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[硬件资讯] 什么是好显卡?

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壹個亾商旅 发表于 2010-8-1 17:36:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 壹個亾商旅 于 2010-8-1 17:41 编辑

什么是好显卡?


概述

  显卡作为我们装机必选的硬件,其关注度一直居于榜首。我们都知道,现如今的游戏对显卡的依赖已经远远的超过了其他的硬件,一块较好的显卡可以为我们无比完美的画质及流畅的运行速度,这也是我们在游戏中所追求的重点。
  然而,在挑选显卡过程中,我们经常会有疑惑,为什么两片看似一样的显卡它们的价格会相差很多?在这个产品质量参差不齐、同一型号产品价格相差悬殊的时代,我们要关心的就不仅仅是显卡售价,优良的做工和性能同样是我们应该追求的重点。
  本资料的宗旨在于对这些能影响显卡外观,也能决定显卡性能的部件进行全面的介绍,我们暂且把性能和需要软件测试的部分全部抛开,仅仅从显卡的外部来介绍,以普通消费者能以最简单的方式来认识什么是好显卡!

                                        六大模块


稳定供电模组



1. 供电模组
1.1 显卡稳定工作需要稳定的供电
  显卡是电脑主机内集成度最高的配件之一,显卡的稳定运行,很大限度保证了整机的稳定工作,而且显卡在游戏、视频应用中起着至关重要的作用,因此显卡想要很稳定工作就必须要有稳定的供电才行。稳定就是在显卡在满负荷运作时,电源可以提供相对稳定的电压,保证充足电流供应,而不会因为显卡负荷大而导致电压也跟着一起变化,这就是稳定供电,要稳定就必须要有纯净的电流。
   



  那什么是纯净电流呢?纯净就是指提供的电流没有太多的杂质,比如尖峰的毛刺、高频的杂波等等。这些东西有什么危害呢?就拿尖峰的毛刺来说,大家都知道显卡GPU其实是比较脆弱的,里面几亿个晶体管,倘若因为一些尖峰的毛刺导致一些晶体管被击穿,显卡就不能正常稳定的工作了,经常出现这种情况会大大影响显卡的寿命。因此在电流入口,需要通过使用电容进行滤波,提高电流的纯净性。

1.2 显卡开关电源供电原理

  目前显卡供电最常见的组合方案是由“电容+电感线圈+场效应管+PWM控制芯片”组成一组相对独立的单相开关电源供电电路。PWM负责转换电源给GPU的,利用电路的开关频率来调整供电电压,转换效率高。由两个MOSFET的开关,电容和电感就会不断充能和放能,就像水塔上面在灌水,下面在放水,只是这个水塔很小一颗。水塔快满的时候就停止灌水(MOSFET 1关),水塔快干的时候就开始灌水(MOSFET 1开),这样底下持续放水的流量就会趋向稳定。PWM会控制MOSFET的开关频率,让电压和电流保持在目标值,末端输出就不会一下有电一下没电,但不可能是完美直线,而是会上下稍微波动,波动的幅度就看厂商的设计功力了,幅度越小,给显卡的供电就越稳定,外观是看不出来的,一定要上仪器侦测。
   




1.3 显卡供电图分解

  显卡的规格在不断发展,频率在不断提高,因此性能也越来越强,但随之而来的是显卡不断提升的功耗,显卡单靠一相供电已经不能满足显卡的供电需求,而采用多相供电是降低显卡内阻及发热量的有效途径,同时也提高了更大的电流输入和转换效率,保证显卡供电电路的稳定运行。虽然三相或两相供电并不完全决定显卡供电电路的好坏(比如说9600GT公版采用的就是两相核心供电),但一般来说,三相核心供电确实要比两相电源好。



  排除用料不同而每个开关电源的参数不同来说,供电相数越多,能够提供的电流就越大,一般来说,一相能提供大约30A的电流,两相就能提供大约60A的电流,如此累加。目前市场大热的9600GT虽然采用了65nm新工艺技术,但满载功耗往往会达到100W以上,GPU所需求的电流比以前的显卡高很多,为了满足显卡的供电需求,除了可以通过使用更好的元件组合来提升每相供电电流,增加相数更容易达到目的。


