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固態電容范文第1篇

[關鍵詞]固態電子盤 抗惡劣環境計算機 指標

中圖分類號：P256 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0007-02

1、概述

近年來隨著計算機技術的飛速發展，對抗惡劣環境計算機的各項性能指標提出更高要求，應用領域不斷擴大。在研制、開發抗惡劣環境計算機的過程中發現，制約其可靠性的關鍵部件之一就是外部存儲器。

以往抗惡劣環境計算機外部存儲器采用的機械式硬盤。由于機械式硬盤是機電一體化產品，其工作溫度、機械震動等環境適應性遠不能滿足抗惡劣環境計算機的要求。隨著半導體存儲技術日漸成熟、完善，固態電子盤逐步取代機械式硬盤成為抗惡劣環境計算機的外部存儲器。但由于儲存容量較小難以滿足大數據量存儲，為尋求一種大容量高可靠性的外部存儲設備，我們著手對大容量固態電子盤的研制開發工作。

2、構成

固態電子盤由存儲載體、控制器、接口以及電源管理等部分構成。

2.1 存儲載體

固態電子盤利用超大規模集成電路flash存儲芯片陣列作為儲存載體，取代硬盤高速旋轉磁盤載體。其特點是減少尋道延遲時間，由于沒有精密機械設備提高了使用壽命，降低了功耗。為提高存儲容量存儲載體選用k9k4g080um存儲芯片。

2.2 控制器

控制器是固態電子盤的關鍵元器件之一，完成存儲數據在flash存儲芯片陣列讀寫管理。

2.3 接口

固態電子盤接口設計與標準硬盤接口一致，接口采用2.0mm標準IDE接口。

3、設計方案

3.1 Flash盤控制器

經過查閱大量的資料及分析，Flash盤控制器采用了SST公司生產具有的IDE接口控制器SST55ld019。該控制器具有電路簡單、速度快、可靠性高等特點。其中最大特點是控制容量大（最高可達24G），為今后固態電子盤持續升級帶來很大方便。其功能框圖如圖1：

SST55ld019控制器內部包含了一個微控制器和嵌入式Flash文件管理系統。控制器和主機的接口允許數據寫入Flash介質以及從Flash介質讀出。MCU負責把IDE命令轉換成Flash介質操作所需的數據和控制信號。SRAM緩沖極大地優化了主機和Flash介質之間的數據傳輸。內部DMA直接把緩沖數據傳輸到Flash介質，越過MCU，提高數據吞吐率。嵌入式Flash文件系統為基于文件的操作系統提供了方便。多任務接口可以對多個Flash介質器件進行讀/寫、編程和擦除操作。SCI接口用于重新進行芯片初始化過程和配置ID號，為硬件調試提供方便。

NAND Flash存儲器

NAND Flash存儲器是固態電子盤的關鍵元器件之一，其性能直接影響到設備性能優劣。

該存儲器為采用頁面管理方式，基本存儲容量為128MΧ8，頁容量為512字節。其原理框圖見圖2所示：

NAND型閃存的基本存儲單元是頁（Page）（可以看到，NAND型閃存的頁就類似硬盤的扇區，硬盤的一個扇區也為512字節）。每一頁的有效容量是512字節的倍數。所謂的有效容量是指用于數據存儲的部分，實際上還要加上16字節的校驗信息，因此我們可以在閃存廠商的技術資料當中看到“（512+16）Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型閃存絕大多數是（512+16）字節的頁面容量，2Gb以上容量的NAND型閃存則將頁容量擴大到（2048+64）字節。

NAND型閃存以塊為單位進行擦除操作。閃存的寫入操作必須在空白區域進行，如果目標區域已經有數據，必須先擦除后寫入，因此擦除操作是閃存的基本操作。一般每個塊包含32個512字節的頁，容量16KB；而大容量閃存采用2KB頁時，則每個塊包含64個頁，容量128KB。

尋址時，NAND型閃存通過8條I/O接口數據線傳輸地址信息包，每包傳送8位地址信息。由于閃存芯片容量比較大，一組8位地址只夠尋址256個頁，顯然是不夠的，因此通常一次地址傳送需要分若干組，占用若干個時鐘周期。NAND的地址信息包括列地址（頁面中的起始操作地址）、塊地址和相應的頁面地址，傳送時分別分組，至少需要三次，占用三個周期。隨著容量的增大，地址信息會更多，需要占用更多的時鐘周期傳輸，因此，NAND型閃存的一個重要特點就是容量越大，尋址時間越長。而且，由于傳送地址周期比其他存儲介質長，因此NAND型閃存與其他存儲介質相比不太適合大量的小容量數據的讀寫請求。

決定NAND型Flash存儲介質的主要因素有：頁數量、頁容量、塊容量、I/O位寬、頻率等等。

目前我們所選用的K9K4G080u Flash存儲介質為頁數量為512MΧ8，頁容量為2KB，則它的尋址時間（即傳送地址時間）為4個周期。

NAND型閃存的讀取步驟分為：發送命令和尋址信息將數據傳向頁面寄存器（隨機讀穩定時間）數據傳出（每周期8bit，需要傳送512+16或2K+64次）。NAND型閃存的寫步驟分為：發送尋址信息將數據傳向頁面寄存器發送命令信息數據從寄存器寫入頁面。K9K4G080 Flash存儲介質讀一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+12μs+（2K+64）×50ns=131.1μs；K9K4G08U0M實際讀傳輸率：2KB字節÷131.1μs=15.6MB/s；寫一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+（2K+64）×50ns+300μs=405.9μs。K9K1G080實際寫傳輸率：2112字節÷405.9μs=5MB/s。

塊是擦除操作的基本單位，由于每個塊的擦除時間幾乎相同（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時間可以忽略不計），塊的容量將直接決定擦除性能。大容量NAND型閃存的頁容量提高，而每個塊的頁數量也有所提高，一般4Gb芯片的為2KB字節×64個頁=128KB。

接口設計

為提高固態電子盤的通用性，接口設計為目前硬盤廣泛使用的標準IDE接口。該接口在物理上實現了IDE-40芯插座和IDE-44芯插座兼容的方式，可直接連接到PC機硬盤連線，也可直接用于連接移動式（筆記本連接方式）接口，電信號與通用標準IDE接口完全兼容。其排列如圖3所示。

