МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Кафедра вычислительных машин, комплексов,
систем и сетей.
Резников Б. Л., Малышев А. А.
ЭЛЕКТРОНИКА
Пособие для проведения электромонтажной практики
у студентов 2 курса специальности 230101
Москва – 2010
1
ББК 6П2.1
Рецензент канд. техн. наук, проф. Рощин А.Г.
Резников Б.Л., Малышев А.А
.
Р 34 Электроника. Пособие по выполнению электромонтажной практики.
М.МГТУ ГА, 2010-48с
Данное пособие издается в соответствии с рабочей программой учебной
дисциплины «Электротехника и электроника» по учебному плану
специальности 230101 для студентов 2-го курса дневного обучения,
утвержденному в 2007г.
Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 18.01 10г. И методического
совета . 18.01 10г.
2
Содержание
Введение ....................................................................................................... 3
1.Программа производственной электромонтажной практики .............. 3
2.Электробезопасность ............................................................................... 5
3.Провода ..................................................................................................... 7
4. Резисторы ................................................................................................. 9
5. .Конденсаторы ....................................................................................... 19
6. Трансформаторы и дроссели ................................................................ 27
7. Полупроводниковые приборы ............................................................. 30
8. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры ............................................. 34
9. Схемы для сборки ................................................................................ 40
10. Вопросы и контрольные задания по монтажу генераторов ............ 42
11. Вопросы и контрольные задания по монтажу преобразователя .... 45
12. Вопросы и контрольные задания по монтажу сигнализаторов ...... 47
13. Литература ........................................................................................... 48
Введение
Задачами настоящего пособия является представление программы и учебно
– методических материалов для студентов 2-го курса .специальности 230101
по электромонтажной практике.
Курс электромонтажной практики предусмотрен Государственным
Стандартом Министерства Образования и Науки РФ
при обучении
студентов 2-го курса названной выше специальности по дисциплине
« Электротехника и электроника ».
В
процессе
прохождения
практики
студенту
предлагается
продемонстрировать свои знания, умения и
возможности при
проектировании устройства электроники в автоматизированной лаборатории
с помощью моделирующих программ Multisim и др, выполнить натурный
монтаж схемы и при необходимости определять
дефекты в работе
устройства, если таковые имеются.
В результате практики студенты приобретают практическое умение и
получают первичные профессиональные навыки по чтению и разработке
техдокументации и электромонтажу устройств аппаратной части
вычислительной техники.
Цели и задачи электромонтажной практики подробно изложены в рабочей
программе практики.
1. Программа производственной электромонтажной практики
1.1. Цели и задачи практики.
Целями проведения практики являются:
получение навыков проектирования конструкторской
(электрических принципиальных схем) документации и анализы ее
3
с помощью прикладных программ Electronics WorkBench, Multisim,
MicroCap, (демо- версий).
владение основными приемами технологии навесного
электромонтажа с применением при этом необходимого
электромонтажного инструмента (припоя, флюсов и т.д.).
умение определять и устранять простейшие неисправности в
электронной аппаратуре с применением основных типов приборов
(осциллографа, тестора и других универсальных приборов).
знания и умения расшифровки различных элементов и
компонентов электронной техники.
. Задачи проведения практики.
подготовка студента для работы на промышленном предприятии.
-
2. Требования к уровню освоения содержания практики:
возможность участия его в натурных испытаниях, моделировании
и разработке эскизных проектов.
3. Объем практики и виды ее проведения.
Вид занятий
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Экскурсии
Практические работы
Вид итогового контроля:
дифференцированный зачет
Всего часов Семестр
72
10
61
4
1
4. Содержание практики:
4.1. Разделы практики:
Разделы практики
4.1.1 Правила техники безопасности при работе в лаборатории
4.1.2 Схемотехническое моделирование конструкторской
(электрических принципиальных схем) документации
4.1.3 Владение основными приемами технологии навесного
электромонтажа
с
применением
при
этом
необходимого
электромонтажного инструмента (припоя, флюсов и т.д.)
4.1.4 Поиск и устранение простейших неисправностей в электронной
аппаратуре с применением основных типов приборов (осциллографа,
мультиметра и других универсальных приборов)
4.1.5 Расшифровка типаноминалов отечественных и зарубежных
компонентов и элементов
4.1.6Демонтаж и ознакомление с блоками вычислительной техники.
Ч.
1
2
2
2
2
1
4
4.2. Содержание разделов практики:
4.2.1. По разделу 4.1.1 ознакомление под роспись студентов с инструкцией
по технике безопасности при работе с электроинструментом.
4.2.2 По разделу 4.1.2 разработка типовых электрических принципиальных
схем ( усилителей, генераторов, логических схем и т.д.) с помощью
автоматизированных сред Electronics WorkBench, Multisim, MicroCap, (демоверсий).
.
4.2.2. По разделу 4.1.3 обучение студента технологии производства
навесного электромонтажа.
4.2.3 По разделу 4.1.4 обучение студента поиску и устранению простейших
неисправностей в электронной аппаратуре с применением основных типов
приборов.
4.2.4.По разделу 4.1.5 расшифровка типаноминалов отечественных
и
зарубежных компонентов (диодов, транзисторов и др.) и элементов (ИМС
серий 155, 500, 555 и др.).
4.2.5. По разделу 4.1.6 демонтаж и ознакомление с системным блоком ЭВМ
серии 386.
5. Место проведения практики. Лаборатория электроники кафедры ВМКСС
МГТУ ГА.
6. Материально-техническое обеспечение практики: приборы, инструмент и
вычислительная техника кафедры ВМКСС.
2 Электробезопасность
2.1. Действие электрического тока на организм человека
Действие электрического тока на организм человека носит сложный и
разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический
ток производит термическое, электролитическое (электрохимическое) и
биологическое воздействие.
Термическое действие тока проявляется в ожогах разной степени отдельных
участков тела, а также в нагреве до высоких температур внутренних органов.
Термические ожоги могут являться следствием воздействия электрической
дуги.
Электролитическое (электрохимическое) действие тока выражается в
разложении крови и тканевых жидкостей, вызывая значительные нарушения их
физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении
мышечных тканей, в том числе мышц сердца и грудной клетки, а также в
нарушении
внутренних
биоэлектрических
процессов.
Следствием
биологического
действия
тока
является
невозможность
5
самостоятельного освобождения человека от мест приложения
напряжения из-за судорожного сокращения мышечной ткани.
Опасность поражения человека электрическим током зависит от целого
ряда факторов. К ним относятся:
величина тока, проходящего через тело человека;
сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение
(напряжение прикосновения);
длительность протекания тока;
вид тока (переменный, постоянный);
частота переменного тока;
путь протекания тока через тело человека;
индивидуальные особенности пострадавшего.
2.2.
Техника безопасности при работе с электричеством
При осуществлении работ с электричеством необходимо
соблюдать
следующие правила:
любые электроработы нужно проводить вдали от водопроводных труб
и радиаторов отопления, принять необходимые меры, чтобы исключить
случайное прикосновение к ним;
перед началом работ необходимо убедиться в том, что оборудование, с
которым проводятся работы, обесточено;
с помощью фазоуказателя убедиться в том, что фазный провод
надежно отключен;
при проведении работ с электричеством необходимо работать одной
рукой;
саменять детали следует только после отключения прибора от сети,
обязательно вынимая вилку шнура питания из сетевой розетки;
запрещается ремонтировать плавкие предохранители путем замыкания
их отрезком провода;
при настройке и проверке аппаратуры, детали которой гальванически
связаны с сетью, включать ее следует через разделительный
трансформатор с коэффициентом трансформации 1 и хорошей
межобмоточной изоляцией;
после отключения источника электропитания необходимо разрядить
конденсаторы фильтра, подключив параллельно конденсатору
резистор, сопротивление которого в килоомах определяется по
формуле: R≈200/C (емкость в микрофарадах). Разрядка конденсатора
замыканием выводов может привести к его повреждению;
подключать измерительный прибор к высоковольтным цепям только
при обесточенной аппаратуре.
6
3 Провода
Монтажные провода
Для монтажа радиодеталей и радиокомпонентов, узлов и блоков
радиоэлектронной аппаратуры и приборов применяются монтажные провода
различного конструктивного исполнения.
Многожильные гибкие провода обеспечивают гибкость монтажа и
надежную защиту от внешних воздействий. Изоляция делается из
капроновых и стеклянных нитей, применяемых в диапазоне температур –60
…+105°С, поливинилхлорида или полиэтилена с дополнительной защитной
оболочкой из капрона, фторопласта.
В условных обозначениях проводов используются следующие буквы:
М – монтажный провод
Г – многопроволочная жила
Ш – изоляция из полиамидного
Ц – изоляция пленочная
шелка
В – поливинилхлоридная изоляция
П – изоляция из полиэтилена
Ф – изоляция из фторопласта
С – обмотка и оплетка из
Д – двойная обмотка
стекловолокна
О – оплетка из полиамидного шелка
У
–
усиленный
стальной
проволокой
Э – экранированный, если «Э» стоит
после «М», то - эмалированный
Наиболее часто используются провода следующих марок:
МГТФ – многожильный провод, с изолированный обмоткой из
фторопластового волокна;
МГШВ – многожильный провод, с изолированный двойной обмоткой из
искусственного шелка и полихлорвинила;
ПМВ – одножильный, изолированный полихлорвинилом
Таблица 3.1
Диаметр, Сечение, Допустимый ток, А
Установка
2
мм
мм
Медь Алюминий предохранителя
0,96
0,75
13
4
1,1
1
16
6
1,4
1,5
20
16
10
1,8
2,5
27
21
15
2,25
4
35
29
20
2,75
6
45
37
25
3,5
10
65
51
35
4,5
16
86
68
50
5,6
25
115
90
60
7
Провода для силовых и осветительных сетей
Для силовых и осветительных сетей применяются как медные, так и
алюминиевые провода, которые имеют резиновую, поливинилхлоридную
или полиэтиленовую изоляцию.
