、400系列*等4 4系列系列主讲：XX老师2第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.1 ATX主板技术规格ATX技术规范对主板、电源和机箱做出了一系列的基本技术要求。虽然主板都遵循ATX规范，但这并不意味所有ATX主板都是完全兼容的。ATX主板规格：标准ATX、Micro ATX、Flex ATX和Mini ITX。主讲：XX老师3第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构Intel C

3、PUATX主板主讲：XX老师4第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构AMD CPUATX主板主讲：XX老师5第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构主讲：XX老师6第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.1 ATX主板技术规格主讲：XX老师7第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.2 BTX主板技术规格BTX设计目标：加强散热效果；加强散热效果；降低冷却系统的噪音；降低冷却系统的噪音；采用更小更精致的电路布线。采用更小更精致的电路布线。BTX是一个被市场淘汰的新标准。主讲：XX老师8第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.

4、1.2 BTX主板技术规格BTX主板 主讲：XX老师9第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.2 BTX主板技术规格 主讲：XX老师10第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.2 BTX主板技术规格 主讲：XX老师11第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.3 目前微机系统结构计算机专家Amdahl：计算机结构是程序员所看到地计算机系统的属性。微机系统结构是主要集成电路芯片和总线之间互联地形式，以及它们实现地硬件功能。系统结构设计思想：充分发挥CPU性能。为了保证硬件的兼容性，各个厂商都在总线插座和I/O接口一级保证符合微机设计标准。主讲：

5、XX老师12第5章 主板系统故障维修5.1 主板技术规格与结构5.1.4 最新微机系统结构CPU集成内存控制器前端总线采用QPI北桥简化为IOH南桥增加eSATA 和TPM接口Intel X58芯片组主板系统结构主讲：XX老师13第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.1 主板主要部件部件部件类类型型主主 要要 部部 件件集成电路北桥、南桥、BIOS、系统时钟、SIO、音频、网络、电源、稳压、桥接等芯片电子元件电阻、电容、电感、晶振、二极管、三极管、场效应管、电池、PCB板等元件主板线路信号线（数据、地址、控制）、电源线、地线（信号地、电源地）等线路总线插座Socket CPU、D

6、IMM内存、PCI-E显卡、PCI、USB等插座I/O接口SATA、eSATA、KB、MS、音频、LAN、DVI、VGA、1394、IDE、COM、FDD等其他插座24脚主板ATX电源（或20+4脚ATX）、8脚CPU_12V电源（或4脚12V）、前置面板按键和指示灯、前置音频、CMOS电池清除、CPU风扇、机箱风扇等插座主讲：XX老师14第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.1 主板主要部件主讲：XX老师15第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.2 常用电子元件1电阻电阻主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用于消耗电能的负载。如：分流、分压、限压、限流、保护、

7、偏置等。主讲：XX老师16第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.2 常用电子元件2电容电容主要特性是：隔离直流，导通交流。电容主要用于：滤波、保险、储能等电路。主讲：XX老师17第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.2 常用电子元件3电感电感的特性：导通直流，阻塞交流。电感用于对交流信号进行隔离，滤波或储能。主讲：XX老师18第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.2 常用电子元件4晶振晶振用于产生原始的时钟频率信号，这个频率通过时钟频率发生器芯片的倍频或分频后，形成微机需要的不同时钟信号。主讲：XX老师19第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5

8、.2.2 常用电子元件5阻抗、容抗与感抗对交流信号所起的阻碍作用称为阻抗。电容对高频率交流信号阻碍作用小。电感对交流信号的阻碍作用大。用电压源驱动电路，则输入阻抗越大越好；如果用电流源驱动电路，则阻抗越小越好。主讲：XX老师20第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.2 常用电子元件阻抗匹配指信号传输时，负载（IC芯片）阻抗要与传输线路（如接口）的阻抗相等，这样所有信号能量都被负载吸收了，传输到负载的信号就不会产生回波反射。阻抗不匹配的解决方法：一是串联/并联电阻；二是串联/并联电容或电感；三是用变压器做阻抗转换。主讲：XX老师21第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2

9、.2 常用电子元件主讲：XX老师22第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.3 晶体管元件1二极管二极管特性：单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。主讲：XX老师23第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.3 晶体管元件2三极管 三极管能以基极微小的电流变化量来控制集电极电流较大的变化量。三极管一般用于：放大电路、开关电路、稳压电路等。主讲：XX老师24第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.3 晶体管元件3场效应管场效应管是电压型控制元件，晶体三极管是电流型控制元件。主讲：XX老师25第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2