電路設計

由于NAND Flash存儲器的工作電壓是+3.3V，Flash盤控制器同時使用+5V和3.3V。因此在固態電子盤上單獨設計了一個電源轉換和穩壓電路，通過這部分電路為固態電子盤提供所需要的5V和3.3V工作電壓和斷電保護。

固態電子盤外部時鐘設計為可調節模式，通過RC振蕩來激發外部時鐘，通過選擇不同的電阻和電容來調節到我們需要的外部時鐘，這里，我們的外部時鐘在10～100MHz可選，不同的外部時鐘可影響到固態電子盤的讀寫性能。外部時鐘越高，讀寫速度越快。

3.5 固態電子盤設計

通過上述分析固態電子盤用SST55ld019控制器來驅動24片K9K4G080 Flash存儲芯片。并將全部元器件放置在一塊PCB板上。高速PCB設計為多層印制版，大小為 99×65mm？。外部時鐘頻率設計為23MHz，總容量為12G，最大讀速度：15.6MB/S；最大寫速度：5MB/S。接口設計為筆記本式標準的2.0mm間距IDE接口，支持主/副盤選擇。其原理框圖如下圖所示：

由固態電子盤的原理框圖可以得到，電子盤的設計邏輯實現了IDE接口，并將有關信號嵌入系統總線中，又在物理上實現了IDE-40芯插座和IDE-44芯插座兼容的方式，可直接連接到PC機硬盤連線，也可直接用于連接移動式（筆記本連接方式）接口。

電子盤的設計是通過將IDE信號邏輯嵌入到Flash盤控制器中，通過驅動器和總線驅動器的轉換，將命令和數據地址總線轉換成多個并行的數據地址總線和命令，操作時通由FALE和FCLE來鎖存信號區分，并用譯碼器來將片選信號轉換成多個片選信號，以此實現一個控制器與多個NAND Flash存儲介質的連接，從而實現增大電子盤容量。

同時，我們用全固件和工業級的芯片和器件設計整個固態電子盤，滿足了高低溫和震動沖擊的要求，適應了惡劣環境下對硬盤要求的需要。

4、固態電子盤的提升

通過設計12G固態電子盤，我們掌握了一些設計固態電子盤的關鍵技術和資料。目前，我們所設計成型的固態電子盤容量還不是很大，不能滿足大容量的數據存儲和交換。但是，通過改進性設計和選用高性能的Flash盤控制器以及大容量的Flash存儲芯片，我們可以提高固態電子盤的存儲容量和讀寫速度以及性能。

高性能的Flash盤控制器可以控制更多的Flash存儲芯片，并提高時鐘頻率，同時也增加對Flash存儲介質的讀頻率。選用大容量的Flash存儲介質，不僅增大了Flash存儲介質本身的頁容量、頁數量和塊容量，同時也增加了I/O位寬，將數據線增大到16條，帶寬增加一倍，再通過時鐘頻率的增大，則其讀寫性能將大大增加，以一個K9K4G160u為列，每頁為2KB，但結構為（1K+32）×16bit。K9K4G16U0u讀一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+25μs+（1K+32）×50ns=78.1μs。K9K4G160u實際讀傳輸率：2KB字節÷78.1μs=26.2MB/s。K9K4G16寫一個頁需要：6個命令、尋址周期×50ns+（1K+32）×50ns+300μs=353.1μs。K9K4G160u實際寫傳輸率：2KB字節÷353.1μs=5.8MB/s。從以上可以看出，它的讀寫性能比起K9K4G080u大大增加。

通過改進使固態電子盤總容量可增大到24G以上，更加適用于大容量的數據存儲和交換，更能滿足惡劣環境下對數據存儲和交換的需要。并能根據實際需要，通過原理設計和重新選用芯片，設計出512M～24G或更大容量的電子盤，滿足用戶需求。

5、結束語

目前，已設計的12G容量固態電子盤已投入使用，并能在全加固和惡劣環境下運行正常，各項技術指標均達到了設計要求。

參考文獻

[1]李文博，Flash陣列存儲技術研究[D].哈爾濱工業大學，2010年

[2] SST：SST55LD019 Data Sheet.

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

[4] ds_k9xxg08uxm_rev09 Data Sheet.

[5]魯昌龍，固態硬盤存儲系統模型及存儲管理層算法的研究[D].景德鎮陶瓷學院，2011年.

固態電容范文第2篇

摘 要：《歌劇院魅影》二十五周年版在2011年于皇家阿爾伯特音樂廳成功演出。這次演出中的舞美設計使用了大量如LED、投影儀之類的科技性設備。雖然《歌劇院魅影》中的LED大屏幕、投影儀在二十一世紀的舞臺上并不新鮮，但它出彩的地方在于將這種現代的形式有機地與整個歌劇的古典氣氛相融合。通過現代的手段來表現劇中充滿古典主義色彩的情節。在音樂的應用上，歌劇也采用了古典主義的音樂形式與現代樂器結合的方式，給觀眾留下了經典的魅影之音，而在舞美上，這種古典與現代的契合也同樣令人印象深刻。

關鍵詞 ：科技 古典 LED繪景 虛實結合 多功能燈架

一、繪景的新生命，LED屏幕的充分運用

對于傳統戲劇來說，由于受到繪景的限制，舞臺上要表現多個不同場景很多時候只能采取通過典型情境下典型物件的更換來達到這一目的，比如從客廳進入曠野，就是將沙發與茶幾更換為石頭、樹木。而作為背景的畫面，在許多時候都只能是象征性、寫意性顏色的噴繪，“線條與色彩是布景的心臟”[1]，因而不同效果的布景藝術，代表了不同時代布景的特色。在古典主義盛行的17世紀，實景作為背景，三一律中的地點一致原則很大程度上是出于技術水平的不足考慮，即使是先進的轉桿機械的換景方式在一場演出中所能進行的變換也是有限的。更重要的是對于追求所謂“真實”的古典主義戲劇來說，采用實景的方式來進行寫意，以象征的方法確定地點顯然是不可行的，“于是一元化布景代替了多元化布景”[2]。這就造成了古典主義戲劇被束縛于有限的地點之中，缺乏廣闊的藝術表現空間，直接影響了這一流派戲劇的藝術魅力。《歌劇院魅影》的風格有著濃厚的古典主義的戲劇色彩，在大的方面，其舞美設計是與傳統歌劇相似的，雙層演出空間，樂隊位于上層，演員位于下層，然而在這個舞臺上，上層的舞臺背景繪景是使用投影儀的方式，而下層的舞臺背景繪景則使用了多塊LED屏幕。