В условных обозначениях марки провода используются буквы,
обозначающие материал токоведущей жилы, материал изоляции и
конструктивное исполнение.
1-я буква обозначает материал токоведущей жилы (А – алюминий, для
меди 1-я буква отсутствует);
2-я буква – П – провод;
3-я буква обозначает материал изоляции:
- Р – резина
- В – поливинилхлорид
- П – полиэтилен
В обозначении проводов могут быть буквы, характеризующие
элементы конструктивного исполнения: Г – гибкий; П – плоский; с
разделительным основанием; Т – для прокладки в трубах.
Обмоточные провода
Обмоточные провода - предназначены для изготовления обмоток
электрических машин, трансформаторов, дросселей, различных катушек. По
материалам, применяемым для изготовления токопроводящих жил, они
делятся на медные и алюминиевые.
По видам изоляцию обмоточных проводов можно классифицировать
следующим образом: эмалевая, волокнистая, эмалево - волокнистая,
бумажная, пластмассовая, плёночная, стекловолокнистая, стеклоэмалевая,
сплошная стеклянная.
В электронике наибольшее распространение получили обмоточные
провода в эмалевой изоляции. Они имеют следующие достоинства:
1. Обладают малой толщиной изоляции.
2. Хорошими
физико-механическими
и
электроизоляционными
характеристиками.
3. Термостойкостью.
Медные эмалированные провода с изоляцией на основе масляных
лаков (марка ПЭЛ) выпускаются диаметром от 0,02 до 2,5 мм. ПЭЛ имеют
высокие электроизоляционные характеристики, которые сохраняются даже в
условиях воздействия повышенных температур и влажности. Применяются
для изготовления катушек электрических аппаратов, рамок приборов и т. п.
Провода с изоляцией на поливинилацеталевой основе отличаются
хорошими механическими характеристиками, электроизоляционными
свойствами, стойкостью к действию агрессивных сред, что позволяет с
успехом использовать их для изготовления обмоток электрических машин .
Эмалированные провода марок ПЭВТЛ-1, ПЭВТЛ-2 с изоляцией на
основе полиуретанового лака выпускаются диаметром 0,05 – 1,6 мм.
8
Особенностью этих проводов является возможность пайки без
предварительной зачистки эмали.
Обмоточные провода с полиимидной изоляцией имеют самую
высокую нагревостойкость среди эмалированных проводов, достаточно
хорошие электрические характеристики, которые практически не изменяются
при их нагревании до 230°С.Технические характеристики в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Марка
ПЭВ
Наименование провода
Макс. доп. Диаметр
температу- по меди,
ра, °С
мм
Провод, изолированный Эмалевым
105
Высокопрочным покрытием
ПЭВ-1
Провод, изолированный Эмалевым
105
ПЭВ-2
Высокопрочным покрытием (утолщенным
для ПЭВ-2)
ПЭВЛО Провод, изолированный Эмалевым
150
Высокопрочным покрытием и
Однослойной обмоткой из шелка Лавсан
ПЭТВЛ-1 Провод, изолированный Эмалевым
120
ПЭТВЛ-2 Высокопрочным Теплоснойким
покрытием (утолщенным для ПЭТВЛ-2)
на основе полиуретанового Лака (провод
облуживается без предварительной
зачистки эмали и без применения
травильных составов)
ПЭЛ
Провод с Эмалевым Лакостойким
90
покрытием
ПЭЛО
Провод с Эмалевым Лакостойким
105
покрытием и Однослойной обмоткой из
шелка Лавсан
ПЭЛШО Провод с Эмалевым Лакостойким
90
покрытием и Однослойной Шелковой
обмоткой
ПЭМ-1 Провод с Эмалевым высокопрочным
105
ПЭМ-2 покрытием (утолщенным для ПЭМ-2)
лаком Металвин
ПЭТВ
Провод с Эмалевым Теплостойким
130
Высокопрочным покрытием
ПЭТВ-Р Провод с Эмалевым Теплостойким
200
Высокопрочным покрытием для обмоток
Реле
0,02 0,05
0,06 0,47
0,06 1,25
0,06 1,56
0,03 2,44
0,05 2,10
0,05 1,56
0,06 2,44
0,06 2,44
0,02 0,20
9
изолированные
неизолированные
герметизированные
для монтажа на шасси
характер изменения
сопротивления
назначение
общего
назначения
способ
монтажа
РЕЗИСТОРЫ
защита
для монтажа в
отверстия платы
для поверхностного
монтажа (SMD)
специального
назначения
постоянные
прецизионные
сверхпрецизионные
высокочастотные
высоковольтные
высокоомные
переменные
материал резистивного
элемента
проволочные
металлофольговые
непроволочные
подстроечные
регулировочные
тонкопленочные
толстопленочные
металлодиэлектрические
лакосажевые
металлоокисные и
металлизированные
лакопленочные
углеродистые
керметные на основе
проводящих пластмасс
боруглеродистые
объемные
Рис. 4.1. Классификация резисторов
10
4 Резисторы
Резисторы применяются практически во всех видах радиоэлектронной
аппаратуры для регулирования и распределения электрической энергии.
Классификация резисторов приведена на рис. 4.1.
Резисторы общего назначения имеют диапазон номинальных
сопротивлений от 1 Ом до 10 МОм, допускаемые отклонения от
номинального сопротивления ±1, ±2, ±5, ±10 ±20 ±30%, номинальные
мощности рассеяния от 0,062 до 100 Вт.
Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются более
высокими стабильностью параметров и точностью изготовления (допуск от
±0,0001 до 5%) и имеют более широкий диапазон номинальных
сопротивлений, но меньшие мощности рассеяния (до 2 Вт); применяются в
измерительных приборах и вычислительных устройствах.
Высокочастотные резисторы отличаются небольшими собственными
индуктивностью и емкостью и способны работать на частотах до сотен
мегагерц (непроволочные) и до сотен килогерц (проволочные); применяются
для работы в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах.
Высоковольтные резисторы имеют рабочие напряжения до десятков
киловольт и применяются в качестве искрогасителей, поглотителей и
делителей в высоковольтных цепях.
Высокоомные
резисторы
имеют
диапазон
номинальных
сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом, малые рабочие
напряжения (100...400 В)
и мощности (до 0,5 Вт); применяются в
электрических цепях с малыми рабочими токами.
Переменные регулировочные резисторы (рис. 4.2, а, б) допускают
изменение сопротивления в процессе их функционирования в аппаратуре.
Сопротивление переменных подстроечных резисторов (рис. 4.2, в)
изменяется, как правило, при разовой или периодической регулировке и не
изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Переменные
резисторы выполняются одноэлементными и многоэлементыми.
а
б
в
Рис. 4.2. Переменные резисторы: а- регулировочный резистор СП44АМ; б- регулировочный движковый резистор SL-101N; в- подстроечный
резистор СП3-38б.
11
Объемные резисторы обладают большим уровнем шумов, но хорошо
выдерживают импульсные перегрузки.
Металлоокисные
резисторы
имеют
меньшие
значения
температурного коэффициента сопротивления, чем углеродистые.
Металлопленочные резисторы (рис.4.3, а) могут рассеивать
относительно большую мощность при небольших размерах, имеют малый
уровень шумов и положительный температурный коэффициент.
Проволочные резисторы (рис. 4.3, б) изготовляются с обычной или
безиндуктивной намоткой и применяются в тех случаях, когда требуется
высокая стабильность и большая рассеиваемая мощность. Из-за
конструктивных особенностей они не выпускаются на большие
сопротивления. При работе с большими токами проволочные резисторы
могут сильно нагреваться, поэтому их необходимо располагать на плате так,
чтобы можно было обеспечивать вентиляцию и устранять влияние высокой
температуры на соседние элементы.
В зависимости от способа монтажа резисторы могут выполняться с
жесткими или мягкими, аксиальными или радиальными выводами, в виде
лепестков, для микромодулей и микросхем.
В зависимости от способа зашиты от внешних воздействий резисторы
конструктивно выполняются изолированными, неизолированными (не
допускают касания своим корпусом шасси), герметизированными (в
керамических, металлических я пластмассовых корпусах) и вакуумными (в
стеклянных колбах).
а
б
в
г
Рис. 4.3. Постоянные резисторы: а- МЛТ-2 – металлопленочный
лакированный термостойкий, 2 Вт; б- ПЭВ – проволочный эмалированный
влагостойкий; в- С1-4, 0,5 Вт; г- резисторы для поверхностного монтажа
(SMD).
В зависимости от вида вольт-амперной характеристики резисторы
подразделяются на линейные и нелинейные.
К нелинейным резисторам относится широкий класс приборов,
принцип действия которых основан на использовании свойств ряда
полупроводниковых материалов изменять свое электрическое сопротивление
(в отличие от линейных) под воздействием различных управляющих
факторов: температуры (терморезисторы – термисторы, позисторы),
электрического поля (варисторы), электромагнитного и теплового излучения
(фоторезисторы, болометры), магнитного поля (магниторезисторы), состава
газа (газорезисторы).
12
Варисторы
Варисторы — полупроводниковые резисторы с нелинейной ВАХ,
значительно изменяющие свое электрическое сопротивление при изменении
подаваемого на них напряжения, т.е. их сопротивление зависит от
напряженности электрического поля.
Если при неизменном значении напряжения, приложенного к
варистору, изменение полярности не приводит к изменению значения
протекающего тока, то такой варистор называется симметричным.
В отличие от терморезисторов, изменяющих свое электрическое
сопротивление под воздействием температуры, варисторы практически
безынерционны: при увеличении напряженности электрического поля у них
сразу же уменьшается сопротивление. По характеру изменения
сопротивления варисторы подразделяются на постоянные и переменные. По
конструкции корпуса они выполняются цилиндрическими, стержневыми и
дисковыми. На рис. 4.3 показан дисковый варистор серии TVR.
