Навесные компоненты. Установка, способы крепления и методы присоединения навесных компонентов в микросхемах
Страницы работы
Содержание работы
3.3. НАВЕСНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Общие положения. При конструировании гибридных ИМС в качестве навесных компонентов используют миниатюрные резисторы и конденсаторы, миниатюрные корпусные диоды и транзисторы, бескорпусные диоды и транзисторы, диодные и транзисторные матрицы, полупроводниковые микросхемы. Выбор компонентов для конкретной микросхемы ведут исходя из схемотехнических, конструктивно-технологических и других требований, которые предъявляются к параметрам, габаритам и методам сборки разрабатываемой конструкции.
Установку, способы крепления и методы присоединения навесных компонентов в микросхемах регламентирует ОСТ 4 ГО.010.043. Размещение навесных компонентов на плате осуществляют с учетом выбираемых вариантов их установки. Рекомендуется навесные компоненты располагать рядами, параллельными сторонам коммутационной платы.
Размещение навесных компонентов на плате должно быть выполнено с учетом:
— возможной их замены;
— обеспечения как ручной, так и автоматизированной установки;
— рационального использования площади подложки;
— обеспечения минимальной длины проводников при минимальном количестве мест их пересечения;
— обеспечения рекомендуемых зазоров между проводниками и контактными площадками на плате;
— обеспечения необходимого сопротивления проводящих слоев и изоляции; уменьшения или исключения паразитных связей между компонентами и соединительными проводниками;
— требований по обеспечению заданного теплового режима микросхемы.
Для крепления к коммутационной плате бескорпусных компонентов с гибкими выводами используют клей ВК.-9. При установке на плате бескорпусных компонентов с жесткими выводами не предусматривается дополнительное крепление компонентов.
Миниатюрные резисторы. В конструкциях гибридных ИМС наиболее широкое применение находят миниатюрные резисторы типов С2-12, СЗ-2, СЗ-3 и др. Основные электрические параметры, конструктивные характеристики и предельные эксплуатационные данные некоторых типов миниатюрных резисторов приведены в табл. 3.7, а их габаритные чертежи — на рис. 3.16. Приведенные в таблице обозначения размеров соответствуют принятым на чертежах.
Миниатюрные конденсаторы. В конструкциях гибридных ИМС в качестве емкостных элементов зачастую используют миниатюрные конденсаторы. В большинстве случаев это обусловлено тем, что известными методами не всегда удается получить пленочные конденсаторы с требуемыми рабочими характеристиками. Промышленностью выпускается несколько типов миниатюрных конденсаторов. Однако наибольшее применение в гибридных микросхемах находят миниатюрные керамические конденсаторы типов К10-9 и К10-17в. Следует заметить, что в пределах каждого из перечисленных типов изготовляются несколько разновидностей конденсаторов, отличающихся конструктивным исполнением (рис. 3.17). Конденсаторы типов К10-9 и К10-17в выпускаются с нормированным (группы ПЗЗ, М47, М75, М750, Ml500) и ненормированным (Н3О и Н90) значениями ТКЕ. Достоинством керамических конденсаторов является то, что они обладают высокой удельной емкостью, близкой к емкости электролитических конденсаторов. Однако высокое сопротивление изоляции (более 10 МОм) и значительная величина тангенса угла диэлектрических потерь сужают область применения таких конденсаторов.
гибридных ИМС, содержащих по нескольку конденсаторов одинаковой емкости, используются матрицы керамических конденсаторов. В настоящее время изготовляются конденсаторные матрицы типа К10-27.
Для конденсаторов номиналом 2х0,015 — 5х0,047 мкФ такие матрицы имеют габаритные размеры 2,4х4,2х0,8 — 8,5х7х1,2 мм.
Из электролитических конденсаторов в гибридных микросхемах чаще всего используются конденсаторы типов К53-15, К53-16. Они применяются в основном в фильтрах питания, цепях развязки и блокировки.
Основные электрические параметры, конструктивные характеристики и предельные эксплуатационные данные некоторых типов миниатюрных конденсаторов приведены в табл. 3.8, а их габаритные чертежи показаны на рис. 3.17.
В табл. 3.8 в скобках указаны основные размеры этого же типа конденсатора, но для случая, когда он имеет облуженные электроды. Аналогичным образом даны и ссылки на габаритные чертежи конденсаторов.
