Мы предупреждаем: Этот материал является результатом эксперимента и не призывает к изменению конструкции видеокарты.

      Автор и редакция сайта не несут ответственности за поломку видеокарты или других комплектующих в результате её модификации.

 1. Предисловие.

      Львиная доля всех видеокарт Radeon 8500 поставляется в нашу страну из Китая и до недавнего времени негласно, а теперь официально, имеет индекс LE. Как известно, отличается эта карта от полноценной версии сниженными частотами графического процессора и памяти. Вместо разрекламированных 275/275 МГц версия LE работает на частотах 250/250 МГц. Приобрести в России фирменную карту от ATI представляется делом не из легких, особенно на периферии страны.

      Учитывая, что доля китайских карт на российском рынке стремится к 1 со скоростью, близкой к скорости света в вакууме, а цены и сроки поставки "под заказ" полноценных карт стремятся к бесконечности с примерно такой же скоростью, ничего другого не остается, как довольствоваться кастрированным вариантом от Power Magic и других "партнеров по бизнесу" ATI.

      Как известно, большая часть всех поставляемых из Китая карт Radeon 8500 - это перемаркированные карты самой ATI и по чуть сниженным ценам. Перемаркировка заключается в наклейке на кулер логотипа фирмы-"производителя" прямо на эмблему ATI. В этой статье представляется реальная возможность показать большую дулю компании ATI и ее китайским партнерам, а конкретно - переделать кастрата в полноскоростную графическую плату.

      Все изменения, описанные в статье будут касаться видеокарт Radeon 8500 с микросхемами памяти корейского производителя Hynix HY5DV641622AT-36.

 2. Немного теории.

     Как известно, на скорость работы электронных схем, особенно динамических ОЗУ, большое (если не определяющее) влияние оказывают разного рода паразитные электрические емкости. Причем, не столько емкость затвора транзистора в запоминающей матрице, сколько емкость адресных шин матрицы - строк и столбцов, которая в сотни раз больше емкости одной ячейки. Скорость заряда адресных шин и определяет время доступа к ячейке ОЗУ. И скорость эта обратно пропорциональна двум величинам - сопротивлению канала транзистора драйвера шины и паразитной емкости шин адреса. Адресные шины переключаются специальными драйверами - довольно мощными транзисторными ключами, как правило, полевыми. Паразитные емкости на кристалле - штука константная и изменить ее нельзя. Проводимость канала полевого транзистора очень сильно зависит от приложенного к затвору напряжения и зависимость эта близка к квадратичной. Вот этой величиной и можно поиграться, увеличивая или уменьшая напряжение питания микросхемы ОЗУ (чем, к слову, и заняты все время оверклокеры, попутно громоздя на разгоняемые компоненты сложнейшие металлоконструкции устройств охлаждения).

      Все производители при проектировании и выпуске ОЗУ оговаривают, в каком диапазоне должно быть напряжение питания для обеспечения гарантированных электрических и временных характеристик изделия. Причем делают это по-разному. Многие производители интегральных схем хитрят, приводя в даташитах (от англ. datasheet, - так называют тех. описание) параметры на свои изделия в тепличных режимах работы, то есть, при точно выверенных значениях напряжения питания, температуре 25 градусов, идеальном согласовании входов/выходов. Особенно этим страдают корейские и тайваньские компании. Интересно, уж не этим ли определяется шаткое положение некоторых производителей памяти?

      Согласно документации, ОЗУ фирмы Hynix HY5DV641622AT-36 рассчитана на работу с частотой 275 МГц и ей требуется 3 напряжения питания для рабочей частоты 275 МГц:

 Суть вопроса.

      Тесты видеокарт Radeon 8500 LE показывают, что память не совсем работает на штатных для нее частотах 275 МГц. Точнее, совсем не работает. Для абсолютной копии полноценной карты это несколько странно, тем более, что графический процессор разгоняется довольно прилично. Поэтому у меня закралось сомнение в правильности электрических режимов работы микросхем памяти. Определив из справочной информации назначение выводов ОЗУ, я измерил напряжения питания на работающей карте цифровым вольтметром. Результат меня весьма озадачил. Вместо положенных по паспорту 3.3 вольт VDD на самом деле было 3.17 вольт, что ниже положенного предела для данной версии ОЗУ. Это скорее ближе к нижнему пределу низкоскоростной памяти 250 МГц, результат чего мы и наблюдаем, как говорится, невооруженным глазом. Осталось выяснить, где формируются напряжения питания на видеокарте.

      На самой карте присутствуют три силовых стабилизатора и несколько мелких. Они определяются по маркировке REG1...REG7 печатной платы и по характерным компонентам - мощным транзисторам и катушкам индуктивности.

