¿De qué están hechas las placas base? (Explicado)
Además de la CPU y la GPU, una de las piezas de hardware más importantes de tu ordenador es la placa base.
Si consideramos la CPU como el cerebro del ordenador, la placa base es el sistema nervioso central.
Enlaza las partes individuales de tu ordenador y permite que la CPU las controle.
Además de enlazar los componentes internos, los puertos de la placa base te permiten enlazar dispositivos externos a tu ordenador.
¿De qué está hecha una placa base?
¿De qué están hechas las placas base?
Los dos materiales principales utilizados en una placa base son la fibra de vidrio y el cobre.
Se apilan varias láminas de fibra de vidrio recubiertas de resina epoxi y se cubren con finas capas de cobre para formar la base de una placa base.
En los componentes de la placa base se utilizan otros materiales, como oro, plata, acero, aluminio, silicio, soldadura y plástico.
Una placa base está formada por muchos componentes, entre ellos
- Zócalo de la CPU
- Chips BIOS y CMOS
- Puertos de entrada/salida
- Puertos IDE y SATA
- Ranuras RAM
- Chips Northbridge y Southbridge (en generaciones anteriores)
- Conectores de los ventiladores
- Conectores de alimentación
- Módulos reguladores de tensión (VRM)
- Ranuras de expansión PCI Express
Cada uno de estos componentes está formado por diferentes materiales con requisitos específicos.
A continuación, hablaremos en detalle de esos materiales y componentes.
1. Materiales
Las placas base están compuestas principalmente por fibra de vidrio impregnada de resina epoxi y cobre, formando varias placas de circuito impreso (PCB).
La fibra de vidrio proporciona el aislamiento, mientras que el cobre actúa como las vías conductoras dentro del componente.
Durante el proceso de fabricación, una lámina de fibra de vidrio se cubre con resina epoxi y se calienta hasta que la resina se cura parcialmente.
El producto se llama prepreg.
Se combinan varias láminas preimpregnadas para alcanzar el grosor requerido y crear una lámina laminada.
Una o ambas caras de las hojas preimpregnadas apiladas se cubren con finas capas de lámina de cobre y se introducen en una prensa calentada para curar completamente la resina.
Las capas se adhieren entre sí para formar una lámina revestida de cobre.
Cuantas más capas tenga una placa de circuito impreso, mejor, porque las señales tendrán caminos más directos de un componente a otro.
Aunque la fibra de vidrio y el cobre son los dos materiales principales que se utilizan en una placa base, hay otros, como:
- Oro (para contactos eléctricos y cables de unión de CI)
- Acero (para algunos cables de componentes y carcasas de conectores)
- Aluminio (para cualquier disipador, excepto el refrigerador de la CPU)
- Silicio (para matrices de CI)
- Materiales ferromagnéticos (para inductores de potencia VRM)
- Compuestos cerámicos (para condensadores pequeños)
- Soldadura (probablemente sin plomo para una placa moderna)
- Plástico (para ranuras de expansión, ranuras de RAM y la mayoría de los conectores)
2. Componentes
Una placa base es la placa principal de un ordenador donde se montan o fabrican todos los componentes.
La RAM, los puertos USB y las ranuras de las unidades de disco se montan en una placa base, mientras que los procesadores, los circuitos integrados y las ranuras de expansión se sueldan y fabrican.
Una placa base actúa como una mente que envía señales a todos los componentes para que realicen sus tareas.
Permite la comunicación entre los principales componentes electrónicos de un sistema y proporciona conectores para otros periféricos.
Esta placa de circuito impreso es la plataforma subyacente para todos los componentes, y de ahí su nombre.
Mantiene unidos muchos de los componentes críticos del ordenador, como la unidad central de proceso (CPU), la memoria y las ranuras de expansión.
Está unido a todas las piezas del PC, ya sea directa o indirectamente.
La base de una placa base es una lámina firme de material no conductor cubierta por finas capas de cobre o aluminio llamadas trazas.
Estas trazas forman los circuitos entre los distintos componentes.
Además de estos circuitos, las placas base contienen varias tomas y ranuras para conectar otros componentes.
En un portátil, la placa base está debajo del teclado, pero en un ordenador de sobremesa suele estar montada verticalmente.
