Проверка и замена радиоэлементов. — Elektrolife
У многих в качестве измерительного прибора есть
тестер (мультиметр) того или иного типа, в состав которого входит омметр. Им то и можно проверять почти все радиоэлементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, диоды, тиристоры, транзисторы, некоторые микросхемы. Омметр образован внутренним источником тока (сухим элементом или батареей), стрелочным прибором и набором резисторов, которые переключаются при изменении пределов измерения. Сопротивления резисторов подобраны таким образом, чтобы при коротком замыкании клемм омметра стрелка прибора отклонилась вправо до последнего деления шкалы. Это деление соответствует нулевому значению измеряемого сопротивления. Когда же клеммы омметра разомкнуты, стрелка прибора стоит напротив левого крайнего деления шкалы, которое обозначено значком бесконечно большого сопротивления. Если к клеммам омметра подключено какое-то сопротивление, стрелка показывает промежуточное значение между нулем и бесконечностью, и отсчет производится по оцифровке шкалы.
В связи с тем, что шкалы омметров выполняются в логарифмическом масштабе, края шкалы получаются сжатыми. Поэтому наибольшая точность измерения соответствует положению стрелки в средней, растянутой части шкалы. Таким образом, если стрелка прибора оказывается у края шкалы, в сжатой ее части, для повышения точности отсчета следует переключить омметр на другой предел измерения.Прибор производит измерение сопротивления, подключенного к его клеммам, путем измерения постоянного тока, протекающего в измерительной цепи. Поэтому к измеряемому сопротивлению прикладывается постоянное напряжение от встроенного в омметр источника. В связи с тем, что некоторые радиоэлементы обладают разными сопротивлениями постоянному току в зависимости от полярности приложенного напряжения, для грамотного использования омметра необходимо знать, какая из клемм омметра соединена с минусом встроенного источника тока, а какая — с плюсом (обычно, но не всегда, плюсовая клемма выделяется красным цветом).
Щупы тестера подключают к вольтметру так, чтобы стрелка вольтметра отклонялась вправо от нуля.
Тогда тот щуп, который подключен к плюсу вольтметра, будет также плюсовым, а второй — минусовым.При использовании в этих целях диода два раза измеряют его сопротивление: сначала произвольно подключая к диоду щупы, а второй раз — наоборот. За основу берется то измерение, при котором показания омметра получаются меньшими. При этом щуп, подключенный к аноду диода, будет плюсовым, а щуп, подключенный к катоду диода — минусовым (рис. 1).
Рисунок 1. Определение полярности клемм тестераПри проверке исправности того или иного радиоэлемента возможны две различные ситуации: либо проверке подлежит изолированный, отдельный элемент, либо элемент, впаянный в какое-то устройство. Нужно учесть то, что, за редкими исключениями, проверка элемента, впаянного в схему, не получится полноценной, при такой проверке возможны грубые ошибки. Они связаны с тем, что параллельно контролируемому элементу в схеме могут оказаться подключены другие элементы, и омметр будет измерять не сопротивление проверяемого элемента, а сопротивление параллельного соединения его с другими элементами.
Оценить возможность достоверной оценки исправности контролируемого элемента схемы можно путем изучения этой схемы, проверяя, какие другие элементы к нему подключены и как они могут повлиять на результат измерения. Если такую оценку произвести затруднительно или невозможно, следует отпаять от остальной схемы хотя бы один из двух выводов контролируемого элемента и только после этого производить его проверку. При этом также не следует забывать и о том, что тело человека также обладает некоторым сопротивлением, зависящим от влажности кожной поверхности и от других факторов. Поэтому при пользовании омметром во избежание появления ошибки измерения нельзя касаться пальцами обоих выводов проверяемого элемента.Кроме того, как показывает опыт, большая часть повреждений полупроводниковых приборов происходит при их проверке, наладке и контроле схем. Поэтому наконечники проводов измерительных приборов должны иметь конструкцию, исключающую возможность случайных замыканий цепей в схемах.
Для быстрого доступа:Проверка резисторов
Проверка постоянных резисторов производится омметром путем измерения их сопротивления и сравнения с номинальным значением, которое указано на самом резисторе и на принципиальной схеме блока.
При измерении сопротивления резистора полярность подключения к нему омметра не имеет значения. Необходимо помнить, что действительное сопротивление резистора может отличаться по сравнению с номинальным на величину допуска. Поэтому, например, если проверяется резистор с номинальным сопротивлением 100 кОм и допуском ±10%, действительное сопротивление такого резистора может лежать в пределах от 90 до 110 кОм. Кроме того, сам омметр обладает определенной погрешностью измерения (порядка 10%). Таким образом, при отклонении фактически измеренного сопротивления на 20 % от номинального значения, резис¬тор следует считать исправным.
При проверке переменных резисторов сопротивление измеряется между крайними выводами, которое должно соответствовать номинальному значению с учетом допуска и погрешности измерения.
Также, необходимо измерять сопротивление между каждым из крайних выводов и средним выводом. Эти сопротивления при вращении оси из одного крайнего положения в другое должны плавно, без скачков изменяться от нуля до номинального значения. При проверке переменного резистора, впаянного в схему, два из его трех выводов необходимо выпаивать. Если переменный резистор имеет дополнительные отводы, допустимо, чтобы только один вывод оставался припаянным к остальной части схемы.Замена резисторов
Для резисторов основными параметрами являются номинальное сопротивление, максимально допустимая мощность рассеивания, допуск (разброс) номинального сопротивления, температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
Наиболее распространенные постоянные резисторы — МЛТ. Для них определяющими параметрами являются лишь первые два. Поэтому в большинстве конструкций при замене можно ставить резистор того же номинала с большей допустимой мощностью — это приведет лишь к увеличению габаритов конструкции.
Если в описании конструкции нет специальных оговорок, в большинстве случаев подойдут резисторы другого номинала, возможно близкого к указанному на схеме. Делать этого не следует в тех случаях, когда резисторы должны использоваться, например, в делителях напряжения измерительных приборов, во времязадающих цепях, в фильтрах и регуляторах тембра. Здесь определяющим параметром становится еще и допуск номинального значения сопротивления, а для делителей и шунтов измерительных приборов, помимо всего прочего-ТКС.С переменными резисторами ситуация иная — кроме допустимой рассеиваемой мощности и номинального сопротивления, они характеризуются еще рядом параметров, в частности, видом зависимости сопротивления от угла поворота движка. Но, не смотря на это, в большинстве случаев работоспособность устройства не нарушается при замене переменного резистора другим, близкого номинала и не меньшей рассеиваемой мощности.
Проверка конденсаторов
В принципе конденсаторы могут иметь следующие дефекты: обрыв, пробой и повышенная утечка.
Пробой конденсатора характеризуется наличием между его выводами короткого замыкания, то есть нулевого сопротивления. Поэтому пробитый конденсатор любого типа легко обнаруживается омметром путем проверки сопротивления между его выводами. Конденсатор не пропускает постоянного тока, его сопротивление постоянному току, которое измеряется омметром, должно быть бесконечно велико. Однако это оказывается справедливо лишь для идеального конденсатора. В действительности, между обкладками конденсатора всегда имеется какой-то диэлектрик, обладающий конечным значением сопротивления, которое называется сопротивлением утечки. Его-то и измеряют омметром.В зависимости от используемого в конденсаторе диэлектрика устанавливаются критерии исправности по величине сопротивления утечки. Слюдяные, керамические, пленочные, бумажные, стеклянные и воздушные конденсаторы имеют очень большое сопротивление утечки, а при их проверке омметр должен показывать бесконечно большое сопротивление. Однако имеется большая группа конденсаторов, сопротивление утечки которых сравнительно невелико.
К ней относятся все полярные конденсаторы, которые рассчитаны на определенную полярность приложенного к ним напряжения, и эта полярность указывается на их корпусах.При измерении сопротивления утечки этой группы конденсаторов необходимо соблюдать полярность подключения омметра (плюсовой вывод омметра должен присоединяться к плюсовому выводу конденсатора), в противном случае результат измерения будет неверным. К этой группе конденсаторов в первую очередь относятся все электролитические конденсаторы КЭ, КЭГ, ЭГЦ, Э.Ч, ЭМИ, К50, ЭТ, ЭТО, К51, К52 и оксиднополупроводниковые конденсаторы К53. Сопротивление утечки исправных конденсаторов этой группы должно быть не менее 100 К, а конденсаторов ЭТ, ЭТО, К51, К52 и К53 не менее 1 МО.