10、.4 电路保护元件保护元件：过电流保护（热敏电阻）、过电压保护（压敏电阻）、ESD（静电释放）保护和防雷保护（电涌保护器）等。1保险电阻保险电阻的阻值低（几欧姆至几十欧姆），功率小（1/8W1W）。保险电阻一旦熔断，需要更换才能修复。主讲：XX老师26第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.4 电路保护元件2PTC（正温度系数）热敏电阻PTC具有自恢复性。主讲：XX老师27第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.4 电路保护元件电路有过流（如短路）现象发生时，电路温度升高，PTC器件的阻值也会随之急剧升高，达到限制电流的作用，避免损坏电路中的器件。当故障排除后，PTC器

11、件的温度会自动下降，又恢复到低阻状态，因此PTC器件又称为可恢复性保险。主讲：XX老师28第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.4 电路保护元件30欧姆电阻0欧姆电阻一般用在数字/模拟混合电路中。0欧姆电阻可以做保险电阻使用。0欧电阻能限制环路电流，抑制电路噪声。一些空置的跳线采用0欧姆电阻。主讲：XX老师29第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.4 电路保护元件5静电保护器件保护元件：可变电阻（利用三极管实现）、TVS（瞬态电压抑制器）二极管、陶瓷压敏电阻、瞬态电压抑制器、ESD抑制器等。TVS能迅速将电流释放到接地端，响应时间也很短（1ns左右）。它广泛用于主板

12、以及各种USB设备的ESD防护。主讲：XX老师30第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.5 印刷电路板主板的基板是由6层或8层还氧树脂材料粘合在一起的PCB，主板上的电子元件通过PCB板上的铜箔线路连接。主讲：XX老师31第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.5 印刷电路板多层板布线更加宽松，线路之间的距离增大了，这会减少EMI干扰，使主板更加稳定。电信号在铜导线中的传输速度为20cm/ns（0.7倍光速）左右。主板布线原则：时钟线等长时钟线等长不等长的时钟线路会引起信号不同步，造成系统不稳定。主讲：XX老师32第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.5

13、 印刷电路板布线长度不会是时钟信号波长1/4的整数倍，否则会导致谐振现象，产生严重EMI辐射。主讲：XX老师33第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.6 主板跳线插座1机箱面板按键和指示灯接线主讲：XX老师34第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.6 主板跳线插座插座名称插座名称英文英文标记标记接接线颜线颜色色接接线颜线颜色色说说 明明电源开关PW_SW、Power SW黄色或黑色白色接线不分正负电源指示灯Power LED、MSG LED绿色白色绿灯，有正负之分硬盘灯HDD、HDD LED红色白色红灯，有正负之分复位按键Reset、RST蓝色白色接线不分正负报警喇

14、叭Speaker、SPK、MSI SW红色、橘色黑色接线不分正负主讲：XX老师35第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.6 主板跳线插座ATX电源CPU电源IDE插座CPU风扇主讲：XX老师36第5章 主板系统故障维修5.2 主板基本组成5.2.6 主板跳线插座主讲：XX老师37第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.1 Intel芯片组命名规则芯片组由北桥芯片和南桥芯片组成。芯片组的名称一般以北桥芯片命名。主讲：XX老师38第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.1 Intel芯片组命名规则北桥芯片功能：支持内存规格，最大容量，ECC等；支持显卡总线

15、接口，内置图形功能等；负责北桥芯片与CPU之间的信号传输；负责南北桥芯片之间信号的上传下达。主讲：XX老师39第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.1 Intel芯片组命名规则南桥芯片功能：SATA接口管理，ACPI（高级电源管理），键盘控制管理，RTC（实时时钟），USB接口等。南桥芯片还需要与BIOS芯片、SIO芯片、HAD音频芯片、LAN网络芯片等进行通信和数据交换。主讲：XX老师40第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.1 Intel芯片组命名规则芯片组命名规则：前缀+数字前缀P为主流芯片，如P45；前缀G为集成显卡，如G45；前缀Q为商业芯片组；前缀X

16、为顶级的芯片组，如X58等；前缀M为移动芯片组。主讲：XX老师41第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.1 Intel芯片组命名规则AMD芯片组：5系列（如AMD 570，已停产）；6系列（如AMD 690等，已停产）；7系列（如AMD 740/770/780/790等）；AMD公司将推出8系列芯片组。AMD南桥芯片以“SB”命名，如SB600系列，SB700系列等。主讲：XX老师42第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.2 Intel北桥芯片技术性能AMD公司从K8 CPU开始，将内存控制器集成在CPU内部，因此北桥芯片变得简化了，甚至能采用单芯片结构。Int

