Зачем нужны конденсаторы на материнской плате
Обновлено: 02.07.2024
Замена конденсатора на материнской плате – очень сложный процесс, для выполнения которого требуется твердая рука. Каждый конденсатор очень точно крепится к материнской плате с помощью припоя. При замене необходимо использовать ту же точность, иначе вы рискуете необратимым повреждением машины.
Найдите неисправный конденсатор
Первым шагом в процессе ремонта является определение конденсатора, который необходимо заменить. Обычно неисправный конденсатор имеет какую-то выпуклость на верхней части. Выпуклости иногда очень тонкие, что затрудняет их обнаружение. Еще одним верным признаком того, что конденсатор неисправен, является его утечка.
Удалите поврежденный конденсатор
Точка соединения конденсаторов находится в нижней части материнской платы, поэтому ее необходимо снять, чтобы получить доступ к нижней части. С помощью паяльника нагрейте имеющийся припой в точке соединения каждой (обычно двух) ножки конденсатора. Затем аккуратно вытащите конденсатор из ножки на верхней стороне материнской платы.
Если у вас возникли проблемы с расплавлением существующего припоя на материнской плате, попробуйте добавить немного нового припоя, а затем нагреть их вместе.
Замените старый конденсатор
После удаления неисправного конденсатора необходимо очистить отверстия, прежде чем устанавливать новый конденсатор. Чтобы очистить отверстия, нагрейте остатки припоя в отверстиях и, используя «присоску для припоя», удалите излишки. Когда отверстия чистые, можно приступать к установке нового конденсатора. На каждом конденсаторе есть положительная и отрицательная ножка, поэтому убедитесь, что вы вставили ножки в соответствующие отверстия на материнской плате. На материнской плате должна быть маркировка, указывающая, какое отверстие положительное, а какое отрицательное.
Плюс, или терминал, немного длиннее, чем минус.
После того, как вы вставили ножки конденсатора в нужные отверстия, отрежьте лишние провода от каждой ножки. Закрепите их на длину около двух миллиметров с нижней стороны материнской платы. Теперь вы можете применить свежий припой в каждой точке соединения. Вам понадобится только капля припоя, чтобы закрепить ножку в каждой точке соединения. После замены неисправного конденсатора вы можете проверить материнскую плату, чтобы убедиться, что она снова работает правильно.
Убедитесь, что новый припой НЕ КАСАЕТСЯ ни одного из существующих припоев в другой точке соединения, так как это может привести к пересечению цепей и короткому замыканию материнской платы.
Как человек, хорошо разбирающийся в архитектуре компьютера (но не в электротехнике), я всегда задавался вопросом, почему в компьютерных схемах так много резисторов, конденсаторов и других мелких элементов схемы. Вычислительная логика бинарна: либо по проводам проходит электричество, либо нет. Так зачем же хранить/уменьшать поток электронов в стольких разных местах? Я предполагаю, что это как-то связано с подачей напряжения на различные элементы схемы от источника питания или, возможно, с управлением быстрыми колебаниями тактовой частоты процессора, но я не уверен.
\$\begingroup\$ Я бы сказал, что в компьютере, если считать все количество отдельных компонентов, а затем считать чип не как один чип, а как ххх транзисторов, то количество резисторов и конденсаторов будет чрезвычайно небольшой. Например, современный ЦП может содержать более 1 миллиарда транзисторов. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Есть над чем задуматься: идея вычислительной логики чисто цифровая, но когда она реализована в виде физических машин, они подвержены электромагнитным помехам, паразитной емкости и т. д. Логические уровни даже определяются как диапазоны , например, низкий уровень TTL составляет от 0 В до 0,8 В, а высокий уровень от 2,0 В до 5 В, а не просто включено или выключено. Даже индуктивность дорожек на печатной плате может повлиять на схему. Аналоговые компоненты (резисторы и конденсаторы) помогают справиться с этими аналоговыми эффектами реального мира. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Это немного похоже на вопрос: если автомобили предназначены в первую очередь для движения, зачем им все эти гайки и болты, которые не добавляют мощности? Это обычные служебные детали с множеством применений, и, кстати, все в реальном мире схем аналоговое. цифровой — это просто способ его использования. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Вычислительная логика бинарна: либо по проводам проходит электричество, либо нет. . Нет, это не так. Двоичный код — это когнитивное упрощение, которое мы используем для анализа аналоговых схем. По-настоящему «цифровых» схем не существует. Вселенная аналоговая. \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ Кстати, релейные компьютеры обычно не имеют резисторов и конденсаторов в своих логических схемах. (Такие компоненты могут находиться в другом месте машины, например, в устройстве чтения бумажной ленты или в пишущей машинке консоли.) \$\endgroup\$
7 ответов 7
У резисторов и колпачков тысячи применений.