      Опытным путем - визуальным осмотром, поиском прямых электрических соединений тестером, а так же методом "научного тыка", удалось определить какой стабилизатор за что отвечает.

      Перечислим силовые стабилизаторы:

 •  Импульсный стабилизатор с синхронным выпрямлением на основе высокоточной ИС LM2636M.

      Обычно такой стабилизатор применяется для питания процессоров Intel Pentium II и содержит 5-разрядный ЦАП, код на входе которого и задает выходное напряжение. Этот стабилизатор настроен на напряжение 1.30 вольт (кстати, самое низкое для этой микросхемы). Соответственно, он является источником опорного напряжения для ОЗУ (VREF) и может быть питает чего-то еще. Питает ли он графический процессор, мне неизвестно. Но судя по 40-амперным транзисторам 20N60 - вполне возможно.

 •  Импульсный стабилизатор на основе микросхемы CS51031.

      Самый для нас важный. Выдает 3.3 вольта для питания ОЗУ. Вернее, должен выдавать. На моем экземпляре Radeon-а он выдавал 3.17 В.

      Хочу отметить еще один стабилизатор, хотя и не имеющий отношение к проблеме частот, но очень примечательный - линейная микросхема неопределенного типа (не удалось прочитать маркировку).

      За уровень выходного напряжения стабилизатора отвечает резистивный делитель RBRА. Выходное напряжение стабилизатора:

      VOUT=VREF*((RB/RA) + 1)

где VREF - внутреннее опорное напряжение стабилизатора, равное 1.25 В ± 2%

      На печатной плате эти резисторы обведены цветными кружками:

      Я не поленился и замерил сопротивления этих резисторов. Номинал RB составил 1.42 КОм, номинал RA 960 Ом. Сопротивления можно замерять не выпаивая резисторы из платы. При этом нужно помнить, что щупы омметра при замере нужно менять местами и принимать как верное наибольшее сопротивление. Конечно, погрешность в измерениях будет, но не настолько большая, чтобы она могла существенно повлиять на конечный результат. Еще одно важное замечание. При замере сопротивлений учтите, что при этом от омметра через внутренние цепи стабилизатора заряжаются конденсаторы в обвязке микросхемы, поэтому нужно дать некоторое время для "устаканивания" показаний омметра.

      Насколько я знаю, все резисторы с допустимым отклонением 2% и лучше, маркируются ВСЕГДА. Немаркированные резисторы имеют точность 5% и 10%.

      Из этого можно сделать вывод, что под видом карт LE компания ATI продает не что иное, как отбраковку по цене, совсем не похожей на цену продукта, не прошедшего ОТК.

      Так какие же номиналы резисторов все-таки нужны для правильного выходного напряжения стабилизатора? Можно легко подсчитать соотношение сопротивлений по формуле:

      RB/RA=(VOUT/VREF)-1

      где VOUT - нужное нам напряжение питания, т.е. 3.3 вольта (если кто-то любит погорячее - можно накинуть 0.1 вольта).

      Наиболее близкие к идеальному соотношению номиналы резисторов 910 Ом и 1.5 Ком. В принципе, не обязательно ставить именно такие сопротивления. Можно и другие, лишь бы соблюдалось соотношение. Но все-таки я бы не советовал слишком отклоняться от заданных на плате номиналов потому, что, во первых, там есть еще и конденсаторы, которые влияют на скорость нарастания выходного напряжения, а CMOS-микросхемы (эти ОЗУ делаются именно по технологии CMOS) очень чувствительны к этому параметру. Во вторых, если вы поставите слишком большие сопротивления, то будет усилено влияние входных токов, а если слишком маленькие - то рассеиваемая резисторами мощность превысит предельно для них допустимую. Для этих резисторов, типоразмера 0603, предельно допустимой является мощность 0.1 Вт.

      Я не советую ставить резисторы с отклонением 5%, так как помимо худшей стабильности их еще придется подбирать омметром. Постарайтесь найти с точностью 1%. Многие поставщики электронных компонентов поставляют на российский рынок резисторы типоразмера 0603 и точностью 1%. Как правило, это резисторы ряда Е96. Он отличен от наиболее распространенного ряда Е24 и вместо 910 Ом нужно заказывать 909 Ом. Если вам удалось найти 1% резисторы, то можете смело менять их на плате, не прибегая к подбору. Если вам не удалось найти резисторов точностью 1%, то, в принципе, можно использовать и 5%. Тогда можно менять на плате только один резистор. Резисторы других типоразмеров применять нежелательно, потому, что резисторы типоразмера 0805 уже великоваты, а еще более крупные просто не поместятся.