17、el公司在Core i7处理器内也集成了内存控制器，因此北桥芯片（IOH）也简化。主讲：XX老师43第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.3 Intel南桥芯片技术性能Intel南桥芯片称为ICH，如ICH10AMD南桥芯片称为SB，如SB750南桥芯片通过局部总线方式（如Intel的DMI）与北桥芯片相连。南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI、USB、LAN、SATA、音频、键盘、实时时钟、高级电源管理等。主讲：XX老师44第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.3 Intel南桥芯片技术性能主讲：XX老师45第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术

18、5.3.4 SIO芯片技术性能SIO芯片对常用输入输出设备进行管理，如并口、串口、软驱、PS/2键盘和鼠标等。SIO芯片具有CPU过电压保护、风扇转速监测、5V/12V电压监测等功能。主讲：XX老师46第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.4 SIO芯片技术性能SIO芯片主讲：XX老师47第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.5 网卡芯片技术性能集成网卡以Realtek RTL8000系列普及率最高主讲：XX老师48第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.6 声卡芯片技术性能由于信号干扰，声卡控制芯片不可能完全集成在南桥芯片内，在南桥芯片内仅集成了

19、数字音频信号处理器（DSP），音频信号的数/模转换以及声音输出/输入还得依靠声卡控制芯片。集成声卡一般采用HAD规范主要型号有Realtek ALC800系列产品主讲：XX老师49第5章 主板系统故障维修5.3 主板芯片组技术5.3.6 声卡芯片技术性能主讲：XX老师50第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.1 主板供电电路主板12V和5V直流电不能给CPU供电，所以需要供电电路进行直流电压转换（DC-DC），这些转换电路就是CPU供电电路。1主板供电电路要求保证CPU在大电流下稳定运行；具有快速的大电流响应能力；防止信号串扰效应。主讲：XX老师51第5章 主板系统故障维

20、修5.4 主板基本电路基本电路5.4.1 主板供电电路4主板单相供电电路工作原理DC-DC电路广泛采用开关电源供电方式，电路由PWM、MOSFET、电容、电感等组成。主讲：XX老师52第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.1 主板供电电路4主板单相供电电路工作原理单相供电电路中，电容和电感规格越高，场效应管数量越多，供电品质会越好。5主板多相供电电路一相电路能提供大约30A60A的电流，两相电路能提供大约60A120A的电流，如此累加。供电相数越多，能提供的电流就越大 主讲：XX老师53第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.1 主板供电电路主讲：XX

21、老师54第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.2 主板时钟电路时钟信号主要作用是同步。时钟信号由晶振和时钟发生器芯片组成。系统时钟（CLK）频率为14.318MHz实时时钟（RTC）频率为32.768kHz网卡时钟频率为25.000MHz主讲：XX老师55第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.2 主板时钟电路时钟发生电路往往采用一个频率较低的晶振（如14.318MHz），再利用集成电路芯片将晶振输入的信号调整到一个基准频率（如100MHz），然后根据要求，利用分频电路（除法电路）或倍频电路（乘法电路），将频率调整到需要的频率后输出。Intel公司制定

22、的频率合成器设计指南有：CK97、CK410、CK505等主讲：XX老师56第5章 主板系统故障维修5.4 主板基本电路基本电路5.4.3 主板开机电路开机电路工作条件：提供电源、时钟信号和复位信号，具备这三个条件后，开机电路就开始工作了 主讲：XX老师57第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.1 总线基本类型总线是多个部件之间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。内部总线用于各种集成电路芯片内部单元之间的互连；系统总线用于各种芯片之间的互连；外设总线用于微机与外部设备的互连。主讲：XX老师58第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.1 总线基本类型并行总线分为

23、5个功能组：数据总线、地址总线、控制总线、电源线和地线。并行总线有：FSB、HT总线、内存总线、PCI总线、PCI-X总线、AGP总线等。串行总线：PCI-E、SATA、eSATA、QPI、DMI、SPI、LPC、SMBus、USB、IEEE 1394等。主讲：XX老师59第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.2 总线带宽在模拟通信中（频带通信），总线带宽指通信频率之差；在数字通信（基带通信）中，带宽指数据传输速率。总线频率往往指总线上数据传输的频率。并行总线带宽（总线位宽总线数据传输频率）8主讲：XX老师60第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.2 总线带宽微