При проверке конденсаторов большой емкости нужно учесть, что при подключении омметра к конденсатору, если он не был заряжен, начинается его зарядка, и стрелка омметра делает бросок в сторону нулевого значения шкалы. По мере зарядки стрелка движется в сторону увеличения сопротивлений.
Чем больше емкость конденсатора, тем медленнее движется стрелка. Отсчет сопротивления утечки следует производить только после того, как она практически остановится. При проверке конденсаторов емкостью порядка 1000 мкФ на это может потребоваться несколько минут. Внутренний обрыв или частичная потеря емкости конденсатором не могут быть обнаружены омметром, для этого необходим прибор, позволяющий измерять емкость конденсатора. Однако обрыв конденсатора емкостью более 0,2 мкФ может быть обнаружен омметром по отсутствию начального скачка стрелки во время зарядки. Следует заметить, что повторная проверка конденсатора на обрыв по отсутствию начального скачка стрелки может производиться только после снятия заряда, для чего выводы конденсатора нужно замкнуть на короткое время.Замена конденсаторов
При замене конденсаторов, кроме номинальной емкости и предельно допустимого напряжения, иногда приходится учитывать температурный коэффициент емкости (ТКЕ).
Он является определяющим параметром для конденсаторов, работающих в высокостабильных устройствах, например, мультивибраторах, таймерах, генераторах, фильтрах, колебательных контурах, автоэлектронике и т. д. В них нужно применять конденсаторы с малым ТКЕ, например, типа КТ группа ПЗЗ, МЗЗ. Весьма стабильны конденсаторы К31 (аналог КСО).После появления импульсных блоков питания все чаще стали задумываться об эквивалентном последовательном сопротивлении конденсаторов (ESR — Equivalent Series Resistance).
Для конденсаторов, работающих в низкочастотных цепях, он не имеет значения. И совершенно другое дело конденсаторы в высокочастотных цепях. При постоянном токе или при низких частотах конденсатор сам по себе оказывает большое сопротивление протекающему электрическому току. С ростом частоты сопротивление конденсатора падает, а сопротивление выводов и пластин (ESR) имеет постоянную величину. При частоте, стремящейся к бесконечности сопротивление конденсатора, становится равным его ESR.
По сути, конденсатор становится резистором и будет рассеивать на себе мощностьI – сила протекающего тока, R – сопротивление резистора ESR, ОмЧем больше ESR, тем больше будет нагреваться конденсатор. С ростом температуры будет изменяться емкость (в зависимости от ТКЕ).
Практически во всех остальных случаях, когда стабильность емкости не играет роли, можно использовать конденсаторы любых типов, учитывая лишь номинальную емкость и напряжение. Конечно, допустима установка конденсатора с большим напряжением, тем более что у такого конденсатора значительно меньше ток утечки.
Во всех случаях конденсаторы с большим разбросом значения емкости можно заменить на конденсаторы с меньшим разбросом. Алюминиевые, оксидные конденсаторы (К50-3, К50-6) можно заменить на полупроводниковые и танталовые (К52-2, К53-1). Оксидные полярные конденсаторы допустимо заменить неполярными (бумажными и керамическими), но обратная замена нежелательна.
ПримечаниеЕсли при замене резистора или конденсатора у Вас не оказалось необходимого номинала, то можно подобрать необходимый номинал, путём последовательного или параллельного соединения элементов.
Замена диодов
В большинстве случаев при замене диодов бывает достаточно оценить воздействующее на диод обратное напряжение, протекающий через него прямой ток, допустимый обратный ток (обратное сопротивление диода) и максимальные частоты воздействующих на диод сигналов.
Диоды, шунтирующие обмотки реле, предназначены для защиты транзисторов от пробоя из-за ЭДС самоиндукции, возникающей при обесточивании реле. В таких случаях диоды должны иметь максимально допустимое обратное напряжение не менее напряжения источника питания в этой части схемы, частотные свойства здесь не являются существенными.
Такой параметр, как обратный ток, важен лишь в тех случаях, когда диод должен надежно развязывать элементы устройства в закрытом состоянии.
Для выпрямителей определяющими параметрами являются предельный ток и напряжение. При токах до 10 А можно применять диоды серий Д242-Д247 и подобные на соответствующее напряжение. При токах 1-5 А удобно использовать диоды серии КД202, КД226, при токах 0,5-1 А — диодные сборки серий КЦ402-КЦ405, а при меньших токах — сборки КЦ407 или диоды КД209, КД 105, Д226 и т. д. с соответствующим буквенным индексом в зависимости от напря¬жения. Все мощные диоды при токах выше 1 А следует устанавливать на радиаторы.
В импульсных и относительно высокочастотных (свыше нескольких килогерц) устройствах необходимо устанавливать импульсные диоды, например, серий КД503, КД509, Д220 и т.д. Такие же диоды следует применять в устройствах с цифровыми микросхемами.
Замена германиевых диодов кремниевыми допустима практически всегда, кроме случаев, когда важно прямое напряжение, в основном, когда они используются как элемент стабилизации низкого напряжения (0,5 — 2 В). Так, для кремниевых диодов оно лежит обычно в пределах 0,5 — 1 В, а у германиевых составляет всего лишь доли вольта (0,2 — 0,4 В).
В данном случае заменять кремниевые диоды на германиевые нельзя.А вот кремниевые диоды заменять на германиевые не следует, из-за их значительно большего обратного тока.
Замена стабилитронов
Основные параметры этих приборов, учитываемые при замене — напряжение стабилизации, максимальный постоянный ток стабилизации и дифференциальное сопротивление. В большинстве случаев важно не столько само значение стабилизированного напряжения, сколько его стабильность. Поэтому, без особых сомнений, можно использовать вместо указанных на схеме стабилитронов стабилитроны с другим близким напряжением стабилизации. Исключение составляют параметрические стабилизаторы для питания ТТЛ- микросхем, рассчитанных на весьма узкий диапазон рабочих напряжений. В таких случаях желательно установить стабилитрон, указанный на схеме.
При замене стабилитронов следует учитывать и дифференциальное сопротивление. Оно у заменяющего прибора не должно быть выше, чем у заменяемого.
Проверка тиристоров
Неуправляемые тиристоры (динисторы) могут быть проверены таким же образом, как диоды, если напряжение отпирания динистора меньше напряжения на клеммах омметра. Если же оно больше, динистор при подключении омметра не отпирается и омметр в обоих направлениях показывает очень большое сопротивление. Тем не менее, если динистор пробит, омметр это регистрирует нулевыми показаниями прямого и обратного сопротивлений.
Для проверки управляемых тиристоров (тринисторов) плюсовой вывод омметра подключается к аноду тиристора, а минусовой вывод к катоду. Омметр при этом должен показывать очень большое сопротивление, почти равное бесконечному. Затем замыкают выводы анода и управляющего электрода тиристора, что должно приводить к резкому уменьшению сопротивления, так как тиристор отпирается. Если после этого отключить управляющий электрод от анода, не разрывая цепи, соединяющей анод тиристора с омметром, для многих типов тиристоров омметр будет продолжать показывать низкое сопротивление открытого тиристора.
Это происходит в тех случаях, когда анодный ток тиристора оказывается больше так называемого тока удержания. Тиристор остается открытым обязательно, если анодный ток больше гарантированного тока удержания. Это требование является достаточным, но не необходимым. Отдельные экземпляры тиристоров одного и того же типа могут иметь значения тока удержания значительно меньше гарантированного. В этом случае тиристор при отключении управляющего электрода от анода остается открытым. Но если при этом тиристор запирается и омметр показывает большое сопротивление, нельзя считать, что тиристор неисправен.Проверка транзисторов
Эквивалентная схема биполярного транзистора представляет собой два диода, включенных навстречу один другому. Для р-n-р транзисторов эти эквивалентные диоды соединены катодами, а для n-p-n транзисторов — анодами. Таким образом, проверка транзистора омметром сводится к проверке обоих р-n переходов транзистора: коллектор — база и эмиттер — база. Для проверки прямого сопротивления переходов р-n-р транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра — поочередно к коллектору и эмиттеру.
Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление при соединении с базой минусового вывода. При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не столь велико, тем не менее, омметр позволяет их различить.
Из эквивалентной схемы биполярного транзистора вытекает, что с помощью омметра можно определить тип проводимости транзистора и назначение его выводов (цоколевку). Сначала определяют тип проводимости и находят вывод базы транзистора. Для этого один вывод омметра подключают к одному выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются поочередно двух других выводов транзистора.
Затем первый вывод омметра подключают к другому выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются свободных выводов транзистора. Затем вывод омметра подключают к третьему выводу транзистора, а другим выводом касаются остальных. После этого меняют местами выводы омметра и повторяют указанные измерения. Нужно найти такое подключение омметра, при котором подключение второго вывода омметра к каждому из двух выводов транзистора, не подключенных к первому выводу омметра, соответствует небольшому сопротивлению (оба перехода открыты). Тогда вывод транзистора, к которому подключен первый вывод омметра, является выводом базы. Если первый вывод омметра является плюсовым, значит, транзистор относится к n-p-n проводимости, если минусовым, значит — р-n-р проводимости. Теперь нужно определить, какой из двух оставшихся выводов транзистора является выводом коллектора. Для этого омметр подключается к этим двум выводам, база соединяется с плюсовым выводом омметра при n-р-n транзисторе или с минусовым выводом омметра при р-n-р транзисторе и замечается сопротивление, которое измеряется омметром.
Затем выводы омметра меняются местами (база остается подключенной к тому же выводу омметра, что и ранее) и вновь замечается сопротивление по омметру. В том случае, когда сопротивление оказывается меньше, база была соединена с коллектором транзистора.Полевые транзисторы проверять не рекомендуется.
Таблица 1. Порядок подключения выводов омметра к выводам проверяемого транзистора.* — транзисторы малой мощности, ** — мощные транзисторы.
Замена транзисторов
Подбор заменяющих транзисторов сложен из-за большого числа параметров, по которым он производится. Схема анализа возможных вариантов такова:
Во-первых, выбирается транзистор с аналогичной структурой (р-n-р или n-р-n проводимости).
Во-вторых, проводят оценку действующих в узлах устройства токов и напряжений. Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер транзистора должно быть больше, чем максимальное (с учетом переменной составляющей) напряжение, действующее на этом участке.
В узлах, где имеется значительная переменная составляющая, ее необходимо учитывать при выборе транзистора. Примером могут служить предоконечные и двухтактные каскады усилителей звуковой частоты. Постоянное напряжение, приложенное между коллекторами и эмиттерами транзисторов в этих каскадах, составляет половину напряжения источника питания (при однополярном питании). Однако здесь действует переменное напряжение с амплитудой, близкой к половине напряжения источника. Таким образом, реально напряжение коллектор-эмиттер в данном случае изменяется практически от нуля до полного напряжения источника питания. Значит, транзисторы в оконечном и предоконечном каскаде должны иметь соответствующее максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер. Аналогичным образом проверяют, подходит ли транзистор по максимальному току коллектора и по мощности, рассеиваемой на коллекторе.
Во многих случаях критичным может оказаться выбор транзистора по статическому коэффициенту передачи тока.
Однако при больших потребляемых токах или низкоомных нагрузках значение статического коэффициента передачи тока может быть уже не критичным. В любом случае при замене следует оценить, обеспечивают ли предыдущие каскады необходимый ток в нагрузке (по постоянной и переменной составляющим) при минимально допустимом значении этого коэффициента.И наконец, необходимо проверить, подходит ли заменяющий транзистор по частотным характеристикам.
Таким образом основными параметрами транзисторов, учитываемыми при замене являются — максимально допустимые напряжение коллектор-эмиттер, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллектора, а также статический коэффициент передачи тока (в схеме с общим эмиттером). Выбирать заменяющий транзистор следует из того же класса, что и заменяемый (маломощный, высокочастотный и т. д.), и с такими же или несколько лучшими параметрами.
Для маломощных транзисторов в подавляющем большинстве случаев можно заменять германиевые (например, серий МП37, МП42) на кремниевые (КТ361, КТ315) соответствующей структуры.
Практически всегда можно заменить транзисторами КТЗ102 (n-p-n) и КТЗ107 (р-n-р) любые другие соответствующей структуры, кроме используемых в сверхвысокочастотных устройствах. Для ключевых режимов (например, в каскадах согласования с цифровыми микросхемами) выбор транзистора не имеет большого значения, лишь бы были соблюдены требования по допустимой мощности рассеивания и быстродействию (этому требованию удовлетворяют транзисторы, специально предназначенные для работы в импульсных устройствах).Вывод базы транзистора желательно присоединять в схему первыми и отключать послед¬ними. Запрещается подавать напряжение на транзистор, база которого отключена.
При замене транзисторов средней и большой мощности следует учитывать равенство или близость параметров заменяемого и заменяющего транзисторов.
Проверка составных транзисторов
Эквивалентная схема составного транзистора представлена на рисунке ниже
Рисунок 2. Эквивалентная схема составного транзистора включённого по схеме ДарлингтонаТаблица 2.
Порядок проверки транзисторов Дарлингтона.* — проверку этих переходов, следует производить следующим образом:
— подключить выводы прибора к транзистору (как указано в таблице 2), на цифровом табло появится первое значение сопротивления перехода (порядка 2 МОм), затем не отрывая щупы от выводов транзистора, замкните на короткое время (0,5-1 с) между собой щупы. После размы¬кания щупов, на табло появится второе значение сопротивления (порядка 300 кОм), затем повторите действие ещё раз, значение сопротивления перехода должно находиться в пределах 30 кОм, затем ещё раз замкните щупы (на 3-4 с), в результате на цифровом табло появится четвёртое значение сопротивления перехода составного транзистора.
Значения сопротивлений переходов, представленных в таблице 2, указаны для составного транзистора Дарлингтона — КТ898А.
У зарубежных и отечественных аналогов этого транзистора, значения сопротивлений переходов немного отличаются.Примечание
Измерение сопротивлений переходов составных транзисторов лучше производить цифровым вольтметром с высоким входным сопротивлением.
Замена составных транзисторов
При подборе аналога составному транзистору, следует пользоваться теми же принципами, что и при замене обычных биполярных транзисторов.
Импортные транзисторы BU941Z/ZP/ZPF1, BU931Z/ZP/ZPF1/RPF1, BU930 можно заменить на отечественные КТ898А/А1, КТ8232А2, КТ897А (С97А) и другие, или на два включенных по схеме ДарлингтонаТаблица 3. Транзисторная пара, включенная по схеме ДарлингтонаОбщее примечание:
Транзисторы, диоды и другие полупроводниковые приборы при ремонте заменяют только при выключенных источниках питания.
Как правило, выводы паяют на расстоянии 10 мм от корпуса (если в ТУ не оговорено иное). Важно, чтобы при пайке осуществлялся постоянный теплоотвод между корпусом полупроводникового прибора и местом пайки.
Следует помнить, что полупроводниковые приборы разрушаются даже при кратковременном повышении температуры свыше 150° С, поэтому время пайки должно быть минимальным.
Импортные транзисторы BU941Z/ZP/ZPF1, BU931Z/ZP/ZPF1/RPF1, BU930 можно заменить на отечественные КТ898А/А1, КТ8232А2, КТ897А (С97А) и другие, или на два включенных по схеме Дарлингтона.
Тем, кто не знаком с печатным монтажом, рекомендуется вышедшую из строя деталь печатной платы выкусывать так, чтобы в плате остались проводки длиной 5-15 мм, к которым и следует припаивать новую деталь, или вышедшую из строя деталь выкусывают из платы, а остатки ее выводов выпаивают и удаляют из отверстий платы, в которые устанавливают исправ¬ный элемент.