      Я рекомендую померить еще и напряжение на выводе 5 микросхемы стабилизатора CS51031. Напряжение на этом выводе с большой точностью равно внутреннему опорному напряжению стабилизатора. И можно вычислить требуемые номиналы резистора с минимальной погрешностью для нужного выходного напряжения.

      Обращаю ваше внимание, что выпаивать и впаивать резисторы нужно очень аккуратно - паяльник, мощностью 40 или 60 Вт НЕ ПОДОЙДЕТ! Нужен маломощный, не более 25 Ватт, паяльник. Желательно низковольтный. Впаивая резистор, нужно одновременно прогревать паяльником оба его электрода. Лучше всего доверить это дело опытным людям.

      Что делать, если вам SMD резисторы недоступны? Можно очень аккуратно выскрести острой иглой выемку с бокового края резистивного слоя, что приведет к увеличению его сопротивления. Производя эту операцию, нужно постоянно контролировать его сопротивление омметром - очень легко доковырять резистор до логического конца. Установленные на плате резисторы не очень высокого качества и при слишком усердном ковырянии резистивный слой слетает пластами - это тоже нужно иметь в виду.

      В любом случае, ковыряние может рассматриваться как временная мера - нужно стремиться заменить расковыренные резисторы нормальными.

      Привожу фото своей платы с "расковыренными" резисторами.

      Ковырял сначала 1.4 Ком (RB)- перековырял, пришлось ковырять 960 Ом (RA) для соблюдения нужного соотношения сопротивлений.

      Что делать, если резистор RB "доковырен" до конца и плата теперь не работает? Во первых, не паниковать. Этот стабилизатор сделан так, что воспринимает обрыв резистора RB как короткое замыкание и отключает нагрузку. Но не сразу, а через время, определяемое емкостью CS на типовой схеме. Вы можете сами обратиться к datasheet на стабилизатор и убедиться в этом, для остальных я постараюсь объяснить более доступно.

      Так как время работы на КЗ ограничено несколькими миллисекундами, то ОЗУ не успеет выгореть - это не даст сделать конденсатор по питанию. Остается надеется, что подача вспомогательных напряжений 2.5 вольта и 1.25 вольта без основного 3.3 вольта не приведут к летальному исходу для ОЗУ. В случае, если этот резистор в результате ковыряния остался жив, но приобрел сопротивление больше, чем 3.4 КОм, то это так же будет восприниматься стабилизатором как КЗ. Плохо, если сопротивление резистора стало в районе 2.5-3 Ком. Тогда это неминуемо вызовет повышение напряжения питания выше всех допустимых пределов и память, скорее всего, выйдет из строя. Сигналом этого будет резкое повышение температуры ОЗУ, вплоть до дыма. Но есть и исключения и из этого правила. Существуют технологические решения, которые предохраняют микроэлектронные изделия от превышения напряжения питания (разумеется, до какого-то предела). В этом случае просто отключаются все внутренние цепи - микросхема как бы впадает в спячку. Если ОЗУ фирмы Hynix обладает такой защитой, то вам очень повезло.

      Если расковырен до конца резистор RA, то выходное напряжение снизится до напряжения внутреннего опорного, то есть до 1.25 вольт, что в принципе может нанести серьезный ущерб - могут быть повреждены внутренние цепи ОЗУ из-за перетоков от источника 2.5 вольт через защитные диоды. Но это все теоретически, и зависит от внутренней схемы ОЗУ. Реально я не проверял. Не решился. Но шанс уцелеть у ОЗУ все равно сохраняется.

      После того, как резистор расковырен на нужную величину, либо заменен, нужно воткнуть плату в компьютер и сразу замерить напряжение 3.3 вольт. Оно не должно выходить за паспортные пределы для ОЗУ. У меня оно сейчас составляет 3.4 вольта.

      Результат получился вполне предсказуемый - нет глюков на частотах памяти вплоть до 289 МГц. Графический процессор у меня и раньше работал до частоты 311 МГц, поэтому я с чистой совестью перепрошил БИОС на полноценный RADEON 8500 275/275 МГц и сейчас имею на системе Athlon XP 1800+ (AMD761 - EPOX K7A) результат в 3Dmark2001 7920.

      Температурный режим карты после всех переделок почти не изменился. Температура графического процессора осталась прежней, а температура ОЗУ чуть повысилась, примерно до 40 градусов по цельсию (тыльная сторона пальца руки спокойно терпит), что вполне естественно. Поэтому лепить радиаторы на память нет никакой необходимости.

      Для особо совестливых могу сказать, что проведенное исследование и исправление не что иное, как приведение в соответствие с техническими требованиями режима работы ОЗУ. Никакой это не разгон.

      Что дальше? Есть ли еще резервы для ускорения памяти? Резерв, в принципе, есть.

