Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов - Вершинин О.Е., Мироненко И.Г.

Автор: Вершинин О.Е. Мироненко И.Г.
Теги: электротехника технология металлов машиностроение приборостроение монтаж микропроцессоры радиоэлектронная аппаратура интегральные микросхемы электромонтаж
ISBN: 5-06-001929-2
Год: 1991
Похожие
Монтаж приборов и средств автоматизации
Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Монтаж и регулировка
Монтаж технологического оборудования
Монтаж металлорежущего и кузнечно-прессового оборудования
Текст
                    О. Е. Вершинин
И. Г. Мироненко
МОНТАЖ
у радио- .
электронно''
аппаратур
и прибор'
О. Е. Вершинин
И. Г. Мироненко
МОНТАЖ
радио-
электронной
аппаратуры
и приборов
Допущено к изданию
Государственным комитетом СССР
по народному образованию в качестве
учебника для профессионально-технических
училищ
1 wteka
рл ; с- г- >- у-
Моснеа
«Высшая школа» 1991
ББК 34.844
В37
УДК 621.3.037
Рецензенты:
ннж А Е. Чиннее ннж. А А. Скоблянов
В37
Вершинин О Е. Мироненко И. Г.
Монтаж радиоэлектронной аппаратуры н приборов: Учеб
для ПТУ.—М.: Высш, шк., 1991 —208 с.: ил.
ISBN 5-06-001929-2
В книге приведены сведения о производстве современной радиоэлектронной
аппаратуры (РЭА). материалах и комплектующих изделиях. Основное мнима
ннс уделено анатогокым и цифровым интегральным микросхемам (ИМС) и
микропроцессорным БИС. Описываются технологические процессы пайки, заделки
проводников, изготовления печатных плат и электромонтажа, уделено внимание
автоматизации технотогичсских процессов монтажа и изготовления РЭА.
23<MWOOO0(4307OOeOUCb;23241 #1
052(01)—81
ББК 34.844
6Ф2.1
Учебное издание
Вершинин Олег Емельянопнч,
Мироненко Игорь Германович
МОНТАЖ
радиоэлектр окном
аппаратуры
и приборов
Зав. редакцией R. И. Трефилов Редактор Е А. Варшавская. Мл
И. Л. Жуховицкая. Художественный редактор В. Г. Паснчник.
В. Н Хомяков Технический редактор 3. В Нуждина. Корректор Р К
редактор
Художник
Косинова
И Б № 8980
Изд. № ЭГ-275. Сдано в набор 28 09.90 Подл в печать 12 03.91 Формат
Бум. офс. № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Объем 13,00 уел. печ. л
13.25 ус- кр.-отт. 13 32 уч.-изд. л. Тираж 80 000 экз. Зак. Nj 1432. Цена I р. 30 к.
Издательство «Высшая школа». 101430. Москва, ГСП в Неглинная ул., д 29/1-1
Ордена Октябрьской Революции н ордена Трудового Красного Знамени МПО «Первая
Образцовая типограф и**:* Государственного комитета СССР по печати 113054. Москва.
Валовая. 28
60 X90*/i«
(SBN 5-06-001929-2
•X) О. Е. Вершники. И Г Мироненко. 1991
ПРЕДИСЛОВИЕ
Радиоэлектронная аппаратура (РЭА) находит ши-
рокое применение практически во всех отраслях на-
родного хозяйства нашей страны. Ее номенклатура
чрезвычайно шиоока. а электроника является основой
создания таких приборов и, пожалуй, самая мобильная,
постоянно совершенствующаяся отрасль техники.
Рабочий — монтажник РЭА должен хорошо Знать
не только процессы и операции, выполняемые при соз-
дании устройств, но и ориентироваться в широком
спектре элементов РЭА, понимать принципы работы
электронных приборов, уметь обращаться с технической
документацией и проводить электро- и радиоизмерения.
Цель учебника — помочь будущему рабочему овла
деть профессией монтажника РЭА и приборов, а
также заложить теоретические основы знаний уча-
щихся.
Практические умения и навыки, овладение кон-
кретными операциями и приемами монтажа РЭА при-
обретаются при дальнейшей работе в мастерских
училища, на базовых предприятиях, т е. при произ
во„ствечном обучении
Авторы признательны рецензентам А. Е. Чиняеву
и А. А. Скобтяновч за ценные рекомендации и за
мечания, способствовавшие улучшению содержания
книги
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Конец прошлого века —1895 г.— был отмечен важным со-
бытием, которое, может быть, и не было по достоинству оценено
Современниками, но в дальнейшем оказало огромное влияние
иа развитие промышленности, социальные отношения культуру
и быт людей следующего XX века, того самого века, в котором
живем и мы с вами.
Время и место этого события хорошо известны. 7 мая в
Петербургском (ныне Ленинградском) университете. В тот день
А. С. Попов — преподаватель физики одного из военно морских
училищ продемонстрировал, как тогда говорили, «беспроводен
ный телеграф».
Для этого в главном здании университета, в его большой
физической аудитории, в которой собралось множество профес-
соров и студентов, была установлена приемная аппаратура, а
в соседнем здании находился передатчик.
Никаких проводов между ними не было, но все же. когда
включили передатчик, распространяемые им электромагнитные
волны проникли сквозь стены обоих зданий и были восприняты
приемником. В присутствии многочисленных зрителей с помощью
точек и тире азбуки Морзе была передана первая в мире радио-
грамма
Далее радиотехника развивалась очень быстро: через два
года начались первые опыты по использованию радиосвязи между
кораблями, находящимися в море, а еще через два годя, т? е
в 1899 г., произошло первое практическое применение радио-
техники для сугубо гуманных целей — спасения людей, попавших
в беду В тот год разыгравшийся на Балтике шторм оторвал
от берега и унес в открытое море льдину с находящимися на
ней финскими рыбаками. На помощь им был послан ледокол
«Ермак». Координация работ по спасению людей производилась
по радио с передатчика, установленного на одном из островов
в Финском заливе В значительной степени благодаря управлению
все снасатс ьные работы были успешно завершены а люди
благополучно доставлены на берег.
После окончания первой мировой войны и Великой Октябрь-
ской социалистической революции наряду с радиосвязью стало
^ыгтро развиваться радиовещание.