Например, миниатюрные керамические конденсаторы типа К10-9 с номинальной емкостью 11 — 4700 пФ выпускаются размером 2х4х0,6 мм. В случае, если такие конденсаторы имеют облуженные электроды, то они имеют размеры 2х4х1,2 мм, а их габаритный чертеж представлен на рис. 3.17, б. Для конденсаторов типа К10-17в, например, емкостью 75 — 200 пФ габаритные размеры составляют соответственно для нелуженых 2х1,7х1 мм, для луженых 2х1,9х1,2 мм. Габаритный чертеж луженых конденсаторов типа К10-17в представлен на рис. 3.17, г.
Миниатюрные корпусные и бескорпусные диоды и диодные матрицы. В гибридных ИМС наряду с миниатюрными пассивными компонентами (резисторами и конденсаторами) широко используются миниатюрные и бескорпусные активные
компоненты. В качестве диодных структур в последнее время преимущественное применение находят бескорпусные диодные матрицы. Основные электрические параметры, конструктивные характеристики и предельные эксплуатационные данные выпускаемых промышленностью бескорпусных диодных матриц приведены в табл. 3.9. Габаритные чертежи некоторых типов диодных матриц показаны на рис. 3.18.
Конструктивно бескорпусные диодные матрицы выполняются с общим катодом или общим анодом. На каждом габаритном чертеже указано, какой вывод или группа выводов являются общими для данного типа диодной матрицы.
Источник
Навесной монтаж и печатные платы — битва продолжается
Этот спор вечен: Что лучше, point-to-point ручная работа или PCB платы в гитарных усилителях. Добро пожаловать на страницы нашего еженедельного (будем стараться) журнала о гитарном и не только звуке. Сегодня мы поговорим о плюсах и минусах в производстве гитарных усилителей тем или иным способом.
Надеюсь, что эта статья поможет вам более точно подойти к выбору и покупке своих усилителей. В этой статье будут затронуты такие важные моменты, как надёжность, уровень шума, лёгкость ремонта, а также 2 самых важных момента для любого гитариста — звук и цена.
Что такое PTP и что такое PCB?
Наверняка есть много людей, которые не слышали о PTP (point-to-point, навесной монтаж, ручная пайка) или PCB (printed circuit board, печатные платы). А может и слышали, но не придавали особого значения. Итак, приступим. PTP схемотехника — это именно то, что зашифровано в названии — точка к точке — соединение электронных компонентов между собой наиболее коротким возможным способом при помощи ручной пайки. Этого можно добиться несколькими способами.
В некоторых усилителях и эффектах компоненты спаяны между собой без помощи каких-либо плат, это так называемый “true” PTP монтаж, это довольно прочный способ, вывести из строя который довольно трудно. Другой способ PTP монтажа — при помощи специальных монтажных плат. По сути этот способ ничем не отличается от непосредственного соединения деталей между собой, просто в таком виде все более упорядоченно, к компонентам легче подобраться и при необходимости их заменить. В обоих случаях компоненты, которые монтируются на шасси усилителя: трансформаторы, разъёмы, ламповые панели соединяются с остальными компонентами гибкими проводами.
Печатную плату (PCB) впервые запатентовали в 1903 году, хотя широкое распространение она получила только после второй мировой войны. Основной идеей было заменить громоздкие схемы в радиоприёмниках более компактным решением. PCB служит не только для того, чтобы монтировать на неё электронные компоненты, но в самой плате также есть медные трассы — для соединения компонентов между собой. Через них передаётся электричество.
Преимущество печатной платы в том, что компоненты теперь не надо соединять последовательно один за другим в одну линию. PCB позволяет вам располагать компоненты в любом удобном вам порядке, система соединений для них уже будет продумана в самой плате. Само собой такой способ монтажа допускает более сложные схемы усилителей, чем в варианте с PTP. Первые печатные платы были однослойными (односторонними), это означает, что пайка проводилась только с одной стороны платы, куда собственно и подходила медная трасса.
Позже были придуманы многослойные платы. Соответственно, пайка с двух сторон платы и несколько различных трасс к 1 компоненту. Получается опять экономия места и более хитрые инженерные решения, к тому же такой способ позволяет компонентам более прочно прикрепляться к плате и делает усилитель в целом более стойким к механическим повреждениям и вибрации.
