固态电容

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固态电容范文第1篇

[关键词]固态电子盘 抗恶劣环境计算机 指标

中图分类号：P256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0007-02

1、概述

近年来随着计算机技术的飞速发展，对抗恶劣环境计算机的各项性能指标提出更高要求，应用领域不断扩大。在研制、开发抗恶劣环境计算机的过程中发现，制约其可靠性的关键部件之一就是外部存储器。

以往抗恶劣环境计算机外部存储器采用的机械式硬盘。由于机械式硬盘是机电一体化产品，其工作温度、机械震动等环境适应性远不能满足抗恶劣环境计算机的要求。随着半导体存储技术日渐成熟、完善，固态电子盘逐步取代机械式硬盘成为抗恶劣环境计算机的外部存储器。但由于储存容量较小难以满足大数据量存储，为寻求一种大容量高可靠性的外部存储设备，我们着手对大容量固态电子盘的研制开发工作。

2、构成

固态电子盘由存储载体、控制器、接口以及电源管理等部分构成。

2.1 存储载体

固态电子盘利用超大规模集成电路flash存储芯片阵列作为储存载体，取代硬盘高速旋转磁盘载体。其特点是减少寻道延迟时间，由于没有精密机械设备提高了使用寿命，降低了功耗。为提高存储容量存储载体选用k9k4g080um存储芯片。

2.2 控制器

控制器是固态电子盘的关键元器件之一，完成存储数据在flash存储芯片阵列读写管理。

2.3 接口

固态电子盘接口设计与标准硬盘接口一致，接口采用2.0mm标准IDE接口。

3、设计方案

3.1 Flash盘控制器

经过查阅大量的资料及分析，Flash盘控制器采用了SST公司生产具有的IDE接口控制器SST55ld019。该控制器具有电路简单、速度快、可靠性高等特点。其中最大特点是控制容量大（最高可达24G），为今后固态电子盘持续升级带来很大方便。其功能框图如图1：

SST55ld019控制器内部包含了一个微控制器和嵌入式Flash文件管理系统。控制器和主机的接口允许数据写入Flash介质以及从Flash介质读出。MCU负责把IDE命令转换成Flash介质操作所需的数据和控制信号。SRAM缓冲极大地优化了主机和Flash介质之间的数据传输。内部DMA直接把缓冲数据传输到Flash介质，越过MCU，提高数据吞吐率。嵌入式Flash文件系统为基于文件的操作系统提供了方便。多任务接口可以对多个Flash介质器件进行读/写、编程和擦除操作。SCI接口用于重新进行芯片初始化过程和配置ID号，为硬件调试提供方便。

NAND Flash存储器

NAND Flash存储器是固态电子盘的关键元器件之一，其性能直接影响到设备性能优劣。

该存储器为采用页面管理方式，基本存储容量为128MΧ8，页容量为512字节。其原理框图见图2所示：

NAND型闪存的基本存储单元是页（Page）（可以看到，NAND型闪存的页就类似硬盘的扇区，硬盘的一个扇区也为512字节）。每一页的有效容量是512字节的倍数。所谓的有效容量是指用于数据存储的部分，实际上还要加上16字节的校验信息，因此我们可以在闪存厂商的技术资料当中看到“（512+16）Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型闪存绝大多数是（512+16）字节的页面容量，2Gb以上容量的NAND型闪存则将页容量扩大到（2048+64）字节。

NAND型闪存以块为单位进行擦除操作。闪存的写入操作必须在空白区域进行，如果目标区域已经有数据，必须先擦除后写入，因此擦除操作是闪存的基本操作。一般每个块包含32个512字节的页，容量16KB；而大容量闪存采用2KB页时，则每个块包含64个页，容量128KB。

寻址时，NAND型闪存通过8条I/O接口数据线传输地址信息包，每包传送8位地址信息。由于闪存芯片容量比较大，一组8位地址只够寻址256个页，显然是不够的，因此通常一次地址传送需要分若干组，占用若干个时钟周期。NAND的地址信息包括列地址（页面中的起始操作地址）、块地址和相应的页面地址，传送时分别分组，至少需要三次，占用三个周期。随着容量的增大，地址信息会更多，需要占用更多的时钟周期传输，因此，NAND型闪存的一个重要特点就是容量越大，寻址时间越长。而且，由于传送地址周期比其他存储介质长，因此NAND型闪存与其他存储介质相比不太适合大量的小容量数据的读写请求。

决定NAND型Flash存储介质的主要因素有：页数量、页容量、块容量、I/O位宽、频率等等。

目前我们所选用的K9K4G080u Flash存储介质为页数量为512MΧ8，页容量为2KB，则它的寻址时间（即传送地址时间）为4个周期。

NAND型闪存的读取步骤分为：发送命令和寻址信息将数据传向页面寄存器（随机读稳定时间）数据传出（每周期8bit，需要传送512+16或2K+64次）。NAND型闪存的写步骤分为：发送寻址信息将数据传向页面寄存器发送命令信息数据从寄存器写入页面。K9K4G080 Flash存储介质读一个页需要：6个命令、寻址周期×50ns+12μs+（2K+64）×50ns=131.1μs；K9K4G08U0M实际读传输率：2KB字节÷131.1μs=15.6MB/s；写一个页需要：6个命令、寻址周期×50ns+（2K+64）×50ns+300μs=405.9μs。K9K1G080实际写传输率：2112字节÷405.9μs=5MB/s。

块是擦除操作的基本单位，由于每个块的擦除时间几乎相同（擦除操作一般需要2ms，而之前若干周期的命令和地址信息占用的时间可以忽略不计），块的容量将直接决定擦除性能。大容量NAND型闪存的页容量提高，而每个块的页数量也有所提高，一般4Gb芯片的为2KB字节×64个页=128KB。

接口设计

为提高固态电子盘的通用性，接口设计为目前硬盘广泛使用的标准IDE接口。该接口在物理上实现了IDE-40芯插座和IDE-44芯插座兼容的方式，可直接连接到PC机硬盘连线，也可直接用于连接移动式（笔记本连接方式）接口，电信号与通用标准IDE接口完全兼容。其排列如图3所示。