О замене радиодеталей в схемах
При сборке любого устройства, даже самого простейшего, у радиолюбителей часто возникают проблемы с радиодеталями, бывает что не удается достать какой то резистор определенного номинала, конденсатор или транзистор… в данной статье я хочу рассказать про замену радиодеталей в схемах, какие радиоэлементы на что можно заменять и какие нельзя, чем они различаются, какие типы элементов в каких узлах применяют и многое другое.
Большинство радиодеталей могут быть заменены на аналогичные, близкие по параметрам.
Резисторы
Начнем пожалуй с резисторов.
Итак, вам наверное уже известно, что резисторы являются самыми основными элементами любой схемы. Без них не может быть построена ни одна схема, но что же делать, если у вас не оказалось нужных сопротивлений для вашей схемы? Рассмотрим конкретный пример, возьмем к примеру схему светодиодной мигалки, вот она перед вами:
Для того чтобы понять, какие резисторы здесь в каких пределах можно менять, нам нужно понять, на что вообще они влияют. Начнем с резисторов R2 и R3 – они влияют (совместно с конденсаторами) на частоту мигания светодиодов, т.е. можно догадаться, что меняя сопротивления в большую или меньшую сторону, мы будем менять частоту мигания светодиодов. Следовательно, данные резисторы в этой схеме можно заменить на близкие по номиналу, если у вас не окажется указанных на схеме. Если быть точнее, то в данной схеме можно применить резисторы ну скажем от 10кОм до 50кОм.
Что касается резисторов R1 и R4, в некоторой степени и от них тоже зависит частота работы генератора, в данной схеме их можно поставить от 250 до 470Ом. Тут есть еще один момент, светодиоды ведь бывают на разное напряжение, если в данной схеме применяются светодиоды на напряжение 1,5вольт, а мы поставим туда светодиод на большее напряжение – они у нас будут гореть очень тускло, следовательно, резисторы R1 и R4 нам нужно будет поставить на меньшее сопротивление. Как видите, резисторы в данной схеме можно заменить на другие, близкие номиналы. Вообще говоря, это касается не только данной схемы, но и многих других, если у вас при сборке схемы скажем не оказалось резистора на 100кОм, вы можете заменить его на 90 или 110кОм, чем меньше будет разница – тем лучше ставить вместо 100кОм 10кОм не стоит, иначе схема будет работать некорректно или вовсе, какой либо элемент может выйти из строя. Кстати, не стоит забывать что у резисторов допустимо отклонение номинала. Прежде чем резистор менять на другой, прочитайте внимательно описание и принцип работы схемы.
В точных измерительных приборах не стоит отклоняться от заданных в схеме номиналов.
Теперь что касается мощностей, чем мощнее резистор тем он толще, ставить вместо мощного 5 ваттного резистора 0,125 ватт никак нельзя, в лучшем случае он будет очень сильно греться, в худшем — просто сгорит.
А заменить маломощный резистор более мощным – всегда пожалуйста, от этого ничего не будет, только мощные резисторы они более крупные, понадобится больше места на плате, или придется его поставить вертикально.
Не забывайте про параллельное и последовательное соединение резисторов, если вам нужен резистор на 30кОм, вы можете его сделать из двух резисторов по 15кОм, соединив последовательно.
В схеме что я дал выше, присутствует подстроечный резистор. Его конечно же можно заменить переменным, разницы никакой нет, единственное, подстроечный придется крутить отверткой. Можно ли подстроечные и переменные резисторы в схемах менять на близкие по номиналу? В общем то да, в нашей схеме его можно поставить почти любого номинала, хоть 10кОм, хоть 100кОм – просто изменятся пределы регулирования, если поставим 10кОм, вращая его мы быстрее будем менять частоту мигания светодиодов, а если поставим 100кОм.
, регулировка частоты мигания будет производиться плавнее и «длиннее» нежели с 10к. Иначе говоря, при 100кОм диапазон регулировки будет шире, чем при 10кОм.
А вот заменять переменные резисторы более дешевыми подстроечными не стоит. У них движок грубее и при частом использовании сильно царапается токопроводящий слой, после чего при вращении движка сопротивление резистора может меняться скачкообразно. Пример тому хрип в динамиках при изменении громкости.
Подробнее про виды и типы резисторов можно почитать здесь.
Конденсаторы
Теперь поговорим про конденсаторы, они бывают разных видов, типов и конечно же емкостей. Все конденсаторы различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск. В радиоэлектронике применяют два типа конденсаторов, это полярные, и неполярные. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные конденсаторы нужно включать в схему строго соблюдая полярность. Конденсаторы по форме бывают радиальные, аксиальные (выводы у таких конденсаторов находятся сбоку), с резьбовыми выводами (обычно это конденсаторы большой емкости или высоковольтные), плоские и так далее.
Различают импульсные, помехоподавляющие, силовые, аудио конденсаторы, общего назначения и др.
Где какие конденсаторы применяют?
В фильтрах блоков питания применяют обычные электролитические, иногда еще ставят керамику (служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения), в фильтрах импульсных блоков питания применяют высокочастотные электролиты, в цепях питания — керамику, в некритичных цепях тоже керамику.
На заметку!
У электролитических конденсаторов обычно большой ток утечки, а погрешность емкости может составлять 30-40%, т.е. емкость указанная на банке, в реальности может сильно отличаться. Номинальная ёмкость таких конденсаторов уменьшается по мере их срока эксплуатации. Самый распространённый дефект старых электролитических конденсаторов – это потеря ёмкости и повышенная утечка, такие конденсаторы не стоит эксплуатировать дальше.
Вернемся мы к нашей схеме мультивибратора (мигалки), как видите там присутствуют два электролитических полярных конденсатора, они так же влияют на частоту мигания светодиодов, чем больше емкость, тем медленнее они будут мигать, чем меньше емкость, тем быстрее будут мигать.
Во многих устройствах и приборах нельзя так «играть» емкостями конденсаторов, к примеру если в схеме стоит 470 мкФ – то надо стараться поставить 470 мкФ, или же параллельно 2 конденсатора 220 мкФ. Но опять же, смотря в каком узле стоит конденсатор и какую роль он выполняет.
Рассмотрим пример на усилителе низкой частоты:
Как видите, в схеме присутствует три конденсатора, два из которых не полярные. Начнем с конденсаторов С1 и С2, они стоят на входе усилителя, через эти конденсаторы проходит/подается источник звука. Что будет если вместо 0.22 мкФ мы поставим 0.01 мкФ? Во первых немного ухудшится качество звучания, во вторых звук в динамиках станет заметно тише. А если мы вместо 0.22 мкФ поставим 1 мкФ – то на больших громкостях у нас появятся хрипы в динамиках, усилитель будет перегружаться, будет сильнее нагреваться, да и качество звука снова может ухудшиться. Если вы глянете на схему какого нибудь другого усилителя, можете заметить, что конденсатор на входе может стоять и 1 мкФ, и даже 10 мкФ.
Все зависит от каждого конкретного случая. Но в нашем случае конденсаторы 0.22 мкФ можно заменять на близкие по значению, например 0.15 мкФ или лучше 0.33 мкФ.
Итак, дошли мы до третьего конденсатора, он у нас полярный, имеет плюс и минус, путать полярность при подключении таких конденсаторов нельзя, иначе они нагреются, что еще хуже, взорвутся. А бабахают они очень и очень сильно, может уши заложить. Конденсатор С3 емкостью 470 мкФ у нас стоит по цепи питания, если вы еще не в курсе, то скажу, что в таких цепях, и например в блоках питания чем больше емкость, тем лучше.
Сейчас у каждого дома имеются компьютерные колонки, может быть вы замечали, что если громко слушать музыку, колонки хрипят, а еще мигает светодиод в колонке. Это обычно говорит как раз о том, что емкость конденсатора в цепи фильтра блока питания маленькая (+ трансформаторы слабенькие, но об этом я не буду). Теперь вернемся к нашему усилителю, если мы вместо 470 мкФ поставим 10 мкФ – это почти то же самое что конденсатор не поставить вообще.
Как я уже говорил, в таких цепях чем больше емкость, тем лучше, честно говоря в данной схеме 470 мкФ это очень мало, можно все 2000 мкФ поставить.
