電腦主板常用的5個鴻星晶振的作用和晶振工作原
很多人都會問到主板上面的晶振到底是起到什么作用,
電腦主板一般都會有2-3個石英晶振,特別是一款圓柱晶振,有人專注提到這款晶振是做什么用,我有回答這款晶振是32.768K,行業(yè)里面簡稱為表晶或者是音叉晶體,同時我有注明說到這款是時鐘晶振,是用來控制時間等應(yīng)用的,但還是很多人看的很模糊,很不明白,下面簡單的介紹一下
概括來講主板晶振的作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率,這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。電腦主板用的是石英晶體振蕩器又成為有源晶振。微控制器的時鐘源可以分為兩類:基于機械諧振器件的時鐘源,如晶振、陶瓷諧振器槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置適用于晶振和陶瓷諧振器槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。具體來說主板中常見晶振種類共有5種,下面概述他們起到的主要作用
1)32.768KHZ晶振,為實時晶振,工作電壓為0.4V左右,系統(tǒng)時間基準(zhǔn)時鐘,上電之前為南橋內(nèi)部提供工作所需時鐘;
2)4.318MHZ晶振為時鐘晶振,工作電壓為1.1--1.6V;
3)25M用于網(wǎng)卡部分,為網(wǎng)卡提供工作時鐘;也用于Nvidia芯片上電時序中所需的時鐘。工作電壓為1.1--2.2V;
4)24.576M用于音效芯片,工作電壓為1.1--2.2V;
5)27M 為BGA內(nèi)部VGA部分提供相關(guān)工作時鐘。
計算機都有個計時電路,盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備,但它們實際上并不是通常意義的時鐘,把它們稱為計時器(timer)可能更恰當(dāng)一點。計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體,石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個寄存器與每個石英晶振相關(guān)聯(lián),一個計數(shù)器(counter)和一個保持寄存器(holdingregister)。石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。當(dāng)計數(shù)器減為0時,產(chǎn)生一個中斷,計數(shù)器從保持計數(shù)器中重新裝入初始值。這種方法使得對一個計時器進(jìn)行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。(南京鼎魁科技有限公司提供全系列鴻星晶振產(chǎn)品。如需現(xiàn)貨或選型支持請電話咨詢)每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒(clocktick)。晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再
串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi),晶振等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。
在使用時,陶瓷諧振器槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機械震動與沖擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,并且能夠在一定條件下保證運行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振
蕩器高,多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振器槽路相當(dāng)?shù)木取_x擇振蕩器時還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率耗散電容值。比如,HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時,相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容,整個電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容,相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下,晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能,范圍可以從低頻(固定)器件的幾個微安到可編程器件的幾個毫安。一種低功率的硅振蕩器,如MAX7375,工作在4MHz時只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。電子產(chǎn)品在目前的趨勢發(fā)展下,絕大部分產(chǎn)品都會選擇使用石英晶振系列產(chǎn)品,而選用陶瓷晶振的產(chǎn)品是越來越少,原因有幾點,其一是普通插件石英晶振價格沒有以前那么高,以低價格高精度的沖擊陶瓷晶振市場,其二是石英晶振的高精準(zhǔn)度和耐溫范圍要比陶瓷晶振好,陶瓷晶振精度往往達(dá)不到預(yù)期的效果,所有后續(xù)市場陶瓷晶振將會被慢慢的淘汰。