Итак, давайте взглянем на положительные стороны PTP монтажа. Такие схемы очень хорошо переносят невзгоды транспортировки, они прочные и надёжные. Прямое соединение компонентов между собой, либо при помощи монтажных плат, как правило, занимает довольно много места, особенно если речь о “true” PTP. Как только компоненты спаяны между собой, они образуют прочнейшее соединение, стойкое к вибрации. Опыт показывает, что такие усилители работают всю вашу жизнь. Возьмите любой старый Ampeg или Fender и взгляните внутрь. 90% соединений там могут работать 40 лет и больше без каких либо проблем!
PTP схема также позволяет соединять компоненты наиболее коротким способом из возможных. Если такая схема правильно спроектирована, и все компоненты и провода расположены правильно, между ними будет минимум перекрёстных помех и паразитных связей, что непосредственно скажется на звуке усилителя в лучшую сторону. Если же схема так себе — будет вам и шум и помехи и наводки по полной программе.
PTP монтаж предполагает кропотливую ручную работу, которую можно даже назвать искусством, компоненты с большой осторожностью и точностью соединяются между собой, соблюдаются правильные углы, параллели, при этом используется минимум проводов. И здесь дело не в гордости производителей, мол, смотрите как мы паримся над звуком (хотя, конечно, не без этого). Такой осторожности и дотошности есть причины.
Любые два электрических проводника, через которые идёт ток с разным напряжением, начинают взаимодействовать между собой, создавая сопротивление. Это та самая паразитная связь о которой упоминалось выше. Борьба с такими вещами и есть самое трудное в разработке и производстве такого рода усилителей, ведь важно сохранить чистое звучание.
Слишком сильные паразитные связи сказываются на звуке в худшую сторону, особенно это заметно в высокочастотном диапазоне. Вы можете заметить, что провода в PTP усилителях не просто висят как попало — это сделано именно для того чтобы избежать ненужных помех.
PTP усилитель легко чинить и модить. Компоненты легко выпаиваются с минимальными усилиями, монтажную плату при этом не надо демонтировать. Гитарные техники обожают такие усилители. Если схема хорошая, найти неисправность очень легко, устранить её — тоже. Также компоненты можно убирать и ставить обратно по нескольку раз, и это не скажется на схеме. Это очень важный момент для любого специалиста, который чинит или модифицирует ваш усилитель.
Но, конечно же, как и во всём, в PTP есть и минусы. Во-первых это цена. Хорошо сделанный PTP усилитель стоит не в 1 раз дороже, чем обычный. Их довольно долго собирают. Поэтому знайте, что дешевых и хороших PTP усилителей не бывает. Никто не станет париться над звуком за копейки, ведь это отнимает очень много времени.
Плохая схема PTP будет содержать полный набор косяков, от которых вашему звуку не поздоровится. Как вы уже догадались, большее время на сборку, работа руками а не конвейер, требуется очень квалифицированный специалист. Если спец неграмотный, все плюсы PTP улетучиваются. Деньги немалые, а толку ноль.
В итоге имеем стоимость крутого PTP усилителя, сделанного руками в 2-3 раза больше, чем его PCB версии. Ну и последний минус — вес таких усилителей. Как правило все они довольно тяжелые. Хотя, для кого-то это не проблема.
Итак, приступаем к печатным платам. Гитаристы не особенно их почитают, скорее мирятся с отсутствием денег на PTP. Есть разные теории типа стерильного звука печатных плат, больших помех и т.п. Взглянем же на плюсы и на минусы более пристально.
Самое важное преимущество PCB усилителей — их более низкая цена. Даже многие бутики идут на то, что выпускают несколько моделей своих усилителей или эффектов в вариантах с печатными платами (например, Cornford и Mad Professor), чтобы сделать свои продукты доступными большему числу людей. Такие усилители и эффекты можно выпускать большими тиражами, в сборке большей частью участвуют машины. Людской труд минимален. Меньше себестоимость, больше усилителей, цена ниже. Покупатель доволен.
PCB усилители звучат идентично, тогда как PTP варианты из-за того что сборка ручная, всё-таки слегка различаются между собой, так как невозможно идеально воспроизвести ручной труд. Не скажу, что это плохо, но, по крайней мере, вы предупреждены. Другой важный момент — это однородность контактов компонентов с платой. При массовом производстве используется т.н. пайка волной припоя — это когда все компоненты припаиваются в один и тот же момент времени. Соединения получаются одинаковые.