Пара основных применений резисторов, которые вы могли видеть подключенными непосредственно к контактам микросхемы
Потяните вверх/потяните вниз (100% логическая функция;)
Терминация для предотвращения звона или отражения сигнала на высокоскоростных цифровых сигналах. (Компьютеры не работали бы, если бы этого не было сделано)
Конденсаторы используются для «обхода» питания. Когда ваша микросхема переключает логическое состояние (часы), тонны транзисторов внутри изменяются одновременно. В результате требуется небольшой «глоток» электроэнергии. Поскольку ИС находится на некотором расстоянии от основного источника питания, она не может подавать электричество достаточно быстро, вам нужен вторичный источник питания очень близко к ИС, чтобы предотвратить голодание ИС по напряжению. Колпачки рядом с микросхемами выполняют эту функцию. Это очень похоже на водонапорную башню. Водонапорная башня поддерживает постоянное давление для всех подключенных, независимо от мгновенной потребности. Если бы водонапорной башни не было, а спрос растет, а вам приходилось бы перекачивать воду на многие мили из какого-нибудь отдаленного водохранилища, сопротивление трубопровода привело бы к падению давления к тому времени, когда вода доходила до вашего дома.
Очевидно, что есть НАМНОГО более сложные вопросы, чем вышеизложенное, но я постарался изложить их простыми словами.
Конденсаторы обеспечивают обход источника питания для коммутационной логики. Конденсаторы меньшего размера имеют лучшие для этой задачи ВЧ характеристики, поэтому их в изобилии используют для компьютерных плат; большие значения обеспечивают массовую фильтрацию, чтобы обеспечить стабильное питание.
Большие, энергоемкие микросхемы будут подвергнуты ковровой бомбардировке конденсаторами с различными номиналами, чтобы получить необходимую частотную характеристику в области мощности для снижения шума переключения микросхемы.
Резисторы появляются на компьютерных платах в качестве оконечной нагрузки или для подтягивания сигналов вверх/вниз до известных состояний. Их не так много, как конденсаторов. Блоки смешанных сигналов, если они есть, используют резисторы для настройки усиления или другого преобразования сигнала.
И давайте не будем забывать катушки индуктивности. Они имеют дело с питанием, иногда для фильтрации, но чаще всего для преобразования постоянного тока в постоянный, в качестве устройств передачи энергии, чтобы снизить подачу питания до того, что нужно чипам. Большие чипы будут использовать многофазные преобразователи, по одной индуктивности на фазу, для напряжения ядра, которое может достигать сотен ампер.
По сути, конденсаторы и резисторы существуют потому, что они просто «делают что-то». Список бесконечен.
Вычислительные устройства не просто выполняют вычисления сами по себе. Например, им также требуется питание и тактовый сигнал для синхронизации их вычислительных элементов, а также коммуникационные шины, которые можно рассматривать как линии передачи.