电路设计

由于NAND Flash存储器的工作电压是+3.3V，Flash盘控制器同时使用+5V和3.3V。因此在固态电子盘上单独设计了一个电源转换和稳压电路，通过这部分电路为固态电子盘提供所需要的5V和3.3V工作电压和断电保护。

固态电子盘外部时钟设计为可调节模式，通过RC振荡来激发外部时钟，通过选择不同的电阻和电容来调节到我们需要的外部时钟，这里，我们的外部时钟在10～100MHz可选，不同的外部时钟可影响到固态电子盘的读写性能。外部时钟越高，读写速度越快。

3.5 固态电子盘设计

通过上述分析固态电子盘用SST55ld019控制器来驱动24片K9K4G080 Flash存储芯片。并将全部元器件放置在一块PCB板上。高速PCB设计为多层印制版，大小为 99×65mm？。外部时钟频率设计为23MHz，总容量为12G，最大读速度：15.6MB/S；最大写速度：5MB/S。接口设计为笔记本式标准的2.0mm间距IDE接口，支持主/副盘选择。其原理框图如下图所示：

由固态电子盘的原理框图可以得到，电子盘的设计逻辑实现了IDE接口，并将有关信号嵌入系统总线中，又在物理上实现了IDE-40芯插座和IDE-44芯插座兼容的方式，可直接连接到PC机硬盘连线，也可直接用于连接移动式（笔记本连接方式）接口。

电子盘的设计是通过将IDE信号逻辑嵌入到Flash盘控制器中，通过驱动器和总线驱动器的转换，将命令和数据地址总线转换成多个并行的数据地址总线和命令，操作时通由FALE和FCLE来锁存信号区分，并用译码器来将片选信号转换成多个片选信号，以此实现一个控制器与多个NAND Flash存储介质的连接，从而实现增大电子盘容量。

同时，我们用全固件和工业级的芯片和器件设计整个固态电子盘，满足了高低温和震动冲击的要求，适应了恶劣环境下对硬盘要求的需要。

4、固态电子盘的提升

通过设计12G固态电子盘，我们掌握了一些设计固态电子盘的关键技术和资料。目前，我们所设计成型的固态电子盘容量还不是很大，不能满足大容量的数据存储和交换。但是，通过改进性设计和选用高性能的Flash盘控制器以及大容量的Flash存储芯片，我们可以提高固态电子盘的存储容量和读写速度以及性能。

高性能的Flash盘控制器可以控制更多的Flash存储芯片，并提高时钟频率，同时也增加对Flash存储介质的读频率。选用大容量的Flash存储介质，不仅增大了Flash存储介质本身的页容量、页数量和块容量，同时也增加了I/O位宽，将数据线增大到16条，带宽增加一倍，再通过时钟频率的增大，则其读写性能将大大增加，以一个K9K4G160u为列，每页为2KB，但结构为（1K+32）×16bit。K9K4G16U0u读一个页需要：6个命令、寻址周期×50ns+25μs+（1K+32）×50ns=78.1μs。K9K4G160u实际读传输率：2KB字节÷78.1μs=26.2MB/s。K9K4G16写一个页需要：6个命令、寻址周期×50ns+（1K+32）×50ns+300μs=353.1μs。K9K4G160u实际写传输率：2KB字节÷353.1μs=5.8MB/s。从以上可以看出，它的读写性能比起K9K4G080u大大增加。

通过改进使固态电子盘总容量可增大到24G以上，更加适用于大容量的数据存储和交换，更能满足恶劣环境下对数据存储和交换的需要。并能根据实际需要，通过原理设计和重新选用芯片，设计出512M～24G或更大容量的电子盘，满足用户需求。

5、结束语

目前，已设计的12G容量固态电子盘已投入使用，并能在全加固和恶劣环境下运行正常，各项技术指标均达到了设计要求。

参考文献

[1]李文博，Flash阵列存储技术研究[D].哈尔滨工业大学，2010年

[2] SST：SST55LD019 Data Sheet.

[3] ATA Flash Disk Controller External Clock Option Application Note.

[4] ds_k9xxg08uxm_rev09 Data Sheet.

[5]鲁昌龙，固态硬盘存储系统模型及存储管理层算法的研究[D].景德镇陶瓷学院，2011年.

固态电容范文第2篇

摘 要：《歌剧院魅影》二十五周年版在2011年于皇家阿尔伯特音乐厅成功演出。这次演出中的舞美设计使用了大量如LED、投影仪之类的科技性设备。虽然《歌剧院魅影》中的LED大屏幕、投影仪在二十一世纪的舞台上并不新鲜，但它出彩的地方在于将这种现代的形式有机地与整个歌剧的古典气氛相融合。通过现代的手段来表现剧中充满古典主义色彩的情节。在音乐的应用上，歌剧也采用了古典主义的音乐形式与现代乐器结合的方式，给观众留下了经典的魅影之音，而在舞美上，这种古典与现代的契合也同样令人印象深刻。

关键词 ：科技 古典 LED绘景 虚实结合 多功能灯架

一、绘景的新生命，LED屏幕的充分运用

对于传统戏剧来说，由于受到绘景的限制，舞台上要表现多个不同场景很多时候只能采取通过典型情境下典型物件的更换来达到这一目的，比如从客厅进入旷野，就是将沙发与茶几更换为石头、树木。而作为背景的画面，在许多时候都只能是象征性、写意性颜色的喷绘，“线条与色彩是布景的心脏”[1]，因而不同效果的布景艺术，代表了不同时代布景的特色。在古典主义盛行的17世纪，实景作为背景，三一律中的地点一致原则很大程度上是出于技术水平的不足考虑，即使是先进的转杆机械的换景方式在一场演出中所能进行的变换也是有限的。更重要的是对于追求所谓“真实”的古典主义戏剧来说，采用实景的方式来进行写意，以象征的方法确定地点显然是不可行的，“于是一元化布景代替了多元化布景”[2]。这就造成了古典主义戏剧被束缚于有限的地点之中，缺乏广阔的艺术表现空间，直接影响了这一流派戏剧的艺术魅力。《歌剧院魅影》的风格有着浓厚的古典主义的戏剧色彩，在大的方面，其舞美设计是与传统歌剧相似的，双层演出空间，乐队位于上层，演员位于下层，然而在这个舞台上，上层的舞台背景绘景是使用投影仪的方式，而下层的舞台背景绘景则使用了多块LED屏幕。

