笔记本声卡电路

笔记本声卡电路 笔记本电脑芯片级维修 ——深入教程()第1版 萧宇光 编著 老萧笔记本培训教材 5.3 声卡电路 目前我们能见到的笔记本声卡芯片都是遵循 AC’97 的，所以我先讲一下 AC’97 规范标准的知 识。 关于 AC’97 AC’97 是 intel 于 1996 年开发的一个针对 IBM 兼容机市场的音频标准。它的应用极广，已经发布了 1.03、 2.1、2.2 和 2.3 版本，2.1 版澄清了一些含混不清的，并增加了一些附加功能;2.2 版增加了可选的 S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface，索尼/飞利浦数字接口);在 2.3 版中，S/PDIF 成为必备内容。在 2004 年， intel 推出了代号为“Azalia”的下一代音频规范，此后它成为了 HD(High Definition)规范。AC’97 将模拟立体声输出(LINE_OUT)通过立体声迷你插座送至有源立体声 PC 喇叭阵列。 将放大后的模拟立体声耳机输出(HP_OUT)通过立体声迷你插座送至耳机或听筒。 将独立的模拟 4 通道输出(LINE_OUT+4CH_OUT)通过双立体声迷你插座送至前置及环绕放大立体 声 PC 喇叭阵列。 将模拟矩阵编码环绕输出(如 Dolby ProLogic)通过立体声 line level 输出插座(LNLVL_OUT)提供 给家庭影院多喇叭阵列等 A/V 设备。 将数字 5.1 通道输出(如 Dolby Digital AC-3)通过 S/PDIF(SPDIF_OUT)送至数字家庭影院多喇叭 阵列等 A/V 设备。 HD Audio HD Audio 是 High Definition Audio(高保真音频)的缩写，是 AC’97 的增强版。它是由 Intel 与杜比 (Dolby)公司合作推出的新一代音频规范，自 Intel 915 芯片组的 ICH6 南桥开始采用。 AC’97 与 HDAudio 的差别 比较项优势AC’97 HDAudio 48 MBps/SDO 带宽 支持多达 8 个通道以及多数据流应用 11.5MBps 24 MBps/SDI 设备检测受限制广泛运用完全即插即用，傻瓜操作设计 麦克风阵列 具有更佳降噪的清晰语音输入2 单元16 单元 驱动依赖于驱动的提供者 保证了操作系统的稳定性微软 UAA AC’97 Link 总线概述 AC-link 总线是一种遵从双向、固定时钟速率，以及串行数字流的 5 线制数字串行接口。 AC’97 AC’97 控制器编解码器 AC_SYNC(48kHz) AC_BIT_CLK(12.288MHz) (24.576MHz) AC_SDOUT (南桥) AC_SDIN RESET# AC-Link 5.3.1 控制器与单一编解码器的连接 从上图可以看出 AC97 编解码器的时钟来源于外部的 24.576MHz 晶振。AC_BIT_CLK 为 12.288MHz(24.576MHz 的 1/2)，是来源于 AC97 编解码器的串行数据位时钟。AC_SYNC 是 48kHz 的固定速率采样 同步(BIT_CLK 的 1/256)，由 AC97 控制器提供。AC_RST#是来自 AC97 控制器的硬件复位信号。AC_SDIN (AC97 串行数据输入)与 AC_SDOUT(AC97 串行数据输出)被用于在 AC97 控制器与编解码器之间传 输数字音频数据，前者来自 AC97 编解码器，后者来自 AC97 控制器。 需要说明的是:在 AC’97 规范中，一个 AC’97 控制器可以控制多个 AC’97 编解码器。在我们常见的 1 老萧笔记本培训教材 笔记本、台式机基本上都是单一连接，所以为了方便说明我在这里也只给出了单一连接的示意图。 AC’97 多媒体数字信号编解码器 它是一个具有多立体声输入通道、多立体声输出通道、一个高电流耳机输出通道、A/D 转换器、D/A 转换器及混合器(每个通道都具有增益控制)的完整音频子系统。 (模拟信号)(选择器) (AC’97逻辑) (音频输出) 5.3. 