Ставить конденсатор на меньшее напряжение чем стоит в схеме нельзя, от этого он нагреется и взорвется, если схема работает от 12 вольт, то нужно ставить конденсатор на 16 вольт, если схема работает от 15-16 вольт, то конденсатор лучше поставить на 25 вольт.
Что делать, если в собираемой вами схеме стоит неполярный конденсатор? Неполярный конденсатор можно заменить двумя полярными, включив их последовательно в схему, плюсы соединяются вместе, при этом емкость конденсаторов должна быть в два раза больше чем указано на схеме.
Никогда не разряжайте конденсаторы замыкая их вывода! Всегда нужно разряжать через высокоомный резистор, при этом не касайтесь выводов конденсатора, особенно если он высоковольтный.
Практически на всех полярных электролитических конденсаторах на верхней части вдавлен крест, это своеобразная защитная насечка (часто называют клапаном).
Если на такой конденсатор подать переменное напряжение или превысить допустимое напряжение, то конденсатор начнет сильно греться, а жидкий электролит внутри него начнет расширяться, после чего конденсатор лопается. Таким образом часто предотвращается взрыв конденсатора, при этом электролит вытекает наружу.
В связи с этим хочу дать небольшой совет, если после ремонта какой либо техники, после замены конденсаторов вы впервые включаете его в сеть (например в старых усилителях меняются все подряд электролитические конденсаторы), закрывайте крышку и держитесь на расстоянии, не дай бог что бабахнет.
Теперь вопрос на засыпку: можно ли включать в сеть 220вольт неполярный конденсатор на 230 вольт? А на 240? Только пожалуйста, сходу не хватайте такой конденсатор и не втыкайте его в розетку!
Вот тут можете еще почитать про конденсаторы
Диоды
У диодов основными параметрами являются допустимый прямой ток, обратное напряжение и прямое падение напряжения, иногда еще нужно обратить внимание на обратный ток.
Такие параметры заменяющих диодов должны быть не меньше, чем у заменяемых.
У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше чем у похожих кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости не допустима.
Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются обратное напряжение и предельно допустимый ток. Например, при токах 10А можно применять диоды Д242…Д247 и похожие, для тока 1 ампер можно КД202, КД213, из импортных это диоды серии 1N4xxx. Ставить вместо 5 амперного диода 1 амперный конечно же нельзя, наоборот можно.
В некоторых схемах, например в импульсных блоках питания нередко применяют диоды Шоттки, они работают на более высоких частотах чем обычные диоды, обычными диодами такие заменять не стоит, они быстро выйдут из строя.
Во многих простеньких схемах в качестве замены можно поставить любой другой диод, единственное, не спутайте вывода , с осторожностью стоит к этому относиться, т.к. диоды так же могут лопнуть или задымиться (в тех же блоках питания) если спутать анод с катодом.
Можно ли диоды (в т.ч. диоды Шоттки) включать параллельно? Да можно, если два диода включить параллельно, протекающий через них ток может быть увеличен, сопротивление, падение напряжения на открытом диоде и рассеиваемая мощность уменьшаются, следовательно – диоды меньше будут греться. Параллелить диоды можно только с одинаковыми параметрами, с одной коробки или партии. Для маломощных диодов рекомендую ставить так называемый «токоуравнивающий» резистор.
Транзисторы
Транзисторы делятся на маломощные, средней мощности, мощные, низкочастотные, высокочастотные и т.д. При замене нужно учитывать максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность, ну и коэффициент усиления.
Заменяющий транзистор, во первых, должен относиться к той же группе, что и заменяемый. Например, малой мощности низкой частоты или большой мощности средней частоты. Затем подбирают транзистор той же структуры: р-п-р или п-р-п, полевой транзистор с р-каналом или n-каналом. Далее проверяют значения предельных параметров, у заменяющего транзистора они должны быть не меньше, чем у заменяемого.
Кремниевые транзисторы рекомендуется заменять только кремниевыми, германиевые — германиевыми, биполярные – биполярными и т.д.
Давайте вернемся к схеме нашей мигалки, там применены два транзистора структуры n-p-n, а именно КТ315, данные транзисторы спокойно можно заменить на КТ3102, или даже на старенький МП37, вдруг завалялся у кого Транзисторов, способных работать в данной схеме очень и очень много.
Как вы думаете, будут ли работать в этой схеме транзисторы КТ361? Конечно же нет, транзисторы КТ361 другой структуры, p-n-p. Кстати, аналогом транзистора КТ361 является КТ3107.
В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в каскадах управления реле, светодиодов, в логических схемах и пр… выбор транзистора не имеет большого значения, выбирайте аналогичной мощности, и близкий по параметрам.
В некоторых схемах между собой можно заменять например КТ814, КТ816, КТ818 или КТ837. Возьмем для примера транзисторный усилитель, схема его ниже.
Выходной каскад построен на транзисторах КТ837, их можно заменить на КТ818, а вот на КТ816 уже не стоит менять, он будет очень сильно нагреваться, и быстро выйдет из строя. Кроме того, уменьшится выходная мощность усилителя. Транзистор КТ315 как вы уже наверное догадались меняется на КТ3102, а КТ361 на КТ3107.
Мощный транзистор можно заменить двумя маломощными того же типа, их соединяют параллельно. При параллельном соединении, транзисторы должны применяться с близкими значениями коэффициента усиления, рекомендуется ставить выравнивающие резисторы в эмиттерной цепи каждого, в зависимости от тока: от десятых долей ома при больших токах, до единиц ом при малых токах и мощностях.
В полевых транзисторах такие резисторы обычно не ставятся, т.к. у них положительный ТКС канала.
Думаю, на этом закончим, в заключении хочу сказать, что вы всегда сможете попросить помощи у Google, он вам всегда подскажет, даст таблицы по замене радиодеталей на аналоги. Удачи!
Основные электронные компоненты | Sierra Circuits
Проверяет ли ваша компания PCBA наличие ошибок компонентов?
Электроника занимается преобразованием информации в электрические сигналы и использованием возможностей высокоскоростной обработки электроники для надежного, многократного и быстрого выполнения задач. Электронные компоненты и печатные платы составляют основные части электронной системы.
В то время как электронные компоненты обрабатывают информацию в форме электрических сигналов, печатная плата представляет собой скелетную структуру, на которой электронные компоненты установлены и спаяны, чтобы удерживать их вместе и обеспечивать пути для передачи информации между компонентами через печатные платы.
Следы печатных плат — это металлические провода, соединенные между компонентами. Эти следы обычно представляют собой медные полоски, а иногда и алюминиевые или серебряные. Материал, на котором размещены компоненты и дорожки, изготовлен из изоляционного материала (диэлектрика), как правило, из стекловолокна, пропитанного смолой. Этот диэлектрический материал может быть различных видов в зависимости от применения печатной платы.
За последние несколько десятилетий электронные технологии и разработка продуктов быстро росли и становились все более и более сложными. Знание электронных компонентов необходимо для создания успешных электронных продуктов.
В этой статье дается обзор различных типов электронных компонентов. В нем основное внимание уделяется параметрам, которые следует учитывать при выборе электронного компонента, и приводятся подробные сведения о стандартных размерах и формах компонентов. Они необходимы при разработке и производстве электронного продукта.
Чтобы узнать о сбоях, ознакомьтесь с распространенными ошибками, возникающими в дискретных компонентах.
Некоторыми из наиболее часто используемых электронных компонентов являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, светодиоды, транзисторы, кристаллы и генераторы, электромеханические компоненты, такие как реле и переключатели, ИС и разъемы. Эти компоненты имеют выводы/клеммы и доступны в специальных стандартизированных упаковках, которые разработчик может выбрать в соответствии со своим приложением. SMT (технология поверхностного монтажа) и сквозное отверстие — это два типа методов монтажа, используемых для размещения компонентов на печатной плате.
Типы электронных устройств
Электронные устройства можно разделить на два основных типа: пассивные и активные устройства в зависимости от их функциональности.
Пассивные устройства
Как правило, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности указываются как пассивные устройства.