在下层演剧空间中，LED屏幕的使用使得原有的绘景得到了突破。在这部歌剧中，我们可以看到，随着背景LED所呈现画面的变化，地点也是在不断变换的，舞台可以在剧场中，可以是女主的房间，还可以是剧院地下的胡泊与魅影居住的房子。更加巧妙的是，其所使用的LED屏幕是可以通过远程操控进行伸缩移动的，它本身不仅仅是一个背景，也成了戏剧中的一个物件，一个有机的组成，它能变成镜子、变成大门，供女主角进入地下迷宫，还能变成地下迷宫中的蜡烛。这就使得束缚古典主义戏剧风格的地点一致得到了突破。以前的戏剧一般在换场之时才能对舞台上的物造型做大的搬动，但是，LED的使用却可以让同一场戏中物造型随着情节的发展而不断变化，同时这种布景的真实感十分强烈，更是减少了人为的对舞台上物造型的搬动，使得戏剧的过渡十分自然，让观众在观赏戏剧的过程中，审美更加流畅。因此，这个LED已经不仅仅是代替传统的绘景来作为背景使用了，它本身就是舞台上不可缺少的物造型。

在上层的背景使用的投影仪更是让剧场气氛具有真实感、动态感。魅影出现时，投影仪会伴随着声音而变换的恐怖的图像。同时上层背景也具有场景配合场景变换的作用。作为舞台演区的一个部分，上层空间表现的是相对较高的部分或者较远的部分，如剧中戏中戏里的远方迦太基军队的营帐、剧中剧院的天台，而这个景的切换就是靠投影仪所投射的图像的变换完成的。但是上层空间的变换显然不如下层空间变换得频繁，也不需承担作为舞台物造型的作用，因此，使用投影仪显然要比LED屏幕更实际一些，也更经济一些。

在这部歌剧中，前景实景与背景绘景虚实结合形成了视觉焦点的布景特点，比如，蜡烛，前景中的烛台是真实存在的，而背景中的蜡烛则是通过LED实现的。古典主义时期的剧场布景，自从法儿纳斯剧场之后，盛行于十七、十八世纪的欧洲。所以，从视觉审美的角度来讲，这部戏的布景是古典主义而非现代化的，但是却将现代的LED融入布景当中，来完善古典主义戏剧的视觉审美效果。

二、巧妙的多功能灯架

剧场中横在上层与下层演剧空间中的灯架可算是被导演使用得淋漓尽致，它不仅仅是舞台上打光使用的灯架，也是剧情中的剧场里用于剧场人员工作用的架子。而且还能通过不断地向下移动来表现女主与魅影不断向下进入剧场下面的湖泊。这是一个相当创新性的应用。甚至，还被作为凶杀案的发生地。像进入剧场地下的湖泊与凶杀案这些比较关键的情节都是在这灯架上发生的，这个灯架可以说是除了上层与下层之外的第三层演剧空间。这个灯架不仅仅有着实际的作用，也有着充当戏剧中的物造型与戏剧中的演出空间的作用。作为传统的古典主义戏剧，剧场空间显然只有一处，演剧空间的上下的油泵升降台是在19世纪德国使用，“1833年奥地利的阿斯福利亚集团最早开发出升级台”[3]。但在歌剧院魅影中使用的升降台似乎是电动产品。通过这种现代的科技手段，不仅仅可以实现双层演剧空间，让演员在极短的时间内从下层演剧空间进入上层演剧空间，更是可以利用灯架作为演剧空间进行创新。然而，舞台上下层在明场是有楼梯连接的，虽然用灯架缓缓下降是考虑到了要表现这段路程的漫长，但是实际上这个楼梯的距离也不短，用灯架下降来对这个情节进行表现破坏整个场景中氛围感。灯架的金属色与周围要表现的黑暗的环境是不相适应的。

三、现代科技下道具营造的真实感

电脑控制的烟花也使得剧院大灯掉下这个场景显得更加逼真，烟花虽然是向上喷射的，但是在黑暗中，就好像大灯中掉下的火花一样。而剧中开头大灯闪着的灯光与灯上喷射的烟花更是使得恐怖的气氛更加真实。而魅影的法术也是通过电控火焰来实现的。在坟墓中的那一场，魅影在象征着力量的上层操纵火焰陷女主及其爱人于困境之中，舞台上四处喷出的火焰带来的效果是冰冷的道具所无法达到的。因此，用这种手段塑造的氛围感与场景是真实的，但是它又不同于现实主义的真实，现实主义强调的是舞台上物造型的真实，而不是气氛的真实，哪怕这种场景是在现实生活中并不存在的。初一看，把此种真实归于古典主义文论中要求的真实也并不太妥，毕竟古典主义理论家布瓦洛所说的真实、可信并非从舞美设计论述，而主要从情节论述，即情节前后合理。从布景上可以理解为要求布景符合情节需求。但这么一来，火焰、闪烁的灯光是为了符合情节真实而非是现实中出现的事物进行塑造的，所以，可以说这种真实是古典主义要求的真实感，而非现实主义要求的真实感。更重要的是作为一个音乐剧，其音乐感是带着很浓的古典主义色彩，甚至在其结尾上都是如此，魅影的理性战胜了，放走了女主及其情人，带有浓厚的理性战胜意味，这是古典主义结局。但是十七世纪古典主义戏剧的舞台上，却远没有这些科技支撑。所以这种舞美的渲染手段是对传统古典主义舞美设计的一种突破，而非简单结合。

