Az áramköri lap csak akkor működik, ha megfelelő alkatrészekkel van feltöltve. Az ellenállások, kondenzátorok, diódák, tranzisztorok, IC-k, csatlakozók és biztonsági alkatrészek mindegyike szerepet játszik az áramkörök vezérlésében, tápellátásában és védelmében. Ez a cikk elmagyarázza ezeket az alkatrészeket, funkcióikat, jelöléseiket és felhasználásukat, világos és részletes információkat adva az áramköri alapokról.
Az áramköri lap alkatrészeinek áttekintése
Az áramköri lap sokkal több, mint az üvegszálhoz ragasztott réznyomok; Ez minden elektronikus eszköz szíve. Alkatrészek nélkül a NYÁK csak egy szigetelt réz útvonal lap, amely nem képes feladatok elvégzésére. Miután ellenállásokkal, kondenzátorokkal, félvezetőkkel, csatlakozókkal és védőeszközökkel feltöltötték, teljes elektronikus rendszerré alakul át, amely képes táplálni, feldolgozni és kommunikálni más eszközökkel. A funkcionalitás az áramáramlás szabályozásáért, a jelek szűréséért és a feszültségek osztásáért felelős passzív komponensek, valamint az erősítő, szabályozó és számítási aktív komponensek egyensúlyából származik.
Szitanyomás és polaritás a NYÁK-alkatrészekben
Szitanyomásos címkék az áramköri lapokon
A szitanyomás a nyomtatott fehér szöveg és szimbólumok. Gyors hivatkozásokat nyújt az alkatrészek azonosításához az összeszerelés, tesztelés vagy javítás során. Ezek a jelölések időt takarítanak meg azáltal, hogy útmutatót biztosítanak anélkül, hogy mindig a kapcsolási rajzra kellene hivatkozniuk.
Általános szitanyomás-jelölők
A szitanyomás betűket használ az alkatrészek ábrázolására:
• R = ellenállás
• C = kondenzátor
• D = Dióda
• Q = tranzisztor
• U / IC = integrált áramkör
• F = biztosíték
• J vagy P = csatlakozó
• K = Relé
Az alkatrészek polaritásjelzői
Sok alkatrész irányított, és helyesen kell felszerelni. A polaritási jelek a következők:
• Diódák - csík jelzi a katódot
• Elektrolit kondenzátorok - "–" szimbólum a testen
• LED-ek - a lapos oldal jelzi a katódot
• IC-k - Az 1. érintkező ponttal, bevágással vagy letöréssel azonosítva
Általános passzív áramköri alkatrészek
| Komponens | Szimbólum | Funkció | Azonosítás |
|---|---|---|---|
| Ellenállás | R | Korlátozza az áramáramlást, osztja a feszültséget és beállítja az előfeszítési szinteket | Színes sávok az átmenő furattípusokon; 3–4 számjegyű kódok az SMD csomagokon |
| Kondenzátor | C | Tárolja és szűri az elektromos töltést; rövid energiakitöréseket biztosít | μF-ben vagy pF-ben jelölve; az elektrolitok polaritási csíkot mutatnak; Kerámiák gyakran polarizálatlanok |
| Induktor | L | Mágneses térben tárolja az energiát; ellenáll a hirtelen váltakozó áram változásoknak | Tekercs alakú testek vagy ferritmagok; értékeket gyakran μH-ban vagy mH-ban jelölnek |
Diszkrét áramköri alkatrészek
Diódák
A diódák alapvető áramköri alkatrészek, amelyek lehetővé teszik az áram áramlását csak egy irányba. Ez a tulajdonság megvédi az áramköröket a fordított feszültség károsodásától, és szükséges az egyenirányítókban, a szorítóhálózatokban és a túlfeszültség-védelmi rendszerekben. A szitanyomáson lévő "D" szimbólumuk segíti a gyors azonosítást.
Fénykibocsátó diódák (LED-ek)
A LED-ek jelzőként és fényforrásként is működnek a NYÁK-okon. Állapotjelzésekhez, kijelző háttérvilágításhoz és opto-leválasztáshoz használják őket. A polaritást be kell tartani; A katód lapos éllel vagy csíkkal van jelölve. Hatékonyságuk és alacsony energiafelhasználásuk nélkülözhetetlenné teszi őket a modern elektronikában.