在下層演劇空間中，LED屏幕的使用使得原有的繪景得到了突破。在這部歌劇中，我們可以看到，隨著背景LED所呈現畫面的變化，地點也是在不斷變換的，舞臺可以在劇場中，可以是女主的房間，還可以是劇院地下的胡泊與魅影居住的房子。更加巧妙的是，其所使用的LED屏幕是可以通過遠程操控進行伸縮移動的，它本身不僅僅是一個背景，也成了戲劇中的一個物件，一個有機的組成，它能變成鏡子、變成大門，供女主角進入地下迷宮，還能變成地下迷宮中的蠟燭。這就使得束縛古典主義戲劇風格的地點一致得到了突破。以前的戲劇一般在換場之時才能對舞臺上的物造型做大的搬動，但是，LED的使用卻可以讓同一場戲中物造型隨著情節的發展而不斷變化，同時這種布景的真實感十分強烈，更是減少了人為的對舞臺上物造型的搬動，使得戲劇的過渡十分自然，讓觀眾在觀賞戲劇的過程中，審美更加流暢。因此，這個LED已經不僅僅是代替傳統的繪景來作為背景使用了，它本身就是舞臺上不可缺少的物造型。

在上層的背景使用的投影儀更是讓劇場氣氛具有真實感、動態感。魅影出現時，投影儀會伴隨著聲音而變換的恐怖的圖像。同時上層背景也具有場景配合場景變換的作用。作為舞臺演區的一個部分，上層空間表現的是相對較高的部分或者較遠的部分，如劇中戲中戲里的遠方迦太基軍隊的營帳、劇中劇院的天臺，而這個景的切換就是靠投影儀所投射的圖像的變換完成的。但是上層空間的變換顯然不如下層空間變換得頻繁，也不需承擔作為舞臺物造型的作用，因此，使用投影儀顯然要比LED屏幕更實際一些，也更經濟一些。

在這部歌劇中，前景實景與背景繪景虛實結合形成了視覺焦點的布景特點，比如，蠟燭，前景中的燭臺是真實存在的，而背景中的蠟燭則是通過LED實現的。古典主義時期的劇場布景，自從法兒納斯劇場之后，盛行于十七、十八世紀的歐洲。所以，從視覺審美的角度來講，這部戲的布景是古典主義而非現代化的，但是卻將現代的LED融入布景當中，來完善古典主義戲劇的視覺審美效果。

二、巧妙的多功能燈架

劇場中橫在上層與下層演劇空間中的燈架可算是被導演使用得淋漓盡致，它不僅僅是舞臺上打光使用的燈架，也是劇情中的劇場里用于劇場人員工作用的架子。而且還能通過不斷地向下移動來表現女主與魅影不斷向下進入劇場下面的湖泊。這是一個相當創新性的應用。甚至，還被作為兇殺案的發生地。像進入劇場地下的湖泊與兇殺案這些比較關鍵的情節都是在這燈架上發生的，這個燈架可以說是除了上層與下層之外的第三層演劇空間。這個燈架不僅僅有著實際的作用，也有著充當戲劇中的物造型與戲劇中的演出空間的作用。作為傳統的古典主義戲劇，劇場空間顯然只有一處，演劇空間的上下的油泵升降臺是在19世紀德國使用，“1833年奧地利的阿斯福利亞集團最早開發出升級臺”[3]。但在歌劇院魅影中使用的升降臺似乎是電動產品。通過這種現代的科技手段，不僅僅可以實現雙層演劇空間，讓演員在極短的時間內從下層演劇空間進入上層演劇空間，更是可以利用燈架作為演劇空間進行創新。然而，舞臺上下層在明場是有樓梯連接的，雖然用燈架緩緩下降是考慮到了要表現這段路程的漫長，但是實際上這個樓梯的距離也不短，用燈架下降來對這個情節進行表現破壞整個場景中氛圍感。燈架的金屬色與周圍要表現的黑暗的環境是不相適應的。

三、現代科技下道具營造的真實感

電腦控制的煙花也使得劇院大燈掉下這個場景顯得更加逼真，煙花雖然是向上噴射的，但是在黑暗中，就好像大燈中掉下的火花一樣。而劇中開頭大燈閃著的燈光與燈上噴射的煙花更是使得恐怖的氣氛更加真實。而魅影的法術也是通過電控火焰來實現的。在墳墓中的那一場，魅影在象征著力量的上層操縱火焰陷女主及其愛人于困境之中，舞臺上四處噴出的火焰帶來的效果是冰冷的道具所無法達到的。因此，用這種手段塑造的氛圍感與場景是真實的，但是它又不同于現實主義的真實，現實主義強調的是舞臺上物造型的真實，而不是氣氛的真實，哪怕這種場景是在現實生活中并不存在的。初一看，把此種真實歸于古典主義文論中要求的真實也并不太妥，畢竟古典主義理論家布瓦洛所說的真實、可信并非從舞美設計論述，而主要從情節論述，即情節前后合理。從布景上可以理解為要求布景符合情節需求。但這么一來，火焰、閃爍的燈光是為了符合情節真實而非是現實中出現的事物進行塑造的，所以，可以說這種真實是古典主義要求的真實感，而非現實主義要求的真實感。更重要的是作為一個音樂劇，其音樂感是帶著很濃的古典主義色彩，甚至在其結尾上都是如此，魅影的理性戰勝了，放走了女主及其情人，帶有濃厚的理性戰勝意味，這是古典主義結局。但是十七世紀古典主義戲劇的舞臺上，卻遠沒有這些科技支撐。所以這種舞美的渲染手段是對傳統古典主義舞美設計的一種突破，而非簡單結合。