四、结语

虽然《歌剧院魅影》首映于80年代，而二十五周年纪念版更是2011年才上演，但看完《歌剧院魅影》却再次领略到那种古典主义色彩的音乐剧给人带来的震撼感。这种古典主义并没有落后于时代，反而在二十一世纪的今天展现出其强大的魅力。在音乐上，这表现在将古典主义音乐与现代乐器相结合，但是在舞台上，这当然是与利用现代科技的手段帮助其进行舞美设计使其打破由技术限制产生的金规玉律息息相关的。更重要的是，这种现代科技几乎是与这部《歌剧院魅影》融合在一起，除了灯架作为楼梯这个环节略显生硬之外，几乎看不出任何违和感，这是十分难得的。这对于今天舞美如何表现出传统流派、甚至是古老流派的艺术有着十分重要的意义。

注释：

[1]爱德华·戈登克雷：《论剧场艺术》，北京：文化艺术出版社，1986年版，第2页。

固态电容范文第3篇

电容技术

电容具有各种尺寸、额定电压和其他特性，能够满足不同应用的具体要求。常用电介质材料包括油、纸、玻璃、空气、云母、聚合物薄膜和金属氧化物。每种电介质均具有特定属性，决定其是否适合特定的应用。

在电压调节器中，以下三大类电容通常用作电压输入和输出旁路电容：多层陶瓷电容、固态钽电解电容和铝电解电容。

多层陶瓷电容

多层陶瓷电容(MLCC)不仅尺寸小，而且将低ESR、低ESL和宽工作温度范围特性融于一体，可以说是旁路电容的首选。不过，这类电容也并非完美无缺。根据电介质材料不同，电容值会随着温度、直流偏置和交流信号电压动态变化。另外，电介质材料的压电特性可将振动或机械冲击转换为交流噪声电压。大多数情况下，此类噪声往往以微伏计，但在极端情况下，机械力可以产生毫伏级噪声。

电压控制振荡器(VCO)、锁相环(PLL)、RF功率放大器(PA)和其他模拟电路都对供电轨上的噪声非常敏感。在VCO和PLL中，此类噪声表现为相位噪声；在RF PA中，表现为幅度调制；而在超声、CT扫描以及处理低电平模拟信号的其他应用中，则表现为显示伪像。尽管陶瓷电容存在上述缺陷，但由于尺寸小且成本低，因此几乎在每种电子器件中都会用到。不过，当调节器用在噪声敏感的应用中时，设计人员必须仔细评估这些副作用。

固态钽电解电容

与陶瓷电容相比，固态钽电容对温度、偏置和振动效应的敏感度相对较低。新兴一种固态钽电容采用导电聚合物电解质，而非常见的二氧化锰电解质，其浪涌电流能力有所提高，而且无须电流限制电阻。此项技术的另一好处是ESR更低。固态钽电容的电容值可以相对于温度和偏置电压保持稳定，因此选择标准仅包括容差、工作温度范围内的降压情况以及最大ESR。

导电聚合物钽电容具有低ESR特性，成本高于陶瓷电容而且体积也略大，但对于不能忍受压电效应噪声的应用而言可能是唯一选择。不过，钽电容的漏电流要远远大于等值陶瓷电容，因此不适合一些低电流应用。

固态聚合物电解质技术的缺点是此类钽电容对无铅焊接过程中的高温更为敏感，因此制造商通常会规定电容在焊接时不得超过3个焊接周期。组装过程中若忽视此项要求，则可能导致长期稳定性问题。

铝电解电容

传统的铝电解电容往往体积较大、ESR和ESL较高、漏电流相对较高且使用寿命有限(以数千小时计)。而OS-CON电容则采用有机半导体电解质和铝箔阴极，以实现较低的ESR。这类电容虽然与固态聚合物钽电容相关，但实际上要比钽电容早10年或更久。由于不存在液态电解质逐渐变干的问题，OS-CON型电容的使用寿命要比传统的铝电解电容长。大多数电容的工作温度上限为105℃，但现在OS-CON型电容可以在最高125℃的温度范围内工作。

虽然OS-CON型电容的性能要优于传统的铝电解电容，但是与陶瓷电容或固态聚合物钽电容相比，往往体积更大且EsR更高。与固态聚合物钽电容一样，这类电容不受压电效应影响，因此适合低噪声应用。

为LDO电路选择电容

1　输出电容

低压差调节器(LDO)可以与节省空间的小型陶瓷电容配合使用，但前提是这些电容具有低等效串联电阻(ESR)；输出电容的ESR会影响LDO控制环路的稳定性。为确保稳定性，建议采用至少1μF且ESR最大为1Ω的电容。

输出电容还会影响调节器对负载电流变化的响应。控制环路的大信号带宽有限，因此输出电容必须提供快速瞬变所需的大多数负载电流。当负载电流以500mA／μs的速率从1mA变为200mA时，1μF电容无法提供足够的电流，因而产生大约80mV的负载瞬态，如图1所示。当电容增加到10μF时，负载瞬态会降至约70mV，如图2所示。当输出电容再次增加并达到20μF时，调节器控制环路可进行跟踪，主动降低负载瞬态，如图3所示。这些示例都采用线性调节器ADP151，其输入和输出电压分别为5V和3.3V。

2　输入旁路电容

在VIN和GND之间连接一个1μ“F电容可以降低电路对PCB布局的敏感性，特别是在长输入走线或高信号源阻抗的情况下。如果输出端上要求使用1μF以上的电容，则应增加输入电容，使之与输出电容匹配。

3　输入和输出电容特性

输入和输出电容必须满足预期工作温度和工作电压下的最小电容要求。陶瓷电容可采用各种各样的电介质制造，温度和电压不同，其特性也不相同。对于5V应用，建议采用电压额定值为6.3～10V的X5R或X7R电介质。Y5V和Z5U电介质的温度和直流偏置特性不佳，因此不适合与LDO一起使用。

图4所示为采用0402封装的1μF、10V X5R电容与偏置电压之间的关系。电容的封装尺寸和电压额定值对其电压稳定性影响极大。一般而言，封装尺寸越大或电压额定值越高，电压稳定性也就越好。X5R电介质的温度变化率在－40～+85℃温度范围内为±15％，与封装或电压额定值没有函数关系。