А теперь давайте представим что у нас две PCB платы — хорошая и плохая. Плохие писибишки — не такая уж редкость, как бы нам хотелось. Отчасти это именно их вина в том, что многие считают PCB не вариантом для себя. Тем не менее, хорошо продуманная плата при надлежащей сборке будет звучать так же хорошо, как и навесной монтаж, причем каждый последующий экземпляр будет полной копией предыдущего.
Хорошие платы PCB имеют сквозные отверстия для компонентов, они более толстые и трассы также более массивные. Хороший пример дорогого PCB усилителя — Soldano SLO. Такая конструкция надёжна, и крайне маловероятно она разболтается. Тощина плат имеет значение. Хорошая PCB плата как правило толщиной 1/8”, трассы массивные и в принципе способны выдержать большее напряжение, чем нужно для нормальной работы усилителя. И конечно же, никаких помех и паразитных наводок в хороших PCB усилителях нет.
ОК, теперь о минусах. Очень важный момент — многие производители пытаясь снизить свои издержки, перешли к монтажу всех деталей на платы, то есть разъемов для ламп, потенциометров, входов и т.п. Минимум проводов, максимум полуфабрикат. Это проблема. Разъёмы для ламп нагреваются, нагревают схему.
Со временем все эти перепады температур от включения и выключения усилителя ведут к появлению трещин в пайке, что вам может сильно аукнуться на важном концерте в чужом городе. Дешевые пластиковые разъёмы для джеков обычно монтируются напрямую на плату. В PTP вариантах как правило используются хорошие массивные металлические разъёмы.
Вход в усилителе — это наверное самое часто используемое место после кнопки power и stand by. Естественно, со временем это даст о себе знать. Пластиковые разъёмы бывает ломаются, причем настолько неудачно, что вместе с ними ломается часть платы.
Чтобы PCB звучал бесшумно и работал без проблем, нужна хорошо продуманная схема. Конечно же, само расположение компонентов здесь играет важную роль, но не менее важна трассировка на плате во избежание паразитных взаимодействий между компонентами. Это не так просто, как может показаться.
Здесь нужен инженер, хорошо разбирающийся в аналоговых схемах. При массовом производстве усилителей всё посчитает программа. К сожалению, большинство таких программ рассчитано на цифровые схемы, они не учитывают возможные проблемы при производстве аналоговых приборов. Если инженер ошибся при разработке, вся серия получится полным г.
И наконец, платы PCB, как правило, делают из стеклоэпоксидных материалов. Как уже упоминалось выше, желательно чтобы плата была толстой с массивными разводами для компонентов, однако у производителей бывает другое мнение на этот счет. Большинство бюджетных вариантов делается с платами толщиной 1/16”, плюс платы сами по себе довольно длинные.
Если при установке платы в усилитель конструкция не позволяет сделать это без перегибов, это чревато разломом платы, ну или на крайняк — трещинками в неожиданных местах. Особенно если вы усилитель таскаете с собой. Само собой, это не то, за что вы платите деньги. Если плата сломается — усилитель можно выбрасывать.
Конечно, есть техники-ремонтники, которые, в принципе, могут такие трещины залечить и вернуть ваш драгоценный усилитель к жизни, но никаких гарантий о том что это больше не случится вам никто не даст и скорее всего повторный ремонт уже будет невозможен.
В заключение хочется сказать, что есть хорошее и там и там. Классный PCB усилитель будет звучать просто замечательно, так что вы даже не задумаетесь о том, что у него внутри. Есть ли смысл гоняться за PTP? Если есть деньги, то почему нет. Такой усилитель прослужит вам всю жизнь, а не это ли идеальная покупка?
С другой стороны можно дрожать за свои винтажные комбики, а можно играть на том, что не жалко потерять. Каждый решает сам. Надежные PCB усилители есть и их немало. Одно лишь правило остается неизменным — не стоит экономить на своём звуке. Чудес не бывает.
Если вы собрались покупать дорогую вещь, обсудите это с коллегами, узнайте мнение профессионалов и технарей. Хорошая вещь прослужит вам долго и будет радовать вас своим звуком не один год. За это мы и любим классные усилители — на них хочется играть снова и снова. Удачи вам в поисках своего звучания!
Источник