2 AC’97 多媒体数字信号编解码器组成框架图 AC’97 芯片的引脚定义 在 AC’97 规范标准中，对 AC’97 芯片的引脚定义作了统一要求，下面是标准定义: 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 MONO_OUT 37 24 LINE_IN_R AVdd2 38 23 LINE_IN_L MIC2 AUX_OUT_L 39 22 MIC1 AUX_OUT_C 40 21 41 20 CD_R AUX_OUT_R Au dio Co dec '97 AVss2 42 19 CD_C 48脚封装 CAP5/GPIO0 CD_L 43 18 CAP6/GPIO1 VIDEO_R 44 17 ID0# VIDEO_L 45 16 ID1# AUX_IN_R 46 15 EAPD AUX_IN_L 47 14 SPDIF_OUT 48 13 PHONE 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DVdd1 LINE_OUT_R LINE_OUT_L XTL_IN CAP4 XTL_OUT DVss1 CAP3 SDATA_OUT CAP2 5.3. 3 AC’97 芯片引脚标准定义 AFILT3 / CAP1 BIT_CLK AFILT2 DVss2 AFILT1 SDATA_IN 电源及地Vrefout DVdd2 SYNC Vref 信号名称 说明No. I/O 类型RESET# AVss1 PC_BEEP AVdd1 1 DVdd1 I 数字 Vdd(推荐 3.3V)。 数字地。4 Dvss1 I 数字地。7 Dvss2 I 9 DVdd2 I 数字 Vdd(推荐 3.3V)。 25 AVdd1 I 模拟 Vdd(5.0V 或 3.3V) 模拟地。26 AVss1 I 38 AVdd2 I 模拟 Vdd (5.0V 或 3.3V) 模拟地。42 AVss2 I AC-Link 与时钟 信号名称 说明No. I/O 类型 2 老萧笔记本培训教材 2 XTL_IN I 24.576 MHz 晶振或振荡器输入。 3 XTL_OUT O 24.576 MHz 晶振。 5 SDATA_OUT I 串行，分时复用，AC ‘97 编解码输入流。 BIT_CLK O 6 AC-link 12.288 MHz 串行数据时钟输出。 I 12.288 MHz 位数据时钟输入 8 SDATA_IN O 串行，分时复用，AC ‘97 编解码输出流。 10 SYNC I 48 kHz 固定速率采样同步。 11 RESET# I AC ‘97 主控硬件复位。 数字 I/O 信号名称 说明No. I/O 类型 43 GPIO0 IO 生产商可选特定 GPIO。 44 GPIO1 IO 生产商可选特定 GPIO。 45 ID0# I 编解码器 ID 引脚(或普通电容)。 46 ID1# I 编解码器 ID 引脚(或普通电容)。 外接放大器掉电控制引脚。47 EAPD O 48 SPDIF_OUT O S/PDIF 输出(或生产商确定)。 模拟 I/O 信号名称 说明No. I/O 类型 12 PC_BEEP I PC 喇叭声输入。 喇叭扩音器输入。13 PHONE I 14 AUX_IN_L I Aux 输入左声道。 15 AUX_IN_R I Aux 输入右声道。 视频音频输入左声道。16 VIDEO_L I 视频音频输入右声道。17 VIDEO_R I 18 CD_L I CD 音频输入左声道。 19 CD_C I CD 音频公共端。 20 CD_R I CD 音频输入右声道。 第一麦克风输入。21 MIC1 I 第二麦克风输入。22 MIC2 I 线路输入左声道。23 LINE_IN_L I 线路输入右声道。24 LINE_IN_R I 线路输出左声道。35 LINE_OUT_L O 线路输出右声道。36 LINE_OUT_R O 喇叭扩音器输出。