【cpu结构】

文章插图
cpu是由一系列连接部件组成的集成电路，用于完成一系列电子控制单元功能，并与控制器进行通信 。cpu在电路设计中已被广泛应用于电路的设计与制造，是电路设计和制造中重要的部件 。cpu是一种封装在电路板中的器件，由基板、电源、信号输出、驱动电路等部分组成 。cpu一般为全固态，具有良好的电学特性与热稳定性，是一种新型的高性能电子元件，被广泛应用于消费类电子、通信网络及电子仪器、仪表等领域 。cpu本身没有机械电路，它只有一个用来实现外部电源驱动电路以及一个用于接收信号输出的外部电阻 。cpu用来显示计算机运行时产生的各种信息 。
1、基板
基板是电路的主要组成部分，一般由基板、印刷电路板、封装等组成 。基板采用塑料或铝基板加工而成，常见基板与印制板两种 。基板与印制板均采用印刷线路板进行制造 。基板尺寸和重量与印制线路板相当，但印刷线路板上有多层封装，在线路板结构中起着关键作用 。印刷线路板是指以金属或陶瓷作为导电材料，以丝网印刷工艺制造的元器件，通常用铜线路板进行印刷工艺制造，其特点是印刷精度高，可以实现大容量和高速数据传输及数据处理功能；印刷质量好，有利于保护电路防止电磁干扰及屏蔽功能；印刷尺寸小，占地面积少，有利于封装可靠性等优点，可采用金属材料制造；印刷材料具有高抗拉强度及热稳定性好的优点，但印刷线密度低，在高密度电路中起到关键作用；印制线路板具有更好的电气性能等特点；印刷后经过冷却或干热加工使其具有较好热稳定性条件；印刷速度快，成本低，适合大规模制造应用等优点，目前被广泛应用于高端电子产品中 。印刷线路板一般有印制板与印制线路板两种结构，印制板与印制线路板均为 PCB工艺制造而成 。印制线路板是指 PCB板外包覆玻璃基板来保证 PCB贴装时基板上信号线路及信号通路保持完整性 。
2、电源驱动电路及接收信号输出电路
在大多数 cpu中，通常采用双路输出供电，这使得其输出电压范围为0~10 V,同时为了降低输入功率的消耗及减小整个电路的功耗，通常将输入电压降低到3.3 V左右，通过调整输出电阻R1至R2使电源驱动电路中的输入电压在0~10 V范围内有较大变化，从而可以提高输出端的放大倍数 。信号输出电路一般包括驱动电路、接收信号输出电路和电源控制电路等部分组成 。在电源驱动电路中，电源是连接整个 cpu电路的唯一电源，由于 cpu内部的各元件之间彼此独立工作，因此电源也必须独立地在元器件中起驱动作用，否则就会造成电流增大或电源的功率损耗，从而影响到 cpu的使用寿命，甚至可能会损坏 cpu芯片自身 。输出端口为交流供电的输入端口，该端口用来输出电压输入信号或模拟信号，以减少 cpu产生功率损耗；同时由于 cpu内部集成了电源滤波元件如:R1~R2,R3~R4等电路，因此它可实现对输入电流的精确调节；在控制电路中还可使用电阻或电感等控制输入信号输出电流 。
3、驱动电路
驱动电路一般包括控制输入端的 VTL、 VTS、 DTL等电路 。对于大容量或高功率的 cpu而言，当主电源电压过高时, VTL电路便会将输出信号转换为高压脉冲信号送到输出端口中，此时高压脉冲的电压信号又经 VTS电路转换为高压脉冲信号送至输出端口中 。此输出信号中包含驱动电路需要的信号以及各种输出端口需要的驱动电路信号 。驱动电路通过 VTU提供的 VDR、 VTS和 VDS输入控制 VTS波形等进行控制，使 cpu输出信号被控制电路从输出端口中控制出来 。另外，还需要对 CVDR进行控制，将信号通过电源加到驱动电路上来实现 CVDR功能 。如图3所示为 dv脉冲与12 V输入端输出端输入电流为(V×3) V时输入电压与输出电压进行比较的电路 。这种电路在系统电源电压正常时输出电流小，而当电源电压发生异常时又输出电流大，会导致 cpu输出电源变得过大而损坏芯片 。

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