Для России, большинство населения которой в тот период было
неграмотным, радио стало эффективным средством распростра-
нения культуры среди широких народных масс. Именно' поэтому
4
возможности оадиотелники очень высоко оценил В И. Ленин,
который называл радио «газетой без бумаги и расстояний»
Соответственно рос. у потребностей населения быстрыми
темпами развивалась промышленность но производству радио-
приемных и радиопередающих устройств.
Радиотехника стала неразрывно связанной с и<. юльзованием
электронных приборов, поэтому такая аппаратура получила
название «радиоэлектронная аппаратура» (РЭА). Однако не-
смотря нт развитие радиоэлектронной промышленности, коли-
чество радиоприемников, находящился в пользовании у населения,
было еще незначительным, так как технология производства,
в частности монтажа, была еще несовершенной
Мощный толчок радиоэлектронная промышленность получила
в годы второй мировой войны Разнообразная РЭА должна была
устанавливаться на каждый боевой самолет на каждый танк,
ею оснащались все армейские подразделения и т. д.
Чтобы удовлетворить резко возросшие потребности в РЭА,
пришлось изменить многие технологические процессы, поднять
производительное гь труда при выполнении монтажных работ.
Это бы ю достигнуто благодаря разделению технологического
процесса монтажа иа множество простых операций, каж„ню из
которых мог выполнять монтажник не очень высокой квалифи-
кации. Фактически брали вчерашних школьников, учить их было
некогда поэтому им показывали как припаять опии два прево д-
ника и очи тут же начинали работать Так как каждый из
г их специализировался только на одной простой операции, то
освоив ее, он стал выполнять ее очень быстро и квалифицированно
После войны перед радиоэлектронной промышленностью воз-
никли новые задачи главным образом из-за того, что стало
широко распространи.-ст телевидение Используя опыт, накоп
ленный во впемя войны, промышленность смогла успешно спра-
вит ася и < этими задач ами
В этот период практически произошла замена основной
>лементчой базы и методов монтажа РЭА вместо электронных
дамп в основном стали использовать полупроводниковые приборы
(транзисторы), а вместо проводного монтажа преоб та лающи ч
стал монтаж на печатных платах.
Следующий мощный импульс развитию радиоэлектронной про-
мышленности дало появление электронно вычислительных машин
(ЭВМ). Технология производства ЭВМ в ос човном такая же. как
технология производства любой другой РЭА. Основное отличие
заключается в объеме и сложности аппаратуры и вытекающих
отсюда требованиях к надежности
Если например, телевизионный приемник, содержащий 25 30
электронных ламг. в свое время считался очень сложным, то
в ЭВМ того же периода количество активных элементов обычно
составляло 12 15 тыс, а в современных ЭВМ их насчитывается
несколько сотен тысяч, з нерезко и более миллиона.
5
Ни одно техническое устройство, созданное человеком, не
развивалось так стремительно, как ЭВМ, а вслед за ними также
стремительно развивались радиоэлектроника и приборостроение.
Каждые 10—12 лет происходил резкий скачок в методах их
изготовления, в результате этого появлялись новые конструк-
тивные варианты и модели, значительно расширяя область при-
менения РЭА.
Каждый этап развития радиоэлектроники определялся эле-
ментной базой и технологией, т е совокупностью элементов, из
которых строилась аппаратура, и методами их изготовления.
Поэтому уместно говорить о поколениях ЭВМ и радиоаппаратуры,
сменявших друг друга в ходе общего технического развития.
Прошло почти 100 лет после изобретения радио. Успехи совре-
менной радиоэлектроники очевидны: в самые отдаленные уголки
проникло телевидение Сейчас телевизор есть практически в
каждом доме, во многих семьях имеются радиолы, магнитофоны,
проигрыватели и другая, подчас очень сложная РЭА Кроме
давно известных радиосвязи и радиовещания появились радио-
локация. радионавигация, радиоастрономия, радиоспектроскопия
и др
Электронно-вычислительная техника с каждым днем все
шире внедряется в наш быт и нашу производственную деятель:
ность.
Основными системами, в которых применяют ЭВМ, являются
системы продажи билетов на самолеты и поезда, выполнения
банковских и почтовых операций, а также некоторые явтоматизи
рованные системы управления (АСУ). Гораздо меньше известны
автоматизированные системы проектирования в машиностроении
и производстве РЭА. Предполагается широкое использование
ЭВМ для обучения и совершенствования производства. Такие
системы и устройства требуют множества РЭА, для производства
которых практически во всех регионах нашей страны имеются
большие, средние и небольшие предприятия. В свою очередь,
таким предприятиям необходимы квалифицированные монтажии-.
ки и сборщики аппаратуры, которых обучают во многих профес
сионально технических училищах (ПТУ) Поэтому можно сказать,
что профессия монтажника РЭА является одной из самых
массовых.
Настоящая книга предназначена для учащихся ПТУ при
изучении основ радиоэлектроники, ознакомлении их с основными
технологическими процессами и методами организации произ-
водства РЭА, а также практическими приемами ее монтажа и
сборки, возможными путями улучшения производства и повыше^
ния производительности груда.
Глава первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ
РАДИОЭЛЕКТРОННОМ АППАРАТУРЫ И ПРИБОРОВ
В радиоэтею-ронной и электронно-вычислительной я, паратуре
а также аппаратуре проводной связи и аналитических приборах,
как правило, использовались слабые сигналы и чрезвычайно
малые токи. Поэтому промышленность, производящую, такую
аппаратуру, называли слаботочной.
В настоящее время этот термин почти не употребляется, но
именно использование слабых сигналов и малых токов отличает
радиоэлектронику от энергетики
Поскольку сигналы очень слабые, их необходимо усиливать
Это делают электронные приборы, разнообразные пспупповоц-
никовые устройства и интегральные микросхемы (ИМС).
$ 1 Производственный процесс
Производственный процесс в общем виде ил пострируется
схемой показанной на рис I Для работы любого производ-
ственного предприятия нужны исходное сырье, заготовки, полу-
фабрикаты. комплектующие изделия и т д. те. должен быть
материальный поток.
Над компонентами и элементами материального потока совер-
шают те или иные технологические операции, которые, в свою
очередь, можно представить как некоторое энергетическое воз
действие на исходный материал.