37 MONO_OUT O 39 AUX_OUT_L O Aux 输出(LNLVL_OUT、4CH_OUT 或 HP_OUT)左声道。 40 AUX_OUT_C O Aux 输出(LNLVL_OUT、4CH_OUT 或 HP_OUT)公共端或 AVss。 41 AUX_OUT_R O Aux 输出(LNLVL_OUT、4CH_OUT 或 HP_OUT)右声道。 滤波器及电压参考 信号名称 说明No. I/O 类型 基准电压。27 Vref O 3 老萧笔记本培训教材 28 Vrefout O 麦克偏置专用 5 mA 输出基准电压。 29 AFILT1 O ADC 通道消锯齿滤波电容。 30 AFILT2 O ADC 通道消锯齿滤波电容。 31 AFILT3 O 可选麦克 ADC 通道消锯齿滤波电容。 普通电容。31 CAP1 O 普通电容。32 CAP2 O 普通电容。33 CAP3 O 普通电容。34 CAP4 O 普通电容。43 CAP5 O 普通电容。44 CAP6 O IBM 的这部分电路由南桥芯片的 AC’97 Link 电路，控制 AC’97 SoundMAX?多媒体编解码器 AD1981B 与笔记本用音频处理集成电路 AN12942B，实现数字音频信号的编解码和模拟音频信号的检测、放大及节 能降耗。大家可以注意比较一下 AD1981B 引脚定义与上面那个公版 AC’97 芯片引脚标准定义的异同。 AD1981B AC’97 SoundMAX?多媒体编解码器 功能框图 VVXTL_OUT XTL_IN SPDIF REFOU TREF AD1981B 电压基准 G MIC前置 编解码核心 SPDIF GMIC1 TX MS G MIC2 PCM L/R ADC RA TE PHONE_IN PLL ID0 录 CD_L MIX 16-BIT G M CD 音 CD_GND - ADC DIFF AMP 选 CD_R 择 16-BIT ID1 AUX_L G M 器 - ADC AUX_R LINE_IN_L 2CMIC ADC与 RESET LINE_IN_R DAC AC97SLOT 逻辑 16-BIT G M SYNC - ADC 接 16-BIT 口 G M - ADC BIT_CLK M A MONO_OUT 20-BIT M GA - DAC SD ATA_OUT EQ EQ 核 HP M A 心 HP_OUT_L 20-BIT SD ATA_IN M GA - DAC 级 输 GA GA EQ 出 PCM FR ONT DAC RATE GA GA选 A G=增益 LINE_OUT_L MZ GA GA M M A=衰减 择 GA M=静音 GA M M 器M Z=高Z M AC97控制 LINE_OUT_R MZ A 寄存器 M M M HP A HP_OUT_R M 模拟混合 EAPD M 控制逻辑 JS0 JS1 EAPD BYPASS BYPASS 5.3.4 AD1981B 的功能框图 引脚定义 4 老萧笔记本培训教材 5.3.5 AD1981B 的引脚定义 说明 No. 名称I/O 功能 数字 I/O 2 XTL_IN I 晶振输入(24.576MHz)或外接时钟输入 3 XTL_OUT O 晶振输出 AC-Link 串行数据输出，AD1981B 数据输入流 5 SDATA_OUT I AC-Link 位时钟输出(12.288MHz)或第 2 选择模式的位时钟输入 BIT_CLK 6 O/I 串行数据输入，AD1981B 数据输出流 8 SDATA_IN O AC-Link 帧同步 10 SYNC I AC-Link 复位 11 RESET I S/PDIF 输出 SPDIF O 48 片选 45 ID0# I 片选输入 0，也可用作来自第 2 编解码器的链输入 ID1# I 片选输入 146 插入检测与外接放大器掉电控制 17 JS0 I Jack 检测输入 0 16 JS1 I Jack 检测输入 1 O 外接放大器掉电控制47 EAPD 模拟 I/O 13 PHONE_IN I 电话输入，来自电话子系统喇叭或手柄的单声道输入 辅助输入左通道 14 