Варисторы применяются для защиты различных
элементов электронной аппаратуры от периодических и
случайных
коммутационных
напряжений,
а
также
предохранения от износа контактов и искрогашения, защиты
контактов от разрушения в момент размыкания цепей с
индуктивными элементами (варистор включается параллельно
контактам или источнику превышения напряжения и играет
роль нелинейного шунта), зашиты межвитковой изоляции
обмоток от коммутационных превышений напряжений в
электромагнитных устройствах, ограничения напряжения на
первичной обмотке трансформатора в каскадах кадровой
развертки телевизионных систем (варисторы шунтируют
обмотку трансформатора), защиты элементов и устройств РЭА
и средств автоматики, связи от превышений напряжений,
обусловленных грозовыми разрядами, коммутационными
процессами и внешними электромагнитными полями.
Терморезисторы
Рис. 4.3. Варистор
TVR
Терморезисторы — полупроводниковые резисторы, значительно
изменяющие свое электрическое сопротивление при изменении их
температуры.
В зависимости от назначения и способа температурного управления
рабочим телом подразделяются на терморезисторы прямого и косвенного
подогрева. В терморезисторах прямого подогрева сопротивление
изменяется
при
прохождении
тока
непосредственно
через
термочувствительный элемент или
при изменении температуры
окружающей
среды. В терморезисторах косвенного подогрева
сопротивление
изменяется
при
прохождении
тока
через
специальный подогреватель, расположенный вблизи термочувствительного
элемента элемента (рабочего тела), или при изменении температуры
окружающей среды; при этом сопротивление рабочего тела является
функцией тока нагревателя. Сопротивление термочувствительного элемента
13
при нагревании может уменьшаться (отрицательный температурный
коэффициент сопротивления (ТКС), англ. NTC) либо увеличиваться
(положительный ТКС, англ. PTC — у позисторов).
Температурная зависимость многих типов терморезисторов с
отрицательным
ТКС
в
интервале
температур
подчиняется
экспоненциальному закону RT=A-exp(B/T), где А и В – постоянные,
характеризующие материал и конструкцию, для данного типа резистора, Т –
температура в градусах Кельвина. Для позисторов RT=A-exp (at), где а —
ТКС при температуре t (°С).
Вид нелинейной статической вольт-амперной характеристики
терморезисторов (зависимость между падением напряжения на рабочем теле
и
значением
протекающего
тока)
зависит
от
сопротивления
термочувствительного элемента, его конструкции, габаритных размеров,
степени тепловой связи с окружающей средой и внешней температуры.
Терморезисторы применяют для температурной компенсации и стабилизации
схем, тепловой защиты, регулирования температуры, сигнализации,
автоматического
регулирования,
измерения
мощности
СВЧ,
размагничивания
кинескопов,
генерирования
ультранизкочастотных
колебаний, дистанционного управления, термопреобразования частоты,
стабилизации напряжений, в качестве датчиков для измерения температуры,
скоростей газов и жидкостей и др.. В зависимости от назначения терморезисторы отличаются между собой совокупностью параметров.
Внешний вид некоторых терморезисторов приведен на рис. 4.4.
а
б
Рис. 4.4. Терморезисторы: а- NTC-терморезистор B57045-K для
измерения температуры; б- NTC-терморезистор серии JNR для ограничения
пусковых токов.
Условные обозначения постоянных и переменных резисторов
В соответствии с ОСТ 11.074.009—78 сокращенное
обозначение резисторов состоит из следующих элементов:
условное
14
первый элемент — буква или сочетание букв, обозначающее подкласс
резисторов (Р —резисторы постоянные; РП — резисторы переменные;
HP — наборы резисторов);
второй элемент — цифра, обозначающая группу резисторов по
материалу резистивного элемента (1 — непроволочные; 2 —
проволочные и металлофольговые);
третий элемент — регистрационный номер конкретного типа резистора.
Между вторым и третьим элементами ставится дефис.
До введения указанного выше стандарта были приняты обозначения: С
— резисторы постоянные, СП — резисторы переменные. Число, стоящее
после букв, обозначало разновидность резистора в зависимости от материала
токопроводящего элемента: 1 — непроволочные тонкослойные углеродистые
и
бороуглеродистые;
2
—
непроволочные
тонкослойные
металлодиэлектрические и металлоокисные; 3 — непроволочные
композиционные пленочные; 4 — непроволочные композиционные
объемные; 5 — проволочные; 6 — непроволочные тонкослойные
металлизированные. Например, С2-33 обозначает резисторы постоянные
непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические, регистрационный
номер 33; СПЗ-30
— резисторы переменные непроволочные
композиционные пленочные, регистрационный номер 30.
Полное условное обозначение в соответствий с ОСТ 11.074.009—78
состоит из сокращенного обозначения, варианта конструктивного
исполнения (при необходимости), значений основных параметров и
характеристик
резисторов,
климатического
исполнения
и
обозначения документа на поставку.
Параметры и характеристики, входящие в полное условное
обозначение резистора, указываются в следующей последовательности.
Для постоянных резисторов:
1) номинальная мощность рассеяния;
2) номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения
(Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОМ); допускаемое отклонение сопротивления в
процентах (допуск);
3) группа по уровню шумов (для непроволочных резисторов);
4) группа по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС)
Для переменных резисторов:
1) номинальная мощность рассеяния;
2) номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения
(Ом, кОм, Мом);
3) допускаемое отклонение сопротивления в процентах;
5) функциональная характеристика (для непроволочных резисторов).
На рис. 4.5 приведены условные графические обозначения (УГО) на
принципиальных схемах резисторов различной мощности.
15
Х
10 Вт
V
5 Вт
\
0,25 Вт
II
2 Вт
\\
0,125 Вт
I
1 Вт
0,5 Вт
Рис. 4.5. УГО резисторов различной мощности
Основные параметры постоянных и переменных резисторов
Основными параметрами, которые учитываются при выборе
резисторов для конкретных применений, являются:
номинальное сопротивление;
номинальная мощность;
температурная стабильность;
допуски;
форма и габаритные размеры корпуса.
В некоторых специальных случаях важное значение могут иметь
шумы, максимальное рабочее напряжение и диапазон рабочих частот.
Номинальное сопротивление — электрическое сопротивление, которое
обозначено на корпусе резистора и является исходным для отсчета его
отклонений. Резисторы выпускаются с таким значением номинального
сопротивления, чтобы вместе с его допуском оно было приблизительно равно
значению сопротивления следующего номинала минус его допуск.
Установлены следующие диапазоны номинальных сопротивлений: для
постоянных — от долей ома до единиц тераом; для переменных проволочных
— от 0,47 Ом до 1 МОм, для переменных непроволочных — от 1 Ом до 10
МОм. Иногда допускается отклонение от указанных пределов.
Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечественной
промышленностью
в
соответствии
с
рекомендациями
МЭК,
стандартизованы. Согласно ГОСТ 2825—67 для постоянных резисторов
установлено шесть рядов: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных
резисторов в соответствии с ГОСТ 10318—80 установлен ряд Е6. Кроме
этого допускается использовать ряд E3.
Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из
номинального сопротивления (цифра) и обозначения единицы измерения,
например 330 Ом; 150 кОм; 2,2 МОм; 6,8 ГОм; 1 ТОм.
16
Переменные резисторы (кроме номинального сопротивления)
характеризуются также значениями:
1) полного
сопротивления
(сопротивление
между
крайними
выводами);
2) установленного сопротивления (сопротивление между одним из выводов
резистивного элемента и выводом подвижного контакта);
3) минимального сопротивления
(сопротивление между выводом
подвижного контакта и любым выводом резистивного элемента при
положении вала, обеспечивающем наименьшее сопротивление);
4) сопротивления дополнительного отвода (сопротивление между крайним
выводом резистивного элемента и выводом дополнительного отвода);
5) переходного или контактного сопротивления (сопротивление между
резистивным элементом и подвижным контактом);
6) сопротивления контактов выключателя (сопротивление контакт-деталей
и переходного сопротивления контакта);
7) начального скачка (резкое изменение сопротивления при перемещении
подвижной системы от упора или положения "включено" до начала
плавного изменения сопротивления);
8) сопротивления изоляции (сопротивление между токоведущими частями
и корпусом).
Цветовая и цифровая маркировка резисторов
Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление
резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами (в случае трех цифр
последняя цифра не равна нулю) и множителем 10n, где n — любое число от 2 до +9.
В соответствии с ГОСТ175-72 и требованиями Публикации 62 IEC
(Международной Электротехнической Комиссии) цветовая маркировка
наносится в виде 3, 4, 5 или 6 цветных колец. Маркировочные кольца
должны быть сдвинуты к одному из выводов или ширина кольца первого
знака должна быть в два раза больше других. Вместо цветовых колец могут
встречаться цветовые точки или же непосредственное указание
соответствующих цифр, но принцип маркировки тот же. Расшифровка
цветового и цифрового кода осуществляется с помощью таблицы 4.1. На
рис. 4.6, а- приведен пример определения сопротивления резистора по
цветовому коду, а на рис. 4.6, б – по цифровому коду. Цифровая маркировка
обычно применяется для указания номиналов SMD-резисторов.
17
Таблица 4.1
Полоса
Число полос
3
4
5
6
Цвет
Черный
Коричневый
Красный
Оранжевый
Желтый
Зеленый
Голубой
Фиолетовый
Серый
Белый
Золотой
Серебрянный
Значащие
цифры
Множитель
1и2
1и2
1, 2, 3
1, 2, 3
3
3
4
4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
10
102
103
104
105
106
107
108
109
0,1
0,01
Погрешность,
%
ТКС
м. д./°С
4
5
5
6
1
2
100
50
15
25
0,5
0,25
0,1
0,05
10
5
1
5
10
103
Оранжевый - 3
3
Черный - 0
Оранжевый – х103
“303”=30 х 10 = 30 000 Ом =
= 30 кОм
Погрешность ±5%
Золотой - ±5%
Значащие
цифры
Степень
множителя
“103”=10 х 103=10 000 Ом =
= 10 кОм
а
б)
Рис. 4.5. Пример цветовой - а и цифровой б - маркировки резисторов
Кодовая маркировка резисторов
Кодовое обозначение номинальных сопротивлений состоит из трех или
четырех знаков, включающих две цифры и букву или три цифры и букву.