      Напряжения 2.5 вольт и 1.25 вольт. Они используются только для передачи сигналов по шинам данных и адреса между ОЗУ и графическим процессором. Процессор и память соединены довольно длинными линиями, которые обладают ощутимой электрической емкостью. Емкость мешает передаче высокочастотных сигналов. Для уменьшения трат энергии на переключение емкостной нагрузки нужно СНИЖАТЬ напряжение сигналов! Что достигается установлением пониженных напряжений VDDQ (2.5 вольт) и VREF (1.25 вольт). До предельно допустимых. У стабилизатора LM2636M есть вывод динамической корректировки - можно в небольших пределах регулировать выходное напряжение в дополнение к встроенному ЦАП. Как сделать - надо думать, хорошо проработать схемотехнику решения. Ну и, конечно, компоненты дополнительные понадобятся.

      По приведенным фотографиям можно легко найти резисторы для стабилизатора CS51031, который на 2.5 вольт (реально 2.6). К сожалению, я не мог поручиться за то, что стабилизатор LM2636M не питает графический процессор RADEON и не решился экспериментировать. Поэтому кто хочет - вперед и с песней, пробуйте, разгоняйте! :)

      Не могу не сказать еще о нескольких особенностях карты Radeon 8500, выясненных в ходе исследований напряжений, стабилизаторов и всего прочего.

      Сначала ложка меда в бочке нашего дегтя. Внешний RAMDAC и Rage Theater. Помните, я упоминал, что на плате присутствует еще один линейный стабилизатор 3.3 вольта? Так вот, этот стабилизатор питает именно RAMDAC и Rage Theater. Инженеры ATI развязали питание этих важнейших узлов от шумного общего питания. Вероятно, именно благодаря этому картинка на телевизоре и мониторе у Radeon столь хороша.

      Еще одна особенность. Многие жалуются на то, что при выводе на телевизор монитор может работать только в разрешении 800Х600. В спецификации Rage Theater прямо указывается возможность масштабирования любого разрешения до 1600Х1200 для вывода на телевизор. Я не могу абсолютно поручиться, но у меня в процессе изучения платы сложилось стойкое убеждение, что выходные сигналы внешнего RAMDAC ADV7123 (замечательное, к слову, устройство - качество вывода не хуже встроенного в Radeon RAMDAC) идут как на дополнительный мониторный выход, так и на Rage Theater одновременно. То есть, на телевизор выводится тот же самый аналоговый сигнал, что и на монитор, только преобразованный в телевизионный. Пришел я к такому выводу потому, что для передачи цифрового видеосигнала нужно минимум 17 проводов - 8 бит цветности, 8 бит яркости (сигнал YCrCb), 1 бит синхронизации, да еще плюс 4 бита оверлея . Реально, мне не удалось найти более 4 проводников, ведущих к графическому процессору. Может быть, конечно, сигналы идут по одному из внутренних слоев платы, но, насколько я понял, плата четырехслойная и внутренние слои используются только для цепей питания и земли. А 4 провода как раз соответствуют 4-м сигналам связи по двум шинам I2C (вход и выход). Да и дорожки с выходов RAMDAC ведут вплотную к Rage Theater. Здесь приведены совмещенные фото двух сторон платы в районе RAMDAC и Rage Theater(нижнее фото - обратная сторона в зеркальном отображении):

      Цветными полосами на RAMDAC обозначены выходы RGB, а желтым кружочком - 4 сигнала, идущие к процессору от Rage Theater.

      То ли проблемы были в согласовании процессора и телевизионного интерфейса по цифровым линиям, то ли просто по-другому не работает (Rage Theater не поддерживает высокие значения регенерации?), но ложка дегтя есть и тут.

      Не могу не сказать еще о двух вещах. Качество разводки шин данных и адреса памяти отвратительное. Согласующие резисторы разбросаны как попало. Чаще всего они расположены примерно посередине шины, хотя обязаны быть непосредственно у выводов микросхем ОЗУ. Возможно, это еще одна причина неважной разгоняемости памяти Radeon. Но это так, крик души, так сказать.

      А вот еще одна штука, обнаруженная мной, будет вам явно интересна. Касается режима AGP FastWrite. Вкратце, для реализации этого режима используется сигнал WBF - Write Buffer Full, генерирующийся графической платой сигнализирующий о том, что полон буфер записи. Этот сигнал находится на контакте A14 и задействован графическим процессором:

      То ли Fast Write реализован с ошибками, то ли просто отключен принудительно, но фактически он есть!

      Вот в принципе и все, что у меня было рассказать про замечательную видеокарту RADEON 8500. Даже несмотря на свинское отношение к потребителям со стороны фирмы ATI эта карта великолепна. Я на нее перешел с GForce 3, о чем ни разу еще не пожалел.