要确定温度、元件容差和电压范围内的最差情况下电容，可用温度变化率和容差来调整标称电容，见公式1。

CEFF＝CBIAS×(1-TVAR)×(1－TOL)　(1)

其中，CBIAS是工作电压下的标称电容；TVAR是温度范围内最差情况下的电容变化率(百分率)；TOL是最差情况下的元件容差(百分率)。

本例中，X5R电介质在40～+85℃范围内的TVAR为15％；TOL为10％；CBIAS在1.8V时为0.94μF，如图4所示。将这些值代入公式1，即可得出：

固态电容范文第4篇

小知识：华硕的多个世界第一

1989年―世界第一款个人计算机主板386/33

1992年―世界第一款支持VISA插槽主板486sv

1993年―世界第一款带有PCI插槽主板P5MP4

1995年―世界第一款有PB SRAM的主板P55T2P4

1996年―世界第一款Pentium pro主板P6RP4

1999年―世界第一款带“Suspeed”的主板P2BF

2000年―世界第一款支持PC133主板P3C2000

2003年―世界第一款无线主板A8V Deluxe

2004年―世界第一双PCI-E主板A8N SLi Deluxe

2004年―第一款支持人工智能的主板P4P800SE

2005年―P5WD2主板6次打破世界超频记录

2006年―全球首款支持第三代迅驰平台Yonah核

心移动处理器桌面主板N4L-VM DH

2006―华硕专为游戏的“玩家国度R.O.G”系

列的第一款主板―M2-CROSSHIRE

……

绝佳品质 板卡教科书

固态电容不要钱：华硕玩家国度R.O.G系列的Command及EXTREME Striker主板规格上与普通主板大不相同，如其为超频玩家设计的多个风扇电源接口，还有包括你能想到的各种扩展功能，可谓一应俱全。除此之外，其全部采用固态铝质电解电容的方式让人赞叹不已。固态铝质电解电容与液态铝质电解电容最大差别在于采用了不同的介电材料，液态铝电容介电材料为电解液，而固态电容的介电材料则为导电性高分子。固态电容具备环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波及高信赖度等优越特性，是目前电解电容产品中最好的产品。而且，由于固态电容特性远优于液态铝电容，固态电容耐温达摄氏260度，导电性、频率特性及寿命均非常出色。

高品质源自精细工艺

主板布局有讲究：主板有限的空间内要符合小而不乱的概念，才真正能体现出主板厂商的设计实力。如果主板布局零乱，实现某一功能的芯片和相应的电容电阻之类的元器件相隔较远，主板电路势必出现交叉和干扰，进而影响到系统的稳定性和超频能力。比较重要的如各种接口要靠近主板边缘，利于插接。仔细观察Command及EXTREME Striker，如其SATA接口，IDE接口，不仅是边缘排列，而且采用侧置方式摆放，在安装到机箱内部时，连接不仅更为容易，而且线序整理也更加方便了。同时，如PCI-E等插槽的位置也非常合理，你几乎找不到这两款主板上有什么缺点、不足。

除了无比豪华的做工外，华硕独家的功能、设计也十分值得关注。这些设计、功能都是其他产品不具备，甚至是没有类似概念的产物。

八相EL-Capless电源设计

可靠的电源延长组件寿命：华硕开发的八相EL-Capless电源设计包含两项主要优势：提升超频极限和达到最佳稳定度。供电系统一直是主板设计中的重点之一，也是玩家最关注的部分。主板的CPU供电电路最主要是为CPU提供电能，以保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行，同时也是主板上信号强度最大的地方，处理得不好会产生串扰效应，影响处理器的稳定运行，同时也会为玩家超频造成不可弥补的障碍。

但是，这样的设计是一个复杂的工程，需要考虑到元件特性、PCB板特性、铜箔厚度、CPU插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等多方面的问题，它基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和经验。而华硕这个八相EL-Capless电源设计就完全消除了上述问题。每增加一项供电，承载电流就更大，滤波后输出的电压也更为平稳。

导热管

值得信赖的散热系统：华硕特别打造的精细导热管设计，能将芯片散发出的热量传导至两个铜制散热片，并通过系统优异的空气流动设计将热量排出，此项技术能够保证主板的稳定度与运作时的静音环境。对于超频玩家来说，超频前再也必为北桥、稳压模块单独MOD散热系统了。

Extreme Tweaker

一手掌握所有性能调节：Command及EXTREME Striker共同拥有的Extreme Tweaker能够一次找到所有最优化的性能设定，不论是频率调节、电压调节或内存频率调节，都能在Extreme Tweaker里找到。

SupremeFX

SupremeFX声卡为你呈现身临其境的游戏音频：无论是耳机或7.1声道喇叭，Command及EXTREME Striker配备的SupremeFX声卡都可以支持全频道高达192KHz/24-bit品质的音频输出，玩游戏、听音乐，对于PC玩家而言也可以更加享受，而不是劣质的低端音效芯片可以比拟的。

Command

突击手

经常使用华硕高端主板的玩家对华硕主板PCB的颜色一定非常了解，Commando采用了经典的黑色PCB，显得高贵而不失稳重。主板PCB采用大面积覆铜技术，并使用了华硕专利的Stack Cool 2冷却技术，能迅速将元器件产生的热量从PCB底部传递走，延长使用寿命。Commando主板采用Intel P965+ICH8R芯片组设计，最高支持1066MHz前端总线设计、采用LGA775接口处理器。此外还支持双通道DDR2-800内存，主板提供4个DIMM插槽，最大支持到4GB内存（64Bit环境下）。和显卡一样，主板也有PCB层数的概念，这在很大程度上决定了一块主板超频时的稳定性。Commando采用了豪华的6层PCB，虽然不及Striker Extreme的8层，但和市场上其他同类产品比，6层PCB无疑能提供更好的电气特性，体现出华硕专业的主板制造技术。另一方面，板载的各种芯片也极大丰富了Command的易用特性。如TI的IEEE 1394芯片、提供P-ATA接口的JM363芯片、SupremeFX PCI-E 1X的声卡采用了Analog Devices出品的AD1988B，完全符合Intel的HD-Audio规范。而最特殊的是其双千兆网卡芯片，分别采用了88E8056及88E8001两块Marvell网卡，最不可理解的是两款芯片的封装完全不同，设计上肯定会比较麻烦，很难理解华硕出于何种目的如此设计。