AUX_L I 辅助输入右通道 15 AUX_R I CD 音频输入左通道 18 CD_L I CD 微分音频模拟地基准19 I CD_GND_REF CD 音频输入右通道I 20 CD_ R MIC1 MIC 输入 1(单通道)或 2 通道模式的左通道(立体声) 21 I MIC2 MIC 输入 2(单通道)或 2 通道模式的右通道(立体声) 22 I LINE_IN_L 线路输入左通道 23 I LINE_IN_R 线路输入右通道 线路输出24 I LINE_OUT_L (前)左通道 线路输出(前)35 LINE_OUT_R O 右通道 到电话子系统喇叭的单36 O MONO_OUT 声道输出 耳机输出左通道 37 O HP_OUT_L 耳机输出右通道39 O HP_OUT_R O 41 滤波器/基准 27 VREF O 电压基准滤波器 28 VREFOUT O 专用于 MIC 偏置和功率放大器偏置的电压基准输出(5mA 驱动) 29 AFILT1 O 消除锯齿滤波电容—ADC 右通道 30 O AFILT2 消除锯齿滤波电容—ADC 左通道 消除31 O AFILT3 锯齿滤波电容—混频器 ADC 右通道 消 O 除锯齿滤波电容—混频器 ADC 左通道 32 AFILT4 电源与地 5 老萧笔记本培训教材 1 DVDD1 I 数字 VDD 3.3 V 4 DVSS1 I 数字 GND 7 DVSS2 I 数字 GND 9 DVDD2 I 数字 VDD 3.3 V 25 AVDD1 I 模拟 VDD 5.0 V 26 AVSS1 I 模拟 GND 38 AVDD2 I 模拟 VDD 5.0 V 40 AVSS2 I 模拟 GND 43 AVDD3 I 模拟 VDD 5.0 V44 AVSS3 I 模拟 GND 34 AVDD4 I 模拟 VDD 5.0 V I 33 AVSS4 模拟 GND 未接 12 NC 未接 未接 NC 42 AN12942B 笔记本用音频处理集成电路 它是针对输出 1W(8Ω)的立体声喇叭、耳机放大器、线路放大器以及电子音量的单片IC。它内置 AGC 电路，以防止由喇叭能量和被称为“broken up sound”失真造成的共振或颤动。而且 AN12942B 内置 功率节能开/关功能，自动检测输入信号，以节约喇叭放大器的功耗。 功能框图及典型应用 6 老萧笔记本培训教材 AN12942B -10dBV -9.17dBV 1.1倍 0.47µF 1µF 线路输出L 输入L(线路、耳机放大器) 28290.47 µF 1 1.1倍µF 线路输出R 输入R(线路、耳机放大器) 3027 -10d -10dBV9.17 dBV GND Line 1 µF 26 31mute 1 M Lin e mute Lin 开关B-2 待机 3225 STBY 开关B-1 V 开关B CC 33 24 0.4 7µF p输入 开关A-3 Bee 34 23+ 开关A-2 开关A 35+22 开关A-1 1 µF 1 µF 2136 220 k BVREF HP功率节能 EVREVR 3720 HP muteEVRCTL GND 3819 6 d B 100 µF 10 µF 6 d-4dBV Offset V REFcancel 1839 100 µF 0.1 µF Offset -4dBV PRI µF cancel Charge 17 406 d 10 6 dB V CC 41161µF Power Save GND GND save CTL 4215 10 µF 0.4 0.47 µF VV (SP(SP) RREEFF 4314 0.47 µF - 13dBV dB 3 1344 -13dBV0.47 µF 3 dB AGC AGC 1245 2200pF 20k Offset 11100k 1 µF460.47µF cancel Offset cancel 信号自动检测 4710 0.47µF Det. 