Tranzisztorok (BJT-k és MOSFET-ek)
A tranzisztorok erősítőként vagy kapcsolóként működnek az áram és a feszültség felett. A bipoláris átmeneti tranzisztorok (BJT-k) az erősítésben jeleskednek, míg a MOSFET-ek az alacsony veszteségek és a nagy sebesség miatt dominálnak a teljesítménykapcsolásban. A PCB-ken elsősorban a teljesítményszabályozásban, a digitális logikában és a jelfeldolgozásban vannak.
Feszültségszabályozók
A feszültségszabályozók biztosítják, hogy az áramkör állandó, stabil feszültséget kapjon, még akkor is, ha a tápellátás változik. A gyakori kimenetek közé tartozik az 5V, 3,3V és 12V. Lineáris és kapcsoló típusokban egyaránt megtalálhatók, és kulcsfontosságúak az IC-k és az érzékeny terhelések táplálásához. Ezeket U vagy IC jelöléssel látják el a szitanyomásos jelölőkön.
Integrált áramköri alkatrészek
| IC típus | Jelölés | Csomag | Alkalmazások |
|---|---|---|---|
| Mikrovezérlők | STM32, ATmega | QFP, QFN, BGA | Beágyazott vezérlés, automatizálás, robotika |
| Analóg IC-k | LM358, TL072 | SOIC, MÁRTOGATÁS | Erősítők, szűrők, jelkondicionálás |
| Memória IC-k | 24LCxx, AT25 | SOIC, TSOP | Adattárolás, firmware, pufferelés |
| Teljesítmény IC-k | LM7805, PMIC | TO-220, QFN | Feszültségszabályozás, akkumulátorkezelés |
| RF IC-k | Qualcomm kódok | QFN, BGA | Wi-Fi, Bluetooth, vezeték nélküli kommunikáció |
Áramköri lapok összekötő alkatrészei
Tűs fejlécek és aljzatok
A tűfejeket és aljzatokat széles körben használják moduláris csatlakozásokhoz. Lehetővé teszik a modulok egyszerű bővítését, tesztelését vagy cseréjét. A fejlesztőkártyákban, az Arduino pajzsokban és a beágyazott rendszerekben megtalálhatók, és egyszerűvé teszik a prototípuskészítést és a frissítéseket.
USB csatlakozók
Az USB-csatlakozók - Type-A, Type-B, Type-C és Micro-USB - az univerzális interfészek az adatátvitelhez és a tápellátáshoz. Az áramköri lapokon támogatják a töltést, a kommunikációt és a perifériák csatlakoztatását az elektronika, a laptopok és az ipari berendezések között.
RF koaxiális csatlakozók
Az RF csatlakozókat, mint például az SMA, MMCX és U.FL, nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz tervezték. Minimális jelveszteséget és stabil teljesítményt biztosítanak a vezeték nélküli kommunikációs eszközökben, antennákban és IoT-modulokban.
Edge csatlakozók
Az Edge csatlakozók magába a NYÁK-szélbe vannak integrálva, és az alaplapok vagy bővítőkártyák nyílásaival párosulnak. A GPU-kban, PCIe-kártyákban és memóriamodulokban gyakoriak, hatékonyan kezelik mind a tápellátást, mind a nagy sebességű jeleket.
Áramköri áramköri tápellátás védelmi alkatrészek
Biztosítékok
A biztosítékok a NYÁK-on F betűvel jelölt áldozati eszközök. Megszakítják az áramkört, ha túlzott áram folyik, megakadályozva a túlmelegedést és a tűzveszélyt. A tápvezetékek közelében elhelyezve a hibák elleni védelem első szintjét jelentik.
TVS diódák
Tranziens feszültségelnyomó (TVS) diódák, D jelöléssel, rögzítik az elektrosztatikus kisülés (ESD) vagy túlfeszültségek okozta hirtelen feszültségcsúcsokat. Az USB-, Ethernet- és HDMI-portok közelében helyezkednek el, hogy megvédjék az adatvonalakat és az IC-ket az átmeneti sérülésektől.