1.4 供电电路的设计
  一相供电大概能提供30A的电流,实际上这是一个范围,因为这个电流值受多个因素影响。首先是电路走线设计要符合电气性能规范,不符合要求的电路设计用再好的料都是没有用的;其次是元件用料是否用到位,用料的质量是不是过硬,当然好的供电电路会使显卡的生产成本增加。所以说,我们应该多注意供电的用料和设计,用料和设计普通的三相供电往往还不如用料和设计到位的两相供电。


铭瑄HD3850优秀的2X4供电,每一相拥有多达四个MOS管


普通3X2方案,每相仅2个Mos管



  电路的设计是有讲究的。从两相供电来说,有的是2×2的,有的是2×3的,甚至2×4。这里说的2×4是指有两相供电,每一相上下桥和下桥均有2个MOS管负载。2×4设计的好处是什么呢?我们知道,在线圈释放能量的时候,整个回路要有大电流通过,特别是功耗较高的显卡,电流更大,而MOS管正好在这个回路中,这个时候MOS管内阻的大小就很重要了。根据热功率的计算公是:功率=I2R。当电流一定的时候,降低MOS内阻,有效减少发热量,于是不少厂商都在供电上采用多个MOS管并联来降低内阻。

高品质电容



2. 电容
2.1 电容的作用
  电容是储存电荷的容器,它的作用是保证电源对主板及相关配件的供电稳定性,过滤掉电流中的杂波,再将纯净的电流输出给GPU和显存部分。显卡的电容主要用作滤波,为了防止电源输出电压因电源输入电压的小幅度波动而波动(比如在整流电路后面会接上一个较大的电解电容。就是为了使脉动的直流成分减小,使之输出比较平滑的直流电压。电容对显卡稳定性影响较大,尤其是显卡供电电路所使用的电容,这部分电容主要对输入电流做第一次过滤,如果这部分电容出现问题将直接影响电脑的稳定性。
    一般来说供电电路对电容容量都有所要求,所以板卡都会使用多颗电容组合来达到更大的容量。


2.2 电容的分类
  电容就是两块导体(阳极和阴极)中间夹着一块绝缘体(介质)构成的电子元件,由于其结构的特殊性,所以分类方式也有好多种,通常按照介质、阳极、阴极和工艺这四种分类方式,而且各种分类方式互相交叉重叠,可以说比较混乱:



  上表是一个简单的、并不完整的电容分类表,主要列举了一些在板卡设备上最常见的电容类型,通过这个直观的树型表可以对电容的分类、命名方式有一个直观的认识。常用的电容有电解液电容、固态电容和钽电容。

2.3 电容的分别方法:顶部、颜色、标识
  通常不同品牌不同种类的电容都在外表上有所区别,以方便厂商和用户,具体可以从电容顶部、电容外壳颜色和标注信息这三方面区分,由于正规大厂生产的电容都具有各自的特点,所以很好区分。

2.4 最常见的铝电解液电容
  这类电容采用铝作为阳极材质,传统电解液作为阴极材质,耐压性好,价格便宜,大多数显卡都采用此类电容,显卡上大量使用了日系电解液电容。


2.4.1 红宝石电解电容
           
    以红宝石电容为代表,其特点是:电容侧面写着Rubycon,顶部有“K”字防爆凹槽,褐色或者紫色外皮。


2.4.2 三洋电解电容
   
    三洋电解液电容也是一个“K”字防爆凹槽,但和红宝石的不同,读者可以仔细比较,因为这是辨别三洋和红宝石最为直接的方法,外皮上会有SANYO标志。


2.4.3 Nichcon电解电容
   
    Nichcon,中文名字尼奇康,顶部有一“十”字防爆凹槽,侧面上写着“Nichcon”,一般比较偏爱黑色,其在铝电解液电容上的功力绝对不能小觑。


2.4.4 日本化工电解电容

    Nippon  Chemicon(日本化工)电容顶部的防爆凹槽是三瓣型的,各120度,常用的两个型号,KZG和KZE分别为棕色和绿色。在电容的侧面可以清晰地看到KZG或者KZE字样,这是此类电容最好的辨认方式。