功能on/off 0.47µF GND GND V CC 信号948 n1/on2/off 1 µF AGC o 检测 49控制 8Mute Mute V µF CC 0.47 7 Save 50330k SP G CTL N D SP G N D SP节能 on/off 65114 dB 14 dB 525-2d -2dBV BV 8Ω R通 功率 534 道输出 8Ω L通道输出节能 354-2dBV -2d BV 55210 µF 14 dB 14 dB 56 1V _SP V _SP CC CC 10 µF 供电5V 引脚说明 名称类型说明No. 电源喇叭右通道 VCC1 VCC_SP 喇叭放大器右通道相位输出正2 SP_OUT_R+ O 喇叭放大器右通道相位输出正3 SP_OUT_R+ O 喇叭放大器右通道相位输出负4 SP_OUT_R? O 喇叭放大器右通道相位输出负5 SP_OUT_R? O 电源喇叭右通道地6 GND_SP 信号自动检测解调引脚7 DETECT_CAP I I(TTL)AGC 电平控制8 AGC_LV 电源地9 GND AGC 解调引脚10 AGC_CAP I 信号自动检测的输入11 DETECT_IN I 7 老萧笔记本培训教材 信号自动检测混合放大器输出12 DAMP_OUT O 耳机右通道偏移取消引脚13 OFFSET_HPR I 耳机左通道偏移取消引脚14 OFFSET_HPL I 电源地15 GND 电源16 VCC VCC PRI 充电电平引脚17 PRI_V I 18 VREF_IN I VREF I(TTL)喇叭与耳机的 EVR 控制19 EVR_CTL 偏置输入20 BVREF I 开关 A-121 Switch A-1 O 开关 A-222 Switch A-2 O 开关 A-323 Switch A-3 O 开关 B-124 Switch B-1 O 开关 B-225 Switch B-2 O 电源地26 GND 右通道输入27 INPUT_R I 左通道输入28 INPUT_L I 线路输出通道左29 LINEOUT_L O 线路输出通道右30 LINEOUT_R O I(TTL)线路静音开/关控制31 LINE_MUTE I(TTL)待机开/关控制32 STANDBY I(TTL)开关 B33 Switch B beep 信号输入34 BEEP_IN I I(TTL)开关 A35 Switch A I(TTL)36 HP_SAVE 耳机节能控制 I(TTL)耳机静音开/关控制37 HP_MUTE 38 GND 电源地 39 HP_OUT_L O 耳机放大器左通道输出 40 HP_OUT_R O 耳机放大器右通道输出 41 VCC 电源VCC 42 GND 电源地 喇叭 VREF43 VREF_SP In 44 SP_IN_R I 喇叭放大器右通道输入 45 SP_IN_L I 喇叭放大器左通道输入 46 OFFSET_SPR I 喇叭右通道偏移取消引脚 47 OFFSET_SPL I 喇叭左通道偏移取消引脚 48 GND 电源地 I(TTL)信号自动检测开/关控制49 DETECT_ON I(TTL)50 SP_SAVE 喇叭功率节能控制 51 GND_SP 电源喇叭左通道地 52 SP_OUT_L? O 喇叭放大器左通道相位输出负 8 老萧笔记本培训教材 53 SP_OUT_L? O 喇叭放大器左通道相位输出负 54 SP_OUT_L+ O 喇叭放大器左通道相位输出正 55 SP_OUT_L+ O 喇叭放大器左通道相位输出正 电源喇叭左通道地 VCC56 VCC_SP 维修实例 1(一 IBM R51 进水不亮了。先将进水部分(主要在声卡芯片部分)清干净，后检查南桥坏了，更换，而 且也更换了声卡芯片和音频功放。试机，一切正常了，于是交前台进行拷机。几天后，前台反映声卡无声。 维修员再次更换声卡芯片和音频功放，无效，转由我来处理。我看了一下这时在系统中没检测到声卡 设备。测试声卡芯片 AD1981B 的各脚电压、时钟、复位，发现第 11 脚复位信号为低电平，异常。首先怀 疑可能 PCB 被腐蚀断线了，根据点位图查找该信号，发现该信号到南桥附近都没断。按常理断线处应该在 声卡芯片附近，现在可以排除断线的可能了。