В результате этого изменяется его форма либо физические
свойства R таком виде можно представить все техно логические
операции: резку, точение, фрезерование, сварку, пайку а также
сборку и монтаж.
Следовательно, для функционирования производственной си-
стемы требуются определенные материальные и энергетические
ресурсы. Кроме того для производственного процесса требуются,
например, трудовые ре-урсы (в виде квалифицированных рабочих
инженеров и других специалистов)
Производственная система обладает такими ресурсами, одиако
их общие запасы (полезные ископаемые, чистая вода, зем"я
людг I г. д ) ограничены. Поэтому необходимо рационально рас
пределять и расходовать ресурсы Ограничения материалы ых
7
Энергия
Рнс I. Схема производственного процесса:
м — материалы. 3 заготовки. Д — детали. У узлы, б — блоки. ГН —. готовые
изделия. Т, — Та — начальные технологические процессы. Т<. Г.. 'Г. — технологи*
ческне процессы сборки, монтажа, контроля
энергетических, трудовых и других ресурсов лимитируют возмож-
ности производственной системы.
Основной частью любого производственного процесса явля-
ется управление, представляющее собой такую его организа-
цию, которая ведет к достижению поставленной цели Управление
производственными процессами вызвано следующими факторами'
необходимостью своевременной поставки всех видов сырья,
основных и вспомогательных материалов, а также комплектую-
щих изделий;
поддержанием на установленном уровне соотношения компо-
нентов материального потока для преобразования исходных
материалов в конечный продукт;
необходимостью подстройки параметров технологических про-
цессов для сохранения постоянного качества конечного продукта.
Пуск и останов некоторых технологических процессов и от-
дельных производственных агрегатов включает в себя выполнение
определенных синхронизированных операций, что невозможно
без четкого управления.
Кроме того, управление необходимо в том случае, если руко-
водящие органы или конъюнктура рынка требуют быстрого
перехода на выпуск другой продукции Причем такой переход
должен происходить с минимальными перестройкой оборудования
и потерями всех видов ресурсов
Для успешного управления производством требуется инфор-
мация и технические средства для ее сбора, хранения к пере-
работки. Такими средствами являются ЭВМ и другие устройства
объединенные в АСУ.
§ ? Технологические процессы
Сущность технологического процесса заключается в превра-
щении исходных материалов в готовый продукт. Технологиче
ские процессы многочисленны и разнообразны К (Ьакторам.
обусловливающим это разнообразие относятся: вид исполь-
зуемого сырья и количество стадий его преобразования вид и
в
количество необходимых энергоресурсов, а также вид готовой
продукции и требования к квалификации рабочих.
По своему характеру технологический процесс может быть
непрерывным, периодическим и дискретным
При непрерывном процессе конечный продукт выра-
батывается до тех пор, пока подводятся сырье, энергия, а
также действует управление. Например, непрерывными являются
процессы переработки нефти и газа.
Г’пи периодическом процессе в течение сравнительно
короткого промежутка времени (несколько часов или дней) вы-
рабатывается определенная порция конечного продукта. На-
пример, доменный процесс используют для производства чугуна
и стали. Сырье и полуфабрикаты в такой процесс вводятся
заданными дозами в четко установленной последовательности.
После того как все операции выполнены в соответствии с
рецептурой, получается определенное количество готовых изделий
или продуктов.
При дискретном процессе изготовляют и испытывают
большое количество деталей, из которых собирают узлы и блоки,
а из них монтируют и собирают готовые изделия. В таком тех-
нологическом процессе используют большое количество раз-
личных компонентов, качество которых должно отвечать задан-
ным требованиям и стандартам Дискретный процесс требует
постоянного контроля, например производство автомобилей, ЭВМ
и другой РЭА.
Таким образом, производственный процесс — понятие более
широкое, чем технологический. В него входят не только опера-
ции непосредственного изготовления готовой продукции, т. е.
технологические процессы, но и материально-техническое снаб-
жение, контроль качества, упаковки, хранения и т. д.
При более широком подходе в производственный процесс
должны включаться, утилизация отходов производства, очистка
сточных вод, охрана окружающей среды, а также экономиче
ские и социальные вопросы.
Механизация производственных процессов. Механизация за
ключается в том что технологические операции выполняются
не вручную, а с помощью различных механизмов и машин.
Условно началом механизации производства считают 1784 г. (год
изобретения паровой машины)
За прошедший 200-летний период механизация производст-
венных процессов шла все время возрастающими темпами и в
настоящее время достигла высокого уровня Несмотря на это,
ее нельзя считать полностью завершившейся, так как при про-
изводстве многих изделий все виде широко применяется руч-
ной труд.
Механизация производственных процессов освобождает
человека от операций, на выполнение которых затрачиваются
большие физические усилия. Это позволяет увеличивать выпуск
9
поидукции и повышать производительность труда Однако в ме-
ханизированном производстве уча :тие человека необходимо для
управления механизмами
Для иправлеиия процессом нужна информация о его нели
и фактическом прохождении этого процесса. Исходя из инфор-
мации, человек, осуществляющий управление, принимает реше-
ние о дальнейшем выполнении технологических операций
Даже в простейшем случае, когда нет измерительных прибо-
ров и специатьных источников информации, человек осуществ-
ляет управление на основании информации, получаемой (часто
подсознательно) от своих органов чувств. А далее управление
ведется в соответствии с основным логическим принципом:
ЕСЛИ .. , ТО ИНАЧЕ . где вместо многоточий надо по-
ставить условия и следствия. Например, ЕСЛИ температура
паяльника ниже заданной, ТО увеличить ток накала, 11НАЧЕ
температура паяльника выше заданной — уменьшить ток.
Подобное управление технологическим процессом называет
ся регцлиоованием ио отклонению, т е. на вход управляемого
агрегата в соответствующей пропорции подается отк. онение
параметра процесса от заданного значения (усиленное или ос-
лабленное)
Таким образом, рабочая информация, вызывающая управ-
ление, имеет противоположное (обратное) направление от
выхода к входу — и называется обратной связью
§ 3.	Автомати >цня технологических процессов
Г римеиение механизмов и машин избавляет человека от тя-
желого физического труда, однако не освобождает его от учя<
тия в производственном процессе. В механизированном произ-
водстве человек осущеттвтяет контроль и управление Но усо
вершенствование машин, увеличение их размеров, мощности,
частоты вращения и быстроты реакции позволяют применять
более сложные производственные процессы, в котовых человека
необходимо освобождать также и от управления Эти функции
должны выполни- ь специальные автоматические устройт ва
(рис. 2).
