Blaat schreef op woensdag 5 oktober 2016 @ 10:47:
[...]
Dit hierboven zou ik willen aanvullen/licht corrigeren.
Stromen (dus niet spanningen/voltage) genereren magneetvelden bij geleiders. Zet je een geleider in een spoelconfiguratie dan krijg je binnen in de spoel een geconcentreerd magneetveld.
Spoelen worden net als condensators in elektrische schakelingen gebruikt om de toegevoerde spanning te "filteren", dat wil zeggen, fluctuaties met bepaalde frequenties weg te halen. In het geval van een videokaart is dat om een zo schoon mogelijke voeding en/of signaal voor en vanaf de GPU genereren.
Het magneetveld wat in de spoelen zit is echter altijd wat traag, dat wil zeggen, zodra de stroom wegvalt blijft het magneetveld altijd nog even een bepaalde tijd hangen. Hoe lang dat is is afhankelijk van het formaat van de spoel, de hoeveelheid wikkelingen en de conductor diameter etc.
Soms echter wordt er een frequentie door de spoel heen gehaald waarbij de trillingstijd ongeveer even lang of iets langer is dan de "lag time" van het magneetveld. Het resultaat daarvan is dat de stroomrichting in de spoel al is omgedraaid terwijl het magneetveld van de vorige stroomrichting nog aanwezig is. Het gevolg is dat er een kracht op de spoel wordt uitgeoefend waardoor de spoel op de frequentie van de toevoerspanning gaat resoneren.
Dit is dus geen mechanische resonantie maar elektrische resonantie! Niks massa veer systeem.
Wat hier invloed op uitoefent is:
1. Hogere load op de videokaart --> hogere stromen dus grotere krachten.
2. Output impedantie van PCI-E slot --> hogere dempingsfactor betekent sneller uitgedempt magneetveld
3. Output impedantie van voeding --> hogere dempingsfactor betekent sneller uitgedempt magneetveld
4. Content --> niet elke load belast elk onderdeel even veel.
5. Output spanning/ripple van de voeding --> meer ripple en/of offset zorgt voor meer werk voor de filtercircuits.
Verder kan een videokaart fabrikant daar weinig tegen doen behalve de spoeltjes inkapselen of bewerken met een druppel lijm. Het toevoegen van meer spoeltjes om de stroom te verdelen is qua schakeling geen optie omdat je daarmee ook de filtereigenschappen wijzigt. Een schakeling maken met dezelfde eigenschappen met een condensator is ook geen optie omdat condensators met voldoende capaciteit (e.g. elektrolieten) polariteitsgevoelig zijn en dus een additionele diodebrug nodig hebben. Dat komt de kwaliteit van je stabilisatie niet ten goede.
In het kort, coil whine is geen graadmeter voor de kwaliteit van je component maar eerder een gevolg van de steeds gevoeliger GPU's die we hebben. Hoe kleiner het productieproces wordt, hoe preciezer de toevoerspanning moet zijn. Met een 250nm chip lig je niet wakker van een spanningsfluctuatie van +/- 0.05 volt. Bij een 16nm chip is dat desastreus! Veel preciezere en complexere stabilisatie is vereist en zodoende de toenemende coil whine klachten bij de nieuwere generaties videokaarten.
Waarom hebben mobo's dit probleem dan niet? Simpel, veel minder grote stromen. Een CPU gebruikt een bak minder energie dan een GPU. Maar ook hier gaat het soms mis; geluk speelt een grote rol.
Gaat dit de komende generaties beter worden? Waarschijnlijk niet.
Hoop dat dit de boel duidelijker maakt.