四、結語

雖然《歌劇院魅影》首映于80年代，而二十五周年紀念版更是2011年才上演，但看完《歌劇院魅影》卻再次領略到那種古典主義色彩的音樂劇給人帶來的震撼感。這種古典主義并沒有落后于時代，反而在二十一世紀的今天展現出其強大的魅力。在音樂上，這表現在將古典主義音樂與現代樂器相結合，但是在舞臺上，這當然是與利用現代科技的手段幫助其進行舞美設計使其打破由技術限制產生的金規玉律息息相關的。更重要的是，這種現代科技幾乎是與這部《歌劇院魅影》融合在一起，除了燈架作為樓梯這個環節略顯生硬之外，幾乎看不出任何違和感，這是十分難得的。這對于今天舞美如何表現出傳統流派、甚至是古老流派的藝術有著十分重要的意義。

注釋：

[1]愛德華·戈登克雷：《論劇場藝術》，北京：文化藝術出版社，1986年版，第2頁。

固態電容范文第3篇

電容技術

電容具有各種尺寸、額定電壓和其他特性，能夠滿足不同應用的具體要求。常用電介質材料包括油、紙、玻璃、空氣、云母、聚合物薄膜和金屬氧化物。每種電介質均具有特定屬性，決定其是否適合特定的應用。

在電壓調節器中，以下三大類電容通常用作電壓輸入和輸出旁路電容：多層陶瓷電容、固態鉭電解電容和鋁電解電容。

多層陶瓷電容

多層陶瓷電容(MLCC)不僅尺寸小，而且將低ESR、低ESL和寬工作溫度范圍特性融于一體，可以說是旁路電容的首選。不過，這類電容也并非完美無缺。根據電介質材料不同，電容值會隨著溫度、直流偏置和交流信號電壓動態變化。另外，電介質材料的壓電特性可將振動或機械沖擊轉換為交流噪聲電壓。大多數情況下，此類噪聲往往以微伏計，但在極端情況下，機械力可以產生毫伏級噪聲。

電壓控制振蕩器(VCO)、鎖相環(PLL)、RF功率放大器(PA)和其他模擬電路都對供電軌上的噪聲非常敏感。在VCO和PLL中，此類噪聲表現為相位噪聲；在RF PA中，表現為幅度調制；而在超聲、CT掃描以及處理低電平模擬信號的其他應用中，則表現為顯示偽像。盡管陶瓷電容存在上述缺陷，但由于尺寸小且成本低，因此幾乎在每種電子器件中都會用到。不過，當調節器用在噪聲敏感的應用中時，設計人員必須仔細評估這些副作用。

固態鉭電解電容

與陶瓷電容相比，固態鉭電容對溫度、偏置和振動效應的敏感度相對較低。新興一種固態鉭電容采用導電聚合物電解質，而非常見的二氧化錳電解質，其浪涌電流能力有所提高，而且無須電流限制電阻。此項技術的另一好處是ESR更低。固態鉭電容的電容值可以相對于溫度和偏置電壓保持穩定，因此選擇標準僅包括容差、工作溫度范圍內的降壓情況以及最大ESR。

導電聚合物鉭電容具有低ESR特性，成本高于陶瓷電容而且體積也略大，但對于不能忍受壓電效應噪聲的應用而言可能是唯一選擇。不過，鉭電容的漏電流要遠遠大于等值陶瓷電容，因此不適合一些低電流應用。

固態聚合物電解質技術的缺點是此類鉭電容對無鉛焊接過程中的高溫更為敏感，因此制造商通常會規定電容在焊接時不得超過3個焊接周期。組裝過程中若忽視此項要求，則可能導致長期穩定性問題。

鋁電解電容

傳統的鋁電解電容往往體積較大、ESR和ESL較高、漏電流相對較高且使用壽命有限(以數千小時計)。而OS-CON電容則采用有機半導體電解質和鋁箔陰極，以實現較低的ESR。這類電容雖然與固態聚合物鉭電容相關，但實際上要比鉭電容早10年或更久。由于不存在液態電解質逐漸變干的問題，OS-CON型電容的使用壽命要比傳統的鋁電解電容長。大多數電容的工作溫度上限為105℃，但現在OS-CON型電容可以在最高125℃的溫度范圍內工作。

雖然OS-CON型電容的性能要優于傳統的鋁電解電容，但是與陶瓷電容或固態聚合物鉭電容相比，往往體積更大且EsR更高。與固態聚合物鉭電容一樣，這類電容不受壓電效應影響，因此適合低噪聲應用。

為LDO電路選擇電容

1　輸出電容

低壓差調節器(LDO)可以與節省空間的小型陶瓷電容配合使用，但前提是這些電容具有低等效串聯電阻(ESR)；輸出電容的ESR會影響LDO控制環路的穩定性。為確保穩定性，建議采用至少1μF且ESR最大為1Ω的電容。

輸出電容還會影響調節器對負載電流變化的響應。控制環路的大信號帶寬有限，因此輸出電容必須提供快速瞬變所需的大多數負載電流。當負載電流以500mA／μs的速率從1mA變為200mA時，1μF電容無法提供足夠的電流，因而產生大約80mV的負載瞬態，如圖1所示。當電容增加到10μF時，負載瞬態會降至約70mV，如圖2所示。當輸出電容再次增加并達到20μF時，調節器控制環路可進行跟蹤，主動降低負載瞬態，如圖3所示。這些示例都采用線性調節器ADP151，其輸入和輸出電壓分別為5V和3.3V。

2　輸入旁路電容

在VIN和GND之間連接一個1μ“F電容可以降低電路對PCB布局的敏感性，特別是在長輸入走線或高信號源阻抗的情況下。如果輸出端上要求使用1μF以上的電容，則應增加輸入電容，使之與輸出電容匹配。

3　輸入和輸出電容特性

輸入和輸出電容必須滿足預期工作溫度和工作電壓下的最小電容要求。陶瓷電容可采用各種各樣的電介質制造，溫度和電壓不同，其特性也不相同。對于5V應用，建議采用電壓額定值為6.3～10V的X5R或X7R電介質。Y5V和Z5U電介質的溫度和直流偏置特性不佳，因此不適合與LDO一起使用。

圖4所示為采用0402封裝的1μF、10V X5R電容與偏置電壓之間的關系。電容的封裝尺寸和電壓額定值對其電壓穩定性影響極大。一般而言，封裝尺寸越大或電壓額定值越高，電壓穩定性也就越好。X5R電介質的溫度變化率在－40～+85℃溫度范圍內為±15％，與封裝或電壓額定值沒有函數關系。