2.4.5 松下电解电容
        
    松下(Panasonic)采用独特T型凹槽,黑色塑料包皮,采用此凹槽的独此一家。

2.4.6 固态电容(采用铝固体聚合物作为阴极材质的电容)
  
固态电容不存在爆浆问题,所以一般没有开防爆凹槽。如三洋、富士通固态电容,这种电容具有很好的性能,由于固态电容采用导电性高分子产品作为介电材料,该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不致于发生爆炸的现象;同时它为固态产品,自然也就不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况了。
  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高阶的产品。由于固态电容特性远优于液态铝电容,固态电容耐温达260度,且导电性、频率特性及寿命均佳,适用于低电压、高电流的应用,因此价格比电解电容要贵,按需要可以设计成多贴片式和直插式安装。


2.4.6.1 三洋固态电容(SVP、SEP等系列)
      
  三洋固态电容,日系固态电容的游戏代表,以紫色为标记,三洋的Oscon系列电容最为出名,广为人知的SVP、SEP等型号的电容就隶属于Oscon系列里的导电性高分子铝固态电容系列,里外有后缀S的,如SEPS性能更佳。


2.4.6.2 Nippon chemicon(日本化工)固态电容
                                 
    日本化工 Nippon chemi con (NCC)  PS系列铝聚合物超低阻系列,以浅蓝色为标记,日系的另一代表,广泛用于显卡、主板供电上。


2.4.6.3 富士通L8固态电容
      
    富士通L8固态电容采用铝壳封装,红色标记,标注会有F字样,很好辨认。富士通电容工作适应温度为-55——105度,阻抗在100MHZ环境下已经低于10毫欧,在105度的严酷可以连续工作达4W小时以上,铭瑄9600GT钻石版及终结者上就是采用了L8的电容。


2.4.6.4 nichicon固态电容
      
    用在板卡上面的主要由LF、LE系列,标识上都会打上具体系列,蓝色标记。nichicon固态电容拥有极低的ESR值、超大容量和高容许纹波电流特性,耐高温工作特性,超低的漏损电流,性能相当全面。在铭瑄8600GT终结者上全部的固态电容都采用了LF和LE系列。


2.4.6.5 台湾立隆LELON  OCR固态电容
     
  立隆出品的OCR固态电容时台系固态电容的代表,以蓝色为标记,顶部打上醒目OCR字样,性能方面不比日系的差太多,价钱便宜。


2.4.7 钽电容
  钽电解电容的体积很小,都使用贴片式安装,其外壳一般用树脂封装,但它的容量并不小,很多型号的容量和电压都能够接近于传统的直立铝电解电容。但要注意的是,钽电容的阳极是钽,阴极也是电解质,因此钽电容也属于很多人所瞧不起的“电解电容”,关键是电解电容这个分类太大了!
  钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽,它的介电能力(ε)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。再加上钽的性质比较稳定,所以通常认为钽电容性能比铝电容好。铭瑄9600GT终结者是首款非公版采用钽电容的9600GT,使得钽电容首次用在千元以下的显卡上。
         
    高端A卡上黑色和黄色的钽电容很常见


2.4.8 假固态电容
  
  极像固态电容的铝壳电解液电容,上面的“K”型防暴槽完全出卖了它。

   
  上面的的电容完全具有固态电容的表面特征,虽然没有防爆纹,但本质上还是普通的铝电解液电容,一旦电容寿终正寝可能会出现爆炸而不是爆浆事件!

优质电感材料


3.电感
3.1 电感的作用
  
电感在整个供电系统的作用主要有:一方面是过滤高频信号,二是与MOSFET管、电容等组成直流电转换电路。电感性能的好坏,与它所采用的铜线粗细、绕线方式、有无磁芯有关系。一个好的电感线圈,如果采用单线绕制,那铜线应该粗大一些,同时缠绕的间隔也应该很均匀,如果采用的是多股铜线绕制,每股铜线之间要相隔均匀,同时在圆周上分布也尽量均匀。
  随着技术的不断进步,电感在封装方式上发生了很大的变化。在一些主板或显卡上已看不到那铜丝缠绕的“轮胎”,取而代之的是PVC封装的立式线圈电感或是黑色塑料封装的屏蔽式电感。从本质来说来这些电感性能上没有很大的差距,但从电感的实际运用来看,当电路中的电流较强时,使用的电感体积较大,而当电路中的电流相对弱一些的时候,所采用的电感体积一般较小,因此现在不少显卡的供电电路中都会采用小型的立式线圈电感或是屏蔽式电感。