Резисторы
Резистор представляет собой пассивный электрический компонент, функция которого состоит в создании сопротивления потоку электрического тока в электрической цепи для ограничения тока. Величина сопротивления протеканию тока называется сопротивлением резистора. Большее значение сопротивления указывает на большее сопротивление протеканию тока. Сопротивление измеряется в омах (Ом), и его уравнение выглядит следующим образом.
R=V/I
Напряжение (В), ток (I) и сопротивление (R) связаны законом Ома. т. е. V = IR. Чем больше сопротивление R, тем меньше ток I при заданном напряжении V на нем. Это линейное устройство.
Резисторы рассеивают электрическую энергию, определяемую P=I² R Ватт или Джоулей/сек.
Резистор Резисторы изготавливаются из различных материалов, таких как углеродная пленка, металлическая пленка и т. д. Однако мы сосредоточимся на наиболее распространенных разновидностях и их свойствах.
Значения резисторов варьируются от миллиом до мегаом, а допуск типичных резисторов варьируется от 1% до 5%. Однако для прецизионных резисторов допуск колеблется ниже 1% от 0,1% до 0,001%, и, следовательно, они более дороги и используются в аналоговых схемах, где требуется точное/опорное напряжение. Обычно используемые резисторы доступны с максимальной номинальной мощностью 1/8 (0,125 Вт), 1/4 Вт (0,25 Вт), 1/2 Вт (0,5 Вт), 1 Вт, 5 Вт. В зависимости от значений и номинальной мощности резисторы SMD изготавливаются с кодами разных размеров 1210, 1206, 0805, 0603, 0402, 0201. Сюда также входит сеть резисторов R-pack, используемая для подтягивания / подтягивания для интерфейсов цепей.
Резисторы различных типов по размеру и форме
- Резисторы со сквозным отверстием
- Резисторы для поверхностного монтажа SMD/SMT
Различные типы резисторов в зависимости от области применения
- Общий резистор: используется в ограничителе тока, установках смещения, делителях напряжения, подтягивающих резисторах, фильтрах, оконечных резисторах, нагрузочных резисторах и т.
- Прецизионный резистор для цепей обратной связи по напряжению, источников опорного напряжения.
- Токоизмерительные резисторы
- Силовые резисторы
Параметры выбора резистора
При выборе любого резистора в схеме разработчик должен учитывать следующие параметры в зависимости от области применения и площади, доступной на печатной плате.
- Значение сопротивления (R),
- Мощность (Вт), рассеиваемая через него,
- Допуск (+/- %)
- Размер зависит от доступного места на печатной плате.
Производители резисторов: AVX, Rohm, Kemet, Vishay, Samsung, Panasonic TDK, Murata и др.
Конденсатор
Конденсатор — это пассивный электрический компонент, функция которого заключается в хранении электрической энергии и передаче ее в цепь при необходимости. Способность конденсатора накапливать электрический заряд известна как емкость этого конденсатора. Обозначается (С).
Единицей измерения емкости является фарад (Ф) и может варьироваться от микрофарад (мкФ) 1x 10 -6 Ф, кило-пико-фарад (кпФ) или нано-фарад (нФ) 1x 10 -9 Ф до пико-фарад. (пФ) 1x 10 -12 F. Типичные значения находятся в диапазоне от 1 пФ до 1000 мкФ.
Различное использование конденсаторов:
- Он блокирует поток постоянного напряжения и разрешает поток переменного тока, поэтому используется для соединения цепей.
- Он блокирует нежелательные частоты сигнала на землю.
- Используется для фазового сдвига и создания временных задержек.
- Он также используется для фильтрации, особенно для удаления пульсаций из выпрямленного сигнала.
- Используется для получения настроенной частоты.
- Используется как пускатель двигателя.
Уравнение конденсатора приведено ниже;
C=Q/V
Где Q обозначает заряд, V обозначает напряжение на конденсаторе, а C обозначает емкость.
Так как ток i=dq/dt т. е. скорость изменения заряда,
Следовательно, I = C dV/dt
Символы конденсатораСледовательно, если напряжение на конденсаторе постоянно, тока не будет течь через конденсатор; и ток будет течь через конденсатор только в том случае, если напряжение на нем меняется со временем, например, напряжение переменного тока. Вот почему конденсатор блокирует сигналы постоянного тока и пропускает через себя только сигналы переменного тока, когда он используется последовательно на пути прохождения сигнала.
Энергия, накопленная в конденсаторе C, который был заряжен до напряжения V, равна
E= 1/2 CV² ; где V в вольтах и C в емкости.
Хотя идеальный конденсатор не обладает сопротивлением и индуктивностью, реальный конденсатор имеет небольшое эффективное последовательное сопротивление из-за обкладок конденсатора, диэлектрического материала и клеммных выводов.
Более высокое значение ESR увеличивает шум на конденсаторе, снижая эффективность фильтрации, поэтому значение ESR должно быть меньше.
Конденсатор состоит из двух параллельных пластин (проводников), разделенных непроводящей областью, такой как диэлектрик, образующий конденсатор.
C= ε A/d
Где A — площадь пластины, d — расстояние между двумя пластинами, а ε — диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая среда может быть воздухом, бумагой, керамикой, пластиком, слюдой, стеклом и т. д.
Различные типы конденсаторов
Конденсаторы делятся на две категории – поляризованные и неполяризованные.
На поляризованные конденсаторы можно подавать положительное напряжение только в одном направлении и размещать на плате только в одном направлении. Поляризованные конденсаторы — это электролитические и танталовые конденсаторы
Типы конденсаторовПараметры выбора конденсатора
При выборе конденсатора в любой цепи пользователи должны учитывать следующие параметры, помимо применения/использования.
- Значение емкости
- Максимальное рабочее напряжение конденсатора.
- Допуск
- Напряжение пробоя
- Диапазон частот
- Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
- Размер
Производители: AVX, Kemet, Vishay, Samsung, Panasonic TDK, Murata и т.д. через него проходит ток. Это изолированный провод, намотанный на сердечник из какого-либо материала (воздух, железо, порошковое железо или ферритовый материал) в форме спирали.
Катушка индуктивности обозначается индуктивностью «L», а единицей измерения является Генри (H). Катушки индуктивности имеют значения, которые обычно находятся в диапазоне от 1 мкГн до 2000 мГн.
Символы индуктора Когда переменный во времени ток протекает через индуктор, создается магнитное поле, которое индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) (напряжение) в индукторе.
V = L di/dt
То есть на индукторе есть напряжение, только если ток через него изменяется; Постоянный ток не создает напряжения через индуктор. Обычно индуктор блокирует переменный ток и пропускает постоянный.
Энергия, запасенная в индукторе со значением «L» Генри, определяется по формуле;
E = 1/2 Li² e энергия E в джоулях, а I в амперах.
Идеальная катушка индуктивности имеет нулевое сопротивление и нулевую емкость. Однако настоящие катушки индуктивности имеют малое значение сопротивления, связанное с обмоткой катушки, и всякий раз, когда через нее протекает ток, энергия теряется в виде тепла.
Применение катушек индуктивности
- В понижающих/повышающих регуляторах мощности
- В цепях фильтров в источниках питания постоянного тока
- Разделительные сигналы
- В трансформаторе для повышения/понижения уровня напряжения переменного тока
- В цепях генератора и настройки
- Для создания скачков напряжения в комплектах люминесцентных ламп
Типы катушек индуктивности
Катушки индуктивности в основном классифицируются в зависимости от используемого материала сердечника и рабочей частоты.
- Катушки индуктивности с железным сердечником
- Катушки индуктивности с воздушным сердечником
- Катушки индуктивности с порошковым железным сердечником
- Катушки индуктивности с ферритовым сердечником
- Катушки переменной индуктивности
- Индукторы звуковой частоты
- Радиочастотные индукторы
Параметры выбора индуктора
При выборе индуктора в любой цепи пользователь должен позаботиться о следующем параметре, помимо области применения/использования.
- Значение индуктивности
- Допуск
- Максимальный номинальный ток
- Экранированный и неэкранированный
- Размер
- Рейтинг Q
- Диапазон частот
- Сопротивление индуктора
- Тип используемого сердечника
Производители: Murata, TDK, Bourns Inc.
, Abracon Electronics, AVX Corporation, Schaffner, Signal Transformer и др.