要確定溫度、元件容差和電壓范圍內的最差情況下電容，可用溫度變化率和容差來調整標稱電容，見公式1。

CEFF＝CBIAS×(1-TVAR)×(1－TOL)　(1)

其中，CBIAS是工作電壓下的標稱電容；TVAR是溫度范圍內最差情況下的電容變化率(百分率)；TOL是最差情況下的元件容差(百分率)。

本例中，X5R電介質在40～+85℃范圍內的TVAR為15％；TOL為10％；CBIAS在1.8V時為0.94μF，如圖4所示。將這些值代入公式1，即可得出：

固態電容范文第4篇

小知識：華碩的多個世界第一

1989年―世界第一款個人計算機主板386/33

1992年―世界第一款支持VISA插槽主板486sv

1993年―世界第一款帶有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―世界第一款帶“Suspeed”的主板P2BF

2000年―世界第一款支持PC133主板P3C2000

2003年―世界第一款無線主板A8V Deluxe

2004年―世界第一雙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次打破世界超頻記錄

2006年―全球首款支持第三代迅馳平臺Yonah核

心移動處理器桌面主板N4L-VM DH

2006―華碩專為游戲的“玩家國度R.O.G”系

列的第一款主板―M2-CROSSHIRE

……

絕佳品質 板卡教科書

固態電容不要錢：華碩玩家國度R.O.G系列的Command及EXTREME Striker主板規格上與普通主板大不相同，如其為超頻玩家設計的多個風扇電源接口，還有包括你能想到的各種擴展功能，可謂一應俱全。除此之外，其全部采用固態鋁質電解電容的方式讓人贊嘆不已。固態鋁質電解電容與液態鋁質電解電容最大差別在于采用了不同的介電材料，液態鋁電容介電材料為電解液，而固態電容的介電材料則為導電性高分子。固態電容具備環保、低阻抗、高低溫穩定、耐高紋波及高信賴度等優越特性，是目前電解電容產品中最好的產品。而且，由于固態電容特性遠優于液態鋁電容，固態電容耐溫達攝氏260度，導電性、頻率特性及壽命均非常出色。

高品質源自精細工藝

主板布局有講究：主板有限的空間內要符合小而不亂的概念，才真正能體現出主板廠商的設計實力。如果主板布局零亂，實現某一功能的芯片和相應的電容電阻之類的元器件相隔較遠，主板電路勢必出現交叉和干擾，進而影響到系統的穩定性和超頻能力。比較重要的如各種接口要靠近主板邊緣，利于插接。仔細觀察Command及EXTREME Striker，如其SATA接口，IDE接口，不僅是邊緣排列，而且采用側置方式擺放，在安裝到機箱內部時，連接不僅更為容易，而且線序整理也更加方便了。同時，如PCI-E等插槽的位置也非常合理，你幾乎找不到這兩款主板上有什么缺點、不足。

除了無比豪華的做工外，華碩獨家的功能、設計也十分值得關注。這些設計、功能都是其他產品不具備，甚至是沒有類似概念的產物。

八相EL-Capless電源設計

可靠的電源延長組件壽命：華碩開發的八相EL-Capless電源設計包含兩項主要優勢：提升超頻極限和達到最佳穩定度。供電系統一直是主板設計中的重點之一，也是玩家最關注的部分。主板的CPU供電電路最主要是為CPU提供電能，以保證CPU在高頻、大電流工作狀態下穩定地運行，同時也是主板上信號強度最大的地方，處理得不好會產生串擾效應，影響處理器的穩定運行，同時也會為玩家超頻造成不可彌補的障礙。

但是，這樣的設計是一個復雜的工程，需要考慮到元件特性、PCB板特性、銅箔厚度、CPU插座的觸點材料、散熱、穩定性、干擾等多方面的問題，它基本上可以體現一個主板廠商的綜合研發實力和經驗。而華碩這個八相EL-Capless電源設計就完全消除了上述問題。每增加一項供電，承載電流就更大，濾波后輸出的電壓也更為平穩。

導熱管

值得信賴的散熱系統：華碩特別打造的精細導熱管設計，能將芯片散發出的熱量傳導至兩個銅制散熱片，并通過系統優異的空氣流動設計將熱量排出，此項技術能夠保證主板的穩定度與運作時的靜音環境。對于超頻玩家來說，超頻前再也必為北橋、穩壓模塊單獨MOD散熱系統了。

Extreme Tweaker

一手掌握所有性能調節：Command及EXTREME Striker共同擁有的Extreme Tweaker能夠一次找到所有最優化的性能設定，不論是頻率調節、電壓調節或內存頻率調節，都能在Extreme Tweaker里找到。

SupremeFX

SupremeFX聲卡為你呈現身臨其境的游戲音頻：無論是耳機或7.1聲道喇叭，Command及EXTREME Striker配備的SupremeFX聲卡都可以支持全頻道高達192KHz/24-bit品質的音頻輸出，玩游戲、聽音樂，對于PC玩家而言也可以更加享受，而不是劣質的低端音效芯片可以比擬的。

Command

突擊手

經常使用華碩高端主板的玩家對華碩主板PCB的顏色一定非常了解，Commando采用了經典的黑色PCB，顯得高貴而不失穩重。主板PCB采用大面積覆銅技術，并使用了華碩專利的Stack Cool 2冷卻技術，能迅速將元器件產生的熱量從PCB底部傳遞走，延長使用壽命。Commando主板采用Intel P965+ICH8R芯片組設計，最高支持1066MHz前端總線設計、采用LGA775接口處理器。此外還支持雙通道DDR2-800內存，主板提供4個DIMM插槽，最大支持到4GB內存（64Bit環境下）。和顯卡一樣，主板也有PCB層數的概念，這在很大程度上決定了一塊主板超頻時的穩定性。Commando采用了豪華的6層PCB，雖然不及Striker Extreme的8層，但和市場上其他同類產品比，6層PCB無疑能提供更好的電氣特性，體現出華碩專業的主板制造技術。另一方面，板載的各種芯片也極大豐富了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的聲卡采用了Analog Devices出品的AD1988B，完全符合Intel的HD-Audio規范。而最特殊的是其雙千兆網卡芯片，分別采用了88E8056及88E8001兩塊Marvell網卡，最不可理解的是兩款芯片的封裝完全不同，設計上肯定會比較麻煩，很難理解華碩出于何種目的如此設計。

