電路基礎知識 Willess 2009/3/5

電路基礎知識 三極管和MOS管 Block Diagram IC工作的基本要素 工作電壓種類 IC的Clock值 電路實例

三極管 三極管也稱晶體管或者電晶體，它的英文名稱BJT (Bipolar Junction Transistor)，它是非常重要的一種半導體器件，廣泛應用於各種電子電路中。 內部爲由P型半導體和N型半導體組成的三層結構，根據分層次序分爲NPN型和PNP型兩大類 三極管電路符號

三極管 三極管可以工作在放大區，飽和區，截止區。 三極管工作在放大區可以實現放大電路，這在模電中應用很多。 主板電路圖中往往只關心工作在飽和區，截止區。

三極管 截止状态等效电路 饱和导通等效电路 工作在截止狀態時，IC≈0，相當於開關的斷開狀態，因此，三極管可當做開關器件使用。 三極管工作在飽和狀態時，其VCES≈0，相當於開關的接通狀態。 等效電路如下所示： 截止状态等效电路 饱和导通等效电路

1.各類門電路 （注意，BJT是工作在飽和區或者截止區的）

MOS管 MOS管即金屬氧化物半導體三極管，又叫絕緣柵型場效應三極管MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)，分為增強型和耗盡型。 MOS管導通壓降小，損耗小，耐高溫，但開關速度不高，價格貴；而三極管開關速度快，抗靜電能力比MOS管強，但損耗較大。 MOS管是壓控，三極管是流控。 MOS管電路符號：

ui uo +VDD +VDD D S RD +VDD uo≈0 ui>UT 場效應管的開關特性 RD D G 截止状态 S 導通狀態 工作原理電路 轉移特性曲線 輸出特性曲線 截止状态 Ui<UT Uo =+VDD   ui uo G D S RD +VDD G D S RD +VDD G D S RD +VDD 導通狀態 uo≈0 ui>UT

電源產生電路（+3V_Dual）

+5V_USB_B

+1.8V_Dual+1.8V_Ref(for sequence)

+5V_Dual&+5V_USB

Block Diagram

Intel Prescott & Cedar Mill LGA775 CPU Block Diagram VGA 400/533/667 MHz 800 MHz Single Channel DDR2 SDRAM (2 x DIMM ’s) ATI RC410 GMCH PEG x16 Slot 100MHz Direct Media Interface 2GB/s On-board Audio Codec Realtek ALC883 24 MHz 66/100M ATI IXP450 Intel HD Audio 2 IDE Ports (UltraDMA100) 66/100M 150M 150M 4 Serial ATA IDE Ports (UltraDMA300) 150M 10/100 NIC Realtek RTL8101L 150M 48 MHz USB USB 8 USB 2.0 Ports USB USB IEEE1394 Agere LFW3226 USB USB 32.768KHz USB USB LPC Bus 33MHz,32-bit 33 MHz 14MHz 32.768KHz Primary PCI Bus 33MHz FWH Flash ROM Super I/O Asus A8000 33MHz 33 MHz 33MHz 1xParallel Port, 1x Floppy KB,MS 3 x PCI Slots

IC工作的基本要素 Chip 工作的四個要素 a. Voltage b. GND c. Data d. Clock Connector工作的三個要素 Data電壓是變化的,傳輸的信息用 0 和 1表示

工作電壓種類 五種基本電壓值 1.+12V :(黃色,供主板工作) 2. +5V(紅色) 3. +3.3V(橙色) 4 +5VSB(紫色, Standby電壓） 5. -12V（藍色）

工作電壓種類 電壓種類： Main power: S0/S1 Dual power:S0/S1/S3 Standby power:S0/S1/S3/S4/S5

BTW： GND（黑色） 白色: -5V 灰色: +5V Power OK signal 綠色: +5V (PS_ON#,電源工作電壓)

各Device使用的電壓 爲什麽USB和PS2是Dual power，而HDD或1394是Main power? LAN DDR2 Audio CPU Voltage +5V_Dual +12V +12 +5V +3.3V +3.3VSB +1.8V_Dual, +0.9V_Dual +5VSB +Vcore Status Dual Main Standby Main/Standby 爲什麽USB和PS2是Dual power，而HDD或1394是Main power? 電壓是提供IC工作，是一個電路工作的一個最基本最底層的必要條件！