С каждым тактовым циклом миллионы логических вентилей могут менять свое состояние, и каждый вентиль потребляет небольшой ток при переключении. Современный ЦП может потреблять 100 Вт энергии, а это означает, что при питании ядра 1 вольт он потребляет в среднем 100 ампер тока. Величина емкости и количество небольших конденсаторов, которые могут обеспечить ЦП достаточно низким импедансом для поддержания стабильного напряжения, значительны. У конденсаторов есть много других функций, помимо стабилизации источников питания, таких как сигналы шины связи по переменному току, завершение переменного тока, синхронизация, компенсация, фильтрация.
И резисторы используются для согласования линий передачи с надлежащим импедансом, для работы в качестве подтягивающих или понижающих устройств для сигналов, для ограничения тока даже для светодиода, для деления напряжения для установки выхода регулятора, в качестве шунта для измерения тока .
Я думаю, что в других ответах здесь упущена большая часть того, почему у вас есть эти резисторы на чем-то вроде материнской платы.
Да, компьютерные чипы цифровые и работают с нулями и единицами. Но любая современная система имеет множество аналоговых функций для работы.
Во-первых, у вас есть расходные материалы. Вам нужно где-то генерировать все напряжения питания, необходимые для вашего чипа. Это делается с помощью аналоговых (или, по крайней мере, частично аналоговых) схем, которые используют эти резисторы для установки усиления, управления обратной связью и т. д.
Во-вторых, ваша система может просто иметь множество аналоговых функций для взаимодействия с внешним миром. Микропроцессор или SoC может иметь внутренние АЦП и ЦАП для взаимодействия с другими системами, будь то звук, данные или другие аналоговые управляющие сигналы. Для работы всего этого могут потребоваться резисторы и другие аналоговые компоненты.
\$\begingroup\$ Такое использование будет лишь незначительной долей резисторов и конденсаторов, присутствующих на плате, большинство из них предназначено для поддержания цифрового поведения цифровых схем, функционируя в качестве терминаторов или байпасов соответственно. \$\конечная группа\$
У них гораздо больше транзисторов, чем резисторов и конденсаторов, просто транзисторы в основном интегрированы как часть ИС (а когда они не интегрированы, визуальная разница между дискретным транзистором и ИС с малым количеством выводов невелика). ), поэтому вы их не видите.
С другой стороны, резисторы и конденсаторы трудно эффективно интегрировать в ИС, поэтому они, скорее всего, будут дискретными компонентами.
Конденсаторы в основном используются для обеспечения стабильного питания.Каждый раз, когда логический элемент переключается, он потребляет всплеск тока, в основном из-за зарядки и разрядки паразитной емкости в проводке, а иногда также из-за частичного включения верхнего и нижнего транзисторов в одно и то же время. Каждый фронт тактового сигнала вызывает одновременное переключение большого количества логики, поэтому источник питания чипа в целом также показывает пики.
Поэтому "развязывающие конденсаторы" используются для подачи этих скачков тока и поддержания стабильного напряжения источника питания. Из-за паразитной индуктивности дорожек печатной платы конденсаторы должны располагаться близко к микросхемам, для которых они защищают источник питания, отсюда и их большое количество.
Большие, но более медленные (с более высоким ESR и/или ESL) конденсаторы часто рассматриваются как часть схемы питания, где они служат для сглаживания колебаний тока от коммутационного действия понижающих преобразователей, которые понижают 12 В от источника питания. питания до вольта или около того, используемого базовой логикой.
Резисторы встречаются гораздо реже, чем конденсаторы, но у них есть несколько важных применений. Одно из них — терминация высокоскоростных сигнальных линий, чтобы отражения не мешали сигналу. Другой обеспечивает «подтягивания» или «подтягивания», чтобы сигнал переходил в известное состояние, когда он не активируется. Существует также определенное количество «аналоговых» схем (таких как блоки питания), для которых, вероятно, потребуются резисторы.
Также иногда встречаются "звенья с нулевым сопротивлением", которые иногда классифицируются как резисторы. Они используются, когда разработчик хочет разрешить несколько вариантов сборки платы с немного разными соединениями.