В< можно автоматизировать только те процессы, в кото-
рых полностью исключен ручной труд и человек осуществляет
то- ько функции управления Поэтому необходимой предчосы 1-
К"Ч автоматиза щи является полная механизация всех техно-
логических процессов включая транспортные вспомогательные
обслуживания и т. д.
J । производстве, как правило, механизируют лишь основ-
ные технологические операции, что, в первую очередь, требует
механизации вс< к вг помог стельных операций (полачн загото-
вок их установки в агпегаты. смены инструменте, контроль-
14
Рнс 2, Схема автоматизации технологического процесса
а — ручное управление, б автоматическое управление ТП техноло
гическнй процесс. PH — рабочая информации. У -- управление, П —
программа, УУ — устройство оправления
ных операций, а также транспортировки и упаковки готовой
продукции).
При полностью механизированном производстве требуется
участие человека для управления последовательностью опера-
ций, поддержания режимов их выполнения и т. д.
При сборке и монтаже РЭА. ЭВМ и приборов для выполнения
основных технологических операций не требуется больших фи-
зических усилий, их проводят в комфортных условиях, поэтому
степень механизации такого производства невелика Это сдер-
живает внедрение автоматизации технологических процессов
в этих отраслях промышленности.
Механизация, а тем более автоматизация, связаны с боль-
шими затратами средств, поэтому, чтобы они оказались эконо-
мически целесообразными, при автоматизированном производ-
стве технологические операции должны выполняться лучше и
быстрее, иначе они экономически не оправданы
Современные промышленные роботы нуждаются в постоян-
ном и квалифицированном обслуживании, их нужно програм-
мировать, перестраивать и т. д. Поэтому для эффективной
автоматизации производственных процессов приходится пере
страивать технологические процессы.
Механизации и автоматизации легче всего поддаются не-
прерывные производственные процессы, такие, например, как
выработка электроэнергии, переработка нефти, перекачка газа
и т п.
R таких производствах при наладке оборудования опреде-
ляются наиболее благоприятные режимы и задачей автоматиче-
ских регуляторов является непрерывное поддержание парамет
ров на заданном уровне. Поэтому степень автоматизации в них
очень высока один два оператора могут управлять такими
сложными комплексами, как АЭС и ГЭС, распределение энергии
в масштабах огромного региона, перекачка газа по трубопро-
водам протяженностью несколько тысяч километров и т. п.
Но условия работы радиотехнической, электронной и прибо-
ростроительной промышленности существенно отличаются от
11
рассмотренных выше. Производство радиоэлектронных уст-
ройств имеет явно дискретный характер, так как его продук-
ция — это отдельные приборы, собранные из большого коли
чества деталей и комплектующих изделий. Номенклатура вы-
пускаемых приборов велика, технологические процессы разно-
родны
Поскольку качество такой продукции зависит от многих
факторов, при сборке и монтаже необходимо производить раз-
личные контрольные операции, а на завершающей стадии —
длительные испытания и лабораторные исследования готовой
продукции.
В радиоэлектронной и других отраслях промышленности при
дискретном производстве максимальной эффективности автома-
тизации добиваются периодически-ритмичным выпуском про-
дукции. В этом случае деталь поступает для обработки на пер-
вый технологический агрегат, после выполнения операции пер
вая деталь передается на следующий агрегат, а первый начи-
нает обработку второй детали, затем - третьей и т. д.
За счет периодического поступления на каждый технологи
ческий агрегат новых деталей получается как бы непрерывный
процесс с заданным ритмом.
Последовательность технологических агрегатов создает ме-
ханизированную поточную линию Если на этой линии меха-
низированы транспортировка и установка деталей, а также
другие вспомогательные операции и имеется специальное уст-
ройство управления, то получается автоматическая линия
Автоматическую поточную линию составляют либо из уни-
вепсальных станков, либо из устройств, сконструированных для
выполнения определенных операций.
Автоматизации могут подвергаться как отдельные элементы
ручного управления и обслуживания машин, так и весь произ
Бедственный процесс. Примером автоматизации отдельных про-
цессов является автоматическое управление металлорежущим
станком или намоточным агрегатом.
§ 4.	Техноло'ические процессы пайки
контактных соединений
В радиоэлектронной аппаратуре первостепенное значение
имеет высокое качество и надежность электрических контактов
В ранний период развития радиотехники для получения хо-
роших контактов тытались применять массивные зажимы, по-
пускающие сильное сжатие. В результате этого при большом
давлении разрушались пленки оксидов иа поверхности провод
циков, а сами проводники частично деформировались и обра
зовывали срочный контакт Впоследствии стало ясно, что хо-
рошие контакт J могут быть получены только с помощью пайки
Пайка является опним из основных технологических процес
12
Рис. 3. Схема процесса пайка:
! паяльник. 2 — замещение флю-
са припоем, 3 — расплавленный
припой 1 — контактный лепес-
ток, 5 — провод
сов при производстве РЭА, при которой получается механически
прочная диффузионная связь металлов, имеющая постоянное
переходное сопротивление контакта. Кроме того, при пайке воз-
можны замена, перестановка и повторная пайка проводников
и других компонентов электрической схемы.
Схема процесса пайки показана на рис. З.Лри нагреве мате-
риала основного контакта и монтажного проводника, например,
.паяльником, припой расплавляется. Жидкий припой смачивает
контактный лепесток и проводник, заполняет все пустоты между
ними и частично проникает (диффундирует) в них. После ос-
тывания затвердевший припой образует сплошной массивный
контакт, который сохраняет свою прочность и электрическое со-
противление в широком диапазоне изменений температуры,
влажности и других внешних воздействий.