Clock值

Clock值 Clock是一個基準頻率，它是一個標準，可以判斷出傳輸的Data值的信息。 RTC晶振 開機晶振 LAN clock PCI clock 1394 clock PCIE clock USB clock clock值 32.768KHZ 14.318MHZ 25MHZ 33MHZ 24.576MHZ 100MHZ 48MHZ Clock是一個基準頻率，它是一個標準，可以判斷出傳輸的Data值的信息。 时钟发生器提供给芯片的时钟信号是一个连续的脉冲信号，而脉冲就相当于芯片的脉搏，每一次脉冲到来，芯片内的晶体管就改变一次状态，让整个芯片完成一定任务。

主板的電子元件作用 電路都是由以下元件構成 電阻：分壓 電容：隔直通交，濾波 電感：通直流，阻交流 三極管/MOS管：開關，轉壓

電路實例 CPU Thermal trip DDR Voltage reference VGA port USB connector & Over Current 1394 connector Control Panel Speaker LAN LED Audio connector System fan Battery

CPU Thermal trip

DDR Voltage reference Memory margin

VGA port

USB connector & Over Current

1394 connector

Control Panel

Speaker 蜂鳴聲的產生

LAN LED

Audio connector (Rear Audio)

Front Audio Header

CPU fan

System fan

System fan 1.運放A不工作，B在工作。 當VB+ >VB- 輸出端為12V 當VB+ <VB- 輸出端為0V 2.SFAN_PWM輸入的為方波（如下），當高電平風扇轉，所以占空比（Duty值）越大轉速越快        

System fan 3.SFAN_TACH為輸出pin，最終作用為告知BIOS風扇轉速為多少。本身原理是電壓的變化轉換成轉速的變化，其中的電路圖在system fan里。 4. 通過運放，把SFAN_PWM的方波傳到RSFAN點，只是把原先SFAN_PWM的3.3V高電平轉成12V高電平。

System fan 5.在通過MOS，把RSFAN點電壓傳到SFAN_PWR,但此時有一個大電容CE25（100uf/16v）,大電容具有儲能功能，把方波變成三角波

System fan 6.假設SFAN_PWM輸入的方波 占空比為50%，則可認為輸出點SFAN_PWR為6V（12V*50%） 7.所以輸入（SFAN_PWM）的占空比愈大，輸出電壓（SFAN_PWR）越大（0~12V）,電壓越大轉速遠快（把該電壓輸入風扇內部電路，從SSFAN_TACH輸出）

Battery 3.0V Battery 2.6V 2.9V BATT comes from BATTERY at G3 state. So BATT will be 2.6V at G3 state. BATT comes from +3VSB at S5 state. So BATT will be 2.9V at G3 state. BATT G3 State S5 State

電壓轉換電路 電壓轉換電路有三種 1.電阻分壓電路 2.Linear電路 3.Switch電路

電阻分壓電路(DDR Voltage reference)

Linear電路 Vout=Vrefen Vin只要有電壓即可，Vout不是由Vin決定 Vrefen=+1.8V_Dual * 1KOhm/(1KOhm+ 1KOhm)=0.9V +VTT_DDR=Vout=Vrefen=0.9V

Switch電路 一個轉換芯片 兩個MOS管切換著工作 輸出的1.2V是一個動態的1.2V

Switch電路 1. Switch電路中，兩個MOS管交替切換工作，兩者不會同時工作 2.芯片pin腳定義，重點關心3pin:FB,UGATE,LGATE；這3pin關係為: (1)當FB<0.8V,UGATE輸出高電平，使上面的MOS管工作，把+5V拉下來，讓大電容PCE45充電 (2)當FB>0.8V,LGATE輸出高電平，使下面的MOS管工作，拉low，讓大電容PCE45放電 3.FB的0.8V本身由芯片自身Spec決定，這邊可以通過反推得出1.2V *（2K/2K+1.07K）=0.8V

Switch電路 4.一開始時,FB點電壓為0V<0.8V,上面的MOS管工作： 芯片讓UGATE輸出高電平把5V拉下來大電容充電 輸出電壓慢慢變大逐漸接近1.2V 輸出波形為：

Switch電路 5.當輸出電壓打與1.2V時，芯片把上面MOS管關閉，把下面MOS管打開： 芯片讓LGATE輸出高電平MOS導通,拉low大電容放 電輸出電壓慢慢變小逐漸接近1.2V 所以輸出電壓是一個動態1.2V（不斷充放電） ，輸出波形有上下稍微抖動。

Thanks for your attending！ Q&A Thanks for your attending！ 續篇： 主板上電過程 下回分解…