EXTREME Striker

固態電容范文第5篇

在品牌林立的主板廠商中，說到“信步”很多人會認為它是一個后來者。其實不然，接觸DIY時間稍久一些的玩家肯定還記得“則靈”這個老主板品牌――國內最早開始自主研發主板的廠商之一，而信步正是由當初最早一批“玩主板設計”的工程師們創建的。業界曾有人戲言，內地擁有十年以上主板布線經驗的工程師鳳毛麟角，甚至不超過十人，而李先生應該就是其中之一，李先生早年在美國康柏(compaq)從事主板可靠性測試工作，后來成為香港海洋主板的研發主力，爾后輾轉來到則靈公司任研發中心總經理，現就職信步公司擔任研發中心總經理一職，是中國電腦主板研發界頗具傳奇色彩的人物之一。

很長一段時間，大家都認為評價主板好壞的因素就是超頻性能和各種附加的功能，功能越多，超頻幅度越高的產品就是好產品。誠然這種觀點并沒有錯，但是用如此標準衡量出來的往往都是高端、甚至旗艦級的產品：產品雖好但并不是每個用戶所需要的，除了極少數發燒玩家之外，更多用戶需要的是性能穩定，運行安全的主板。看似樸實的要求，卻對主板的設計和制造提出了非常苛刻的條件。今天我們就邀請到信步主板的資深工程師李輝先生，來聽一下他對主板穩定性的獨到見解。

對電子產品來說，穩定應壓倒一切!

Q1：說到計算機時，大家首先會想到處理器速度怎樣、顯卡性能如何以及配置多大內存等等，而對于支撐這些配件的關鍵角色――主板反倒不是特別關心。李先生與“默默無聞”的關鍵角色打了十余年交道，請問你是如何看待主板產品的呢?

李：懂汽車的行家都知道，決定一輛車好壞的不僅僅是發動機，汽車的底盤和懸掛系統也是決定質量的關鍵因素，這種情況與計算機中的主板非常類似。買車時我們要注意哪些要素呢?穩定性、可靠性、安全性、兼容能力、擴展能力、環境的適應程度、使用壽命、技術保障以及售后服務等等；但是就有一些人買車的時候只看重排量和一些花哨的功能，而忽略更加重要的穩定性和安全性。如果說能夠多一些“行家用戶”，主板就不會如此“默默無聞”(笑)。

我們一直認為主板作為整臺計算機的基礎配件，其核心價值就是保證CPU、內存、硬盤、圖形加速卡等各種功能部件能夠良好地運行。還用汽車的例子來說，就好像我們有一臺強勁的發動機，那就要找一個穩定性非常好的底盤；否則其性能發揮不出來，一段時間之后，車子也要出這樣或者那樣的問題。

當然，“默默無聞”并不是說沒有技術含量，“默默無聞”的背后需要強大的技術支撐和苛刻的穩定性要求。我們知道主板上每個部件的型號、規格都非常多，廠商不可能對這些部件提出詳細的使用限制或者一一測試，因此研發一片穩定、安全、可靠的主板離不開強大的技術支持。針對市場上很多人宣傳“性能價格比”的說法，我個人認為是不太妥當的，如果用戶以此為依據，只用性能指標除以價格因素，穩定性放在哪里?很多人因此省了一丁點錢(10～20元)卻吃了大虧，甚至有時候連自己都不知道。

Q2：很多DiY用戶心中存在兩個極端――“買主板就要挑能上高頻率的。越能超的主板就越是好主板”，“主板這東西樣子都差不多、性能也接近，那就買最便宜的，越便宜越好”。這兩種觀點都有一定的市場，那李工作為專業的主板設計工程師，您是如何看待這個問題的?

李：對于“能超頻的主板就是好主板”，我有一個比喻：打興奮劑能使人在短時間內精力旺盛，精神處于高度亢奮狀態，但是這對人的身體來說非常有害，也會縮短人的壽命。電腦超頻也是同樣的道理，雖然超頻會提升電腦的性能，但也會損害電腦的配件，造成電腦故障率上升，縮短整臺機器的使用壽命。

在設計主板時，每一個配件都有它標稱的安全頻率，超過了這個頻率運行是不可靠的，甚至是有害的。可能每家主板廠商都有所謂的“超頻”產品，部分廠家還大張旗鼓地鼓勵大家去玩“極限運動(超頻)”；但在一些特殊領域中，廠商甚至采用鎖頻技術來限制用戶超頻使用，以此來確保計算機運行的穩定和安全。

至于“越便宜越好”的觀點也是非常錯誤的。一塊主板上少則有六、七百個零件，這些零件質量好與壞的差別，足以讓一塊主板的成本相差幾十甚至上百元；且零配件的質量和性能決定著主板成品的好壞甚至壽命。舉個例子來說，信步針對安防監控領域的DVR主板采用了特殊的穩壓模塊設計，即使電腦在130V左右的低壓下依然可以正常工作，這跟性能沒有任何關系，只能說其的環境適應性非常好，以此來確保產品在各種惡劣環境下的穩定運行。

觀察主板質量的好壞，就像觀察一個人不能只看外表一樣，模樣相似但是“內心”卻相差甚遠。俗話講“只有買錯的，沒有賣錯的”，如果用戶一味重視價格，最后受傷的還是自己。

微機的讀者很多都是超頻愛好者，或許一塊不能超頻的主板對大家來說沒有吸引力；但對于行業用戶來講比如說網吧、安防監控行業等，他們對穩定性的要求是壓倒一切的。

影響主板穩定運行的因素都有哪些?

Q3：很多朋友都遇到過這樣的問題，計算機在運行過程中非常不穩定，但是經檢查各種零配件都沒有問題。這時很多人都會把目光投向主板身上，那么主板運行時的穩定性都和哪些因素相關呢?

