摘要：觸發電路、供電電路、時鐘電路、復位電路是主板上最主要的電路。通過學習和了解四大電路的基本工作原理，逐步分析其電路特性，提高對主板電路的認識和分析能力。 Abstract: Trigger circuit, power supply circuit, clocking circuit and reset circuit are the main circuits on the main board. We learn the basic working principles and analyze the characteristics of the circuits, which enhanced our ability to realize and analyze the circuits of the main board. 關鍵詞：主板 電路 架構 觸發 供電 時鐘 復位 Key words: main board circuit structure trigger power supply clock reset 隨著個人計算機（PC－Personal Computer）在各領域的普及，它的內部結構已被人們廣泛的認識和了解。作為構成計算機的重要部件——主板，更成為了人們關注的焦點。主板是一臺PC的基石，是連接計算機各部件的橋梁，它的穩定性往往決定了一臺整機的穩定性。研究和分析主板電路是認識和了解主板功能特性如何實現的重要途徑。 下面通過對主板的架構、觸發電路、供電電路、時鐘電路和復位電路來研究和分析主板電路。 主板架構原理 了解主板架構是掌握主板布局的重要方法，也是分析主板各部分單元電路的基礎。分析主板架構的重要依據是主板所采用的芯片組，芯片組是主板的靈魂，是CPU與周邊設備聯系的橋梁，它決定了主板的速度、性能。早期芯片組由二至四枚芯片組成，現在基本上由兩枚芯片組成（一體化芯片主板除外），分別由北橋（South Bridge）和南橋（North Bridge）組成。目前主板芯片組的主要生產廠商有英特爾（Intel）、威盛（VIA）、矽統（SIS）、揚智（ALI）等。下面分別以幾款較為典型的芯片組來分析主板的架構。 Intel 440LX、440BX與VIA 693、693A系列芯片組主板架構 圖1 此系列芯片組由北橋作為控制芯片，控制和管理高速傳輸設備，負責內存、圖形加速接口（AGP）與CPU的通訊，同時控制位于北橋與南橋之間的PCI總線。由南橋作為系統輸入/輸出芯片，控制和管理低速設備，如IDE、USB、ISA等外部設備，并通過I/O芯片間接控制鍵盤、鼠標、串口、并口等外部設備。 Intel 810系列芯片組主板架構 圖2 Intel 810系列芯片組增加了圖形和內存控制中心（GMCH－Graphics & Memory Controller Hub）、I/O控制中心（ICH－I/O Controller Hub）及固件中心（FWH－Firmware Hub）三個部件。從圖1與圖2的比較可以看出， Intel 810系列芯片組主板在對PCI總線的控制上發生了變化，GMCH與ICH之間采用了加速中心總線（AHA）進行通訊，其帶寬是PCI總線帶寬的兩倍，ISA總線在這里已不在使用。 Intel 845系列芯片組主板架構 圖3 Intel 845系列芯片組，承襲了Intel 8xx系列芯片組的架構，它由內存控制單元（MCH－Intel Memory Controller Hub）以及I/O控制中心（ICH2－Intel I/O Controller Hub 2）組成。MCH和ICH2之間通過Hub Link總線接口進行數據傳輸。由此芯片組架構的硬件平臺搭配Intel Pentium4處理器可實現AGP4X、PC133 SDRAM/DDRAM、Ultra ATA/100 IDE、LAN、USB等功能。 主板觸發電路 主板觸發電路即開機電路，它的觸發方式與電源供應器（簡稱電源）的結構密切相關。因此，有必要對電源的供電方式進行了解。電源可分為AT和ATX兩種結構，目前普遍采用的是ATX結構電源。ATX結構電源有20條引腳，引腳定義與顏色、電壓的對應關系見圖4： 圖4 其中，8引腳為PG（Power Good）信號。9引腳為待機供電。14引腳為PW-ON（Power-On）信號，14引腳與GND（Ground）短接后即可觸發電源工作，未觸發前9、14引腳輸出電壓均為+5V，其它引腳無輸出電壓。 根據電源的兩種結構，主板觸發也采用兩種方式。AT結構電源采用硬開機方式（觸發后PW-ON為常閉狀態），ATX結構電源采用軟開機方式（觸發后PW-ON為常開狀態）。