3晶振: 因晶振內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性,主板在運輸或搬運等過程中受到劇烈震動,晶振容易損壞。另外受到高溫烘烤時容易損壞(主要針對32.768KHZ 晶振)。
1)32.768晶振
周期有誤,會影響主板系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)確性,會出現(xiàn)時間走不準(zhǔn)的問題。這跟我們常用的手機,有的手機時間走不準(zhǔn)是一個道理。 對于INTEL、AMD、ATI芯片的主板,32.768晶振不起振,會導(dǎo)致主板不上電或上電后全板無復(fù)位。 對于NVIDIA芯片主板,32.768不起振則會出現(xiàn)跑CF或45(對應(yīng)的數(shù)碼卡),或數(shù)碼卡跑FF(有可能會出現(xiàn)I/O(winbond83627)第18腳或21腳兩者中有一個無時鐘)。 實例列舉:一片昂達(dá)N61G主板,開機數(shù)碼卡跑45,量得為32.768不起振,用二極體分別測晶振兩端對地阻值偏低,并且兩者阻值相似,而OK板晶振兩端分別為670歐、775歐(維修中沒必要記住其阻值,不確定時可參照OK板)
,更換晶振后阻值和波形均正常。后量拆下來的晶振(物料)兩端,發(fā)現(xiàn)其兩腳相互阻值只有10歐左右; 一片昂達(dá)NF5S主板,32.768不起振,插上電源后波形逐漸消失。測其對地阻值一端為700歐左右(正常),另一端為200歐左右,更換晶振后恢復(fù)正常。32.768晶振引發(fā)的相關(guān)故障,看似簡單,但也常常容易讓我們忽視,針對短期失效板以及換過BGA的主板,應(yīng)養(yǎng)成量測32.768波形的習(xí)慣,并注意其有無異響。
2)14..318MHZ:不起振,會影響主板上電后全板無復(fù)位。起振波形不正常,有可能會產(chǎn)生主板開機不定時檔機的現(xiàn)象。 實例列舉:一片經(jīng)測試員多次返回的主板,故障原因為不開機。后經(jīng)確認(rèn),該板開機不穩(wěn)定,大部分時間能開機,有時不開機,而不開機時全板無復(fù)位(14.318也不起振),更換晶振后恢復(fù)正常。為此晶振工作不穩(wěn)定。
3)25M:25M晶振,用于NVIDIA上電時序時,25M不振會影響不上電,或上電斷電或不開機。單邊起振也出現(xiàn)上電斷電現(xiàn)象。而25M用于網(wǎng)卡芯片時,不起振則會抓不到網(wǎng)卡。頻率異常會出現(xiàn)不連網(wǎng)或網(wǎng)燈不亮等現(xiàn)象。 實例列舉:一片NF520T的主板,抓不到網(wǎng)卡,測量25M晶振兩端,發(fā)現(xiàn)有電壓無波形,更換晶振后,故障消失。 一片七彩虹CN61G 1.5B主板,故障現(xiàn)象為不開機數(shù)碼卡顯FF,進(jìn)行了兩三次維修測量均未發(fā)現(xiàn)問題,而此板為短期板,并且換過BGA,因暫時無法修復(fù),放在工位上。在第四次插電源上電時斷電,后猛然醒悟,量得25M不起振,更換OK。
4)27M:27M晶振,用于主板BGA內(nèi)部的VGA部分,不起振會影響VGA無顯。 實例列舉:一片N68PV的主板,VGA不顯示,顯示屏提示“超出頻率范圍”,此板為短期失效板,后量得27M不起振,更換后恢得正常。
總結(jié):主板上最重要的晶振是實時晶振(32.768KHZ)和時鐘晶振(14.318MH(Z),實時晶振給南橋提供振蕩實時晶振,主板上幾乎所有的頻率都是以時鐘晶振為基礎(chǔ)的。南京鼎魁科技有限公司作為 鴻星全系列有源和無源貼片晶振全系列代理,提供主板晶振選型支持服務(wù)。歡迎登錄m.438665.com咨詢在線客服。

概括來講主板晶振的作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率,這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。電腦主板用的是石英晶體振蕩器又成為有源晶振。微控制器的時鐘源可以分為兩類:基于機械諧振器件的時鐘源,如晶振、陶瓷諧振器槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置適用于晶振和陶瓷諧振器槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。具體來說主板中常見晶振種類共有5種,下面概述他們起到的主要作用
1)32.768KHZ晶振,為實時晶振,工作電壓為0.4V左右,系統(tǒng)時間基準(zhǔn)時鐘,上電之前為南橋內(nèi)部提供工作所需時鐘;
2)4.318MHZ晶振為時鐘晶振,工作電壓為1.1--1.6V;
3)25M用于網(wǎng)卡部分,為網(wǎng)卡提供工作時鐘;也用于Nvidia芯片上電時序中所需的時鐘。工作電壓為1.1--2.2V;
