看元件选板卡(一)
硬件周刊
编者按:很多朋友在选购电脑配件时,往往只注意板卡上主要芯片的性能高低,而忽视了板卡的选材用料问题,虽然使用同样芯片的产品外表上看起来都差不多,但不同的选材与用料造成了板卡质量的参差不齐。面对板卡上密密麻麻的电器元件,怎样才能辨别出用料考究、做工精良的板卡呢?这是许多朋友在购买电脑配件时比较头疼的问题,下面以主板、显卡、内存条等为对象,为大家详细介绍各种元器件的识别、用途以及性能等。
电容
电容是各种板卡上使用较多的元器件,主要起隔直流、高频滤波、耦合和相位转换等作用,随着CPU主频和系统总线工作频率的不断提高,对供电的要求也越来越严格,电容的作用也就更加突出。电容的基本单位为法拉,英文符号为F,板卡上电容元件标志符号为C,但实际上使用的电容的容量都以更小的单位微法(μF)标识。
一、电容的分类
根据介质材料的分类,电脑板卡上使用的电容可分为电解电容(图1)、固体钽电容(SF型)(图2)和独石电容(图3)。电解电容是以电解的方法形成氧化膜作为介质的电容器,又可细分为铝电解电容和钽电解电容(S型)。电解电容因为电介质薄膜可以做得很薄,因此可以做出体积小容量大的电容器。但电解电容也有不少缺点,例如温度特性差,而且漏电流和介质损失大等,另外,当极性被反接时或两端所加的电压超过额定电压时,电解液将被气化而爆出(即常说的击穿)。固体钽电容有温度系数小、稳定性较好、电容量精确的优点,在很高或很低环境温度下都可以稳定工作,但钽电容也有在大电流充放电时易爆、极性很强的缺点,并且制造成本很高,容量也不易做大。独石电容没有极性,容量也很小,可以耐很高的温度和电压,常用于高频滤波,分布在板卡的各个部位,为贴片式封装。



电容从封装形式上又可分为DIP(双列直插式)和SMD(贴片式)两种,板卡上的电容多为双列直插式铝电解电容(也称直立电容)、贴片铝电容(图4)和贴片钽电容。双列直插式铝电解电容在结构上存在以下缺点:一是若有导体不慎将PCB板上电容两焊点短接,电容就会烧毁;二是电容底部和PCB底板之间有缝隙,灰尘很容易进入缝隙堆积在焊点附近,所带的静电会引起短路,严重时可导致电容爆炸。一般使用直立电容的板卡半年后返修率会明显升高。而贴片电容和PCB板之间是用锡焊死的,电容底部和PCB板之间没有任何缝隙,PCB板背部也没有任何焊点,减小了焊点短路的可能性。

二、认识主板上所使用的电容
大家对主板上使用的电容一定不会陌生,特别是矗立在CPU插槽旁边的巨大的铝电解电容,单个容量都在1000μF以上。根据Intel的要求,P4 CPU附近稳压滤波用的电解电容的总容量应在15000μF~20000μF;而在使用AMD CPU的主板上,CPU插槽附近的电容总容量要求达到30000μF以上,才能保证CPU不受电源杂讯干扰而稳定地工作。这样大的电容量,主板厂家只有选择大容量的双列直插式封装的铝电解电容,有的单个容量甚至达到了4000μF。
但这也造成了一个误区,认为CPU插槽附近的电容容量越大越好。其实不然,由于1000μF以上的大容量电容的频响范围主要在低频区,且电容本身存在着较大的“卷箔效应”问题,难以消除高频干扰。所以它们一般用来过滤低频杂讯,在这些大容量电容旁边要还并联几个小电容,一般是容量为0.1μF或小于0.1μF的独石电容或贴片电容(图5),主要用于过滤高频杂讯。这些小电容的频率响应范围较大,也可以过滤掉一些中频杂讯,所以主板上CPU插槽附近的稳压滤波电容,最好是10多颗1500μF~2200μF铝电解电容加上一些小容量的贴片电容,这样效果最好。