由于軟開機是目前絕大多數主板采用的觸發方式，因此我們主要針對這種觸發方式進行分析。 觸發原理與目的分析： 通過PW-ON觸發主板開機電路，開機電路將觸發信號進行處理，最終發出低電位信號，將電源14引腳（綠）高電位拉低，觸發電源工作，使電源各引腳輸出相應電壓，為其它設備提供正常供電。 盡管在主板各部分電路的設計與應用中元件及芯片的組合布局方式不完全相同，但是實現的原理與目的始終是一致的。因此，分析典型的電路原理是掌握主板各部分電路知識的重要手段與途徑。 觸發電路分析： 1． 經過南橋的觸發電路（見圖5-1、圖5-2） 圖5-1 分析：在觸發電路中凡是參加開機的元件均由電源9引腳（紫）提供+5V供電。+5V高電位經電阻R1、R2，在PW-ON非接地端形成+3.3V高電位。當PW-ON被觸發（即閉合）瞬間，+3.3V高電位信號被拉低，變為低電位，南橋接收到低電位信號向電源14引腳（綠）發出低電位信號，將POWER（14）+5V高電位拉低，觸發電源工作，實現開機。 圖5-2 分析：當PW-ON被觸發（即閉合）瞬間，+3.3V高電位信號經反向器（如7404等）轉換為低電位，南橋接收到低電位信號向電源14引腳（綠）發出低電位信號，將POWER（14）+5V高電位拉低，觸發電源工作，實現開機。 2． 經過I/O芯片的觸發電路（如圖5） 圖6 分析：過程與經過南橋相似，只是由南橋控制I/O芯片，通過I/O芯片發出低電位信號將POWER（14）+5V高電位拉低，觸發電源工作。 雖然各主板廠商采用的觸發方式不盡相同，但最終實現的目的卻是一致的。通過分析上述幾種觸發方式，可以用觸類旁通的方法對采用其它方式觸發開機的主板進行剖析。此外，還有部分品牌的主板有自己專門的開機復位芯片，如華碩（ASUS）。 主板供電電路 這里所指的主板供電是指為CPU供電，最終目的是為CPU電源輸入端提供CPU正常運行時所需的電壓和電流，是通過ATX電源輸出電壓經DC→DC（直流→直流）降壓轉換后實現的。 隨著CPU性能的不斷提升，CPU對供電的要求也越來越高，高頻率、大電流的供電要求已成為CPU供電的基本趨勢。這樣也使這部分電路成為主板上信號強度較強的區域，為了避免對主板中其它信號較弱的數字電路產生串擾效應（Cross Talk），這就對CPU供電電路提出了更高的設計和制造要求。觀察和分析CPU供電電路的設計方法與制造工藝也是我們判斷一款主板品質優劣的重要依據。 圖7為單相CPU供電電路示意圖，也是主板供電電路的基本原理圖。 圖7 基本供電原理分析： 獲得ATX電源輸出的+5V或+12供電后，為CPU提供供電（此時未達到CPU核心供電要求），CPU電壓自動識別引腳發出電壓識別信號（VID－Voltage Identification Code）給電源控制器（PMW control），電源控制器通過控制兩個場效應管（MOSFET）導通的順序和頻率，使其輸出的電壓與電流達到CPU核心供電要求，實現為CPU供電的目的。 從圖7可以看出，單相供電需要兩個場效應管，此外還需要兩只電解電容。在電源輸入端使用大容量電解電容進行退耦，在輸出端使用大容量電解電容進行濾波就可以得到比較平滑穩定的電壓曲線，使輸出端達到CPU供電電壓要求， 電源控制器是CPU供電的核心，其功能特性也是我們研究的重點。在CPU供電電路中最為常見的是Intersil公司設計的電源控制器芯片（PMW Control IC），其中以HIP630x最為典型。現以HIP6302為例分析CPU供電電路。 HIP6302是一款多相電源控制器芯片（multi-phase PMW Control IC）,其引腳功能描述如圖8。 圖8 引腳1－5為電壓自動識別引腳，信號由CPU根據電壓識別原理提供，是CPU獲得核心供電的依據和基礎。電壓識別信號一般由4-5位數字編碼組成，位數越多識別精度越高。 電壓識別信號遵循VRM規范，VRM（Voltage Reference Model）是Intel公司設計的供電標準。目前應用較多的供電標準為VRM 9.0，支持電壓范圍為1.1V-1.85V。VRM 9.0對應的電壓識別信號編碼組合見附表1。 圖9是利用HIP6302為CPU提供供電的簡易方框圖描述。 圖9 從圖9中可以看出這是一款兩相供電電路，其基本工作原理與單相供電電路原理相似，可以看作由兩個單相供電電路并聯構成。圖10給出了兩相供電電路圖。 圖10 從圖10中可以發現為主控芯片（HIP6302）專門搭配的兩個從屬驅動芯片（HIP6601），其引腳功能描述如圖11。 圖11 驅動芯片的作用是在獲得電源控制器相位控制信號的同時向場效應管發出脈沖信號，各場效應管再遵循一定的順序進行輪流導通截止，最終經濾波輸<