^Высокое и стабильное качество паяных контактных соеди-
нений достигается выполнением следующих условий:
выбором припоя, способного к диффузионному проникновению
в паяемые металлы и образованию оптимальной структуры па-
яного соединения;
» выбором оптимального состава флюса, обеспечивающего ак-
тивное растворение оксидной пленки или исключающего ее образо-
вание на поверхности соединяемых деталей и припоя,
подготовкой поверхностей соединяемых элементов, состоя-
щей из удаления загрязнений, оксидов, остатков лакокрасоч-
ных. консервирующих и пассивирующих покрытий, а также пред-
варительного лужения поверхностей;
выбором способа нагрева, при котором обеспечивается более
равномерный прогрев соединяемых деталей..
При монтаже РЭА чистым оловом не пользуются, его применяют только для
лужения медной посуды. Олово, как и серебро, не подвержено коррозии, но в от-
личие от серебра, оно гораздо дешевле и доступнее. Поэтому уже в древние
времена олово часто использовали для изготовления кубков и другой посуды,
а также украшений одежды и других предметов быта Оловом пользовались и
фальшивомонетчики.
Для контактных паек применяют сплавы олова со свинцом н другими
металлами. Одна из причин отказа от чистого олова при монтаже РЭА это
боязнь «оловянной чумы». Впервые с этим явлением столкнулись в конце
XVIU в., когда в Петербурге неожиданно стали рассыпаться оловянные пу-
говицы на солдатских мундирах. Долго не могли понять причину такого яв-
13
лення, но теперь мы знаем, что при низких температурах чистое олово кристал-
лизуется и переходит и очень хрупкую модификацию, которая рассыпается при
первом прикосновении.
Температура плавления чистого олова 232° С, свинца —
327° С, а сплава олова со свинцом ниже температуры свинца
и паже олова. Для различных сплавов зависимость температур
плавления и затвердевания от процентного содержания ком-
понентов называется диаграммой состояния. Для олова и свинца
диаграмма состояния показана на рис. 4 Оптимальным соотно-
шением является 64% олова (Sn) и 36% свинца (РЬ), при
котором температуры плавления и затвердевания совпадают и
имеют самое низкое значение (183° С).
Для большей текучести и хорошей смачивающей способности
припоя температура пайки должна быть выше точки его плав-
ления В этом случае необходимо учитывать, что прч слишком
высокой температуре может возникнуть коробление или рассло-
ение диэлектриков
Поэтому при монтаже РЭА предпочтение отдают припою
ПОС 61, содержащему 61% Sn и 39% РЬ: ь некоторых случаях
добавляют небольшое количество сурьмы (0,8%). Температура
плавления такого припоя 190° С. Для менее ответственных
паек применяют более дешевый припой ПОС-40, содержащий
40% Sn; температура плавления припоя 235° (
Химически активные вещества флюса должны вступать р
реакцию с оксидами металлов и удалять их с паяемых поверх-
ностей. Температура начала активного действия флюса должна
быть на 50 - 100° С ниже температуры плавления припоя,
а максимальная активность должна соответствовать темпера
туре пайки *"Флюс должен зашишать паяемые поверхности от
окисления кислородом воздуха.
Для того чтобы флюс легко удалялся с поверхности припоя,
его удельная масса должна быть меньше удельной массы рас
14
плавленного припоя. Кроме того, флюс не должен обладать по-
следующим коррозионным действием и снижать сопротивления
изоляции монтажных соединений.
При монтаже РЭА применяют флюсы, не содержащие кислот
(например, канифоль или раствор канифоли в этиловом спир-
те). Канифоль состоит из нескольких компонентов, основную
часть которых составляет сосновая смола.
Для улучшения очищающей способности канифольного флюса
в него вводят активаторы (органические и неорганические ве-
щества) Такой флюс называют активированным', им можно про-
изводить пайку без предварительного удаления оксидов после
их обезжиривания. В качестве активаторов спирто-каиифольн лх
флюсов применяют, например, этилацетат и метилэтилкетон.
Наилучшие рецепты флюсов составлены таким образом, что
большая часть их активаторов при температуре пайки разла-
гается или испаряется. Этого условия достигают в трубчатых
припоях с сердцевиной, выполненной из флюса, в результате
чего весь флюс в процессе пайки нагревается до температуры
плавления припоя. Поскольку флюс выплавляется раньше, чем
начинает плавиться окружающий его припой, происходит допол-
нительная активация
Кроме канифольных флюсов применяют кислотные флюсы
(на основе соляной кислоты, хлористых и фтористых метал-
лов). которые активно растворяют оксидные пленки на поверх-
ности металла Они оказывают сильное коррозионное воздействие
на контакты и проводники, поэтому при монтаже РЭА их не
применяют.
Для обеспечения пайки хорошего качества кроме правиль-
ного выбора припоя и флюса необходима тщательная подготов-
ка поверхностей деталей под пайку, которая производится как в
процессе изготовления деталей, так и непосредственно перед
монтажом различными способами:
механической зачисткой поверхностей;
горячим лужением, т. е. покрытием поверхностей, подлежа-
щих пайке, тонким слоем олова;
гальваническим лужением с последующим оплавлением осаж-
денного слоя олова или оловянно-свинцового сплава;
обезжириванием поверхностей органическим растворителем
(чаще всего бензином) непосредственно перед пайкой
Поверхности, подлежащие пайке, не следует зачищать
шлифовальной бумагой или иным наждачным инструментом,
так как зерна абразива, оставшиеся на очищаемой поверхно-
сти, плохо воспринимают пайку. Кроме того, зерна абразива
обладают полупроводниковыми свойствами, поэтому после за
чистки поверхностей шлифовальной бумагой готовые контакты
мо ут иметь неодинаковую проводимость.
Поверхности монтажных элементов не должны подвергаться
пассивированию, анодированию, фосфатированию, воронению,
15
так как после этого они утрачивают способность к пайке. Если
необходимо гальваническое защитное покрытие поверхности
применяют никелирование, цинкование, серебрение и др. Наи-
более широко используемым с"особом защиты поверхностей,
подлежащих пайке, является гальваническое лужение.
Необходимым условием, обеспечивающим хорошее качество
паяных соедииениг, является равномерный нагрев всех элементов
Ю темпера-уры, превышающей температуру плавления припоя на
30—’00' С. В противном случае снижается смачиваемость
паяемых поверхностей и ухудшается затекание расплав зенного
припоя в зазоры.