Fém-oxid varisztorok (MOV-ok)
A MOV-ok nemlineáris ellenállások, amelyek elnyelik a váltakozó áramú hálózat nagy energiájú túlfeszültségeit. Az áramkör belépési pontjaira telepítve megvédik az eszközöket a villámcsapásoktól vagy az instabil elektromos hálózatoktól azáltal, hogy biztonságosan elterelik a felesleges energiát.
Ferrit gyöngyök
Az FB-vel jelölt ferritgyöngyök szűrőként működnek a nagyfrekvenciás elektromágneses interferencia (EMI) blokkolására. A szabályozók és a bemeneti/kimeneti érintkezők közelében elhelyezve elnyomják a kapcsolási zajt és javítják az áramkör stabilitását.
Áramköri lapok elektromechanikus és időzítő alkatrészei
Kapcsolók
A kapcsolók a NYÁK legalapvetőbb elektromechanikus alkatrészei közé tartoznak. Tapintható, csúszós vagy DIP típusként kaphatók, lehetővé teszik a közvetlen bemenet biztosítását, a logikai állapotok konfigurálását vagy az olyan aktiválási funkciókat, mint a visszaállítás, a be- és kikapcsolás vagy az üzemmód kiválasztása.
Relék
A relék lehetővé teszik, hogy az alacsony fogyasztású vezérlőáramkör biztonságosan kapcsolja a nagy teljesítményű terheléseket. Elektromágneses tekercs használatával az érintkezők kinyitására vagy zárására elektromos szigetelést biztosítanak a logikai jelek és a nagy terhelések között. Gyakori az automatizálásban, a motorvezérlésben és az ipari PCB-kben.
Kristályok
A kvarckristályok rendkívül stabil órajelet biztosítanak a MHz tartományban. Ezek elengedhetetlenek a mikrovezérlők időzítésében, az adatkommunikációban és a szinkronizálási áramkörökben, biztosítva a megbízható teljesítményt a digitális rendszerekben.
Oszcillátorok
Az oszcillátorok önálló óramodulok, amelyek fix frekvenciát generálnak további külső alkatrészek nélkül. Processzorokban, kommunikációs modulokban és időzítő áramkörökben használják a stabil és pontos működés biztosítása érdekében.
Alapvető PCB hardver
Távolságok
A távolságok elválasztják a NYÁK-ot az alváztól vagy a rögzítési felülettől. A közvetlen érintkezés megakadályozásával csökkentik a forrasztási kötés feszültségét, megvédik a nyomokat a rövidzárlattól, és lehetővé teszik a levegő áramlását a tábla alatt. Ez a kis távtartó segít megakadályozni a forrasztás repedését a tábla hajlítása vagy rezgése miatt.
Zárójelek
A konzolok rögzítik a csatlakozókat, például az USB-, HDMI- vagy Ethernet-portokat a házhoz. Nélkülük a kábelek be- és kihúzása ismételten megterheli magát a NYÁK-ot, ami repedésekhez és felemelt betétekhez vezet. A konzolok átviszik a mechanikai terhelést a keretre, meghosszabbítva a csatlakozó élettartamát.
Kártya útmutatók
A kártyavezetők igazítják és stabilizálják a dugaszolható kártyákat. Csökkentik a rezgést, megkönnyítik a behelyezést/eltávolítást, és megakadályozzák az élcsatlakozók hajlítását. Ipari vagy autóipari környezetben, ahol állandó ütések vannak, a kártyavezetők létfontosságúak a hosszú távú tartóssághoz.
Hőpárnák és hűtőbordák
Az olyan alkatrészek, mint a feszültségszabályozók, a MOSFET-ek vagy a CPU-k olyan hőt termelnek, amely rontja a teljesítményt és lerövidíti az élettartamot. A hőpárnák javítják a hőátadást a hűtőbordákba, míg a hűtőbordák elvezetik a hőt a környező levegőbe. Megakadályozzák a túlmelegedést és fenntartják a rendszer megbízhatóságát.