Буква кода обозначает множитель, составляющий сопротивление, и
определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, К, М, G, Т
обозначают соответственно множители 1, 103, 106, 1012 для сопротивлений,
выраженных в омах. В обозначении резисторов буква указывается вместо
десятичной запятой, например:
18
33R = 33 Ом;
47k = 47 кОм;
k33 = 0,33 кОм = 330 Ом;
1k5=1,5 кОм;
M22 = 0,22 МОм = 220 кОм; 5М6=5,6 МОм.
5. Конденсаторы
Общие сведения о конденсаторах
Конденсатор – элемент электрической цепи, состоящий из проводящих
электродов – обкладок, разделенных диэлектриком.
Емкость конденсатора С есть отношение заряда конденсатора q к
разности потенциалов U на его обкладках. За единицу емкости в
международной системе СИ принята фарада (Ф). Для практических целей
она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы
емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ):
1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.
Благодаря свойству быстро накапливать и отдавать электрическую
энергию конденсаторы нашли широкое применение в качестве накопителей
энергии в различных фильтрах и в импульсных устройствах.
Конденсаторы различаются по следующим признакам:
характеру изменения емкости
постоянные
подстроечные
переменные
способу защиты от внешних факторов
незащищенные (допускают эксплуатацию при повышенной
влажности только в составе герметизированной аппаратуры)
защищенные
изолированные
неизолированные
герметизированные
назначению
общего
назначения
(низковольтные,
без
специальных
требований)
специальные
- низковольтные и высоковольтные
- низкочастотные и высокочастотные
- импульсные
- пусковые
- полярные и неполярные
- помехоподавляющие
- дозиметрические
- нелинейные
способу монтажа
для печатного монтажа в отверстия
19
для печатного поверхностного монтажа
для навесного монтажа
виду диэлектрика
с органическим диэлектриком
с неорганическим диэлектриком
оксидные
с газообразным диэлектриком
Емкость постоянных конденсаторов является фиксированной, т. е. в
процессе эксплуатации не регулируется. Емкость подстроечных
конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не
изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Подстроечные
конденсаторы используют для подстройки и выравнивания начальных
емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и
регулировки цепей, где требуется незначительное изменение емкости.
Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в
процессе функционирования аппаратуры.
Управление
емкостью
может
осуществляться
механически,
электрическим
напряжением
(вариконды)
и
температурой
(термоконденсаторы). Такие конденсаторы применяют для плавной
настройки колебательных контуров и в цепях автоматики.
Использование конденсаторов в конкретных цепях аппаратуры зависит
от вида примененного в них диэлектрика.
Конденсаторы с органическим диэлектриком
Конденсаторы с органическим диэлектриком изготовляются намоткой
конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными
или фольговыми электродами. Классификация конденсаторов с
органическим диэлектриком приведена на рис. 5.1.
20
КОНДЕНСАТОРЫ С ОРГАНИЧЕСКИМ
ДИЭЛЕКТРИКОМ
Низковольтные (до 1000...1600 В)
Низкочастотные
Высокочастотные
(на основе полярных и
слабополярных
органических пленок)
(на основе неполярных
органических пленок)
Бумажные и
металлобумажные
МБМ, МБГО
Полипропиленовые
К78-2, К78-3, К78-4,
К78-9
Полиэтилентерефталатные
(лавсановые)
К73-5, К73-9,
К73-17, К73-24,
К73-30
Полистирольные
К71-4, К71-5, К71-7,
К71-9, ПМ-1, ПМ-2
Комбинированные
К75-12, К75-24,
К75-10
Фторопластовые
К72-9, К72-11
Высоковольтные (>1600 В)
Постоянного
напряжения
Импульсные
Бумажные
Бумажные
Полистирольные
Комбинированные
К75-11, К75-17,
К75-40
Фторопластовые
Лавсановые
К73-13, К73-14,
К74-7
Комбинированные
Лакопленочные
К76-4, К76-5, К76-3
Поликарбонатные
К77-1, К77-2, К77-4
Рис. 5.1. Классификация конденсаторов с органическим диэлектриком
Комбинированные
конденсаторы
обладают
повышенной
электрической прочностью по сравнению с бумажными. Высоковольтные
импульсные конденсаторы должны пропускать большие
токи
без
искажений, т.е. должны иметь малую собственную индуктивность.
Дозиметрические конденсаторы (обычно фторопластовые) работают в цепях
с низким уровнем токовых нагрузок, имеют большие сопротивления
изоляции и постоянные времени. Помехоподавляющие конденсаторы
(обычно бумажные, комбинированные и лавсановые) предназначены для
ослабления электромагнитных помех, имеют высокое сопротивление
изоляции, малую собственную индуктивность, что повышает полосу
подавляемых частот.
Пленочные конденсаторы выпускаются на основе синтетических
пленок толщиной 1,4...30 мкм. Пленочные конденсаторы отличаются более
высокими электрическими и эксплуатационными характеристиками и
меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с бумажными, поэтому
производство их непрерывно растет.
Конденсаторы выпускаются с фольговыми и металлизированными
обкладками. Фольговые конденсаторы отличаются более высокими и
21
стабильными
электрическими
характеристиками.
Конденсаторы
с
металлизированными обкладками отличаются от фольговых улучшенными
удельными характеристиками. Это достигается за счет присущего таким
конденсаторам свойства самовосстановления. Области
применения
фторопластовых и полистирольных конденсаторов почти не отличаются.
Фторопластовые конденсаторы применяют при повышенных температурах и
более жестких требованиях к электрическим параметрам.
Полистирольные конденсаторы обладают высокой температурной и
временной стабильностью емкости, малыми значениями температурного
коэффициента емкости (ТКЕ) в широком диапазоне частот, высокой
постоянной времени; рассчитаны для интервала рабочих температур 60...+85°С, допускают работу в широком диапазоне частот.
Полипропиленовые конденсаторы (как и полистирольные) относятся
к высокочастотным.
Основное их преимущество по сравнению с
полистирольными – улучшенные в несколько раз удельные характеристики.
Конденсаторы К78-2 используются в телевизионной технике;
выпускаются в изоляционной оболочке с односторонним расположением
выводов с номинальной емкостью от 1000 пФ до 2,2 мкФ, частотой до 16 кГц
и импульсным напряжением от 100 до 2000 В.
Особенностью фторопластовых конденсаторов К72-9 (U=200...500 В,
СНОм=0,01...2,2 мкФ) является высокий верхний предел рабочей
температуры — до 200 °С.
Полиэтилентерефталатные
(ПЭТФ)
конденсаторы
являются
наиболее распространенными и массовыми пленочными конденсаторами.
Они отличаются от бумажных и металлобумажных лучшими электрическими
и эксплуатационными характеристиками, расширенным интервалом рабочих
температур (-60...+125 °С).
Поликарбонатные конденсаторы (К77-1, К77-2, К77-4) подобны по
размерам и эксплуатационным характеристикам ПЭТФ конденсаторам, но
отличаются от них более высокой точностью и стабильностью емкости.
Лакопленочные конденсаторы изготавливаются на основе тонких
лаковых эфироцеллюлозных пленок с металлизированными обкладками.
Лакопленочные конденсаторы имеют наилучшие среди конденсаторов с
органическим диэлектриком удельные характеристики.
Бумажные и особенно металлобумажные конденсаторы по-прежнему
находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре в основном
благодаря своей низкой стоимости.
Внешний вид различных конденсаторов с органическим диэлектриком
показан на рис. 5.2.
22
а
б
в
г
Рис. 5.2 Внешний вид конденсаторов с органическим диэлектриком:
а- полиэтилентерефталатный конденсатор К73-17; б - бумажный
конденсатор МБМ; в - полистирольный конденсатор К71-7; г - пусковой
конденсатор К78-17 (CBB60)
Конденсаторы с неорганическим диэлектриком
В качестве диэлектрика в них используются керамика, стекло,
стеклоэмаль, стеклокерамика или слюда. Конденсаторы с такими
диэлектриками подразделяются на низковольтные, высоковольтные и
помехоподавляющие. Низковольтные конденсаторы, в свою очередь, делятся
на низкочастотные и высокочастотные (с частотой до сотен мегагерц и более)
и предназначаются: для использования в резонансных контурах и цепях, где
требуются
малые
потери
и
высокая
стабильность
емкости
(высокочастотные). В цепях фильтров блокировки и развязки, где малые
потери и стабильность емкости не имеют особого значения, используются
керамические конденсаторы с большими диэлектрическими потерями
(низкочастотные). К высокочастотным конденсаторам относятся слюдяные,
стеклоэмалевые, стеклокерамические и керамические; к низкочастотным —
стеклокерамические и керамические.
Высоковольтные конденсаторы выполняются с диэлектриком из
керамики с большой диэлектрической проницаемостью и разделяются также
на низкочастотные и высокочастотные. Они имеют конструкцию и выводы,
рассчитанные на прохождение больших токов.
Помехоподавляющие конденсаторы разделяются на опорные с
конструкцией дискового или трубчатого типа (один из выводов у них опорорная металлическая пластина с резьбовым соединением) и проходные
коаксиальные и некоаксиальные); предназначены для подавления
индустриальных, атмосферных и высокочастоных помех.
Керамические конденсаторы являются самыми массовыми среди
применяемых в радиоэлектронной аппаратуре. К основным достоинствам
керамических конденсаторов относятся:
возможность реализации широкой; шкалы емкостей от долей
пикофарады до единиц и десятков микрофарад;
23
возможность реализации заданного температурного коэффициента
емкости (ТКЕ);
высокая устойчивость к воздействиям внешних факторов (температура,
влажность воздуха и т.п.) и высокая надежность;
возможность использования в составе микросхем;
простота технологии, делающая керамические конденсаторы массовых
серий самыми дешевыми.