Поэтому способ нагрева выбирают в зависимости от конструк
ции деталей, входящих в узел, его габаритных размеров, при
меняемых припоя и флюса, а также материала основных деталей
н их покрытия.
Пайке наиболее хорошо поддаются медь и ее сплавы, несколь-
ко хуже — железо, плохо - • некоторые сорта высоколегирован-
ных сталей. Практически совсем не паяется алюминий
При монтаже РЭА для нагрева деталей использую1' паяль-
ник, размер и мощность которого выбирают в соответствии с
объемом и массой паяемых деталей.
В массовом производстве применяют также нагрев пламенем
газовой горелки индукционный нагрев токами высокой частоты,
электроконтактный нагрев, нагрев в жидких средах, в частности
волной припоя и т. п.
К недостаткам пайки относится сложность технологического
процесса, появление коррозии в местах гайки особенно при не-
совершенстве или нарушении технологии удаления ос гатков
флюса, а также невозможность объективного контроля качества
соединений.
Качество монтажных соединений проверяют внешним осмот-
ром используя лупу с 2— 10-кратннм увеличением, специаль-
ную пепеносъую лампу и зеркала Примеры визуального конт-
роля качества пайки при хорошей и п тохой сма сиваемости со-
единяемых деталей припоем приведены иа рис 5. а, б.
При пайке монтажных соединений паяная поверхность долж
на быть глянцевой, без видимых пор, наплывов, острых выпук
лостсй излишнего припоя и инородных вкоаплений. Ппипой дол
жеи заливать места соединений со всех сторон, заполняя ше, и
и зазоры между проводами и контактами Для обеспечения
хоропего качества пайки большое значение имеет поддержание
оптимальной температуры нагрева паяльника У правильно на-
гретого паяльника припой должен быстро рас гекаться по по-
верхности ст‘ ржня, не скатываясь с нее, а флюс — непрерывно
кипеть не образчя н и ара 11римеры правильной и неправиль-
ной пайки приведены на оис. 6, о. б
Для удаления остатков флюса места пайки протипают хлоп-
чатобумажи» й тканью или кисточкой, смоченными спиртом или
16
Рис. 5. 1 Примеры пайки соединяемых деталей
при хорошей (а) и плохой (б) смачиваемости
припоем
Рис. 6( Визуальный контроль качества паяных
соединений*
а — правильная панка, б — неправильная пайка
спирто-бензиновой смесью в пропорции 1 I После каждой
пайки контактные поверхности следует протирать спирто-бен-
зиновой смесью при условии обеспечения целостности лако-
красочных покрытий и изоляции. Кроме того, необходимо при-
нимать меры, исключающие возможность воспламенения па-
ров бензина.
§ 5.	Монтажный инструмент и приспособления
Для выполнения технологических операций монтажнику РЭА
требуется специальный инструмент Правильные выбор и при
менение инструмента способствуют повышению производитель-
ности труда, сокращению расходов материалов и электроэнер-
гии при выполнении монтажных работ, улучшению качества
и повышению надежности РЭА.
Инструмент для пайки. При монтаже радиоэлементов для
их пайки применяют электрические паяльники, нагревательным
элементом которых является спираль из нихромовой проволоки,
а саму пайку производят стержнем из красной меди. В конст-
17
Рис. 7. Электрические паяльники различной мощности:
а, б — маломощные, в — средней мощности, г — большой мощности
рукции паяльника предусматривается возможность установки
различных сменных стержней.
В зависимости от размеров паяемых деталей выбирают па-
яльники различных мощности нагревательного элемента и на-
пряжения питания. Для обеспечения большей безопасности
работающих наиболее широко используют паяльники с низким
напряжением питания 6, 12, 24, 36 или 42 В
Микропаяльник (рис. 7, а) предназначен (для пайки
выводов микроминиатюрных изделий РЭА (например. ИМС)
к установочным элементам печатного и объемного монтажа,
лужения и пайки микропроводов. Температура рабочего стержня
в установившемся режиме 280- 340° С. напряжение 6 В мощ-
ность 6 Вт, диаметр стержня 1,5 мм
Маломощный паяльник (рис. 7, б) предназначен
для пайки выводов микроминиатюрных изделий РЭА: к монтаж
ным элементам печатного и объемного монтажа.1 Температура
рабочего стержня 280—340° С, напряжение 6 В мощность
15 Вт, диаметр стержня 3 мм
Паяльник средней мощности (рис. 7, в) предназ
пячен для пайки и лужения монтажных проводов сечением до
0.18 мм , лужения монтажных элементов пайки и проводов намо-
точных изделий диаметром до 0,4 мм. Температура рабочего
с.ержня 280—340° С, напряжение 24 или 36 В мощность 25. 30 и
40 Вт диаметр стержня 4 -6 мм.
Мощный паяльник (рис. 7, г) предназначен для пайки
и лужения выводов компонентов РЭА и приборов, а также
18
Рис. 8. Различные формы электрических паяль-
ников:
о — ториевой, б — курковый, О — МОЛОТКОВЫЙ, г - уг-
ловой
лужения и пайки монтажных проводов сечением до 0,5 мм2
и проводов моточных изделий диаметром до 0,8 мм. Напряже-
ние 36 или 42 В, мощность 65 Вт, диаметр стержня 16 мм. —•
По форме рабочей части паяльники разделяются на торце
вые, курковые, молотковые, угловые и специальные (рис 8.
с — г). Торцовые паяльники применяют для монтажа в откры-
тых и труднодоступных местах аппаратуры, курковые и угло-
вые- для пайки открытых швов и монтажных соединений мо-
лотковые — для пайки электромагнитных экранов, шасси и дру-
гих массивных элементов РЭА.
Для быстрого и равномерного прогрева паяемых деталей
стержень паяльника должен соприкасаться с проводами и вы-
водами радиоэлементов на возможно большей площади. Поэтому
конец стержня паяльника затачивают на соответствующий угол
(25—45°) Периодически стержень нужно очищать от оксидов,
а его поверхность выравнивать и снова затачивать
---Инструмент для резки и формовки монтажных проводов.
