计算机维修技术辅导资料

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1、第五章 主板系统故障维修DC/DC：直流电压转直流电压。但目前 DC/DC 多指开关电源。DC/DC 是线性式和开关式 稳压器的总称. LDO： LDO 是 low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳 压器来说的。LDO 也是 DC/DC 的一种。RF：是 Radio Frequency 的缩写，即射频。在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会 形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在 电磁波频率低于 100khz 时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电 磁波频率高于 100khz 时，电磁波可以在空气中传播。

2、RF 指具有远距离传输能力 的高频电磁波，射频技术在无线通信领域中被广泛使用。VCC：在电子电路中，VCC 是电路的供电电压, VDD 是芯片的工作电压： VCC：C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压， D=device 表示器件的意 思, 即器件内部的工作电压，在普通的电子电路中，一般 VccVdd ! 有些 IC 同时有 VCC 和 VDD， 这种器件带有电压转换功能。VCC 一般就是指电源的正极，而 GND 是 Ground 的缩写，也就是地线，不过一般 都特指负极。 滤波、去耦、旁路电容：滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在

3、放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件 VCC 到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗 Zi*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足，它相当于一个电量中转站。这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC 管脚处放置小电容的原因之一（在 vcc 引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦

4、电容的主要功能就是提供 一 个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这

5、样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹） ，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。去耦和旁路都可以看作滤波。去耦电容相当于电池，避免由于电流的突变而使电压下降，相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大，对更高频率的噪声，基本无效。旁路电容就是针对高频来的，也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC 串联模型。在某个频率，会发生谐振，此时电容的阻抗

6、就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图，就会发现一般都是一个V 形的曲线。具体曲线与电容的介质有关，所以选择旁路电容还要考虑电容的介质，一个比较保险的方法就是多并几个电容。去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是 0.1F。这个电容的分布电感的典型值是5H。0.1F 的去耦电容有 5H 的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz 左右，也就是说，对于 10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。 1F、10F 的电容，并行共振频率在 20MHz 以上，去除高频噪声的

7、效果要好一些。每10 片左右集成电路要加一片充放电电容，或1 个蓄能电容，可选 10F 左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即 10MHz 取 0.1F，100MHz 取 0.01F。负载电容：负载电容是指晶振的两条引线连接块内部及外部所有有效电容之和，可看 作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频 率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一 个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。 所

8、以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否 则会造成电器工作不正常。 体的特性类似电感，它在加电压后会产生机械弯曲，然后在断电时弯曲产生的应力释放产生电能，这时所产生的电能在放进电容之后，就会存放起来。这时弯曲 恢复 成正常时，电容中的电能就会作用到晶振上，利用电路捕获这个释放时 间，并正反馈它，以相同极性和电容一起送进晶振，加强它的弯曲，重复刚才的 过程。 输入阻抗：输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源 U，测 量输入端的电流 I，则输入阻抗 Rin 就是 U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的 两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。输入阻抗

9、跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。 对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易 驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对 电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则 输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于 低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功 率时，也要考虑 阻抗匹配问题 输出阻抗：无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号 源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源） ，内阻应该为 0

10、，或理想电 流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意 但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻 r 的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻 r，就是（信号 源/放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流 I 从这 个负载上流过，并在这个电阻上产生 Ir 的电压降。这将导致电源输出电压的下 降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的 “阻抗匹配”一问） 。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实 际的电路是不可能的 阻抗匹配：阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适

11、的搭配方式。阻抗匹配 分为低频和高频两种情况讨论。我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实 际的电压源，总是有内阻的（请参看输出阻抗一问） ，我们可以把一个实际电压源， 等效成一个理想的电压源跟一个电阻 r 串联的模型。假设负载电阻为 R，电源电 动势为 U，内阻为 r，那么我们可以计算出流过电阻 R 的电流为：I=U/(R+r)，可 以看出，负载电阻 R 越小，则输出电流越大。负载 R 上的电压为： Uo=IR=U/1+(r/R)，可以看出，负载电阻 R 越大，则输出电压 Uo 越高。再来计 算一下电阻 R 消耗的功率为： P=I2R=U/(R+r)2R=U2R/(R2+2Rr+r2)=U

12、2R/(R-r)2+4Rr =U2/(R-r)2/R+4r 对于一个给定的信号源，其内阻 r 是固定的，而负载电阻 R 则是由我们来选择的。 注意式中(R-r)2/R，当 R=r 时，(R-r)2/R可取得最小值 0，这时负载电阻 R 上可获 得最大输出功率 Pmax=U2/(4r)。即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获 得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。对于纯电阻电路，此结论同样 适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变， 就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共扼匹配。在 低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题，只

13、考虑信号源跟负载之间的情况， 因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线” ，反射可以 不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的） 。从以上 分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载 R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载 R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号 源内阻匹配的电阻 R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是 在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这 时我们也会叫做阻抗失配。在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长 就很短，当波长短

14、得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变 原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载 端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉 到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方 面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构 以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。 例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为 75，而一些射频设备上则常用特征阻 抗为 50 的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为 300 的扁平平行 线，这在农村使用的电视

15、天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。因为电视机 的射频输入端输入阻抗为 75，所以 300 的馈线将与其不能匹配。实际中是如何 解决这个问题的呢？不知道大家有没有留意到，电视机的附件中，有一个 300 到75 的阻抗转换器（一个塑料封装的，一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有 两个大拇指那么大） 。它里面其实就是一个传输线变压器，将 300 的阻抗，变换成75 的，这样就可以匹配起来了。这里需要强调一点的是，特性阻抗跟我们通常理 解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能通过使用欧姆表来测量。 为了不产生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹 配，如果阻抗

16、不匹配会有什么不良后果呢？如果不匹配，则会形成反射，能量传递 不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强， 有些地方信号弱） ，导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏 发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射 干扰等。当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？第一，可以考虑使用变压器来做阻抗转 换，就像上面所说的电视机中的那个例子那样。第二，可以考虑使用串联/并联电容 或电感的办法，这在调试射频电路时常使用。第三，可以考虑使用串联/并联电阻的 办法。一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如 高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高， 可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485 总线接收器，常在数据线 终端并联 120 欧的匹配电阻。为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个例子：假设你在练习拳击 打沙包。如果是一个重量合适的、