Керамические конденсаторы можно разделить на две группы:
постоянной емкости, среди которых различают низковольтные (Uном < 1600
В) и высоковольтные (Uном>1600 В), и подстроечные (KT4-21, KT4-22, КТ425). По базовым конструкциям низковольтные керамические конденсаторы
можно разделить на:
трубчатые (КТ-1,2, 3;К10-38);
дисковые (КД-1, 2; К10-19; К10-29; К10-78);
пластинчатые (К10-7В):
полупроводниковые (с барьерным слоем К10У-5);
монолитные (К10-17, К10-27, К10-42; К10-43; К10-47; К10-49, К10-50,
К10-60, К22-5);
специальные — проходные и опорные (КТП, К10П-4, КО, КДО).
Однослойные конденсаторы трубчатой, дисковой и пластинчатой
конструкции — самые распространенные. Они выпускаются в диапазоне
емкостей от 0,47 пФ до 0,063 мкФ и напряжением до 800 В. Разнообразие
конструктивных вариантов исполнения однослойных конденсаторов и
широкий диапазон их типоразмеров позволяют потребителю выбрать
наилучший вариант по сочетанию параметров и стоимости изделий.
Для многих применений интересны конденсаторы с барьерным слоем
или конденсаторы на основе полупроводниковой керамики. Они имеют
значительно более высокую емкость в единице объема по сравнению с
упомянутыми выше типами однослойных конденсаторов.
Наиболее широким набором параметров обладают монолитные
конденсаторы, для которых достигнуты особо высокие значения
номинальных (до 6,8 мкФ) и удельных емкостей. Они выпускаются в
различных конструктивных вариантах: покрытие тиксотропным эпоксидным
компаундом (К22-5, К10-17), в эпоксидном корпусе со специальным
выступом (К10-17, К10-43, К10-49, К10-50 варианта "а") и в прямоугольных
корпусах (К10-47 варианта"а"). Монолитные конденсаторы отвечают самым
жестким требованиям конструкторов и изготовителей радиоэлектронной
аппаратуры и являются самыми перспективными.
Внешний вид некоторых керамических конденсаторов приведен на рис. 5.3.
24
а
б
в
г
д
Рис. 5.3. Керамические конденсаторы: а- дисковый; б- монолитный
К10-17Б; в- пластинчатый К10-7В; г- для поверхностного монтажа;
д- подстроечный КТ4-23
Конденсаторы с оксидным диэлектриком
В оксидных (электролитических) конденсаторах в качестве
диэлектрика используется оксидный слой, образуемый электрохимическим
путем на аноде. В зависимости от материала анода конденсаторы
подразделяются на алюминиевые (К50-35), танталовые (К53-1) и ниобиевые.
Второй обкладкой конденсатора (катодом) служит электролит или
полупроводник (в оксидно полупроводниковых конденсаторах).
Оксидные конденсаторы низковольтные (3…450 В) с относительно
большими потерями, но в отличие от других типов конденсаторов, имеют
очень большую емкость (1…10 000 мкФ) и более).
Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях
развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств
на низких частотах.
Алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы являются
одними из самых массовых. Они предназначены для работы в цепях
постоянного и пульсирующего токов, а также в импульсных режимах.
Наиболее широкое распространение получили полярные алюминиевые
конденсаторы К50-35.
Полярные оксидные конденсаторы требуют соблюдения
полярности. Несоблюдение полярности приводит к выходу
конденсатора из строя.
Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться
в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также
допускать смену полярности в процессе эксплуатации.
Импульсные конденсаторы К50-17 используются в электрических
цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в
устройствах фотовспышек. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими,
иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение.
Пусковые конденсаторы К50-19 используются в цепях запуска
двигателей. В связи с тем, что пусковые конденсаторы включаются в сеть
переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно
!
25
большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного
тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике
используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен
микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким
электролитом.
Внешний вид некоторых оксидных конденсаторов показан на рис. 5.4.
а
б
в
г
Рис. 5.4. – Оксидные конденсаторы: а- алюминиевый К50-35;
б- танталовый К53-1; в- К53-19; г танталовый для поверхностного
монтажа
Маркировка конденсаторов
Номинал указывается на конденсаторе непосредственно, если это
позволяют размеры конденсатора. Для маркировки малогабаритных
конденсаторов используется цифровой или цветовой код, аналогичный коду,
используемому для маркировки резисторов.
Первые две цифры указывают на значение емкости в пикофарадах (пф),
третья — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ,
то последняя цифра может быть "9". При емкостях меньше 1.0 пф первая
цифра "0". Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например,
код 010 соответствует 1.0 пф, код 0R5 — 0.5 пФ.
Возможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом
случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три —
емкость в пикофарадах (pF).
Керамические конденсаторы SMD ввиду их малых габаритов иногда
маркируются кодом, состоящим из одного или двух символов (табл. 5.1) и
цифры. Первый символ, если он есть - код изготовителя (напр. K для Kemet,
и т.д.), второй символ - мантисса и цифра показатель степени (множитель)
емкости в pF. Например S3 - 4.7 нФ (4.7 x 103 Пф) конденсатор от
неизвестного изготовителя, в то время как KA2 - 100 пФ (1.0 x 102 Пф)
конденсатор от фирмы Kemet.
26
Таблица 5.1
Буква Мантисса Буква Мантисса Буква Мантисса Буква Мантисса
A
B
C
D
E
F
G
H
1.0
1.1
1.2
1.3
1.5
1.6
1.8
2.0
J
K
L
M
N
P
Q
R
2.2
2.4
2.7
3.0
3.3
3.6
3.9
4.3
S
T
U
V
W
X
Y
Z
4.7
5.1
5.6
6.2
6.8
7.5
8.2
9.1
a
B
d
e
f
m
n
t
2.5
3.5
4.0
4.5
5.0
6.0
7.0
8.0
Кодовая маркировка конденсаторов
6. Трансформаторы и дроссели
Катушки индуктивности (дроссели) широко используются в
радиоэлектронной и вычислительной аппаратуре. Их параметры
определяются электромагнитными свойствами магнитопроводов, режимом
их намагничивания, взаимным расположением витков катушки.
Трансформатор – электромагнитное устройство, предназначенное для
преобразования переменного напряжения и тока без изменения частоты.
Классификация трансформаторов и дросселей представлена на рис. 6.1.
ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ
функциональное
назначение
рабочая частота
трансформаторы
питания
низкочастотные
(50 Гц)
согласующие
повышенной
промышленной
частоты (400 –
1000 Гц)
импульсные
рабочее
напряжение
электрическая
схема
низковольтные
(напряжение
любой обмотки
<1000 В)
однообмоточные
(автотрансформаторы)
двухобмоточные
высоковольтные
многообмоточные
конструкция
звуковой частоты
высокочастотные
Рис. 6.1. Классификация трансформаторов и дросселей
27
По электрической схеме трансформаторы подразделяются на
однообмоточные, двухобмоточные и многообмоточные.
Однообмоточный трансформатор – автотрансформатор, в котором
между первичной (входной) и вторичной (выходной) обмотками кроме
электромагнитной связи существует еще и электрическая связь. Такой
трансформатор не имеет гальванической развязки.
Двухобмоточный трансформатор имеет одну первичную и одну
вторичную обмотки, а многообмоточный - несколько вторичных обмоток.
Все обмотки двухобмоточных и многообмоточных трансформаторов
электрически не связаны друг с другом.
Конструктивные признаки. Это основные классификационные
признаки трансформаторов и дросселей, в основе которых лежат
конструкция магнитопровода, его конфигурация и технология изготовления.
Для увеличения индуктивности в катушку вставляется магнитопровод
из ферромагнитного материала (железо, ферриты, пермаллой).
Магнитопровод может быть замкнутым и незамкнутым. Незамкнутый
магнитопровод может быть выполнен в виде стержня или иметь
гантелеобразную форму. Замкнутые магнитопроводы имеют тороидальную,
Ш-образную, П-образную форму, могут быть выполнены в виде ферритовых
чашек. Если через катушку протекает большой ток, то магнитопровод может
войти в насыщение. При этом индуктивность катушки резко падает и
приближается к значению, которое имела бы катушка, если бы в ней не было
магнитопровода. Для предотвращения насыщения магнитопровод делают
незамкнутым или в замкнутом магнитопроводе делают зазор из
немагнитного материала (электрокартона, стеклотекстолита, пластика и т. д.).
Чем больше немагнитный зазор, тем больше ток насыщения магнитопровода
дросселя. Если магнитопровод выполнен из пермаллоя, то немагнитный
зазор не требуется, он как бы распределен по всему магнитопроводу.
Магнитопроводы низкочастотных трансформаторов делают из
трансформаторной стали, а высокочастотных – их ферритов.
Внешний вид различных катушек индуктивности приведен на рис. 6.2.
а)
б
в
г
д
е
Рис. 6.2. Катушки индуктивности: а - SMD дроссель SDR2207;
б- дроссель КИГ-0,2; в- дроссель на стержневом магнитопроводе ДП1
0,2; г- дроссель RLB0712 на гантелеобразном сердечнике; д- тороидальный
дроссель; е- импульсный трансформатор на Ш-образном сердечнике.
28
Маркировка дросселей
Если размеры дросселя позволяют, индуктивность указывается
непосредственно с указанием единицы измерения и допуска. Иногда
указывается количество витков и марка провода, которым намотана катушка.
Для обозначения параметров малогабаритных дросселей применяется
цветовая или кодовая маркировка.