Диоды
Диод представляет собой полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые пропускают электрический ток в одном направлении, блокируя его в обратном направлении. Диод состоит из полупроводникового устройства из материала P-типа и материала N-типа. Типичным материалом, используемым в диоде, является кремний и германий. Они проводят, когда на них подается минимальное прямое напряжение (~ 0,7 В для кремния), и остаются выключенными в условиях обратного смещения.
Символ диода представлен ниже и их физические упаковки.
Типы диодовПрименение диодов:
- Преобразование мощности (переменный ток в постоянный)/выпрямление
- Зажим по напряжению
- Стабилитрон в качестве стабилизатора напряжения
- Защита от перенапряжения
- Защита от электростатического разряда
- Демодуляция сигналов
Тип диодов:
- Выпрямительный диод
- Переключающий диод
- Светодиод
- Стабилитрон
- Диод Шоттки
- Электростатический диод
- Туннельный диод
- Варикапный диод
- Фотодиод
- Лазерный диод в оптической связи
Размеры корпусов диодов
Диоды доступны в версиях для сквозных отверстий (DIP) и SMD.
DIP: DO214, SMA, TO-220 с радиатором SMD 1206, 1210, SOD323, SOT23, TO-252, D2PAK,
Параметры выбора диода
При выборе диода в любой схеме пользователи должны учитывать следующие параметры, помимо применения/использования.
- Прямое напряжение смещения
- Максимальный прямой ток
- Средний прямой ток
- Рассеиваемая мощность
- Обратное напряжение пробоя/пиковое обратное напряжение
- Максимальный обратный ток
- Рабочая температура перехода
- Время обратного восстановления
- Размер
Производители: Rohm Semiconductor, Diodes Incorporated, On Semi, Vishay и др.
Кристаллы
Кристалл кварца изготовлен из тонкого куска кварцевой пластины. Эта пластина изготовлена из силиконового материала. Пластина плотно прилегает и контролируется между двумя параллельными металлизированными поверхностями, которые образуют электрическое соединение.
Когда на пластины подается внешнее напряжение, кристалл вибрирует с определенной основной частотой, которая создает переменную форму волны, которая колеблется между высоким и низким уровнями. Это явление известно как пьезоэлектрический эффект. Благодаря этому свойству они используются в электронных схемах вместе с активными компонентами для создания стабильного ввода тактового сигнала в процессор.
Кварцевый генератор
- Используется в схеме генератора для подачи тактового сигнала на процессорное устройство
- Источник опорных сигналов для RF
Параметр выбора кристалла
- Емкость нагрузки
- Основная частота
- Допустимое отклонение частоты
- Стабильность частоты
- СОЭ
- Рабочее напряжение
Производители: NDK, Murata, Epson, ECS, CTS, Kyocera и др.
Реле
Реле представляет собой электромагнитный переключатель, который размыкает и замыкает беспотенциальные контакты.
Электромеханическое реле состоит из якоря, катушки, пружины и контактов. Когда на катушку подается напряжение, она создает магнитное поле. Это притягивает якорь и вызывает изменение открытого/замкнутого состояния цепи. Он в основном используется для управления мощной цепью с использованием сигнала малой мощности.
Конструктивно реле в основном бывают двух типов – электромеханические (EMR) и твердотельные (SSR).
Твердотельное реле имеет фотодиод на входе и переключающее устройство, такое как транзистор/полевой транзистор, на выходе. Когда на его вход подается определенное напряжение, фотодиод проводит и запускает базу транзистора, вызывая переключение. Благодаря быстрому переключению, миниатюрному форм-фактору, низкому напряжению и устранению механического искривления, электрических помех и дребезга контактов, оно широко используется в приложениях по сравнению с механическим реле.
Типы релеРазличные типы реле формы
Реле классифицируются по полюсам и направлениям, например, SPDT, SPST, DPST, DPDT.
Приложение
- Управление цепью высокой мощности с изолированной малой мощностью. Например. Управление 230 В переменного тока цепи с сигналом +5В.
- Напряжение переключения ВКЛ/ВЫКЛ
- Электрический автоматический выключатель
- Управление цепями диак/симистор
Параметр выбора реле:
- Тип выходной нагрузки — AC/DC
- Входное напряжение катушки для механического реле
- Напряжение фотодиода для SSR
- Выходное коммутируемое напряжение
- Выходной ток
- Сопротивление в открытом состоянии
- Количество кликов/переключение
- Количество полюсов и контактов
- Тип выходных контактов НЗ/НО
- Пакеты
Активные устройства
Основные электронные компоненты, работа которых зависит от внешнего источника питания, называются активными компонентами. Они могут усиливать сигналы и/или обрабатывать сигналы.
Некоторыми активными компонентами являются транзисторы, интегральные схемы ИС.
Транзистор
Транзистор представляет собой нелинейный полупроводниковый трехполюсник. Транзистор считается одним из важнейших устройств в области электроники. Транзистор изменил многие аспекты жизни человека. Существуют две основные функции транзисторов: усиливать входные сигналы и действовать как полупроводниковые переключатели. Транзистор действует как переключатель, когда он работает либо в области насыщения, либо в области отсечки. Принимая во внимание, что он усиливает сигналы при использовании в активной области. Он предлагает очень высокое входное сопротивление и очень низкое выходное сопротивление.
Транзисторы подразделяются на биполярные транзисторы и полевые транзисторы в зависимости от их конструкции.
Тип транзистора:
- BJT: NPN и PNP,
- МОП-транзистор: JFET, P-МОП-транзистор, N-МОП-транзистор
Обозначение транзистора показано ниже.
Наиболее популярные и часто используемые транзисторы — BC547, 2N2222. Ниже приведены несколько распространенных корпусов транзисторов:
Корпуса транзисторовМОП-транзистор
МОП-транзистор (металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор) представляет собой полупроводниковое устройство, которое отличается от биполярного переходного транзистора с точки зрения конструкции, хотя применение остается таким же, как коммутация и усиление. Он имеет четыре клеммы, такие как сток, затвор, исток и корпус. Корпус закорочен на клемму источника. Затвор изолирован от канала вблизи очень тонкого слоя оксида металла. Из-за чего он предлагает очень высокое сопротивление по сравнению с BJT.
Управляя напряжением затвора (VGS +ve/-ve), можно управлять шириной канала, по которому текут носители заряда (электроны или дырки) от истока к стоку. P-Channel MOSFET имеет P-канальную область между истоком и стоком, а N-канальный MOSFET имеет N-канальную область.
Преимущества MOSFET перед BJT:
- Очень высокое входное сопротивление
- Низкое сопротивление в открытом состоянии
- Низкие потери мощности
- Высокая частота операций
Применение транзисторов (BJT/FET)
- Усиление аналоговых сигналов
- Используются в качестве коммутационных устройств в импульсных источниках питания, микроконтроллерах и т.п.
- Генераторы
- Защита от повышенного/пониженного напряжения
- Схемы модуляции и демодуляции сигналов
- Управление мощностью в инверторах и зарядных устройствах (сильноточные силовые транзисторы)
Типы корпусов транзисторов
Что касается корпусов BJT и MOSFET, транзисторы доступны в версиях для сквозных отверстий (DIP) и SMD. например ДИП: ТО-92, ТО-220 и SMD: СОТ23, СОТ223, ТО-252, Д2ПАК.
Параметры выбора транзистора
При выборе транзистора в любой схеме пользователь должен обратить внимание на следующие параметры:
- Максимальный ток коллектора (Ic)
- Максимальное напряжение коллектора (Vce)
- Напряжение ВБЭ
- Напряжение насыщения Vce (sat)
- Коэффициент усиления по току, hfe/ß
- Входное сопротивление
- Выходное сопротивление
- Обратное напряжение пробоя
- Максимальный обратный ток
- Рассеиваемая мощность
- Рабочая температура перехода
- Размер
- Время переключения/частота
Производители: Analog Devices, Rohm Semiconductor, Diodes Incorporated, On Semi, Texas Instrument, Panasonic, Infineon, Honeywell и др.