4)24.576M用于音效芯片,工作電壓為1.1--2.2V;
5)27M 為BGA內(nèi)部VGA部分提供相關(guān)工作時鐘。
計算機都有個計時電路,盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備,但它們實際上并不是通常意義的時鐘,把它們稱為計時器(timer)可能更恰當(dāng)一點。計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體,石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個寄存器與每個石英晶振相關(guān)聯(lián),一個計數(shù)器(counter)和一個保持寄存器(holdingregister)。石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。當(dāng)計數(shù)器減為0時,產(chǎn)生一個中斷,計數(shù)器從保持計數(shù)器中重新裝入初始值。這種方法使得對一個計時器進(jìn)行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。(南京鼎魁科技有限公司提供全系列鴻星晶振產(chǎn)品。如需現(xiàn)貨或選型支持請電話咨詢)每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒(clocktick)。晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再

在使用時,陶瓷諧振器槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機械震動與沖擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,并且能夠在一定條件下保證運行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振

3晶振: 因晶振內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性,主板在運輸或搬運等過程中受到劇烈震動,晶振容易損壞。另外受到高溫烘烤時容易損壞(主要針對32.768KHZ 晶振)。
1)32.768晶振
周期有誤,會影響主板系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)確性,會出現(xiàn)時間走不準(zhǔn)的問題。這跟我們常用的手機,有的手機時間走不準(zhǔn)是一個道理。 對于INTEL、AMD、ATI芯片的主板,32.768晶振不起振,會導(dǎo)致主板不上電或上電后全板無復(fù)位。 對于NVIDIA芯片主板,32.768不起振則會出現(xiàn)跑CF或45(對應(yīng)的數(shù)碼卡),或數(shù)碼卡跑FF(有可能會出現(xiàn)I/O(winbond83627)第18腳或21腳兩者中有一個無時鐘)。 實例列舉:一片昂達(dá)N61G主板,開機數(shù)碼卡跑45,量得為32.768不起振,用二極體分別測晶振兩端對地阻值偏低,并且兩者阻值相似,而OK板晶振兩端分別為670歐、775歐(維修中沒必要記住其阻值,不確定時可參照OK板)

2)14..318MHZ:不起振,會影響主板上電后全板無復(fù)位。起振波形不正常,有可能會產(chǎn)生主板開機不定時檔機的現(xiàn)象。 實例列舉:一片經(jīng)測試員多次返回的主板,故障原因為不開機。后經(jīng)確認(rèn),該板開機不穩(wěn)定,大部分時間能開機,有時不開機,而不開機時全板無復(fù)位(14.318也不起振),更換晶振后恢復(fù)正常。為此晶振工作不穩(wěn)定。
3)25M:25M晶振,用于NVIDIA上電時序時,25M不振會影響不上電,或上電斷電或不開機。單邊起振也出現(xiàn)上電斷電現(xiàn)象。而25M用于網(wǎng)卡芯片時,不起振則會抓不到網(wǎng)卡。頻率異常會出現(xiàn)不連網(wǎng)或網(wǎng)燈不亮等現(xiàn)象。 實例列舉:一片NF520T的主板,抓不到網(wǎng)卡,測量25M晶振兩端,發(fā)現(xiàn)有電壓無波形,更換晶振后,故障消失。 一片七彩虹CN61G 1.5B主板,故障現(xiàn)象為不開機數(shù)碼卡顯FF,進(jìn)行了兩三次維修測量均未發(fā)現(xiàn)問題,而此板為短期板,并且換過BGA,因暫時無法修復(fù),放在工位上。在第四次插電源上電時斷電,后猛然醒悟,量得25M不起振,更換OK。
4)27M:27M晶振,用于主板BGA內(nèi)部的VGA部分,不起振會影響VGA無顯。 實例列舉:一片N68PV的主板,VGA不顯示,顯示屏提示“超出頻率范圍”,此板為短期失效板,后量得27M不起振,更換后恢得正常。
總結(jié):主板上最重要的晶振是實時晶振(32.768KHZ)和時鐘晶振(14.318MH(Z),實時晶振給南橋提供振蕩實時晶振,主板上幾乎所有的頻率都是以時鐘晶振為基礎(chǔ)的。南京鼎魁科技有限公司作為 鴻星全系列有源和無源貼片晶振全系列代理,提供主板晶振選型支持服務(wù)。歡迎登錄m.438665.com咨詢在線客服。