Цветовая маркировка
В соответствии с Публикациями IЕС 62 для дросселей кодируется
номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение
от указанного номинала. Наиболее часто применяется кодировка 4 или 3
цветными кольцами или точками. Первые две метки указывают на значение
номинальной индуктивности в микрогенри (мкГн, uН), третья метка —
множитель (колличесво нулей, которое надо приписать к первым двум
цифрам), четвертая — допуск. В случае кодирования 3 метками
подразумевается допуск 20%. Цветное кольцо, обозначающее первую цифру
номинала, может быть шире, чем все остальные. Соответствие между цветом
метки и цифрой такое же, как и при маркировке резисторов (см. таблицу 4.1).
Кодовая маркировка
При кодовой маркировке номинальное значение индуктивности
кодируется цифрами, а допуск — буквами.
Применяется два вида кодирования:
А. Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн, uН),
последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на
допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква
не указывается - допуск 20%. Исключения: для индуктивностей меньше
10мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей
меньше 1 мкГн — буква N.
Допуск: D = ±0.3 нГн; J = ±5%; К = ±10%; М = ±20%.
В. Индуктивности маркируются непосредственно в микрогенри
(мкГн, uН). В таких случаях маркировка 680К будет означать не 68 мкГн ±
10%, как в случае А, а 680 мкГн ± 10%.
29
7. Полупроводниковые приборы
Система обозначений полупроводниковых приборов
КТ315Б
Материал:
Класс прибора: Функциональ- Порядковый Разбраковка
ные
Д — диод;
Г или 1 — германий;
возможности
Т — транзистор
К или 2 — кремний;
прибора
А или 3 — соединения П — полевой
транзистор
галлия
Ц — выпрямительный
(например,
блок;
арсенид
В — варикап;
галлия);
И или 4 — соединения И — туннельный
диод;
индия
А — СВЧ диод;
(например,
С — стабилитрон;
фосфид
Г — генератор шума;
индия).
Л — светодиод;
О — оптрон;
Н — динистор;
У — тринистор.
номер
по
разработки параметрам
технологиче- Русские
ского типа
буквы за
01… 99 и
кроме З, О,
101… 999
Ч, Ы, Ш, Щ,
Ю, Я, Ь, Ъ, Э
Рис. 7.1. Система обозначений полупроводниковых приборов
Первый элемент обозначает исходный полупроводниковый материал,
на базе которого изготовлен прибор.
Второй элемент обозначения — буква, определяющая подкласс (или
группу) приборов.
Третий элемент в обозначении транзистора - цифра, определяющая его
функциональные возможности.
Для обозначения функциональных возможностей транзисторов
используются следующие цифры:
Для транзисторов малой мощности (с максимальной рассеиваемой
мощностью не более 0,3 Вт):
1 - низкой частоты, с граничной частотой коэффициента передачи тока или
максимальной рабочей частотой (граничной частотой) не более 3 МГц;
2 - средней частоты, с граничной частотой более 3, но не более 30 МГц;
3 - высокой и сверхвысокой частот, с граничной частотой более 30 МГц;
Для транзисторов средней мощности (с максимальной рассеиваемой
мощностью более 0,3 Вт, но не более 1,5 Вт):
4 - низкой частоты, с граничной частотой не более 3 МГц;
30
5 - средней частоты, с граничной частотой более 3, но не более 30 МГц;
6 - высокой и сверхвысокой частот, с граничной частотой более 30 МГц.
Для транзисторов большой мощности (с максимальной рассеиваемой
мощностью более 1,5 Вт):
7 - низкой частоты, с граничной частотой не более 3 МГц;
8 - средней частоты, с граничной частотой более 3, но не более 30 МГц;
9 - высокой и сверхвысокой частот, с граничной частотой более 30 МГц;
Третий элемент в обозначении полупроводниковых диодов может
принимать следующие значения:
1 — для выпрямительных диодов с постоянным или средним
значением прямого тока не более 0,3 А;
2 — для выпрямительных диодов с постоянным или средним
значением прямого тока более 0,3 А, но не выше 10 А;
4 — для импульсных диодов с временем восстановления обратного
сопротивления более 500 нс;
5 — для импульсных диодов с временем восстановления более 150 нс,
но не свыше 500 нс;
6 — для импульсных диодов с временем восстановления 30 … 150 нс;
7 — для импульсных диодов с временем восстановления 5 … 30 нс;
8 — для импульсных диодов с временем восстановления 1 … 5 нс;
9 — для импульсных диодов с эффективным временем жизни
неосновных носителей заряда менее 1 нс.
Маркировка отечественных транзисторов
При маркировке транзисторов малой мощности, изготавливаемых в металлическом корпусе, а также при маркировке транзисторов средней и большой мощности в металлических, пластмассовых и керамических корпусах
используется полное буквенно-цифровое обозначение, которое наносится на
поверхность корпусов транзисторов.
Если корпус маломощного транзистора изготовлен из пластмассы, то
транзисторы маркируются либо полным обозначением, либо с помощью
специального цветового или символьного кода. При этом цветовой код, с
помощью которого маркируется определенный тип транзистора
устанавливается заводом-изготовителем или разработчиком транзистора, а
его расшифровка приводится в технических условиях, справочниках, на
бирках и упаковочных листах.
31
Одновременно с идентификацией типа транзистора всегда возникает
необходимость определить назначение его выводов (цоколевку). Цоколевку
транзисторов указывают в технической документации на транзистор, а также
в справочниках
Для определения цоколевки надо корпус транзистора расположить в
соответствии с чертежом в технической документации, найти на корпусе
ключ – конструктивный элемент корпуса, определяющий расположение
первого вывода. Ключ может быть выполнен в виде выступа или углубления,
а также в виде среза на корпусе. После определения первого вывода нужно
определить его функциональное назначение. Далее относительно первого
вывода определяется назначение остальных выводов полупроводникового
прибора.
Система условных обозначений интегральных микросхем
Как правило интегральные микросхемы (ИМС) обозначаются
буквенно-цифровым кодом, состоящим из 7 элементов. Система обозначений
ИМС приведена на рис. 7.2.
Микросхемы могут иметь выводы круглой, квадратной или
прямоугольной формы. Выводы могут располагаться с шагом 0.625, 1.25 и
2.5 мм. Номера выводов ИМС располагаются как правило последовательно.
Для определения первого вывода используется та же методика, что и при
определении первого вывода транзисторов. Цоколевка некоторых корпусов
ИМС приведена на рис. 7.3.
32
К Р1 4 4 6 П Н 1 А
Для
Тип
микросхем корпуса
широкого
применения
– буква К
1, 5, 6, 7–
полупроводниковые ИМС;
2, 4, 8 –
гибридные;
3 – прочие
Порядко вый номер
разработки
00…999
Подгруп па и вид
ИМС
Условный№ Различие
разработки
по
по функцио- параметрам
нальному
признаку в
данной серии
Э - на экспорт( шаг выводов 2,54 и 1,27 мм);
Р - пластмассовый корпус с параллельным двухрядным расположением выводов;
М - керамический , металло- или стеклокерамический корпус
с параллельным двухрядным расположением выводов;
Е - металлополимерный корпус с параллельным двухрядным расположением выводов;
А - пластмассовый планарный корпус;
И - стеклокерамический планарный корпус;
С - стеклокерамический корпус ч двухрядным расположением выводов;
Н - кристаллоноситель;.
Ф – микрокорпус.
Пример обозначения:
ИМС общего применения(К ) в пластмассовомкорпусе(Р ), полупроводниковая(1), № разработки–
446, назначение– преобразователь напряжения(ПН), функциональныйпризнакв серии – 1 , различие
по параметрам- А
Рис. 7.2. Система обозначений ИМС
33
Рис. 7.3 – Цоколевка DIP и SO корпусов ИМС
8. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры
Пайка проводников и электронных компонентов
Соединение проводников и электронных компонентов в электрическую
цепь обычно осуществляют методом пайки.
Пайку необходимо осуществлять в следующей последовательности:
1. Очистка деталей. Соединяемые проводники необходимо тщательно
очистить от загрязнений и окислов. Для снятия загрязнений можно
использовать смесь спирта и бензина. Окисел счищают механически
наждачной бумагой.
2. Нанесение флюса. После снятия сильных загрязнений. на
соединяемые проводники (металлические детали) наносят флюс. Флюс
растворяет и удаляет окислы и загрязнения с поверхности паяемого
соединения, а также защищает от окисления поверхность нагреваемого
металла и расплавленный припой во время пайки. Это способствует
улучшению растекаемости припоя, а следовательно, и качества пайки.
Флюс выбирают зависимости от соединяемых металлов и
применяемого припоя, а также от способа пайки.
При монтаже радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) наиболее широко
используется канифоль и флюсы на ее основе с добавлением неактивных
веществ – спирта, глицерина, скипидара. Такие флюсы называются
неактивными. Состав некоторых неактивных флюсов приведен в табл. 8.1.
34
Состав
Область применения
Пайка меди, латуни,
бронзы легкоплавкими
припоями;
же;
пайка
в
Флюс
спирто- То
труднодоступных
канифольный
Канифоль – 15-18%, местах
остальное – этиловый
спирт.
Флюс
глицерино- То же, при повышенных
требованиях
к
канифольный
Канифоль
–
6%; герметичности паяного
глицерин
–
14%; соединения
остальное
–
спирт
этиловый
Способ
остатков
Таблица 8.1
удаления
Канифоль светлая
Промывка тампоном,
смоченным спиртом.
Существуют также активные флюсы.
3. Лужение. Перед пайкой соединяемые проводники должны быть
тщательно залужены. Лужение заключается в равномерном покрытии
спаиваемых проводников слоем припоя. Это необходимо для обеспечения
хорошей адгезии припоя с металлом, из которого изготовлены спаиваемые
детали. Для лужения необходимо набрать жалом паяльника немного припоя
и равномерно водить жалом по залуживаемому проводнику, пока он не
покроется тонким равномерным слоем припоя.
!
При пайке электронных компонентов следует избегать их
перегрева для предотвращения выхода из строя.
4. Пайка. Пайка заключается в соединении деталей с помощью
расплавленного припоя. Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или
сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей,
требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др.