Интегральные схемы
Интегральная схема (ИС) представляет собой электронную схему, построенную на полупроводниковой пластине, обычно из силикона. На этой пластине миллионы миниатюрных транзисторов, резисторов и конденсаторов, соединенных металлическими дорожками. ИС питаются от внешнего источника питания для своей работы. ИС выполняют определенные функции, такие как обработка данных и обработка сигналов. Весь физический размер пластины ИС чрезвычайно мал по сравнению с размерами дискретных схем, поэтому ее называют микрочипом или просто чипами. Из-за своего небольшого размера ИС имеют низкое энергопотребление.
Типы ИС
ИС подразделяются на цифровые, аналоговые и ИС со смешанными сигналами в зависимости от их схемной функциональности.
Цифровые ИС
Цифровые ИС для простоты можно разделить еще на две категории:
- Простые ИС : Таймер, счетчик, регистр, переключатели, цифровые логические элементы, сумматор и т. д.
- Сложные ИС : Микропроцессор, память, коммутационные ИС, Ethernet MAC/PHY.
д.Микропроцессор/микроконтроллер представляет собой интегральную схему, которая может обрабатывать цифровые данные. Например, данные датчика температуры могут считываться микропроцессором и, используя его внутреннюю логику, выполнять функции управления, такие как включение или выключение кондиционера. Возможность программирования микропроцессора дает ему гибкость для использования в широком диапазоне приложений. Некоторыми из приложений являются бытовая электроника (микроволновая печь, стиральная машина, телевизор), промышленные приложения (управление двигателем, управление технологическим процессом), коммуникационные приложения (беспроводная связь, телефония, спутниковая связь).
Микропроцессор — сложная ИС, имеющая встроенный центральный процессор (ЦП), состоящий из арифметико-логического блока (АЛУ), регистров, буферной памяти, часов. Процессор не имеет встроенной памяти и нуждается во внешнем интерфейсе ОЗУ и ПЗУ.
Приложения: компьютеры, ноутбуки, серверы, в основном для высокопроизводительной обработки.
Микроконтроллер представляет собой интегральную схему, имеющую ЦП, встроенную память, ввод-вывод общего назначения, коммуникационный интерфейс, такой как SPI, I2C, UART, АЦП, ЦАП, ШИМ. В зависимости от размера памяти и интерфейса микроконтроллеры предназначены для конкретных приложений. Области применения: встроенные устройства, такие как стиральные машины, весы, станки с ЧПУ и т. д.
Контроллеры цифровой обработки сигналов (DSP) представляют собой тип процессора, который используется в высокопроизводительных вычислительных приложениях, таких как обработка изображений, обработка речи, сжатие видео и т. д. усилители, ВЧ устройства, АЦП, ЦАП.
Интерфейсные ИС — Драйвер RS232, Ethernet, драйверы шины CAN, буферы и преобразователи уровней.
Силовые ИС – Регуляторы напряжения, такие как линейные стабилизаторы, LDO, импульсные стабилизаторы
Программируемая пользователем вентильная матрица – FPGA, FPGA со смешанными сигналами
Корпуса интегральных схем
Доступны ИС в различных корпусах и с различным количеством выводов, например DIP и SMD.
Ниже приведены некоторые из популярных и широко используемых пакетов.
| Упаковка | Название пакета и количество выводов |
| Малый контурный пакет | СОИК-8,12,14,16, 24 ЦСОП |
| Комплект для сквозных отверстий | ДИП-8,12,14,16,24, |
| Решетка из шариков | BGA 44, 48… 1000 и т. д. |
| Плоская упаковка | QFN, DFM 44 и т. д. |
Типичные параметры выбора
При выборе микросхемы в любой схеме пользователь должен учитывать следующие параметры, помимо области применения/использования.
Цифровые ИС
- Рабочее напряжение (Vcc): +2,5 В, +3,3 В, +1,8 В, +5 В, +12 В/-12 В
- Максимальная рабочая частота
- Время переключения и максимальная скорость передачи данных
- Уровень напряжения ввода-вывода (TTL5V, CMOS), максимальный допуск, VIH, VIL, VOH, VOL
- Время настройки ввода-вывода, время удержания, время действия данных
- Тип ввода-вывода: цифровой или аналоговый контакт
- Выход с открытым коллектором или тотемным столбом
- Общее количество операций ввода-вывода, необходимых для приложения
- Тип коммуникационных интерфейсов, таких как SPI или I2C, и скорость
- Рассеиваемая мощность.
- Коммерческий от 0°C до 60°C, mil-grade от -55°C до 125°C, промышленный от -40°C до 85°C
- Размер
Аналоговые ИС
- Рабочее напряжение (Vcc): +2,5 В, +3,3 В, +1,8 В, +5 В, +12 В/-12 В
- Опорные напряжения
- Максимальное и минимальное выходное напряжение
- Напряжение смещения и ток
- CMRR, PSRR
- Диапазон величины входного сигнала
- Тип цифрового интерфейса связи и скорость
- Рассеиваемая мощность
- Коммерческий от 0°C до 60°C, mil-grade от -55°C до 125°C, промышленный от -40°C до 85°C
- Размер
Размеры устройств SMT
Размеры компонентов выбранных компонентов SMT важны при производстве электронного продукта. Сборщик должен иметь возможность собирать компоненты небольшого размера на печатных платах. Пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности с двумя выводами, имеют стандартные размеры, как показано в таблице ниже.
Размеры компонентов SMT указаны в дюймах, а также в метрических системах. Наиболее распространенные размеры указаны в дюймах, например, 0402, 0603, 0805, 1210 и т. д.
В приведенной ниже таблице указаны упаковки SMT с двумя выводными компонентами и их размеры.
ОБЩИЙ ПАССИВНЫЙ КОД УПАКОВКИ SMT
| ТИП УПАКОВКИ SMD Стандарт IPC | РАЗМЕРЫ | РАЗМЕРЫ |
| MM Метрический стандарт | ДЮЙМЫ | |
| 2920 | 7,4 x 5,1(7451) | 0,29 х 0,20 |
| 2725 | 6,9 x 6,3(6936) | 0,27 х 0,25 |
| 2512 | 6,3 x 3,2(6332) | 0,25 х 0,125 |
| 2010 | 5,0 x 2,5(5025) | 0,20 х 0,10 |
| 1825 | 4,5 x 6,4(4564) | 0,18 х 0,25 |
| 1812 | 4,5 x 3,2(4532) | 0,18 х 0,125 |
| 1806 | 4,5 х 1,5(4516) | 0,18 х 0,06 |
| 1210 | 3,2 х 2,5(3225) | 0,125 х 0,10 |
| 1206 | 3,0 x 1,5(3216) | 0,12 х 0,06 |
| 1008 | 2,5 x 2,0(2520) | 0,10 х 0,08 |
| 805 | 2,0 x 1,2 (2012 г. ) | 0,08 х 0,05 |
| 603 | 1,6 х 10((1608) | 0,06 х 0,03 |
| 402 | 1,0 х 0,5(1005) | 0,04 х 0,02 |
| 201 | 0,6 х 0,3(0603) | 0,02 х 0,01 |
Номера деталей основных электронных компонентов и технические описания
Основные электронные компоненты идентифицируются соответствующими номерами деталей производителя (MPN). Они также идентифицируются по номеру детали дистрибьютора/поставщика (VPN).
Каждый базовый электронный компонент имеет свою спецификацию, в которой объясняются его характеристики, функции и технические характеристики. Например, для резистора 100 Ом:
Номера деталей компонентов. Изображение предоставлено: DigikeyДистрибьюторы компонентов
Дистрибьюторы электронных компонентов являются ключевым ресурсом для управления цепочками поставок. Они представляют собой единый источник компонентов, из которого разработчик может покупать компоненты напрямую, а не у отдельного производителя.
Дистрибьюторы хранят компоненты от разных производителей и предоставляют простой и эффективный интерфейс веб-портала для выбора и покупки компонентов.
Самые известные дистрибьюторы компонентов в мире:
- Цифровой ключ
- Маузер
- Стрела
- Авнет
- Электроника будущего
Департамент медицины, здравоохранения и семейного благосостояния, Правительство Раджастхана
Департамент медицины, здравоохранения и семейного благосостояния, правительство штата Раджастхан
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
06.20) 
