Наша мастерская

КОНСТРУИРУЕМ ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ

28.08.2013
КОНСТРУИРУЕМ ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУНачинающие радиолюбители часто не решаются приступить к сборке радиоэлектронного устройства только потому, что в его описании отсутствует рисунок печатной платы, а разработать ее самостоятельно может не каждый. Действительно, без достаточного опыта сделать это непросто: надо знать, как выбрать оптимальные размеры, правильно расположить элементы, своевременно обнаружить и исправить ошибки. Поэтому мы рекомендуем осваивать конструирование печатных плат с простейших.
Размеры платы и расположение печатных проводников зависят от количества устанавливаемых на ней элементов и их типов, поэтому не приступайте к работе, не убедившись, что подготовили все необходимые радиодетали. Их подбирают в соответствии с принципиальной схемой и описанием прибора, а также с учетом возможной замены. Прежде всего нужно правильно выбрать типы конденсаторов: важны не только емкость и рабочее напряжение, на которое они рассчитаны, но и их частотные свойства и качества диэлектрика. Если, к примеру, в радиочастотном устройстве применить конденсаторы на базе низкочастотной керамики или бумажные (МБМ, БМ-2 и др.), то оно может оказаться вообще неработоспособным.
 
Рис. 1. Способы установки радиоэлементов на плате
Рис. 1. Способы установки радиоэлементов на плате
 
Между установленными на печатной плате элементами часто возникают сложные взаимные связи. Их влияние удается ослабить, располагая элементы с учетом принципа их действия и увеличивая расстояния между ними. Поэтому не следует стремиться к уменьшению размеров платы за счет уплотнения монтажа. Тесный монтаж может ухудшить и тепловой режим электронного прибора, что нарушит его нормальную работу. В радиочастотных устройствах нельзя излишне удлинять соединительные проводники, располагать элементы отдельных каскадов в непосредственной близости друг от друга, размещать рядом входные и выходные цепи.
 
Рис. 2. Аппликации радиоэлементов
Рис. 2. Аппликации радиоэлементов:
а — резисторы МЛТ, б — маломощные транзисторы, в — конденсатор КМ-5, г — конденсатор К50-6.
 
Пожалуй, с наибольшими трудностями приходится сталкиваться при разработке печатных плат усилителей и генераторов, причем с ростом рабочей частоты, коэффициента усиления, числа каскадов, а также с увеличением мощности, с повышением требований к стабильности частоты и генерируемого напряжения задача усложняется. Проще всего разрабатывать печатные платы для блоков питания — достаточно лишь обеспечить нормальный тепловой режим элементов и, разумеется, не допустить ошибок. Кстати, ошибки в рисунке платы необходимо выявлять на всех этапах разработки: чем раньше они будут обнаружены, тем легче их исправить.
 
Радиолюбители применяют как односторонние, так и двусторонние печатные платы. Начинающим рекомендуем только односторонние. Все радиоэлементы на них располагаются с одной стороны, а соединяющие выводы элементов печатные проводники — с другой.
 
Способы установки элементов на плате могут быть разными (рис. 1). Выводы каждого из них формуют — изгибают, чтобы придать им определенную конфигурацию, причем расположение изгибов и расстояние от корпусе до места пайки должны соответствовать условиям эксплуатации данного элемента, сведения о котором можно найти в справочниках.
 
Так, у транзисторов можно изгибать выводы не ближе 2 мм от корпуса, в свою очередь, радиус изгиба зависит от диаметра вывода — чем он толще, тем меньше допустимое искривление. Выводы мощных транзисторов (КТ803, КТ805 и им подобных) гнуть нельзя, а полупроводниковые приборы с выводами короче 10 мм начинающим радиолюбителям лучше не использовать.
 
Порядок размещения радиоэлементов на печатной плате называют компоновкой. От нее в немалой степени зависит работоспособность электронного устройства. К примеру, неудачное расположение элементов на плате генератора может стать причиной его неустойчивой работы, а у усилителя радиочастот вызвать самовозбуждение.
 
 
Рис. 3. Принципиальная схема усилителя
Рис. 3. Принципиальная схема усилителя
 
Используют аппликационный, графический, модельный и натурный способы компоновки. Для начинающих первый наиболее приемлем. В пределах будущей платы оптимально размещают аппликации (рис. 2) — кусочки плотной бумаги, не которых изображены контуры радиоэлементов с учетом способа их установки и формовки выводов. Элементы при этом изображают немного большими, чем натуральные, способствуя тем самым уменьшению взаимных связей и улучшению теплового режима устройства.
 
Кроме контуров радиоэлементов, на аппликациях указывают контактные площадки для подключения выводов (в виде кружочков d 2,5 мм), позиционные обозначения по принципиальной схеме (например, VТI, R4, С2), названия выводов полупроводниковых приборов, полярность включения электролитических конденсаторов и т. д.
 
Расстояния между изображениями контактных площадок не должны быть менее 1 мм. Рисунок выполняется на чертежной бумаге тушью или шариковой ручкой, позиционные обозначения и номера точек соединения (о них чуть позже) рекомендуется проставлять карандашом, что позволит использовать аппликации многократно, стирая надписи и заменяя их новыми. На обороте рисунка указывают конкретные типы элементов, которым он соответствует (например, МП16, МП26, МП39, МП42). Таким образом создают набор аппликаций и затем используют их при разработке различных печатных плат.
 
Р и с. 4. Размещение аппликаций.
Р и с. 4. Размещение аппликаций.
 
Учитываются и возможности соединения платы с другими блоками, источниками питания, элементами коммутации, регулировки и индикации, входящими в конструкцию. Важно также выбрать, как расположить платы в корпусе аппарата — горизонтально или вертикально, определить число и расположение узлов крепления, а также их конструкцию (стойки, кронштейны и т. д.). Для них и элементов внешних соединений необходимо заранее наметить места на плате, свободные от радиоэлементов и контактных площадок.
 