3.2 电感的性能参数
  电感的基本参数是电感量,主要单位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利(μH),它们之间的关系是1H=1000mH=1000000μH。一般情况下,电感的参数是不标在线圈上的,而是用特定的名称标注。但在立式线圈电感或屏蔽式电感上,一般会标有“3R3”等字样。其中“3R3”就是电感的型号,通过它也可以看出电感量,那就是“3.3μH”。
  当然,电感除了电感量这个参数外,还有感抗XL(即电感线圈对交流电流阻碍作用的大小)、线圈的Q值(线圈质量的一个物理量)、分布电容(线圈的匝与匝之间、线圈与屏蔽罩之间,以及线圈与底板之间的电容)等。


3.3 电感种类
  电感线圈主要有滤高频、缓冲和储能的作用,一般来说线径越大(或者并行的线数越多),性能就越好,另外还有一个重要的性能指标就是最大耐电流值,当然这个在外观上是看不出来的,只有厂商在选料的时候根据GPU实际的来决定,耐电流越大,当然价格也会高些,常见单相供电来讲,要求的耐电流量为22到30A左右。


3.3.1 全开放式电感
  价格低廉,但散热较好。但同时受到电磁干扰非常大,提供的电流自然不够纯正,目前在高端的显卡越来越少用,核心根本不会用到,只有在电流不高的显存地方用到。


      


        
3.3.2 半封闭式电感
  
价格适中,防电磁干扰良好,同时在高频电流通过的时候不会发生没有异响,散热良好,可以提供大电流值,目前在主流的显卡及主板常用到。铭瑄的中高端显卡上基本采用了这样的电感。


      
   



3.3.3 全封闭式电感

  防电磁干扰良好,但由于是全封闭,有些厂商会在电线和电线圈里做文章,所以有些劣质的全封闭式电感在高频电流通过的时候会发出“吱吱”的异响,散热一般。
         



3.3.4 贴片电感

  价格适中,但因为耐电流不高,所以只能用在电流小的地方。有些厂商在输入处使用几个贴片电感代替大插件电感,这样做的目的是节省成本及空间,但有时主板提供的电压变化较大时,就会有烧掉的危险。


      

稳压MOS管



4.MOS管
4.1 MOS管名称剖释

  MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),即金属氧化物半导体型场效应管,属于场效应晶体管中的绝缘栅型。因此MOS管有时被称为场效应管。


4.2 MOS管的作用
  在一般电子电路中,MOS管通常被用于放大电路或开关电路。而在显卡和主板上的电源稳压电路中,MOS管扮演的角色主要是判断电位,为配件提供稳定的电压,一般是以两个或以上组成一组的形式出现主板和显卡上的。但是MOS管不能单独使用,它必须和电感线圈、电容等共同组成的滤波稳压电路,才能发挥充分它的优势。


4.3 MOS管品牌图释
  
目前市面上主流采用的MOS管有ST、ON(安森美)、infineon、fairchildsemi(仙童(飞兆半导体))、台湾富鼎先进、台湾茂达、aosmd等……。铭瑄采用最多的是ST。

          Infineon:(英飞凌)                            ON(安森美)
                       



     fairchildsemi(仙童/飞兆半导体)                       美国ST
                    

             台湾富鼎:
                 

            台湾aosmd                                  台湾茂达
                     

完整低通滤波


5. 低通滤波
5.1 低通的工作原理

  低通全称为低通滤波电路,就是只允许一定频率以下的信号通过的电路,通常视频信号的带宽在几兆赫兹到十兆赫兹左右,更高或更低频率的信号不是我们想要的,可以理解为是噪声,一般我们只要让有用的信号通过就可以了,低通就是要去掉这些没有用的信号,不然会使2D显示质量下降。