24、机并行总线性能微机并行总线性能总线类总线类型型时钟频时钟频率率（MHz）总线总线位位宽宽（位）（位）传输频传输频率率（MHz）总线总线带带宽宽FSB160040064160012.8GB/sHyper Transport80032320012.8GB/sDDR3-1600内存总线20064160012.8GB/sAGP 866325282.1GB/sPCI333233132MB/sPCI-X 2.066645334.3GB/sHub Link333266264MB/s主讲：XX老师61第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.2 总线带宽串行总线带宽指总线传输速率，单位为bit/s

25、。微机常用串行总线性能 总线类总线类型型总线带宽总线带宽总线类总线类型型总线带宽总线带宽总线类总线类型型总线带宽总线带宽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主讲：XX老师62第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.3 系统总线FSB：CPU与北桥芯片之间信号传输通道，最高频

26、率为1600MHz，带宽为12.8GB/s。QPI总线：基于数据包的点到点互连技术，单向带宽为12.8GB/s。HT总线：AMD公司的前端总线技术，最高频率为3200MHz，带宽为12.8GB/s。内存总线：负责内存与北桥芯片之间的数据并行传输。主讲：XX老师63第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.3 系统总线DMI总线：连接南北桥芯片的串行总线，采用点对点连接方式，时钟频率为100MHz，上行与下行单向带宽为1GB/s。SPI总线：用于SIO芯片的连接，带宽为3Mbit/s。SST总线：串行总线，用于系统温度管理，带宽为1Mbit/s。主讲：XX老师64第5章 主板系统故障

27、维修5.5 主板总线与接口5.5.4 外设总线PCI总线：位宽32位，时钟频率33MHz，总线带宽为133MB/s。主讲：XX老师65第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.4 外设总线PCI-E总线：点对点异步串行传输。基本PCI-E1总线有4条线，两条输人，两条输出，总线带宽为250Mbit/s（单工）。PCI-E可根据不同设备分配不同的传输带宽。主讲：XX老师66第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.4 外设总线USB总线：采用4根电缆，2根传输串行数据，2根提供电源。USB接口支持PnP，可热插拔，可以串接127个设备。USB 2.0带宽为480Mbit/

28、s，传输距离近百米。USB 3.0总线带宽高达5.0Gbit/s。主讲：XX老师67第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.5 常用接口SATA接口：SATA 2.0接口带宽为3.0Gbit/sSATA使用点对点传输协议，不存在硬盘设备的主从问题，并且每个驱动器独享接口带宽，SATA支持设备热插拔。主讲：XX老师68第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.5 常用接口IDE接口：ATA-133标准的IDE接口采用40针80线的接口型式，带宽为133MB/s，主要用于连接硬盘和光驱。主讲：XX老师69第5章 主板系统故障维修5.5 主板总线与接口5.5.5 常用接口S

29、IO接口：键盘接口、鼠标接口、RS-232接口、LPT接口、软驱接口等。光纤SPDIFeSATA1394aUSBRJ45同轴电缆SPDIF主讲：XX老师70第5章 主板系统故障维修5.6 主板故障分析与处理5.6.1 主板常见故障分析故障故障现现象象故障主要原因分析故障主要原因分析死机机箱带电，造成主板公共地不稳定；主板插座金属触脚簧片变形、管脚氧化等；插座簧片与板卡上的金手指接触不良；主板电容损坏，导致干扰增大；主板布满灰尘，造成信号短路；主板电子器件有故障或主板散热不良；主板与机箱之间短路等重新启动主板表面绝缘层损坏，造成信号干扰；主板芯片发热过高，运行不稳定；集成电路芯片和其它器件质量不

30、良；集成电路芯片质量老化，信号驱动能力不足等不能开机主板供电环境不良，导致主板电源电路损坏；电网瞬间产生的尖峰脉冲，损坏了主板供电插头附近的芯片；主板上三相稳压电路功率管损坏；电源故障导致主板保护电路工作；主板局部短路，导致主机电源启动保护短路；主板复位键失灵等运行缓慢主板电容损坏，导致干扰加大等主讲：XX老师71第5章 主板系统故障维修 课程讨论1.大ATX主板好，还是小主板好。2.英特尔微机系统结构有哪些优点与缺点。3.选择主板时，性能优先还是稳定性优先。4.插座连接错误时，通电后会不会烧毁主板？5.在相同规格下，主板越重质量越好吗？作业：5-2、5-3、5-8【本章结束】【本章结束】主讲：XX老师72第5章 主板系统故障维修