EXTREME Striker

固态电容范文第5篇

在品牌林立的主板厂商中，说到“信步”很多人会认为它是一个后来者。其实不然，接触DIY时间稍久一些的玩家肯定还记得“则灵”这个老主板品牌――国内最早开始自主研发主板的厂商之一，而信步正是由当初最早一批“玩主板设计”的工程师们创建的。业界曾有人戏言，内地拥有十年以上主板布线经验的工程师凤毛麟角，甚至不超过十人，而李先生应该就是其中之一，李先生早年在美国康柏(compaq)从事主板可靠性测试工作，后来成为香港海洋主板的研发主力，尔后辗转来到则灵公司任研发中心总经理，现就职信步公司担任研发中心总经理一职，是中国电脑主板研发界颇具传奇色彩的人物之一。

很长一段时间，大家都认为评价主板好坏的因素就是超频性能和各种附加的功能，功能越多，超频幅度越高的产品就是好产品。诚然这种观点并没有错，但是用如此标准衡量出来的往往都是高端、甚至旗舰级的产品：产品虽好但并不是每个用户所需要的，除了极少数发烧玩家之外，更多用户需要的是性能稳定，运行安全的主板。看似朴实的要求，却对主板的设计和制造提出了非常苛刻的条件。今天我们就邀请到信步主板的资深工程师李辉先生，来听一下他对主板稳定性的独到见解。

对电子产品来说，稳定应压倒一切!

Q1：说到计算机时，大家首先会想到处理器速度怎样、显卡性能如何以及配置多大内存等等，而对于支撑这些配件的关键角色――主板反倒不是特别关心。李先生与“默默无闻”的关键角色打了十余年交道，请问你是如何看待主板产品的呢?

李：懂汽车的行家都知道，决定一辆车好坏的不仅仅是发动机，汽车的底盘和悬挂系统也是决定质量的关键因素，这种情况与计算机中的主板非常类似。买车时我们要注意哪些要素呢?稳定性、可靠性、安全性、兼容能力、扩展能力、环境的适应程度、使用寿命、技术保障以及售后服务等等；但是就有一些人买车的时候只看重排量和一些花哨的功能，而忽略更加重要的稳定性和安全性。如果说能够多一些“行家用户”，主板就不会如此“默默无闻”(笑)。

我们一直认为主板作为整台计算机的基础配件，其核心价值就是保证CPU、内存、硬盘、图形加速卡等各种功能部件能够良好地运行。还用汽车的例子来说，就好像我们有一台强劲的发动机，那就要找一个稳定性非常好的底盘；否则其性能发挥不出来，一段时间之后，车子也要出这样或者那样的问题。

当然，“默默无闻”并不是说没有技术含量，“默默无闻”的背后需要强大的技术支撑和苛刻的稳定性要求。我们知道主板上每个部件的型号、规格都非常多，厂商不可能对这些部件提出详细的使用限制或者一一测试，因此研发一片稳定、安全、可靠的主板离不开强大的技术支持。针对市场上很多人宣传“性能价格比”的说法，我个人认为是不太妥当的，如果用户以此为依据，只用性能指标除以价格因素，稳定性放在哪里?很多人因此省了一丁点钱(10～20元)却吃了大亏，甚至有时候连自己都不知道。

Q2：很多DiY用户心中存在两个极端――“买主板就要挑能上高频率的。越能超的主板就越是好主板”，“主板这东西样子都差不多、性能也接近，那就买最便宜的，越便宜越好”。这两种观点都有一定的市场，那李工作为专业的主板设计工程师，您是如何看待这个问题的?

李：对于“能超频的主板就是好主板”，我有一个比喻：打兴奋剂能使人在短时间内精力旺盛，精神处于高度亢奋状态，但是这对人的身体来说非常有害，也会缩短人的寿命。电脑超频也是同样的道理，虽然超频会提升电脑的性能，但也会损害电脑的配件，造成电脑故障率上升，缩短整台机器的使用寿命。

在设计主板时，每一个配件都有它标称的安全频率，超过了这个频率运行是不可靠的，甚至是有害的。可能每家主板厂商都有所谓的“超频”产品，部分厂家还大张旗鼓地鼓励大家去玩“极限运动(超频)”；但在一些特殊领域中，厂商甚至采用锁频技术来限制用户超频使用，以此来确保计算机运行的稳定和安全。

至于“越便宜越好”的观点也是非常错误的。一块主板上少则有六、七百个零件，这些零件质量好与坏的差别，足以让一块主板的成本相差几十甚至上百元；且零配件的质量和性能决定着主板成品的好坏甚至寿命。举个例子来说，信步针对安防监控领域的DVR主板采用了特殊的稳压模块设计，即使电脑在130V左右的低压下依然可以正常工作，这跟性能没有任何关系，只能说其的环境适应性非常好，以此来确保产品在各种恶劣环境下的稳定运行。

观察主板质量的好坏，就像观察一个人不能只看外表一样，模样相似但是“内心”却相差甚远。俗话讲“只有买错的，没有卖错的”，如果用户一味重视价格，最后受伤的还是自己。

微机的读者很多都是超频爱好者，或许一块不能超频的主板对大家来说没有吸引力；但对于行业用户来讲比如说网吧、安防监控行业等，他们对稳定性的要求是压倒一切的。

影响主板稳定运行的因素都有哪些?

Q3：很多朋友都遇到过这样的问题，计算机在运行过程中非常不稳定，但是经检查各种零配件都没有问题。这时很多人都会把目光投向主板身上，那么主板运行时的稳定性都和哪些因素相关呢?