¿Cómo se fabrican las placas base?
El proceso de fabricación de placas base consiste en una compleja serie de pasos que pueden tardar horas o días en completarse.
Aquí tienes una versión simplificada:
- Las capas de fibra de vidrio se fusionan y se cubren con cobre para crear una placa de circuito impreso.
- Un producto químico llamado fotorresistente se aplica a la capa superior para proteger las futuras vías de cobre en la placa de circuito impreso, y el cobre no protegido se desprende.
- Máquinas especializadas imprimen pasta de soldadura en la placa.
- Los componentes diminutos, como las resistencias y los condensadores, se colocan mediante una tecnología robótica conocida como tecnología de montaje superficial (SMT).
- La placa pasa por una máquina de calentamiento para fundir la pasta de soldadura, de modo que los componentes se adhieran a la placa.
- Una máquina óptica automática inspecciona la placa para asegurarse de que cada componente está instalado correctamente.
- Los trabajadores de la fábrica instalan manualmente los componentes más grandes, como los zócalos de memoria y los conectores de audio.
- Los componentes recién instalados se sueldan.
- Una vez montada la placa base, los trabajadores la comprueban a fondo y la embalan con mendrugos antiestáticos para evitar descargas electrostáticas (ESD) antes de embalarla y enviarla.
Aunque resulte sorprendente, una gran parte del proceso de fabricación depende del trabajo manual y de la intervención humana.
¿Se desgastan las placas base?
La vida útil de una placa base depende sobre todo de sus materiales y de su uso.
A veces la fuente de alimentación puede dañar la placa base.
El circuito interno y los componentes externos se quemarán si la placa base recibe demasiado voltaje, por lo que siempre debes utilizar fuentes de alimentación fiables.
El sobrecalentamiento y la humedad también pueden acortar la vida útil de una placa base.
Pero si no intervienen factores externos, la placa base puede funcionar hasta 30 años antes de desgastarse.
Sin embargo, es probable que sustituyas la placa base antes de que funcione mal, ya que la CPU, la GPU y la RAM se quedarán anticuadas.
Partes de una placa base
1. Zócalo de la CPU
El zócalo de la CPU es donde se instala la CPU y donde se produce la transferencia y el procesamiento de datos.
Tu placa base y la CPU deben ser compatibles, ya que los fabricantes de CPU utilizan arquitecturas propias.
La placa base debe ser compatible con el tipo de zócalo exacto de tu CPU.
Intel y AMD han pasado por varias generaciones de zócalos, siendo LGA1700 y AM5 sus versiones más recientes, respectivamente.
2. BIOS y CMOS
El Sistema Básico de Entrada y Salida (BIOS) es donde se almacenan todos los ajustes de la placa base.
La BIOS también ejecuta la secuencia de arranque que enciende tu ordenador y carga el sistema operativo.
La batería de semiconductores de óxido metálico complementario o CMOS mantiene toda la información intacta cuando el sistema se apaga.
La batería CMOS está en un lugar accesible, por lo que puedes retirarla para reiniciar la BIOS.
Primero, debes apagar la placa base y desconectarla de la fuente de alimentación.
3. Puertos de entrada/salida
Dependiendo de las especificaciones de tu placa base y del hardware de la misma, hay diferentes puertos codificados por colores en la parte trasera de tu ordenador.
Estos puertos de E/S incluyen:
- Altavoces y auriculares (en verde y en negrita)
- Monitor (blanco o negro)
- Micrófono (rosa)
- Teclado (púrpura)
- Ratón (verde)
- Ethernet (sin color)
- Periféricos USB (negro, azul o rojo, según la generación).
La mayoría de las placas base modernas tienen chips integrados para Bluetooth y WiFi.
4. Puertos SATA
Estos puertos te permiten conectar dispositivos de almacenamiento, como discos duros y SSD.
El conector de tecnología avanzada en serie (SATA) es el más común para los dispositivos de almacenamiento.
Tiene una interfaz de 7 pines y es mucho más rápido que los conectores IDE.
5. Chip ROM
El chip de memoria de sólo lectura o ROM almacena las funciones clave de la placa base y la información crítica necesaria para poner en marcha un ordenador.