NYÁK-csomagok és lábnyomok
Átmenő furat (THT)
Az átmenő furatú részek fúrt lyukakba helyezett és az ellenkező oldalon forrasztott vezetékeket használnak. Erős mechanikai támaszt nyújtanak, kiválóan ellenállnak a rezgésnek és a feszültségnek, és könnyen prototípust készítenek. Azonban több helyet foglalnak, lassan összeszerelhetők, és nem ideálisak kompakt elrendezésekhez. Gyakoriak a csatlakozókban, relékben és tápegységekben.
Felületre szerelhető eszközök (SMD)
Az SMD-k közvetlenül a NYÁK-párnákon ülnek, fúrás nélkül. Kompaktak, könnyűek és tökéletesek az automatizált, nagy sűrűségű összeszereléshez. Hátrányai a nehezebb kézi forrasztás, a pontossági követelmények és a kisebb mechanikai szilárdság. Uralják az elektronikát, például az okostelefonokat, laptopokat és IoT-eszközöket.
BGA / QFN és speciális csomagok
A BGA és QFN csomagok forrasztópárnákat vagy golyókat helyeznek el az alkatrész alatt, lehetővé téve a nagy tűszámot és a kiváló teljesítményt kis helyen. Reflow forrasztást, röntgenvizsgálatot igényelnek, és nehéz átdolgozni őket. Ezeket CPU-kban, SoC-kban, GPU-kban és RF chipekben használják nagy teljesítményű rendszerekhez.
Áramköri biztonsági alkatrészek
• A hézag a két vezető közötti minimális légrés. Megakadályozza az ívelést a levegőben, ha nagy feszültség van jelen.
• A kúszás a vezetékek közötti minimális felületi távolság a NYÁK-on. Megakadályozza a szivárgási áramot és a felület követését.
• Ezek a távolságok szükségesek a NYÁK biztonságos és megbízható működéséhez nagyfeszültségű áramkörökben, például tápegységekben, inverterekben és motorhajtásokban.
• A szükséges távolság az üzemi feszültségtől függ: a magasabb feszültségek nagyobb kúszást és hézagot igényelnek.
• A szennyezettség mértéke befolyásolja a kockázatot: a tiszta környezet szűkebb távolságot tesz lehetővé, míg a párás, poros vagy ipari körülmények nagyobb távolságot igényelnek.
• A CTI anyag határozza meg a szigetelés minőségét. A magasabb CTI-besorolás azt jelenti, hogy a NYÁK biztonságosan elviseli a rövidebb kúszási utakat.
• A nemzetközi biztonsági szabványok (IEC, UL) minimális hézag- és kúszási értékeket biztosítanak a különböző feszültségekhez, anyagokhoz és környezetekhez.
Következtetés
Az áramköri alkatrészek minden elektronikus eszköz magját képezik. A passzív alkatrészektől, például az ellenállásoktól a komplex IC-kig és védőeszközökig mindegyik biztosítja a stabilitást, a teljesítményt és a biztonságot. Együtt meghatározzák, hogy egy rendszer mennyire megbízható és hatékony, így megértésük az elektronikával dolgozók számára az alap.
Gyakran ismételt kérdések [GYIK]
Mire használják a leválasztó kondenzátorokat?
Stabilizálják az IC tápegységet a zaj szűrésével és gyors energiakitörésekkel.
Hogyan lehet felismerni a hamisított NYÁK-alkatrészeket?
Ellenőrizze a rossz jelöléseket, a rossz logókat, az egyenetlen csomagolást, és mindig megbízható forgalmazóktól vásároljon.
Mik azok a vizsgálati pontok a NYÁK-on?
Ezek olyan párnák vagy csapok, amelyek lehetővé teszik a jelek és feszültségek mérését hibakereséshez és teszteléshez.
Hogyan segítenek a termikus viák a NYÁK tervezésében?
Hőt adnak át az alkatrészekről más rézrétegekre, javítva a hűtést és a megbízhatóságot.
Mi a különbség a konform bevonat és a cserepes között?
A bevonat egy vékony védőréteg, míg a cserepes teljesen bezárja a NYÁK-ot az erősebb védelem érdekében.
Miért van szükség az alkatrészek leértékelésére?
Csökkenti a stresszt azáltal, hogy az alkatrészeket a maximális névleges érték alatt használja, javítva a megbízhatóságot és az élettartamot.