Острогубпы-бокорезы (рис. 9, с) предназначены для резки мон
тажных проводов сечением до 0,75 мм2; их изготовляют из ин
струментальиой стали У8А с последующей термообработкой
режущей части Кусачками-бокорезами можно резать провода
пиаме ром до 2 мм. —
Провода большего диаметра рекомендуется резать торцевы-
ми кусачками, (рис. 9, б) Они менее удобны для монтажных
19
Рис. 9. Набор инструмента для резки н формовки монтажных проводов
й — острогу<5иы-бокорезыт б — ториевые кусачки, в — плоскогубцы с насечкой,
г — плоскогубцы без насечки, д — круглогубцы с цлкмнымм и тонкими губками,
е — круглогубцы С прочными губками, ж — хирургический пинцет, з часовой пин-
цет, и — ножницы
работ, так как их режущие кромки расположены под прямым
углом к плоскости рукояток, но более прочны. Боковые и тор-
иевые кусачки применяют, как правило, одной длины— 150 мм
Некоторые острогубцы снабжены мерной планкой и ловуш-
кой Мерная планка, закрепленная с внешней стороны одной
из губок с помощью винта позволяет обрезать провода по
установленному размеру Конструкция кусачек дает возмож
ность регулировать длину провода в пределах 0—25 мм.
Боковые острогубцы (бокорезы) с ловушкой предназначены
для обрезки концов проводов при работе внутри приборов.! Ис
пользование кусачек с ловушкой позволяет избежать попада
ния обрезков проводов в прибор.
Обрезаемый конец провода при резке защемляется пружиня-
щими пластинами, закрепленными на губках кусачек, а если он
меньше- расстояния между пластинами и режущими кромками
губок, то попадает в полость, образованную пластинами и губ-
ками. При развеленни губок обрезанная часть выбрасывается.
Плоскогубцы с прочными губками (рис. 9, в) и насечкой
на них предназначены для изгибания концов проводов и полу-
чения выводов сложной конфигурации при пайке лепестковых
контактов в процессе монтажа РЭА. Размеры рабочей части
губок обусловливают минимальные размеры элементов формов-
Рис 10 Комбинирован-
ный инструмент для над
резания и снятия нзоля
ции с проводов меха
ническим способом
ки. Кроме того, применяют
плоскогубцы с более тон
кими и узкими губками без
насечки (рис 9, г) Они
предназначены для изги-
бания неизолированных
проводов, чтобы не повре-
дить их поверхности.
Плоскогубцы, предна-
значенные для формовки
и обрезания пооводов,
используют для ступенча-
той гибки луженых концов
монтажных проводов се-
чением до 0,5 мм2 с одно
временным обрезанием
при подготовке их к рас-
пайке на лепестковые вы-
воды электоорадиозлемен-
тов. П юскогубцами трех
 типоразмеров можно изги-
бать провода на расстоя-
ниях 4 3 и 1.5 мм от места
их обрезания при соответ-
ствующем минимально
возможном расстоянии
гроводов от изоляции 8,
7 и 5.5 мм Для обрезания
гроводов плоскогубцы
снабжены сменными но-
жами, закрепленными на
губках винтами.
В комплект инструмен-
та входят также двое круг-
югубцев: первые - тон-
кие длиной 150 мм приме-
няют для фасонного изги-
бани। луженых концов
монтажных проводов и
формовки жит проводов в
Рис. 11. Приспособление для обжи-а
и снятия изоляции пр" разделке
монтажных троаод'в:
I - нить накала. 2 - зашитый ко- ih-jok
3 каре-ка. ' — кнопка ак*к |ення
кольцо (рис. 9, <Э); вторые с прочными губкями длиной 30 мы,
имеющими насечку на сходящихся поверхностях. Ими делают
кольца на концах проводов для крепления под гайку Диаметры
губок таких круглогубцев 3 3,5 мм у концов и 7—8 мм у о< пога-
ни । (рис 9, eV
I ">и монтаже Р->А часто приходится пользоваться пинце-
тами Длина хирургического пинцета (рис 9 эк) 130- ]40 мх-
Часовой пинцет (рис 9, з) имеет острые сходящиеся копны
«1
и применяется при работах с проволоками диаметром 0,05—
0,08 мм.
Инструменты для снятия изоляции с монтажных проводов.
Инструмент для надрезания и снятия изоляции с проводов мс
ханическ» м способом показан на рис. 10. Сечение жил проводов
0,2 мм2, длина снимаемой изоляции 8—12 мм, производитель-
ность до 900 концов в час. Также имеется приспособление для
снятия изоляции с проводов малых сечений (до 0,07 мм ) ме-
ханическим способом.
Пои разделке монтажных проводов сечением 0,1—0,75 мм2
с поливинилхлоридной и фторопластовой изоляцией применяют
специальные устройства для обжига и снятия изоляции । рис. 11).
Такое устройство представляет собой полый корпус, внутри
которо! э размещается каретка, обеспечивающая выдвижение
нити накаливания для пережигания изоляции Заканчивается
приспособление съемным колпачком с губками специальной
формы.
Запиленные и согнутые губки служат упором при пережи-
гании изоляции, а также предохраняют нить накаливания от ме-
ханических перегрузок в момент съема изоляции
Кроме того, приспособление для съема фторопластовой изо
ляьии им?ет трубку, которая присоединяется к вентиляционной
системе и служит для отсоса продуктов горения, обладающих
токсическими свойствами.
Также в набор инструмента входит специальный ручной съем-
ник изоляции, который предназначен для снятия обожженной
изоляции с монтажных проводов любых марок сечением 0.1
0,5 мм2 с одновременной скруткой токсведущих жил
Приспособление выполнено в виде пистолета с приводом от
электродвигателя через гибкий вал.
Совмещение двух операций — снятия изоляции и скручива-
ния жил — сокращает время разделки пооводов и претохра-
няе"| токоведущие жилы от механических повреждений, возмож-
ных при снятии изоляции острым инструментом.
§ 6	Безопасные приемы труда при выполнении
монтажных работ
При монтаже РЭА. а также лужении и пайке монтаж 1ых
проводников и выводов радиоэлементов должны быть преду-
смотрены меры, предохраняющие работающих oi ожогов, по-
ражения электрическим током и отравления
Ожоги, отравления и особенно поражения э юктрическим
током могут иметь различный характер и различную степень
тяжести вызываемых ими последствий: от кратковременного бо
левого ощущения «о необратимых изменений в организме по-
страдавшего человека, включая даже смеотельный исход.