5.2 低通的作用
  
低通的作用就是滤波,让视频信号输出更清晰,分辨率越高,低通的作用就越明显,完整的低通滤波电路,能保证显卡在大分辨率下仍能保持比较清晰,另外能保证色彩的色泽和文本的锐度,使人在长时间注视屏幕下感觉不疲劳。反之,则在显示画面上,无论在显示文字也要和显示图片也好,显示器都给人一种蒙蒙的感觉,看到越久,眼睛就越累。


          


(不完整低通滤波电路的显示效果)        (完整低通滤波电路的显示效果)



5.3 输出控制芯片

  低通滤波电路的核心在于一颗输出控制芯片,它相当于具有输出和输入通道的控制闸门,主要提供视频信号的滤波工作,从而提供视频输出的品质,目前最好的输出控制芯片是飞利浦和ST。铭瑄显卡上使用的均是这二者的输出控制芯片。   


   



5.4 如何判断低通做工的好坏
  
它由三极管放大电路和电容/电阻滤波电路组成,三极管放大电路作用是放大视频信号以抵消电容/电阻滤波电路造成的信号衰减。低通滤波电路通常位于接口附近的电路板上,有的显卡会被设计到PCB背后,有的会两面都存在。




  低通做工的好坏我们可以通过看电路设计是否完整来判断,完整的低通各种元器件不虚焊、不空焊,不完整的低通会留出很多空焊的位置出来。

     

(上图为不完整的低通,出现很多空焊)



  由于板形设计的原因,有些PCB上的接口位置设计是DVI和VGA可互换的,二者的低通也可能是分开设计的,因此我们在卡上面看到的有可能只有一半,但那也是完整的。

高效散热系统


6. 散热风扇
  如今显卡面临着越来越重要的散热问题,对于大部分用户来说在我们显卡上面选用怎么样的散热器才能满足他们真正的需求,已经成为现在购买显卡时的一个十分必要的问题,因为一个好的散热器可以让显卡的工作更加稳定、寿命更加长,显卡的散热已经被提到了新的高度上面来!



  很多用户在正常使用的情况下出现死机、蓝屏的现象,还有很多的用户在使用显卡时出现花屏,贴图错误的情况有很大一部分原因就是由于显卡散热不良造成的。而且,某些低档的显卡由于使用了劣质的电容,或者劣质的显存,不稳定的情况发生的可能性就更大了。所以,选用一个专用的显卡散热风扇对现在的显卡来说还是相当有必要的。



6.1 目前显卡的散热方式

  依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷、热管、液冷等等。


6.1.1 风冷散热
  风冷式散热是最常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低,安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。


6.1.2 热管散热

  热管散热是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。




6.1.3 液冷式散热
  液冷式散热则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。



6.2 显卡风扇的种类:
  目前市场上显卡的散热风扇采用最多基本还是为轴承式风扇,轴承形式是指风冷散热器风扇所使用的轴承类形。在机械工程上,轴承的类形非常多,但在散热器产品上使用的轴承形式按照其基本工作原理分类也就那么三种:使用滑动摩擦的套筒轴承和使用滚动磨擦的滚珠轴承以及两种轴承形式混合这三种。近些年来各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。

有以上的慧眼我们不难挑选出一款性价比适合自己的显卡  哈哈不被忽悠就是赚

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鸿利科技 + 5 + 10 好帖 支持
自由之树 + 5 + 5 我很赞同

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芸芸 发表于 2010-8-2 23:37:14 | 显示全部楼层
学习学习!楼主辛苦!
东博工作室 发表于 2010-8-1 22:46:21 | 显示全部楼层
好帖是用来顶的
长城科技 发表于 2010-8-1 21:43:13 | 显示全部楼层
{:3_240:}{:3_240:}{:3_231:}
ai624328209 发表于 2010-8-1 21:38:26 | 显示全部楼层
学习学习 学习 到了 犀利
自由之树 发表于 2010-8-1 21:22:34 | 显示全部楼层
原来这些电子元件也有这么多学问啊!学习了!
逆水寒剑 发表于 2010-8-1 17:47:35 | 显示全部楼层
图片并茂,好帖
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