李：影響主板穩定運行的因素有很多，包括主板上元器件的特性、PCB布線、電路設計等等，因為設計不合理而導致的靜電(ESD)損傷、電磁干擾(EMI)也會對主板的穩定性造成影響。計算機在運行過程中出現藍屏、黑屏現象，與CPU供電電源設計不科學、內存信號補償匹配不適當以及主板本身的散熱結構不合理等因素都有關系。

影響系統穩定工作的首要因素――靜電

Q4：剛才李工提到了ESD和EMI的概念，能不能給我們詳細介紹一下這兩方面的內容呢?

李：ESD就是靜電放電。靜電是一種客觀的自然現象，靜電產生的方式多種多樣，如接觸、摩擦等等；靜電具有高電壓、低電量、小電流和作用時間短四個特點。人體自身動作或者與其它物體接觸、摩擦甚至感應都可能產生幾千伏甚至上萬伏的瞬間靜電。

在機箱內部，電磁波與電子元件的相互作用很容易產生干擾現象，我們把它們稱為電磁干擾(EMI)。應該說EMI是一種非常普遍的現象，所有的電子產品都會遇到，比方說電視熒光屏上常見的“雪花”，就是由于接收到的信號受EMI干擾之后產生的信號畸變。

講到EMl，我們不得不提一下電磁兼容性(EMC)。電磁兼容性包含電磁干擾(EMI)和電磁敏感性(EMS)兩個方面。EMC是指某電子設備既不干擾其它設備，同時也不受其它設備的影響：EMS是指由于外界電磁能量造成性能下降的容易程度。如果我們將電子設備比喻為人，外界電磁能量就好比感冒病毒，敏感度就表示這個人是否易患感冒。如果不易患感冒，說明免疫力強，即抗電磁 干擾性強；反之，則說明抗電磁干擾能力弱。

Q5：剛才聽李工介紹ESD靜電放電的過程會對主板造成傷害，那么靜電是通過什么機制來破壞元器件的呢?在平常的使用過程中我們可以通過什么方式來盡量避免靜電對主機的傷害?

李：靜電對人體來說是沒有什么危害的，因為靜電的電量通常都很小；但是靜電的高電壓對主扳上的元器件就是一個極大的威肋，因為很多元器件都有微電路結構，而這些微電路對電壓的耐受能力是非常低的。

靜電的危害主要是毀壞電子元件的靈敏度。對于某些晶體管電路來說，幾百伏的靜電釋放足以使其徹底報廢，例如主芯片中的CMOS電路可以承受的靜電沖擊電壓大約為200V左右，DRAM、EEPROM為300V，TTL芯片為1000V；而在正常情況下，人體積蓄的靜電可以超過20000 v(瞬間電壓)。由此可見，如果不注意控制靜電，用戶很可能在毀壞主板之后還全然不知。

靜電對PC的危害主要表現在兩個方面：其一是破壞CMOS(BlOS)參數，擾亂系統正常工作，碰到這種情況我們要將CMOS放電后再開機，才能讓機器恢復正常工作狀態；其二是永久性損壞外設部件，包括芯片被擊穿甚至主機板被燒毀等。

在面對靜電的威脅時，我們也不是無所作為的。比方說針對重點部位，如網卡控制芯片、D－Sub(VGA)輸出接口、USB信號線等容易受ESD破壞的部分Ic及Ic電路，給它們搭配防護ESD的二極管；針對聲卡控制芯片等易受ESD破壞的IC，搭配高頻濾波電容和分壓電阻，這樣在高壓時旁路接地、減少過沖，保證器件不受高壓脈沖影響而被燒毀。

另外，用戶在使用過程中養成正確的習慣對防止靜電危害也大有裨益。

電腦機箱外殼可靠接地，如果有條件可將一根導線接在機箱的金屬側板上，然后拖在地上；

保持室內空氣的一定濕度，在北方地區有條件的可以在冬季使用空氣加濕器；

在板卡運輸和儲存過程中，注意用防靜電保護袋來包裝板卡；

維修和觸及機箱內任何電路時，記得接觸機箱金屬外殼以釋放身上的靜電(前提是機箱已經可靠接地，否則達不到預期效果)，有條件的還可以觸摸金屬材質的水管來釋放靜電；

平時插拔USB設備時，最好能夠重復上面釋放靜電的過程，以減少USB接口損壞的概率。

Q6：ESD保護和EMl防電磁輻射是不是我國3G強制要求的測試項目呢?

李：為了防范ESD嚴重的危害，我國在1998年就了GB／T-17626.2(對應國際標準IEC61000－4－2)電磁兼容、靜電放電抗擾度試驗標準，它詳細規定了ESD的級別判定，測試環境和測試方法，并作為CCC認證的一部分在2002年5月1曰開始實施。對于PC行業來說，這個標準更多的是針對電腦整機而制定的，但各家主板廠商為了預防ESD問題都制定了自己的測試等級和實驗方法。但總體來看，針對零配件市場上的ESD測試和認證這方面的執行強度要弱一些。

Q7：在了解了這么多關于ESD的知識之后，那李工能不能跟我們介紹一下在遇到靜電損壞時電腦都有哪些具體的表現呢?

李：ESD是電腦的無形殺手，但它的表現形式多種多樣，不能一概而定；但很多時候，大家遇到的各種奇怪的故障都有可能是由ESD引起的。

雷擊或者ESD經常導致網卡損壞，嚴重時甚至引起網吧或者家庭火災；

芯片組被擊穿(燒毀)，這種問題通常表現為USB接MESD靜電釋放導致南橋燒毀；

I／O接口(各種輸入輸出設備)保護不好導致主板上的I／O芯片損壞，部分電路燒焦等；

系統自動重啟、硬盤數據丟失等，但用戶從其它方面遲遲找不到原因等；

舉個實際一點的例子，我們曾遇到過一個網吧出現這樣的問題：用戶用手去調節攝像頭的角度，但是手一碰到攝像頭就馬上死機，重啟后正常，這其中很大一部分原因就是因為靜電。

影響系統穩定工作的因素之二――穩壓設計

Q8：我國很多地方的電壓不是很穩定，尤其是在夏天用電高峰時很容易造成電壓大幅波動。很多計算機會因此出現死機，重啟等故障，雖然電源也有一定的穩壓作用，但這時候也是對主板的一種考驗，李工能不能給介紹一下這方面的內容呢?