После прочтения простой википедии о конденсаторах я знаю, что они используются для хранения электроэнергии, а затем очень быстро ее высвобождают.
Но тогда почему их так много на материнских платах ПК, подобных этой? Для чего они на нем используются?
Я не уверен в этом на 100 %, поэтому, если кто-то захочет меня поправить, не стесняйтесь.
Я однажды задал этот же вопрос и, насколько я понимаю, конденсатор может делать больше, чем просто высвобождать весь свой заряд за один раз. Они также могут выпускать его постоянно.
Компоненты ПК очень чувствительны, и многие из них нуждаются в особом напряжении.
Представьте себе ведро с дыркой. Можно налить сразу много воды, потом очень мало, но струя из отверстия на дне ведра всегда постоянна. Это предполагает, что вы не переполнили ведро (не взорвали конденсатор).
Таким образом, конденсатор принимает электричество, которое может поступать скачками, и отдает его с очень постоянной скоростью.
как инженер-электрик, я поддержал эту метафору.
Я могу подтвердить, что это по крайней мере часть объяснения.
В удивительно большом количестве схем, которые я построил, почти первое, что мне нужно было сделать, это поставить конденсатор между входными шинами. Многие компоненты будут вести себя странно, если во входном напряжении будут скачки или другие неравномерности, а конденсатор примет неравномерное входное напряжение и сгладит его.
Довольно хорошая аналогия, но отверстие в ведре не будет иметь постоянного расхода без постоянного напора, если вы увеличите напор (расстояние между отверстием и уровнем воды), расход увеличится. Хорошим способом убедиться в этом будет использование трубы длиной 1 м (3 фута) и отверстия через каждые 10 см (4 дюйма). Нижнее отверстие будет течь намного быстрее, чем верхнее.
Конденсаторы могут действовать как фильтры. Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный ток. Количество проходящего переменного тока зависит от емкости конденсатора и частоты сигнала переменного тока. Многие из этих конденсаторов, которые вы видите, представляют собой фильтры, препятствующие повышению/понижению шумом напряжения на микросхемах, что может привести к битовым ошибкам.
Итак, я новичок и сейчас работаю над дизайном материнской платы. Я не могу ELI5, но я объясню это настолько просто, насколько смогу.
Итак, когда вы смотрите на большие конденсаторы, которые действительно легко идентифицировать, они в основном используются в силовых конструкциях. Каждая материнская плата обычно получает питание при нескольких стандартных напряжениях, поэтому вы можете довольно легко заменить блоки питания. Итак, что происходит, у вас есть куча деталей, которые не обязательно работают при напряжении, обеспечиваемом этим источником питания. Например, я считаю, что большинство бытовых блоков питания работают от 12/5/3,3 вольт; однако ваш процессор работает на скорости
Вы говорите о регуляторах напряжения с переключаемыми конденсаторами?.
95 % конденсаторов на материнской плате используются для фильтрации шума на данной трассе и обычно представляют собой танталовые или керамические конденсаторы емкостью один пикофарад или микрофарад для поверхностного монтажа. Конденсаторы большего размера помогают сглаживать входное напряжение, подаваемое на различные регуляторы напряжения на плате.
Электроэнергия, которую вы получаете от своей стены, находится в переменном токе, что означает, что она колеблется между -120 В и +120 В 60 раз в секунду. Это здорово для эффективности передачи, но есть проблема с компьютерами, им нужен постоянный ток.
пиковое напряжение!= среднеквадратичное значение напряжения. Ток стены 120 В переменного тока на самом деле достигает максимума при ~ 170 В
Переверните его . что произойдет, если вы удалите много конденсаторов из вашей материнской платы? Ваш компьютер будет глючить. Зависает в случайное время. Возможно, он вообще не загрузится.