另外一个误区是认为蓝色外壳的电解电容比绿色外壳的电解电容质量好,而绿色的又比黑色的质量好。其实不然,电容外壳的颜色仅仅用来表示该电容的热补偿能力,与品质好坏并无直接关系,对主板的实际使用性能也没有太大的影响。一般大容量电解电容的外壳上有一条金色的带状线,上面印有一个大大的“I”字母,表示该电容是低漏电的。电容外壳上还印着该电容的耐温参数,一般为105℃。同样,黄色和黑色的钽电容也仅仅是颜色上的区别而已,不存在品质差异。
在主板上,高频率运行的电器元件很多,很容易造成相互之间高频干扰,所以在许多集成电路的电源引脚附近,会有很多小的独石电容以滤除这些高频干扰。而部分厂家为了节省用料,留下了较多的空焊位。
三、认识显卡上使用的电容
随着显卡核心与显存速度的迅速提高,使得显卡对供电模块的要求也越来越高。绝大多数知名品牌显卡的供电模块均使用了贴片铝电容,有的甚至大量采用了贴片钽电容。由于钽电容的稳定性非常好,即使长期工作在恶劣的环境中,都能保持良好的工作状态,不会因为电容容量的变化使供电不稳,所以说大量使用钽电容对显卡工作的稳定性很有帮助。
但我们也不要认为只要显卡浑身布满钽电容,各种性能就一定都很优良,而如果选用了电解电容,就是做工一般,这种观点也是没有根据的。因为钽电容有容量小的缺点,而电解电容也有优点,一些进口的高档电解电容如原产三洋、ELNA松下金装滤波电容、Rubycon红宝石系列铝电解电容都是低漏电、精度高、可靠性非常好的产品,一般只有在一线大厂的产品上使用,而且价格也比较贵。(图6)就是耕昇的GeForce4 Ti4600供电模块,对于GeForce4 Ti4600的核心来说,大功率的电源用料马虎不得,所以这块显卡上不乏原产三洋品牌的立式铝电解电容和ELNA松下大容量贴片铝电解滤波电容。所以说显卡上全部使用钽电容并不是很好,以同样的价格采用性能好、容量大的铝电解电容,既保证了超频能力,同时也有很好的性价比。

电阻
电阻可以说是板卡上使用最多的元器件了,主要起限压、限流、分压、分流以及保护的作用,还可以和电容、电感以及二极管等电气元件构成复杂的电路,如转换电路、滤波电路等。电阻的基本单位是欧姆,英文符号为Ω,板卡上电阻元件标志符号为R。
一、电阻的分类
电阻的种类很多,按照电阻值是否固定可分为固定电阻、可变电阻和半可变电阻,如电位器就是一种可变电阻。按照电阻使用的材料又可分为三大类:金属类,包括线绕电阻(图7)和金属膜电阻;碳素类,包括碳膜电阻和碳膜固态电阻;半导体类,包括光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻和变阻器等。

二、板卡上使用的电阻
在日常生活中可以经常看到带有色环的固定电阻.色环是一种阻值与精度的表示方法,这种带色环的电阻只有在486以前的电脑板卡上才可以看到,现在已经被贴片电阻所取代。下面就介绍如今板卡上常见的电阻类型,主要有贴片电阻、贴片电阻排和热敏电阻。
1.贴片电阻。它广泛应用在各类板卡上,其特点是体积小、电气性能稳定、高频特性良好、可靠性高,可用自动装贴设备安装,大大减少了装配成本。贴片电阻形状为黑色扁平的小方块,两边为银白色的引脚焊片。不同位置的贴片电阻所起的作用各不相同,例如在DDR内存插槽旁采用了大量的贴片电阻,这是因为DDR内存采用上下沿触发传输数据,内存带宽扩大了一倍,为了保证数据稳定传输,必须使用大量的小容量贴片电阻。
2.贴片电阻排。贴片电阻排大多使用在主板和内存条上,也叫网络电阻或排阻,以字母RN开头。但在老版本的Kingmax内存条及其他板卡上,也有以字母RA开头的,其特点是小型化、精度高、可靠性好、焊接性能好,(图8)中所示为Kingmax PC150内存条上使用的部分排阻,标称值为100,这是贴片电阻上使用的Alpha标值法,阻值=前两位值×10第三位,所以图中排阻阻值为10×10°=10Ω,这也是内存条上排阻常用的阻值。做成排阻的原因是如果用分离的贴片电阻,有时会很难布线。

由于现在板卡上基本上都使用贴片电阻,所以在选购时要注意CPU插槽内、DDR内存插槽旁、内存条颗粒下方等重要部位是否大量使用贴片电阻,有没有偷工减料而留下很多的空焊位。特别是内存条,在一些手工作坊生产的内存条上几乎看不到排阻,这对内存条工作时的稳定性非常不利。
3.热敏电阻。热敏电阻在板卡上主要用来测量CPU的温度,通常位于CPU插槽内,一些形如贴片电阻,而有的外形像一个小圆片,采用直立式封装。在使用后者时,用户在安装CPU之前可以先将探头拉起来一些,然后扣上CPU后再按下去,保证探头能碰到CPU的底部,这样才能让探头直接感应到CPU温度的变化,提供及时的保护;而前者采用贴片安装,只能通过空气温度来间接测量CPU温度,与CPU的真实温度有一定的误差。