Modificar el contenido de la ROM es muy difícil o incluso imposible.
6. Ranuras RAM
Las ranuras de memoria de acceso aleatorio (RAM) son las que permiten colocar los módulos de RAM.
La ranura de la RAM está siempre cerca del zócalo de la CPU para que la memoria del PC y la CPU se comuniquen sin problemas.
Las placas base suelen tener cuatro ranuras de RAM en dos colores (negro, azul o blanco).
Cada par de ranuras está optimizado para trabajar en el mismo canal de frecuencia.
Por lo tanto, cuando instales la RAM, es mejor instalar dos sticks en las ranuras del mismo color para obtener un rendimiento óptimo.
Los expertos suelen llamar a esto una configuración de doble canal.
También puedes optar por un canal cuádruple montando un stick en cada ranura.
Sin embargo, nunca instales dos sticks en ranuras de distinto color, ya que se reduce considerablemente su rendimiento.
7. Chips Northbridge y Southbridge
El chip Northbridge forma una interfaz entre la CPU, la memoria principal y otros componentes.
Está directamente vinculado a la CPU y proporciona una comunicación fluida entre la CPU y los componentes sensibles al rendimiento, como las tarjetas gráficas.
También se conecta al chip Southbridge, que actúa como centro de comunicación.
El chip Southbridge se comunica con los componentes menos sensibles al rendimiento, como los dispositivos de almacenamiento, los puertos USB y las redes integradas.
Actualmente, el chip Northbridge está dentro de la CPU, mientras que el chip Southbridge está en la placa base.
8. Conectores del ventilador
Un conector de ventilador de placa base es un conector de tres o cuatro pines que suministra energía a los ventiladores de tu caja.
Dependiendo del modelo y del fabricante, un conector de ventilador de placa base de tres patillas suele tener cables rojos, amarillos y negros en el lado del ventilador del PC.
El cable rojo transmite la energía, el negro la tierra, y el amarillo envía las RPM del ventilador al PC.
Un conector de cuatro pines tiene la función de Modulación de Ancho de Pulso (PWM) que permite ajustar la velocidad del ventilador.
El PWM puede encender y apagar la alimentación tan rápidamente que el ventilador sólo recibe la energía que necesita para funcionar a la velocidad que hayas establecido.
Los manuales de las placas base utilizan dos términos para los conectores de los ventiladores: SYSFAN y VENTILADOR DE LA CPU.
SYSFAN es para los ventiladores de la caja del PC, mientras que CPU FAN conecta el ventilador conectado al disipador de la CPU.
9. Conectores de alimentación
Todas las placas base tienen al menos dos conectores hembra que reciben energía de la fuente de alimentación.
El conector de alimentación ATX de 20 patillas se utiliza para la alimentación general de la placa base. Es el conector más grande de la placa base.
El conector Advanced Technology eXtended (ATX) es el conector de alimentación más reciente y tiene conectores hembra de 20 o 24 patillas.
También hay un conector dedicado de 8 pines que alimenta la CPU.
La CPU requiere tanta potencia que necesita una línea directa desde la fuente de alimentación sin pasar por la placa base.
10. Módulos reguladores de tensión
El módulo regulador de voltaje (VRM), también llamado módulo de alimentación del procesador (PPM), actúa de forma similar a la unidad de alimentación de un PC (PSU).
Los VRM determinan lo bien que tu placa base gestiona la energía, especialmente en la RAM y la CPU.
Reducen el voltaje varias veces para proporcionar la cantidad exacta que necesita la CPU.
El VRM tiene dos componentes: MOSFET y Choques.
Los Transistores de Efecto de Campo de Metal-Oxido-Semiconductor o MOSFET son las piezas rectangulares planas que suelen colocarse alrededor del zócalo de la CPU.
El MOSFET se encarga de proporcionar a la CPU la cantidad de energía que necesita.
Los choques suelen estar al lado del MOSFET y estabilizan las corrientes y los condensadores si se produce un pico de tensión repentino.
Por tanto, más choques en un VRM se traducen en un flujo de corriente más estable hacia tu CPU.
Si planeas hacer overclocking en tu CPU, deberías optar por VRMs de primera calidad con seis o más choques.