Перед началом компоновочных работ перечертите принципиальную схему на отдельном листе бумаги и пронумеруйте на ней все точки соединений элементов и внешних связей платы. Подбирая аппликации, впишите в соответствующие кружки номера точек, а в контуры радиоэлементов — их позиционные обозначения. Полезно составить табличку, указывающую, сколько раз каждый из номеров точек соединения встречается на аппликациях. Она поможет контролировать ход составления рисунка платы и избежать грубых ошибок.
 
На листе миллиметровой бумаги проведите две взаимно перпендикулярные линии. Место их пересечения определит положение одного из углов будущей платы. С него и начните раскладку аппликаций, стремясь разместить их так, чтобы одинаковые номера выводов элементов оказались как можно ближе друг к другу, а изображения пассивных элементов каскадов тяготели к соответствующим транзисторам. Сладите за тем, чтобы контактные площадки не находились в непосредственной близости от участков, которые будут заняты узлами крепления.
 
В результате все аппликации должны примерно с одинаковой плотностью разместиться в пределах прямоугольника, контактные площадки для внешних соединений находиться на краях платы, а площадки для подключения входных и выходных проводов — на максимальном удалении друг от друга. Убедившись в этом, замкните контур платы, проведя недостающие линии сторон прямоугольника.
 
Закрепите каждую аппликацию на выбранном для нее месте резиновым клеем, наложите на рисунок лист кальки и перенесите на него контуры платы, радиоэлементов и контактных площадок. На изображениях элементов пометьте их позиционные обозначения, на контактных площадках — их номера. Теперь можно приступить к разработке рисунка печатных проводников. Для этого используйте сначала лицевую сторону рисунка на кальке (вид со стороны установки элементов).
 
Соедините поочередно тонкими карандашными линиями все контактные площадки с одинаковыми номерами, сверяясь по таблице. Ход линий выбирайте таким, чтобы каждую из них можно было расширить до 1 мм при зазоре между соседними линиями не менее 1 мм. Если в цепи будут протекать значительные токи, ширину соответствующих проводников нужно увеличить до 2—3 мм. Может случиться так, что проводники пересекутся. В этом случае придется одну из линий разорвать и на ее концах, находящихся по обе стороны пересекаемой линии, изобразить дополнительные контактные площадки с номером разорванной линии Во время монтажа они должны быть соединены проволочной перемычкой, а пока ее нужно изобразить пунктирной линией с надписью «пер.».
 
Переверните лист кальки обратной стороной (вид со стороны печатных проводников), изобразите поочередно, руководствуясь тонкими линиями, все печатные проводники шириной 1 мм, выдерживая тот же зазор между соседними проводниками и контактными площадками. (Ширина проводника, соединяемого с «заземленным» выводом источника питания, должна быть больше.) Вы получите рисунок платы с постоянной шириной проводников. Его можно доработать до другой разновидности — с постоянным зазором между проводниками. Платы с таким рисунком широко используются при изготовлении заводских и радиолюбительских устройств, при этом обычно за счет свободных мест между другими проводниками максимально увеличивается площадь, занимаемая «заземляемым» проводником. Достоинства этих плат — большая эффективность общего провода, лучшая экранировка элементов и значительная экономия раствора при травлении.
 
 
Рис. 5. Печатная плата УЗЧ
Рис. 5. Печатная плата УЗЧ
 
Калька — материал непрочный, поэтому рисунок печатных проводников необходимо перевести на лист плотной бумаги. Кроме проводников с центрами будущих отверстий для выводов элементов, на этом рисунке указывают отверстия для крепления платы и крупногабаритных элементов, контуры вырезок (если они имеются). Это и есть вспомогательный рисунок для непосредственной работы с заготовкой из фольгированного материала (см. статью «Как сделать печатную плату», «М-К» № 11 за 1985 г.). Оригинал, выполненный на кальке, используйте как руководство при установке элементов на изготовленную печатную плату.
 
Рассмотрим в качестве примера порядок разработки платы для монтажа усилителя мощности звуковых частот. В устройстве использовано 6 маломощных транзисторов, 10 постоянных резисторов, один полупроводниковый диод, 5 электролитических конденсаторов и 2 конденсатора других типов. Выберем конденсаторы К50-6, КЛС (С7) и БМ-1 (С8).
 
Принципиальная схема усилителя с сохранением прежних обозначений и пронумерованными точками соединения элементов показана на рисунке 3. Расположение аппликаций и рисунок печатных проводников изображены соответственно на рисунках 4 и 5. Из-за малого расстояния между выводами электролитических конденсаторов (2,5 мм) форма контактных площадок для них изменена.
 
Размеры платы могут быть уменьшены, если резисторы установить вертикально, а элементы разместить плотнее. В данном случае это допустимо, так как в усилителе отсутствуют большие напряжения и токи, а коэффициент его усиления невелик
 
В. князькин




Рекомендуем почитать
  • «ЦИРКУЛЯРКА» ИЗ ДРЕЛИ

    «ЦИРКУЛЯРКА» ИЗ ДРЕЛИВ домашнем хозяйстве от случая к случаю возникает необходимость продольной распиловки длинной доски на бруски или рейки, обрезки ДСП (древесностружечные плиты) по размеру или же производства подобных операций с другими аналогичными строительными или мебельными материалами. Кто выполнял такую работу ручной пилой, тот знает, насколько это нудное, да и нелегкое занятие, особенно когда таких распилов надо сделать несколько или работать приходится с древесиной твердых пород, или разрезать необходимо старую ДСП с лаковой отделкой, у которой связующее окаменело, а покрытие остекленело.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.