李：影响主板稳定运行的因素有很多，包括主板上元器件的特性、PCB布线、电路设计等等，因为设计不合理而导致的静电(ESD)损伤、电磁干扰(EMI)也会对主板的稳定性造成影响。计算机在运行过程中出现蓝屏、黑屏现象，与CPU供电电源设计不科学、内存信号补偿匹配不适当以及主板本身的散热结构不合理等因素都有关系。

影响系统稳定工作的首要因素――静电

Q4：刚才李工提到了ESD和EMI的概念，能不能给我们详细介绍一下这两方面的内容呢?

李：ESD就是静电放电。静电是一种客观的自然现象，静电产生的方式多种多样，如接触、摩擦等等；静电具有高电压、低电量、小电流和作用时间短四个特点。人体自身动作或者与其它物体接触、摩擦甚至感应都可能产生几千伏甚至上万伏的瞬间静电。

在机箱内部，电磁波与电子元件的相互作用很容易产生干扰现象，我们把它们称为电磁干扰(EMI)。应该说EMI是一种非常普遍的现象，所有的电子产品都会遇到，比方说电视荧光屏上常见的“雪花”，就是由于接收到的信号受EMI干扰之后产生的信号畸变。

讲到EMl，我们不得不提一下电磁兼容性(EMC)。电磁兼容性包含电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)两个方面。EMC是指某电子设备既不干扰其它设备，同时也不受其它设备的影响：EMS是指由于外界电磁能量造成性能下降的容易程度。如果我们将电子设备比喻为人，外界电磁能量就好比感冒病毒，敏感度就表示这个人是否易患感冒。如果不易患感冒，说明免疫力强，即抗电磁 干扰性强；反之，则说明抗电磁干扰能力弱。

Q5：刚才听李工介绍ESD静电放电的过程会对主板造成伤害，那么静电是通过什么机制来破坏元器件的呢?在平常的使用过程中我们可以通过什么方式来尽量避免静电对主机的伤害?

李：静电对人体来说是没有什么危害的，因为静电的电量通常都很小；但是静电的高电压对主扳上的元器件就是一个极大的威肋，因为很多元器件都有微电路结构，而这些微电路对电压的耐受能力是非常低的。

静电的危害主要是毁坏电子元件的灵敏度。对于某些晶体管电路来说，几百伏的静电释放足以使其彻底报废，例如主芯片中的CMOS电路可以承受的静电冲击电压大约为200V左右，DRAM、EEPROM为300V，TTL芯片为1000V；而在正常情况下，人体积蓄的静电可以超过20000 v(瞬间电压)。由此可见，如果不注意控制静电，用户很可能在毁坏主板之后还全然不知。

静电对PC的危害主要表现在两个方面：其一是破坏CMOS(BlOS)参数，扰乱系统正常工作，碰到这种情况我们要将CMOS放电后再开机，才能让机器恢复正常工作状态；其二是永久性损坏外设部件，包括芯片被击穿甚至主机板被烧毁等。

在面对静电的威胁时，我们也不是无所作为的。比方说针对重点部位，如网卡控制芯片、D－Sub(VGA)输出接口、USB信号线等容易受ESD破坏的部分Ic及Ic电路，给它们搭配防护ESD的二极管；针对声卡控制芯片等易受ESD破坏的IC，搭配高频滤波电容和分压电阻，这样在高压时旁路接地、减少过冲，保证器件不受高压脉冲影响而被烧毁。

另外，用户在使用过程中养成正确的习惯对防止静电危害也大有裨益。

电脑机箱外壳可靠接地，如果有条件可将一根导线接在机箱的金属侧板上，然后拖在地上；

保持室内空气的一定湿度，在北方地区有条件的可以在冬季使用空气加湿器；

在板卡运输和储存过程中，注意用防静电保护袋来包装板卡；

维修和触及机箱内任何电路时，记得接触机箱金属外壳以释放身上的静电(前提是机箱已经可靠接地，否则达不到预期效果)，有条件的还可以触摸金属材质的水管来释放静电；

平时插拔USB设备时，最好能够重复上面释放静电的过程，以减少USB接口损坏的概率。

Q6：ESD保护和EMl防电磁辐射是不是我国3G强制要求的测试项目呢?

李：为了防范ESD严重的危害，我国在1998年就了GB／T-17626.2(对应国际标准IEC61000－4－2)电磁兼容、静电放电抗扰度试验标准，它详细规定了ESD的级别判定，测试环境和测试方法，并作为CCC认证的一部分在2002年5月1曰开始实施。对于PC行业来说，这个标准更多的是针对电脑整机而制定的，但各家主板厂商为了预防ESD问题都制定了自己的测试等级和实验方法。但总体来看，针对零配件市场上的ESD测试和认证这方面的执行强度要弱一些。

Q7：在了解了这么多关于ESD的知识之后，那李工能不能跟我们介绍一下在遇到静电损坏时电脑都有哪些具体的表现呢?

李：ESD是电脑的无形杀手，但它的表现形式多种多样，不能一概而定；但很多时候，大家遇到的各种奇怪的故障都有可能是由ESD引起的。

雷击或者ESD经常导致网卡损坏，严重时甚至引起网吧或者家庭火灾；

芯片组被击穿(烧毁)，这种问题通常表现为USB接MESD静电释放导致南桥烧毁；

I／O接口(各种输入输出设备)保护不好导致主板上的I／O芯片损坏，部分电路烧焦等；

系统自动重启、硬盘数据丢失等，但用户从其它方面迟迟找不到原因等；

举个实际一点的例子，我们曾遇到过一个网吧出现这样的问题：用户用手去调节摄像头的角度，但是手一碰到摄像头就马上死机，重启后正常，这其中很大一部分原因就是因为静电。

影响系统稳定工作的因素之二――稳压设计

Q8：我国很多地方的电压不是很稳定，尤其是在夏天用电高峰时很容易造成电压大幅波动。很多计算机会因此出现死机，重启等故障，虽然电源也有一定的稳压作用，但这时候也是对主板的一种考验，李工能不能给介绍一下这方面的内容呢?

李：说实话，主板供电系统的设计是一个非常复杂的技术，尤其是CPU部分的供电。像你说的这个问题就是一个非常典型的代表，CPU负载电流的动态波动范围非常大，它要求给CPU供电的频率响应速度要足够快、供电电流的适应范围要宽，而且还要做到过滤杂波(抗干扰性非常强)。

在主板设计时，cPU供电部分的解决方案非常多。我们使用的是比较先进的美国Intersil电源方案，这种方案的特点是电源能量转换效率非常高，可以适应较大范围的市电电压波动，在测试中我们即使把市电电压降到130v(正常电压为220v)，主板依然可以给cPu提供足够的能量，保证机器正常运行。

影响系统稳定工作的因素之三――保护电路的设计

Q9：除了刚才李工所讲的内容，我们还经常听到主板因为浪涌等因素造成的损坏。那么什么是浪涌，它又是怎样对主板造成伤害的呢?

李：浪涌电流是指电网上出现的短时间、像“海浪”一样的高电压引起的大电流。浪涌电流的成因是电网中存在电感，当某些大容量的电气设备接通或断开时，就会激发出瞬间强电流。

对于计算机来说，浪涌电流分为两部分。其一是电脑内部的浪涌电流，即计算机电源接通瞬间，由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流要远远大于稳态输入电流。此外，插拔大功率的USB设备也可能产生浪涌电流和脉冲电压，如果主板上的保护电路设计不当，极有可能导致南桥烧毁。通常的做法是在USB或者其它扩展接口处设计大容量的滤波电容和自恢复保险丝，当电流过大时，自恢复保险丝会自动断开电路，过一段时间后自行恢复，从而实现过流保护功能。还有在电路上加共模式流电感线圈，也可起到很好的抑制作用。

其二则是来自外部的浪涌电流。比方说夏天雷雨天气比较频繁，如果主板防雷击设计没有做好，雷电造成的瞬间电流会通过主板的网络系统进入电路，将主板的芯片击毁。我们在主板的网络接口部分设计了特殊的防雷击保护，可抵挡3000V的瞬间电涌冲击；在主板设计时，我们也要将网卡接口处做接地处理，以此起到“双保险”的作用。

读者有问

Q10：我们专家讲堂栏目有一个保留部分，就是让一些热心读者直接与工程师交流。下面有几个读者朋友想了解的问题，请李工来回答一下：现在有很多厂商都在推广固态电容，那固态电容都有那些优点呢?使用固态电容对主板的稳定性以及使用寿命有没有直接影响?

李：要说明这个问题，首先就要了解一下电容是用来 做什么的。电容在主板中主要是保证电压和电流的稳定(滤波)，在开关电源中起到储能的作用。

众所周知，主板稳定工作的前提是必须有纯净的电流供应。从计算机电源出来的电流如果用示波器观察依然会有很多的尖峰和杂波，这些尖峰和杂波都是主板稳定工作的大敌，所以主板上的电路必须对电源的信号进行过滤和净化。在实现方式上，不同的杂波要经过不同的器件进行过滤和净化一初始信号经过电感线圈，初步过滤掉一些高频杂波(电感线圈有储能的作用)；之后再进入电容组件进一步过滤、净化，将电源信号变成纹波很小的直流电压。

在主板上我们通常使用的电容有两种，固态电解电容和液态电解电容，它们最大的区别在于采用了不同的介电材料――液态电容的介电材料是电解液，而固态电容的介电材料则是典型的高分子材料。从固有的属性上看，固态电容其有内阻小、频率响应快、耐高温、寿命长等优点。这些优点对提高主板的稳定性、延长主板的使用寿命等都是有一定好处的。

Q11：部分动手能力比较强的发烧友用户喜欢把自己主板上的电容全部换成固态电容(或者更大容量的电容)，请问这么做对主板的稳定性和超频能力有帮助么?

李：这个问题问得很好。主板上的器件讲究按设计要求合理搭配，如果用户不明就里自行更换主板器件，就有可能对主板的稳定性造成负面影响。说实话，我们在决定更换任何一个器件之前，都要经过反复的验证和测试，其中很多条件是普通用户根本没有的。我们不赞成用户自行更换电容，而且主板的电路结构是多层的，如果用户焊接技术不过关很容易造成电路短路等问题。

正如前面所讲的，每个器件都有一个安全频率，超频使用会对主板的稳定性造成影响。而且，“将普通电容换成固态电容有利于超频”这种说法在理论上也是没有根据的。

值得注意的是，同态电容也有它自身的缺点，与液态电容A相比它的容量偏小、耐压值不够高；在主板低频信号的电路部分根本没有必要使用同态电容，在一些小功率开关电路中(如内存和集成显卡供电电路)，如固态电容数量不够达不到容量要求，并不能起到很好的储能作用，如果一味使用固态电容反而会引起系统温度升高等并发症，对主板稳定性产生不利影响。

我们认为主板上的固态电容与液态电容应该合理搭配、科学使用，并不是全固态电容就一定好。至于以前主板出现的液态电容爆浆现象，都去怪罪电容的材料不好，这种说法也是不完全正确的。电容有耐受时间的指标，它跟电路本身出现的纹波电流大小有很大关系，也就是说跟主板本身的电路设计和其它关联器件都有很大的关系。这些问题都应该更系统地考虑，否则把罪名全部加到液态电容身上会有失偏颇。

Q12：现在主板集成的功能越来越多，这样会对主板的稳定性产生影响么?

李：在主板上附加更多的功能一直是业界设计的一个趋势，但我们在选择设计哪些功能时一直都坚持以实用为主，可有可无的功能历来不要。举个不恰当的比方，“是药三分毒”，主板上多一组电路或者一组芯片，都会给主板带来一些故障和稳定方面的问题。市面上常常听到一些主板增方一些不成熟的、而且比较花哨的功能；虽然从市场的角度考虑可以为产品增加“卖点”，但用户用起来却非常麻烦。长期以来，我们面向行业用户和网吧用户的产品比较多，这部分专业人士对稳定性更感兴趣一些。