При монтаже РЭА наиболее широко применяются легкоплавкие
припои. Рекомендации по их применению, на основании которых можно
выбрать припой, приведены в табл. 8.2. Буквы ПОС в марке припоя
означают припой оловянисто-свинцовый, цифры — содержание олова
в процентах. Для получения специальных свойств в состав оловянносвинцовых припоев вводят сурьму, кадмий, висмут и другие металлы.
Например, ПОССу 4—6 — оловянно-свинцовый припой с добавлением
сурьмы (3—4 % олова, 5—6 % сурьмы), ПОСК 50 — кадмия, ПОСВ 33 —
висмута.
35
.Таблица 8.2
Температура
Марка
Применение
плавления, °С
ПОС 61
190
Лужение и пайка тонких спиральных пружин в
измерительных приборах и др. Пайка тонких
выводов обмоток, радиоэлементов и микросхем,
монтажных
проводов
в
полихлорвиниловой
изоляции, а также пайка в тех случаях, когда
требуется повышенная механическая прочность и
электропроводность
ПОС 50
222
То же, но когда допускается более высокий нагрев,
чем при ПОС 61
ПОС 90
222
Пайка деталей и узлов, подвергающихся в
дальнейшем гальванической обработке (серебрение,
золочение)
ПОС 40
235
Лужение и пайка токопроводящих деталей
неответственного
назначения,
наконечников,
соединений проводов с лепестками, когда
допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 50
или ПОС 61
ПОС 30
256
Лужение
и
пайка
механических
деталей
неответственного назначения из меди и ее сплавов,
стали и железа
ПОС 18
277
Лужение и пайка при пониженных требованиях к
прочности
шва,
деталей
неответственного
назначения из меди и ее сплавов, оцинкованного
железа, стали
ПОССу 4-6
265
Лужение и пайка деталей из меди и железа
погружением в ванну с расплавленным припоем
ПОСК 50
145
Пайка деталей из меди и ее сплавов, не
допускающих
местного
перегрева.
Пайка
полупроводниковых приборов
ПОСВ 33
130
Пайка плавких предохранителей
ПОСК 47-17
180
Пайка проводов и выводов элементов к слою
серебра, нанесенного на керамику методом
вжигания
Сплав Розе
97,3
Лужение и пайка, когда требуется особо низкая
температура плавления припоя
Сплав
79,0
д’Арсе
Сплав Вуда
60,5
36
!
Пары некоторых припоев ядовиты, поэтому пайку следует
проводить в хорошо проветриваемых помещениях.
При пайке соединяемые проводники следует располагать так, как
показано на рис. 8.1. Допускается скручивание двух облуженных
проводников перед пайкой.
неправильно
правильно
Рис. 8.1 – Пайка двух проводников
Спай после затвердевания привоя должен быть блестящий, без раковин
и трещин. Если поверхность спая матовая, то температура во время пайки
была слишком высокая или время пайки слишком большое. Если припой
рыхлый, трескается и осыпается, то температура слишком маленькая для
нормального расплавления припоя.
5. Промывка. Остатки флюса, особенно активного, и продукты его
разложения необходимо удалять сразу после пайки, т. к. они загрязняют
места соединений и способствуют коррозии. Промывку можно осуществлять
спиртом или спирто-бензиновой смесью. Остатки канифоли не представляют
опасности, т. к. она не гигроскопична и является хорошим диэлектриком.
Навесной монтаж
При навесном монтаже соединения элементов осуществляется с помощью
проводов. Такой способ может применяться для выполнения соединений между блоками
устройств. Его также можно использовать для соединения электронных компонентов на
плате, но такой способ мало технологичен, имеет большую трудоемкость и в настоящее
время применяется очень редко (например для опытно-конструкторских работ,
требующих внесения изменений в схему в процессе разработки изделия) 8.3
Печатный
монтаж
Печатная плата (ПП, в англоязычной литературе – PCB) представляет
собой плоское изоляционное основание, на одной или обеих сторонах
которого расположены токопроводящие полоски металла в соответствии с
электрической схемой. Существуют также многослойные печатные платы.
37
Печатные платы позволяют осуществлять монтаж элементов с
помощью автоматических или полуавтоматических установок.
Элементы на ПП могут монтироваться в отверстия (рис. 8.2, а) или
припаиваться непосредственно к фольге (рис. 8.2, б). В последнем случае
монтаж называется поверхностным. Для него используются компоненты в
SMD – исполнении (SMD - surface mounted device — прибор, монтируемый
на поверхность). Часто на одной плате сочетают оба способа монтажа. Так
например по SMD-технологии может быть смонтировано большинство
элементов
(микросхемы,
резисторы,
керамические
конденсаторы,
транзисторы, диоды), а в отверстия устанавливаются разъемы, мощные
транзисторы с теплоотводами, переключатели, переменные резисторы.
Элемент
Контактная
площадка
Металлизация
отверстия
Паяльная Дорожка из
маска
медной фольги Вывод
компоне
а нта
Изоляционный
материал
Припой
SMD компонент
б
Рис. 8.2. Печатные платы: а- для монтажа выводных элементов в отверстия;
б- для поверхностного монтажа
Процесс изготовления печатных плат включает следующие этапы:
1.Размещение элементов на ПП и разработка рисунка ПП
(трассировка).
2.Изготовление фотошаблонов
3.Нанесение на фольгированную заготовку из изоляционного
материала
фоторезиста
–
фоточувствительного
слоя,
предназначенного для получения рисунка проводников.
4.Экспонирование фоторезиста через фотошаблон
5.Проявка фоторезиста
6.Травление платы
7.Подготовка к монтажу
Разработка
ПП
осуществляется
с
помощью
систем
автоматизированного проектирования (САПР). В настоящее время
38
существует много программных средств, позволяющих реализовать этот
этап. Широкое распространение получила САПР P-CAD. Этот этап также
позволяет реализовать программа Ultiboard, входящая в состав пакета
Multisim. Подробно этот этап будет рассмотрен в рамках дисциплины
«Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ».
Далее осуществляется изготовление фотошаблонов, представляющих
собой пленку с рисунком дорожек ПП, непрозрачном для ультрафиолетовых
лучей. В зависимости от типа фоторезиста фотошаблон может быть
позитивным (черные дорожки, прозрачные промежутки) или негативным
(черные промежутки, прозрачные дорожки).
Далее осуществляется нанесение фоторезиста. Фоторезист может
быть позитивным (засвеченные участки смываются) или негативным
(засвеченные участки остаются), жидким или сухим пленочным. Пленочный
фоторезист наносят на специальном оборудовании – ламинаторах.
Экспонирование фоторезиста осуществляется в ультрафиолетовых
установках.
Далее осуществляется проявка. В настоящее время широкое
распространение получили фоторезисты водно-щелочного проявления. Их
проявка осуществляется в 1 – 2% растворе карбоната кальция (Ca2CO3). В
результате проявки на медной фольге формируется защитный слой в в виде
рисунка будущих печатных проводников.
Травление ПП заключается в удалении медной фольги с участков, не
защищенных слоем фоторезиста. Травление осуществляется в растворе
хлорной меди или хлорного железа. После травления производится промывка
и удаление фоторезиста. При изготовлении двусторонних и многослойных
плат бывает необходима металлизация отверстий.
При подготовке к монтажу производится сверление отверстий под
выводы
электронных
компонентов,
нанесение
паяльной
маски,
конструкторских обозначений элементов, лужение.
Порядок сборки электронных устройств
Для предотвращения повреждение электронных компонентов в
процессе монтажа сборку РЭА необходимо производить в следующей
последовательности:
1. Производится лужение выводов электронных компонентов и контактных
площадок на ПП.
2. Сначала монтируются проволочные перемычки (если они есть).
3. Устанавливаются пассивные компоненты – резисторы, конденсаторы,
дроссели.
4. Производится монтаж диодов и биполярных транзисторов. При этом
необходимо предотвращать перегрев полупроводниковых приборов.
Пайка или лужение одного вывода должно длиться не более 3 секунд.
39
После этого необходимо дать остыть элементу, после чего можно
приступать к пайке следующего вывода.
5. Осуществляется установка полевых транзисторов и микросхем,
выполненных по технологии КМОП.
Эти элементы могут быть повреждены статическим
электричеством, поэтому при их монтаже следует
соблюдать следующие правила:
- Для исключения пробоя за счет статического электричества потенциалы
монтируемой платы, паяльника и тела монтажника должны быть
уравнены. При этом для исключения поражения электрическим током
следует пользоваться низковольтным паяльником с хорошей
гальванической развязкой от сети.
- При монтаже свободной рукой следует касаться шин питания
монтируемой платы.
- Если микросхема лежит в металлической коробке или ее выводы
упакованы в фольгу, прежде чем взять микросхему, следует дотронуться
до коробки или фольги.
- Надежная защита достигается при монтаже микросхемы, завернутой в
фольгу. При этом все ее выводы замкнуты и имеют одинаковый
потенциал, что исключает повреждение статическим электричеством.
После монтажа фольгу необходимо полностью удалить.
6. Монтируются элементы, которые из-за конструктивных особенностей
устройства могут быть смонтированы только после установки всех
элементов.
При монтаже любых электронных компонентов следует
избегать изгибания выводов под прямым углом. Изгиб
должен иметь форму дуги. Для этого удобно пользоваться
круглогубцами.
!
!
9. Схемы для сборки
Симметричный мультивибратор
Принципиальная электрическая схема симметричного мультивибратора
показана на рис. 9.1, а), а на рис. 9.1, б) представлена временная диаграмма,
поясняющая его работу.
40
а
Рис. 9.1. Мультивибратор.
осциллограмма напряжений
б
Схема
электрическая
принципиальная
и
Транзисторы попеременно открываются и закрываются, в результате
чего мультивибратор генерирует электрические колебания. Частота этих
колебаний зависит от номиналов С1, С2, R2, R3 и определяется по формуле:
f
1
1
, где 1 0,7 R3C2 , 2 0,7 R2C1 .