Esto se debe a que el overclocking aumenta el voltaje de tu CPU y de la placa base.
Los VRM tienden a sobrecalentarse, así que asegúrate de mantenerlos refrigerados.
11. Ranuras de expansión
Una ranura de expansión es una conexión o puerto en la placa base de un PC que permite conectar una tarjeta de expansión de hardware para aumentar la funcionalidad del ordenador.
El ejemplo más común es una tarjeta gráfica.
Aunque la mayoría de las CPUs tienen capacidades gráficas integradas, una GPU dedicada conectada a través de una ranura de expansión PCIe puede multiplicar la potencia gráfica de tu ordenador.
Aquí tienes una lista de las ranuras de expansión más comunes que puedes encontrar en un ordenador y los dispositivos que son compatibles con ellas:
- PCI Express: módem, tarjeta de sonido, tarjeta de vídeo, tarjeta de red.
- AGP: tarjeta de vídeo.
- VESA: tarjeta de vídeo.
- AMR: módem, tarjeta de sonido.
- EISA: SCSI, tarjeta de red, tarjeta de vídeo.
- CNR: módem, tarjeta de red, tarjeta de sonido.
- PCI: tarjeta de red, SCSI, tarjeta de vídeo, tarjeta de sonido.
- ISA: tarjeta de vídeo, tarjeta de red, tarjeta de sonido.
El número de ranuras de expansión de una placa base depende de su modelo y del fabricante.
Los portátiles no tienen ranuras de expansión, pero algunos tienen PC Cards que van en su lateral.
¿Cuáles son los diferentes tipos de placas base?
La mayoría de las placas base tienen una forma y tamaño estándar, también conocido como factor de forma.
Existen múltiples factores de forma estándar que pueden diferir en cuanto a rendimiento, tamaño y características soportadas.
El tipo de placa base utilizado en un ordenador afecta significativamente a la velocidad del sistema y a las capacidades de expansión del ordenador.
Los factores de forma más comunes para los PC son:
- ATX: Es el tipo de placa base más utilizado en los ordenadores de sobremesa.
- Micro-ATX: Es más pequeña que la ATX y tiene menos conectores y ranuras, por lo que es popular en ordenadores de sobremesa pequeños.
- Mini-ATX: Más pequeña que la microATX y permite utilizar CPUs de dispositivos móviles en ordenadores de sobremesa.
La ATX extendida está diseñada para servidores, mientras que la mini ITX y la nano ITX se utilizan para ordenadores más pequeños, como los PC para coches y las cajas de cable.
La ATX extendida es más grande que la ATX y te permite instalar doble CPU y componentes adicionales. Se utiliza sobre todo en servidores montados en rack.
Mini ITX es para dispositivos más pequeños, como las modernas cajas de cable.
La Nano ITX está diseñada principalmente para ordenadores de coche, cajas de cable modernas y centros de entretenimiento doméstico.
¿Qué determina el tamaño de una placa base?
Aunque el tamaño total y el número de chips de una placa base se han reducido con el tiempo, siguen teniendo diferentes tamaños en función de sus capacidades.
Por ejemplo, tu teléfono móvil es un ordenador pequeño y potente, pero tiene funciones limitadas y no necesita una placa base grande.
En cambio, tu ordenador puede realizar tareas más exigentes, por lo que tiene una placa base más grande y bastante más potente.
Las placas base para PC tienen diferentes tamaños en función de su capacidad de memoria RAM, capacidades de expansión y puertos de E/S, entre otros requisitos.
Por ejemplo, una placa base ATX suele tener cuatro ranuras de RAM, mientras que las placas base más pequeñas sólo tienen espacio para dos ranuras.
El mismo principio se aplica a las ranuras PCIe.
Puedes encontrar dos o más ranuras PCIe 16x en una placa base ATX, pero las placas mini-ITX sólo admiten una ranura.
La mayoría de las placas base modernas dedican algo de espacio a los chips Bluetooth, WiFi y Ethernet, y algunas tienen circuitos para capacidades de vídeo y sonido.
También tienen que tener en cuenta los disipadores de calor para disipar el calor que generan los distintos componentes.
Por último, los conectores de alimentación y los ventiladores también ocupan algo de espacio.
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