Что происходит? Ваш ПК имеет один большой блок питания, а также древовидную структуру металлических проводников на материнской плате. Шаблон в форме дерева распределяет электрическую энергию на все различные микросхемы. Проблема вот в чем:
каждый из чипов на материнской плате потребляет изменяющийся уровень тока
внезапные изменения тока вызывают внезапные провалы в напряжении питания. Они похожи на небольшие затемнения
многие микросхемы интерпретируют эти провалы как сигналы данных
Иными словами, один чип может посылать нежелательные сигналы (электрические помехи) по проводникам питания. Один чип может запускать небольшие отключения, которые искажают данные, получаемые многими другими чипами.
Как это остановить? Просто добавьте в водопроводную сеть множество «расширительных бачков». Конденсаторы фильтруют провалы. Чтобы правильно выполнять свою работу, они должны быть разбросаны по всей сети.
Иными словами, каждый конденсатор подобен небольшому локальному источнику питания, когда микросхема получает внезапный скачок напряжения, он получает его от конденсатора, а не от всей сети. Проблема отключения питания решена.
БОЛЬШАЯ ПОДСКАЗКА: когда ПК начинает глючить и умирает, обычно это происходит из-за высохших и взорвавшихся конденсаторов. Вы можете заменить их, если найдете. А найти их можно, потому что обычно верх конденсаторной "банки" вздувается.
Функции и классификация конденсаторов материнской платы компьютера
Конденсатор материнской платы компьютера оказывает большое влияние на стабильность всей материнской платы. Но наибольшее влияние на стабильность компьютерной системы оказывает основная плата, а печатная плата, проводка и конденсатор основной платы оказывают наибольшее влияние на стабильность компьютерной системы.
Конденсатор — это емкость для хранения электрического заряда. Его основная функция на основной плате заключается в хранении энергии, фильтрации и задержке, чтобы обеспечить стабильность подачи питания на основную плату и сопутствующие аксессуары, отфильтровывать помехи в токе, а затем выводить чистый ток на ЦП и память и другие аксессуары. С повышением основной частоты ЦП и увеличением энергопотребления видеокарты, памяти и других аксессуаров требования к питанию этих устройств от материнской платы становятся все более и более строгими. Чтобы добиться этого, нам нужно использовать конденсатор большой емкости для фильтрации. Если на осциллографе проследить ток от источника питания шасси, будет обнаружено много всплесков и помех. Эти шипы и беспорядок — враг стабильной работы основной платы. Поэтому основная плата должна фильтровать и очищать источник питания, прежде чем его можно будет использовать. Различные компоненты используются для фильтрации и очистки различных помех. Основными компонентами являются дроссельная катушка и конденсатор. Первоначальный ток сначала протекает через дроссельную катушку (обычно известную как катушка). Поскольку катушка обладает свойством накопления энергии, она может сначала отфильтровать некоторые высокочастотные помехи, а затем войти в батарею конденсаторов для дальнейшей фильтрации, очистки и выравнивания (пиковая волна преобразуется в прямоугольную). Материнская плата должна иметь стабильный и чистый источник тока, поэтому большинство конденсаторов расположены рядом с разъемом процессора и внешним интерфейсом питания материнской платы.
- Классификация конденсаторов материнской платы компьютера
Обычными конденсаторами на материнской плате являются алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые конденсаторы, конденсаторы с керамическим чипом и т. д. Алюминиевые электролитические конденсаторы (вертикальные конденсаторы) являются наиболее распространенными конденсаторами, которые обычно располагаются ближе к процессору и слоту памяти. Алюминиевый электролитический конденсатор имеет большой объем и большую емкость; танталовый конденсатор керамический чип-конденсатор, как правило, небольшой, с черным чипом. Он имеет небольшой объем, хорошую термостойкость, малые потери, но небольшую емкость, которая обычно подходит для высокочастотной цепи и широко используется на материнских платах и видеокартах.
Xuansn Cap 2020-07-03T04:01:58+00:00 Категории: Часто задаваемые вопросы | Теги: Конденсатор материнской платы компьютера | Комментариев нет на функции и классификации конденсаторов материнской платы компьютера
Читайте также: