1、计算机维修技术 第3版 教学课件 易建勋 编著 清华大学出版社 2013年8月,本课件随教材免费赠送给读者，读者可自由播放、复制、分发本课件，也可对课件内容进行修改。 课件中部分图片来自因特网公开的技术资料，这些图片的版权属于原作者。 感谢在因特网上提供技术资料的企业和个人。 本课件不得用于任何商业用途。 课件版权属于作者和清华大学出版社，其他任何单位和个人都不得对本课件进行销售或修改后销售。作者：易建勋 2013年8月,作者声明,第9章 常用外设结构与工作原理,9.1 散热器基本结构 9.1.1 高温对芯片的危害 9.1.2 风冷散热系统 9.1.3 热管散热系统 9.1.4 水冷散热系统
2、9.1.5 其它散热技术 9.2 键盘基本结构 9.2.1 键盘的类型 9.2.2 键盘基本组成 9.2.3 键盘工作原理,9.3 鼠标基本结构 9.3.1 鼠标的基本组成 9.3.2 光电鼠标工作原理 9.3.3 光电鼠标技术性能 9.4 机箱基本结构 9.4.1 机箱的类型与功能 9.4.2 机箱散热设计 9.4.3 机箱防电磁辐射,9.1 散热器基本结构,9.1.1 高温对芯片的危害,1. 电子迁移现象 电子迁移是电子流动导致金属原子的迁移现象。 电子迁移对芯片的损坏是一个缓慢的过程，一旦发生线路损坏，情况会越来越严重，最后会造成整个电路短路。,9.1.1 高温对芯片的危害,2. 造成电
3、子迁移现象的原因 电流的强度的影响 电流强度越大，电子迁移现象越显著。 CPU内部线路更细更薄，电流强度很大时，金属原子容易从线路表面离开而四处流窜，形成坑洞或土丘。 高温有助于电子迁移现象的产生。 制程工艺的影响 CPU硅晶体管栅极绝缘层制作得越薄，开关速度会越快，但是电流泄漏也越大。绝缘层电流泄漏产生的能耗，已经成为CPU发热的最大来源。 应用程序的影响 如播放高清视频时，需要解压海量数据，CPU负载繁重，造成温度过高。 如室温过高，机箱散热不良，CPU超频等。,9.1.2 风冷散热系统,1热传递方式 热传递方式 传导 对流 辐射,9.1.2 风冷散热系统,【补充】CPU温度测试,9.1.
4、2 风冷散热系统,2散热风道 机箱风道,9.1.2 风冷散热系统,散热器风扇下吹,高温区,9.1.2 风冷散热系统,风扇侧向吹风，气流方向平行于CPU。,9.1.2 风冷散热系统,【补充】CPU散热风扇（侧吹）,9.1.2 风冷散热系统,【补充】CPU散热风扇（侧吹）,9.1.2 风冷散热系统,4散热风扇 散热片表面积越大，散热效果越好。 单滚珠轴承风扇价格低，但寿命不长； 双滚珠轴承风扇寿命长，但噪音较高； 含油轴承风扇使用时间短，被摒弃； 液压轴承风扇是改进的含油轴承，这类轴承噪音小，使用寿命低于双滚珠轴承。 风扇转速在2000rpm5000rpm之间，过高的转速会导致更大的噪音。,9.1
5、.2 风冷散热系统,散热风扇轴承的比较,9.1.3 热管散热系统,1.热管工作原理 热管的一端吸收来自CPU的热量，通过热管传送到热管的另一端后，通过风扇将热量散发出去。 热管中含有导热剂，能根据温差自动均衡热量，达到平均散热的效果。 热管技术散热效果好，噪音较小。,9.1.3 热管散热系统,热管工作原理,9.1.3 热管散热系统,【补充】热管工作原理,9.1.3 热管散热系统,【补充】热管内部结构,9.1.3 热管散热系统,【补充】热管散热工作原理,9.1.3 热管散热系统,【补充】主板热管散热系统,9.1.3 热管散热系统,【补充】主板热管散热系统,主板热管,9.1.3 热管散热系统,【补
6、充】笔记本热管散热系统,9.1.4 水冷散热系统,1. 水冷散热系统组成 风扇散热器 循环水泵 散热水槽 密封水箱 塑料水管 蒸馏水或绝缘油等。 水吸热慢放热快；油吸热快放热慢。,9.1.4 水冷散热系统,2. 水冷散热系统工作原理,9.1.4 水冷散热系统,3.水冷散热系统组成,9.1.4 水冷散热系统,【补充】水冷散热系统,9.1.4 水冷散热系统,【补充】水冷散热系统,9.1.5 其他散热系统,其它散热技术 半导体散热 空气压缩机散热 液氮或液氦散热 固态风扇散热 纯液冷散热 CPU内核液体循环散热,9.1.5 其他散热系统,【补充】半导体散热器,9.1.5 其他散热系统,【补充】半导体
7、散热器,9.1.5 其他散热系统,【补充】半导体散热器,9.1.5 其他散热系统,【补充】空气压缩机散热,9.1.5 其他散热系统,【补充】液氮散热,9.1.5 其他散热系统,【补充】固态风扇散热,9.1.5 其他散热系统,【补充】 芯片内核液体循环散热,9.2 键盘基本结构,9.2.1 键盘的类型,1.键盘的类型 薄膜式键盘由三层塑料薄膜組成，是目前市场主流产品。 机械键盘成本太高，仅用于高档键盘。 电容式键盘成本较高，应用不广泛。 导电橡胶式键盘现在不多见。,9.2.1 键盘的类型,键盘的类型,9.2.1 键盘的类型,键盘的类型,9.2.1 键盘的类型,键盘的类型,9.2.1 键盘的类型,
8、键盘的类型,9.2.2 键盘本组成,2.键盘基本组成上下盖板 键帽 橡胶帽 薄膜 电路板 IC等,9.2.2 键盘本组成,键盘基本组成,薄膜,电路板,橡胶帽,9.2.2 键盘本组成,键盘基本组成,9.2.3 键盘工作原理,3.键盘工作原理 键盘电路结构 微处理芯片 键盘开关阵列电路 接口等,9.2.3 键盘工作原理,键盘微处理器芯片功能 键盘阵列扫描和译码； 消除按键抖动； 生成扫描码； 转换编码和检测卡键等。,9.2.3 键盘工作原理,PS/2接口采用双向同步串行通信协议。 大多数PS/2键盘工作在1020kHz。 键盘阵列为8列16行128键。 标准键盘只使用了104键，尚有24个阵列点未
9、定义。,9.3 鼠标基本结构,9.3.1 鼠标的基本组成,1.鼠标的基本组成 早期机械鼠标采用滚球结构，由于滚球容易吸附灰尘，导致鼠标故障较多。 第一代光电鼠标只能在一种特殊的鼠标垫上使用，很快淘汰了。 第二代光电鼠标不需要垫板，不用定期清洁鼠标，目前成为市场主流。,9.3.1 鼠标的基本组成,鼠标的类型,9.3.1 鼠标的基本组成,鼠标基本组成 光学图像处理芯片、光学透镜组件、鼠标主控制芯片等。,图像处理芯片,鼠标主控制芯片,光学透镜组件,按键,滚轮,9.3.1 鼠标的基本组成,鼠标基本组成,9.3.1 鼠标的基本组成,鼠标电路板,9.3.2 光电鼠标工作原理,光学图像处理芯片是一种光电传感
10、器元件，它由CMOS图像传感器和图像处理器（DSP）两部分组成，它是鼠标图像拍摄和分析系统。,图像处理芯片,光电传感器,图像处理器,9.3.2 光电鼠标工作原理,鼠标主控芯片电路原理,9.3.2 光电鼠标工作原理,光学透镜组件由光学透镜、发光二极管、压板、鼠标底板等组成。 透镜采用高质量透明有机玻璃材料制造。,透镜,9.3.2 光电鼠标工作原理,2.光电鼠标工作原理 发光二极管发出一束光线； 照亮工作桌面一块接触面； 接触面反射光线通过光学透镜组件； 折射到图像处理芯片中的CMOS传感器内成像； 图象处理芯片的DSP部分进行图像量化处理； 当鼠标移动时，CMOS传感器会记录一组高速拍摄的图象，
11、对这些图像的特征点进行分析和处理，就可以计算出鼠标的移动轨迹，从而判断出鼠标的移动方向和移动距离。,9.3.2 光电鼠标工作原理,光电鼠标工作原理,9.3.3 光电鼠标技术性能,如果发光二极管光照强度不够，会使图像传感器成像效果变得模糊，影响鼠标定位。 鼠标主控芯片 8位RISC微处理器； 6MHz工作频率； 8KBEPROM； 256BRAM； 支持USB2.0和PS/2接口。,9.3.3 光电鼠标技术性能,3.鼠标技术性能 CMOS传感器分辨率（dpi） 图像处理芯片中CMOS传感器捕捉到地图像精度越高，光标定位就越精确。 鼠标分辨率（CPI） 鼠标每移动1英寸能获得的最大采样数据数。 目
12、前鼠标分辨率为400/800/1000CPI。 采样频率（fps） CMOS图像传感器每秒钟采集和量化图像帧的能力，单位是：帧/秒。 按键开关点按次数 每个按键开关寿命不少于10万次。,9.4 机箱基本结构,9.4.1 机箱的类型与功能,1.机箱的类型 机箱设计规范：ATX、WTX等。,9.4.1 机箱的类型与功能,机箱的类型,9.4.1 机箱的类型与功能,机箱电源的安装,9.4.1 机箱的类型与功能,机箱设计考虑因素 基本尺寸规范，如ATX、TAC等； 通风散热性能，如通风孔位置，风道等； 机械强度，如钢板厚度，加强筋等； 机箱的生产成本等。,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能
13、,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,彩绘机箱,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,9.4.1 机箱的类型与功能,【补充】机箱的功能,机箱温度/转速显示,机箱盖板固定螺钉,9.4.2 机箱散热设计,2.机箱的结构 机箱不够坚固，容易导致机箱产生共振现象，影响硬盘使用寿命和产生噪音。 机箱主要成本体现在钢材上。 机箱框架采用硬度较高的优质材料，折成角钢形状或条型。 为了降低成本，目前钢材厚度为0.51mm。 大多数机箱采
14、用热解钢板。,9.4.2 机箱散热设计,3.机箱的风道 风道是空气在机箱内运动的轨迹。 机箱内风道设计不佳，各种风力会相互抵消，影响机箱散热效果。,9.4.2 机箱散热设计,机箱的风道,9.4.2 机箱散热设计,CGA 1.0规范在机箱后增加了散热风扇。 CGA 1.1规范在机箱侧面板增加了一散热风口和一个导风罩。,CGA 1.1规范机箱,9.4.2 机箱散热设计,TAC 2.0规范的改进 风道设计更有利于散热； 多方式互动散热。,TAC 2.0规范机箱,9.4.3 机箱防电磁辐射,机箱的防辐射设计 机箱通常采用全金属结构来吸收内部的电磁辐射，并屏蔽外部电磁辐射地干扰。 防止电磁辐射的方法： 选择合适的钢材、开孔大小与位置等。 机箱表面光洁度越好，电磁波在机箱表面的反射能力愈强。 散热孔直径在5mm以内，六角型孔能更好的防止电磁辐射泄露。,9.4.3 机箱防电磁辐射,机箱结合处采用折边工艺，可以减少机箱内射频辐射干扰和电磁辐射干扰。 机箱缝隙长度控制在5070mm以内。,5070mm,EMI簧片,课程讨论,讨论： （1）移动鼠标时，光标为什么会跳动。 （2）如何防止机箱中的电磁泄露。 （3）机箱漏电是电源质量不好吗。 （4）机箱带电会危害人身安全和损坏微机吗？ （5）电源功率不足会对微机造成哪些影响。【本章结束】,