T 1 2
В симметричном мультивибраторе R2=R3, C1=C2. Симметричный
мультивибратор генерирует сигнал, в котором длительность импульса и
паузы равны (меандр). Период колебаний определяется по формуле:
T=1,4∙R2C1.
Мультивибратор собирается на односторонней печатной плате, чертеж
которой приведен на рис. 9.2.
41
а
б
Рис. 9.2. Печатная плата мультивибратора: а- вид со стороны установки
деталей; б- вид со стороны печатных проводников
Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125 или
аналогичных, конденсаторов К50-35. Транзисторы КТ361А могут быть
заменены на КТ361, КТ3107 с любым буквенным индексом и на аналогичные
по параметрам. В схеме могут быть применены транзисторы структуры n-p-n,
например, КТ315, КТ3102 с любым буквенным индексом, но при этом
придется изменить полярность питающего напряжения, а также полярность
включения конденсаторов и светодиодов.
?
Задания
1. Определите частоту колебаний мультивибратора для номиналов
элементов, указанных на рис. 9.1.
2. Подключите параллельно С1 оксидный конденсатор емкостью 47 мкФ.
Что изменится? Вычислите параметры сигнала (частоту, длительности
импульса, паузы, коэффициент заполнения и скважность) на выходе
мультивибратора.
3. Замените оксидные конденсаторы С1, С2 керамическими емкостью
15…22 нФ и включите вместо одного из светодиодов динамик. Что
произойдет? Какова будет частота генерации мультивибратора?
4. Подключите осциллограф к коллектору одного из транзисторов. Что
покажет осциллограф? Зарисуйте осциллограмму, указав длительность и
амплитуду импульсов.
42
Повышающий преобразователь напряжения 1,5 В в 5 В
Этот преобразователь позволяет питать радиоэлектронную аппаратуру
или микропроцессорные устройства с рабочим напряжением 5 В от одного
гальванического элемента напряжением 1,5 В или аккумулятора. Схема
представляет из себя импульсный повышающий преобразователь с релейным
управлением регулирующим транзистором. Основа устройства –
специализированная микросхема КР1446ПН1. Она содержит все
необходимые узлы преобразователя, поэтому для ее работы требуется
минимум навесных элементов.
Принцип работы
На рис. 9.3 приведена структурная схема микросхемы.
Рис. 9.3 . Структурная схема КР1446ПН1
В течение некоторого периода времени за счет импульса,
поступающего с выхода генератора G, транзистор VT1 открыт и ток через
дроссель L1 линейно нарастает. Когда он достигает 1А, падение напряжения
на резисторе микросхемы r1 становится достаточным для переключения
компаратора А3, на второй вход которого подается образцовое напряжение
от узла А2. Выходной сигнал компаратора прерывает импульс, и энергия,
накопленная в дросселе L1 , передается в нагрузку через диод VD1.
Напряжение на конденсаторах С4 и С5 растет. Через делитель r2r3
часть его поступает на вход компаратора А4, второй вход которого соединен
с источником образцового напряжения 1,25 В. Когда выходное напряжение
преобразователя превышает заданное значение, выходной сигнал
компаратора останавливает генератор G. Частота преобразователя меняется в
широких пределах – от десятков герц до 100 кГц в зависимости от тока
нагрузки.
ВНИМАНИЕ! Микросхема выполнена по технологии КМОП,
поэтому при ее монтаже необходимо соблюдать меры по
!
43
защите от статического электричества (все выводы должны быть
замкнуты фольгой). Недопустимо оставлять незадействованными
выводы микросхемы, а также производить монтаж при включенном
питании.
Технические характеристики:
Входное напряжение, В ...................... 0,9…4,8
Выходное напряжение, В ....................... 5±8%
Минимальное напряжение запуска, В........ 0,9
Максимальный ток нагрузки
(с учетом тока через светодиод HL1), мА 100
КПД, % ........................................................... 80
Принципиальная схема
Принципиальная схема преобразователя показана на рис. 9.4.
Рис. 9.4 , Принципиальная схема повышающего преобразователя.
а)
б)
Рис. 9.5, Печатная плата: а) вид со стороны установки деталей; б) вид со
стороны печатных проводников
44
Конденсатор С1 защищает источник питания от импульсного тока, С3
сглаживает пульсации напряжения на нагрузке, С4 сглаживает
высокочастотные пульсации. Конденсатор С2 – стабилизирующий.
Светодиод HL1 выполняет роль индикатора включения питания, а также
предотвращает работу преобразователя на холостом ходу.
На рис. 9.5 приведена монтажная схема. Плата рассчитана на установку
микросхемы в корпусе DIP-8, резистора МЛТ-0,125, оксидных конденсаторов
С1 и С3 – К50-35, С2, С4 – К10-17Б. Дроссель ДМ-2,4 или EC24-220K.
?
Задания
1. Подключите к выходу преобразователя нагрузку – резистор
сопротивлением 75…100 Ом с рассеиваемой мощностью не менее 0,5 Вт.
Измерьте напряжение на нагрузке, рассчитайте потребляемый ею ток,
мощность.
2. Измерьте ток, потребляемый от батареи (источника питания) и
напряжение на ней. Рассчитайте КПД преобразователя (при этом
необходимо учесть ток, потребляемый светодиодом (около 10 мА)).
Результаты запишите в отчет.
Звуковой сигнализатор
Устройство формирует пачки импульсов частотой 1000 Гц с периодом
повторения 1 с. Сигнал воспроизводится динамической головкой.
Устройство может использоваться в качестве звонка или входить в состав
других устройств в качестве звукового сигнализатора.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 9.6.
а
45
U
Выв. 11
DD1
t
Выв. 4
DD1
t
б
Рис. 9.6. Звуковой сигнализатор: а- принципиальная электрическая
схема; б - временная диаграмма работы
Устройство состоит из двух генераторов прямоугольных импульсов:
низкочастотного на элементах DD1.1, DD1.2, R1, C1 и высокочастотного
(DD1.3, DD1.4, R2, C2), а также усилителя на транзисторе VT1.
Генераторы собраны по стандартной схеме. На рис. 9.7 представлена
осциллограмма, иллюстрирующая работу генератора прямоугольных
импульсов на двух инвертирующих логических элементах. Верхняя
осциллограмма соответствует напряжению на левой обкладке конденсатора
С1, а нижняя – напряжению на выходе генератора.
Рис. 9.7. Осциллограмма, иллюстрирующая работу генератора
Работает генератор следующим образом. Допустим в момент
включения питания на выходе элемента DD1.2 высокий логический уровень,
а на выходе DD1.1 – низкий. Конденсатор С1 начинает заряжаться через
резистор R1. Когда напряжение на входе DD1.1 станет ниже порога
переключения, все элементы изменят свое состояние на противоположное и
на выходе DD1.1 установится напряжение высокого логического уровня, а на
выходе DD1.2 – низкого. Теперь конденсатор начинает перезаряжаться через
резистор R1. Напряжение на его левой обкладке растет и, когда оно
достигнет порога переключения элемента DD1.1, элементы переключатся в
противоположное состояние. Конденсатор С1 снова начнет перезаряжаться и
т. д. Частота генерации такого генератора определяется по формуле:
0,7
.
F
R1C1
46
Высокочастотный генератор собран по аналогичной схеме. Отличие
заключается только в том, что один из входов (9 вывод) элемента DD1.3
используется как управляющий. Подача логической единицы на этот вывод
разрешает работу генератора, а подача логического нуля блокирует
генератор. На управляющий вход высокочастотного генератора подается
сигнал с выхода низкочастотного генератора.
Резистор R3 ограничивает ток базы транзистора VT1.
На рис. 9.8 показана печатная плата сигнализатора.
а
б
Рис. 9.8. Печатная плата сигнализатора: а- вид со стороны установки
деталей; б- вид со стороны печатных проводников
Плата рассчитана на установку резисторов
конденсаторов К10-17Б, микросхемы в корпусе DIP-14.
МЛТ-0,125
или
ВНИМАНИЕ! Микросхема выполнена по технологии КМОП,
поэтому при ее монтаже необходимо соблюдать меры по
защите от статического электричества (все выводы должны
быть
замкнуты
фольгой).
Недопустимо
оставлять
незадействованными выводы микросхемы, а также производить
монтаж при включенном питании.
!
?
Задания
1. Рассчитайте номиналы элементов сигнализатора для
генерации пачек импульсов частотой 400 Гц с периодом
повторения 0,25 с.
2. Измерьте потребляемый сигнализатором ток. Запишите в
отчет.
3. Замените резистор R1 последовательно включенными
постоянным резистором сопротивлением 100…200 кОм и
переменным резистором сопротивлением 750…820 кОм. Что
47
будет наблюдаться при
резистора?
4. Исследуйте работу
осциллографа.
вращении
вала
сигнализатора
переменного
с
помощью
Литература
1. Резисторы. Справочник под ред. И. И. Четверткова и В. М. Терехова – 2-е
изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991.
.
2. Мукосеев В. В., Сидоров И. Н. Маркировка и обозначение
радиоэлементов. Массовое радио библиотека.- Вып. 1240.
3. Рабочая программа производственной практики.- М.: МГТУ ГА, 2007.
.
4. Справочное пособие.- М.: Солон-Р, 2000.
5. Перельман Б.Л. Справочник полупроводниковые приборы.- М.: Солон
микротех ,1996.
6. Перельман Б.Л., Шевелев В.В. Справочник отечественные микросхемы и
зарубежные аналоги.-. М.: НТЦ микротех, 2001.
7. Резников Б.Л., Зотов А.Б. Компьютерное моделирование устройств
электроники части 1 и 2. -М.: МГТУ ГА, 2001.
8. Резников Б.Л. Попов В.Н. Пособие ( автоматизированная среда Multisim) -М.: МГТУ ГА, 2008 .
9. Малышев А.А
НИРС (рукопись). Принципы разработки и
схемотехнического моделирование цифровых устройств,- М.:МГТУ ГА,2009
48