李：說實話，主板供電系統的設計是一個非常復雜的技術，尤其是CPU部分的供電。像你說的這個問題就是一個非常典型的代表，CPU負載電流的動態波動范圍非常大，它要求給CPU供電的頻率響應速度要足夠快、供電電流的適應范圍要寬，而且還要做到過濾雜波(抗干擾性非常強)。

在主板設計時，cPU供電部分的解決方案非常多。我們使用的是比較先進的美國Intersil電源方案，這種方案的特點是電源能量轉換效率非常高，可以適應較大范圍的市電電壓波動，在測試中我們即使把市電電壓降到130v(正常電壓為220v)，主板依然可以給cPu提供足夠的能量，保證機器正常運行。

影響系統穩定工作的因素之三――保護電路的設計

Q9：除了剛才李工所講的內容，我們還經常聽到主板因為浪涌等因素造成的損壞。那么什么是浪涌，它又是怎樣對主板造成傷害的呢?

李：浪涌電流是指電網上出現的短時間、像“海浪”一樣的高電壓引起的大電流。浪涌電流的成因是電網中存在電感，當某些大容量的電氣設備接通或斷開時，就會激發出瞬間強電流。

對于計算機來說，浪涌電流分為兩部分。其一是電腦內部的浪涌電流，即計算機電源接通瞬間，由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流要遠遠大于穩態輸入電流。此外，插拔大功率的USB設備也可能產生浪涌電流和脈沖電壓，如果主板上的保護電路設計不當，極有可能導致南橋燒毀。通常的做法是在USB或者其它擴展接口處設計大容量的濾波電容和自恢復保險絲，當電流過大時，自恢復保險絲會自動斷開電路，過一段時間后自行恢復，從而實現過流保護功能。還有在電路上加共模式流電感線圈，也可起到很好的抑制作用。

其二則是來自外部的浪涌電流。比方說夏天雷雨天氣比較頻繁，如果主板防雷擊設計沒有做好，雷電造成的瞬間電流會通過主板的網絡系統進入電路，將主板的芯片擊毀。我們在主板的網絡接口部分設計了特殊的防雷擊保護，可抵擋3000V的瞬間電涌沖擊；在主板設計時，我們也要將網卡接口處做接地處理，以此起到“雙保險”的作用。

讀者有問

Q10：我們專家講堂欄目有一個保留部分，就是讓一些熱心讀者直接與工程師交流。下面有幾個讀者朋友想了解的問題，請李工來回答一下：現在有很多廠商都在推廣固態電容，那固態電容都有那些優點呢?使用固態電容對主板的穩定性以及使用壽命有沒有直接影響?

李：要說明這個問題，首先就要了解一下電容是用來 做什么的。電容在主板中主要是保證電壓和電流的穩定(濾波)，在開關電源中起到儲能的作用。

眾所周知，主板穩定工作的前提是必須有純凈的電流供應。從計算機電源出來的電流如果用示波器觀察依然會有很多的尖峰和雜波，這些尖峰和雜波都是主板穩定工作的大敵，所以主板上的電路必須對電源的信號進行過濾和凈化。在實現方式上，不同的雜波要經過不同的器件進行過濾和凈化一初始信號經過電感線圈，初步過濾掉一些高頻雜波(電感線圈有儲能的作用)；之后再進入電容組件進一步過濾、凈化，將電源信號變成紋波很小的直流電壓。

在主板上我們通常使用的電容有兩種，固態電解電容和液態電解電容，它們最大的區別在于采用了不同的介電材料――液態電容的介電材料是電解液，而固態電容的介電材料則是典型的高分子材料。從固有的屬性上看，固態電容其有內阻小、頻率響應快、耐高溫、壽命長等優點。這些優點對提高主板的穩定性、延長主板的使用壽命等都是有一定好處的。

Q11：部分動手能力比較強的發燒友用戶喜歡把自己主板上的電容全部換成固態電容(或者更大容量的電容)，請問這么做對主板的穩定性和超頻能力有幫助么?

李：這個問題問得很好。主板上的器件講究按設計要求合理搭配，如果用戶不明就里自行更換主板器件，就有可能對主板的穩定性造成負面影響。說實話，我們在決定更換任何一個器件之前，都要經過反復的驗證和測試，其中很多條件是普通用戶根本沒有的。我們不贊成用戶自行更換電容，而且主板的電路結構是多層的，如果用戶焊接技術不過關很容易造成電路短路等問題。

正如前面所講的，每個器件都有一個安全頻率，超頻使用會對主板的穩定性造成影響。而且，“將普通電容換成固態電容有利于超頻”這種說法在理論上也是沒有根據的。

值得注意的是，同態電容也有它自身的缺點，與液態電容A相比它的容量偏小、耐壓值不夠高；在主板低頻信號的電路部分根本沒有必要使用同態電容，在一些小功率開關電路中(如內存和集成顯卡供電電路)，如固態電容數量不夠達不到容量要求，并不能起到很好的儲能作用，如果一味使用固態電容反而會引起系統溫度升高等并發癥，對主板穩定性產生不利影響。

我們認為主板上的固態電容與液態電容應該合理搭配、科學使用，并不是全固態電容就一定好。至于以前主板出現的液態電容爆漿現象，都去怪罪電容的材料不好，這種說法也是不完全正確的。電容有耐受時間的指標，它跟電路本身出現的紋波電流大小有很大關系，也就是說跟主板本身的電路設計和其它關聯器件都有很大的關系。這些問題都應該更系統地考慮，否則把罪名全部加到液態電容身上會有失偏頗。

Q12：現在主板集成的功能越來越多，這樣會對主板的穩定性產生影響么?

李：在主板上附加更多的功能一直是業界設計的一個趨勢，但我們在選擇設計哪些功能時一直都堅持以實用為主，可有可無的功能歷來不要。舉個不恰當的比方，“是藥三分毒”，主板上多一組電路或者一組芯片，都會給主板帶來一些故障和穩定方面的問題。市面上常常聽到一些主板增方一些不成熟的、而且比較花哨的功能；雖然從市場的角度考慮可以為產品增加“賣點”，但用戶用起來卻非常麻煩。長期以來，我們面向行業用戶和網吧用戶的產品比較多，這部分專業人士對穩定性更感興趣一些。