这个信号是南桥给出的，我分析应该是南桥问题。和之前的 维修员沟通时，他对我的结论表示怀疑，因为换上去的桥是新品。我仍坚持是南桥问题，并说现在外围该 换的东西已经换过了，就死马当作活马医吧。另外更换一片南桥后，在系统里可以检测到声卡设备了，再 试出声了，长时间测试没问题了。 本例比较遗憾的是因为时间的关系，没有再次将出问题的南桥复原就交付客户了，也就没法具体定性 是芯片本身问题还是焊接问题了。 2(一联想天逸 F40A 外接耳机正常，自带喇叭无声。这是一台从负责联想售后的阳光雨露维修站拿来的， 经他们检查已确认是电路问题。首先检查驱动，发现检出的声卡型号有些怪——UAA AD1986。在安全模 式下将其删除，重启后提示安装了 UAA HD Audio，重装驱动，问题依旧。考虑到耳机检测电路出问题的 话，也会造成这种问题，所以拆出音频扩展板检查，未见问题。没办法，又重新考虑驱动问题。仔细查看 声卡驱动程序，发现有两个文件夹，一个是 Audio，另一个是 UAA。打开 Audio 文件夹，发现里面是在台 式机中常常见到的 SoundMAX 驱动，于是安装 SoundMAX，OK 了。 从实际结果看本例的解决似乎有悖于前面关于 HD Audio 的介绍，我分析可能与系统文件损坏或操作 系统版本有关，可惜我对 HD Audio 规范的了解太少，还不能确定具体原因。 3(一东芝 M20 声卡无声。用户反映自己试图检修过音量电位器，结果将问题扩大化，干脆弄没声了。目 视检查，可以看到音量电位器的调节钮已经掉下来了，故障是很明显的。由于用户希望尽可能少花钱，经 协商确定只要音量在 Windows 系统里能调就行，不再采用音量电位器调整了。拆机检查音频扩展板上音量 电位器，发现调节用触片触点部分已经基本都断了，看来用户比较暴力。这个电位器的结构与众不同，我 分析应该是双联电位器。可是我只测到一个 60k 的电阻值，而非我预想的两个，而且由于触片触点损坏后 也难以分析 5 个输出脚各自属于哪个电位器了。由于没有相同的电位器，用户给的时间又很短，我想完了， 恐怕要在小问题上丢人现眼了。这时我突然想起自己有 M20 的电路图，虽然音频扩展板在有些图纸中不会 给出，但这已经是最后的“一线生机”了。在 M20 电路图里声卡部分找了半天，没见音频扩展板，这火就 上来了——难道哥们儿这嘴就是那传说中“开过光的乌鸦嘴”,后来仔细想了一下，有些图纸习惯性把这 类“零碎”放在图纸的最后部分，这么一找，哈，的确在最后一页呢。这个电位器的结构如下: 53- 53- AB_A_LEFT AB_A_RIGHT 4 5 VR1000 XV0106GPH7N15A50K 3 2 53 - 53- AB_A_LEFT_R AB_A_RIGHT_R 6 7 1 53- AB_AREF 很明显这的确是一个 60k 双联电位器，我只量到一个 60k 的阻值是因为用户将另一个电位器碳膜给搞 断了。好了，电位器的结构明确了，解决就出台了。我把原电位器拆掉，取 51k 和 10k 的 1/8W 电阻 各两只(51k+10k?60k)，焊好中间抽头，按照上图一一焊在原电位器对应位置。 9 老萧笔记本培训教材 加电测试，好了声音出来了，但是比较小，将 1-4、1-5 对调再试，声音清晰宏亮。至此将机壳装回， 维修结束。事后我想了一下，其实我还可以搞得更简单一些:用两个 62k 电阻焊在 1-4、1-5 端，然后分别 短路 3-1(2-1)端或 3-4(2-5)来找出最大音量。 其实“急中”难以“生智”，败笔总是令人遗憾，有备才会更精彩。 4(一 Acer AS6930 播放音乐时本身的喇叭声音正常，外接耳机无声。先从软件驱动方面入手检查有无异 常，结果正常，转而检查硬件。我在检查软件驱动时发现它具有设备检测功能，即当我们将耳机或话筒插 入外接插孔时，软件会有相应提示，HDAudio 规范的这个功能对我们很有用。用此法确认外接耳机插孔检 不出耳机的插入，拆机后发现耳机插座损坏，更换后 OK 了。由于该机是新款机，这个插座我是找了很长 时间才找到，而且是换了两个才好的。 10