22
Рис. 16. Условные графические обозначения резисторов на принципиальных
электрических схемах
а — постоянных, б — переменных (регулируемых), в- подстроечных, г — совмещен-
ных с выключателями
нальной мощностью 0,12 Вт и диапазоном номинальных значе
ний сопротивлений от 27 Ом до I МОм Длина этих резисторов
6 мм, диаметр 2 мм.
Постоянные металлопленочные резисторы типа МЛТ (метал-
лизированные. лакированные, теплостойкие) в зависимое™ от
размера и мощности выпускают четырех видов МЛТ-0,25;
МЛТ-0,5, МЛТ-1 и МЛТ-2 (цифры обозначают номинальную
мощность рассеяния;. На поверхность керамического основания
резистора наносится тонкая пленка сплава металла, которая
является его проводящим элементом.
Металлическая пленка допускает большие удельные нагрузки,
чем углеродистая. Поэтому по сравнению с резисторами ВС
резисторы МЛТ имеют меньшие габариты при той же мощ-
ности.
Проволочные резисторы представляют собой керами-
ческие трубки с намотанными f на них проводниками Йх изго-
товляют иа большую мощность рассеяния, они стабильны при
длительной электрической нагрузке, а также при изменениях
температуры и влажности окружающей среды.
На принципиальных электрических схемах резисторы условно
обозначают прямоугольниками (рис. 16, а—г). Рядом с условным
графическим обозначением помещают его буквенное обозначе-
ние прописную латинскую букву Р с порядковым цифровым
индексом, а также указывают номинальное сопротивление
Переменные регулируемые резисторы. Переменные резисторы,
сопротивление которых можно изменять в определенных преде-
лах. в РЭА применяют в качестве регуляторов усиления, гром-
кости, тембра и т. д. Как правило, переменные резисторы имеют
три вывода от концов токопроводящего элемента и от щеточного
контакта, который по нему перемещается
Для уменьшения размеров и упрощения конструкции токопро-
водящего элемента его выполняют в виде незамкнутого кольца,
а контакт закрепляют на валике. При вращении валика контакт
перемещается по поверхности токопроводящего слоя, в результа
те чего изменяется сопротивление между ним и крайними выво-
дами
В непроволочиых переменных резисторах токопроводящий
слой, обладающий сопротивлением, нанесен на подковообразную
пластинку из гетинакса или текстолита или впрессован в дуго-
2*
35
образную канавки керамического основания. В проволочных пе-
ременных резисторах сопротивтение создается высокоомным про-
водом, намотанным на колыйюбразный каркас в один слой
Условное графическое обозначение переменного резистора в
электрических схемах состоит из базового символа и знака регу-
лирования (рис. 16,6). Независимо от положения символа на
схеме стрелку, обозначающую реп пирование, проводят в направ-
лении снизу вверх под ,глом 45°
Существуют две схемы включения переменных резисторов в
электрическую цепь: регулирование тока в цепи i в этом случае
ре-улиоующий резистор называют оеостатом) и регулирование
г апряжеиил (в этом случае его называют потенциометром)
Разновидностью переменных резисторов являются подстроеч-
ные резисторы, в которых щеточный контакт перемещают о.верт-
кой. В условном обозначении подс~роечного ретистора вме-
сто знак । регулирования используют знак подстройки (рис
16,в).
Дл I регу щроваиия громкости, тембра, уровня записи в сте-
реофонической аппаратуре, частоты в измерительных генера
топах сигна юв применяют сдвоенные переменные резисторы,
сопротивления которых изменяются одновременно при повороте
общей оси На схемах символы входящих в них резисторов
< гараются расположить возможно ближе др^г к други, а механи-
ческую связь показывают штриховой линией
В бытовой РЭА часто применяют переменные резисторы,
обоединенг ые с одним или двумя выключателями. На схемах
символы их контактов размещают рядом с обозначением пере
менного резистора и соединяют штриховой линией с жирной точ
кой, изображаемой с гой стороны прямоугольника, при прибли-
жении к которой движок потенциометра воздействует на выклю-
чатель (рис 16, г). При этом имеется в виду, что контакты
замыкаются при движении от точки, а размыкаются при лрибли
женин к ней.
'Номинальное значение сопротивления резистора. Резисторы
выпускают сопротивлением от единиц до десятков и сотеч мил(
лионов ом?: Номинальные значения сопротивлении указывает
на корпусе резистора ^Резисторы сопротивлением от I ‘до 999 Ом,
обозначают числом без указания единицы цзмерения (например,
резистор 330 Ом обозначается числом 330J. Начиная с 1000 Ом
<роме цифр в обозначении используют буквы Тысячи ом оботнты
чают < речной буквой । ’ило), а миллионы ом—за-лавиой бук-
нои rt (мега). Резисторы сопротивлением от 0,1 VVOm и выше
могут обозначаться безуказания единиц измереи-ч (например
сопр* гнв. ечие 1 ЧОм обозначается 10).
Номинальное сопротивление указанное на резисторе, соот-
ветствует сттниаптной пкале номинальных сопротивлений
(табл, 1'. но может отклоняться от его действительного зна-те
ния в допу< тимых пределах.	i
ЗЬ
Таблица I Международным стандарт номин единых значении
сопротин еннй иепронолочных резисторов
Ом			кОм			МОм	
1	10	100	1	10	0.1	1,0	10,0
1.2	12	120	1,2	12	0.12	1.2	12.0
1.5	15	150	1,5	15	0.15	1.5	15.0
1.81	18	180 ‘	1,8	18	0.18	1.8	18.0
2,2	22	220	2.2	22	0.22	2,2	22.0
2.7	27	270	2.7	27	0,27	2.7	- .
3.3	33	330	3.3	33	0.33	3.3	
3,9	39	390	3.9	39	0.39	3.9		
4,7	47	470	4 7	47	0.47	4.7	
5,6	56	560	5.6	56	0.56	5,6	
6,6	68	680	6.8	68	0.68	6,8	। ।.—.
8,2	82	820	8.2	82	0.82	8,2	—
11аиболынее возможное отклонение действительного значения
сопротивления от маркированного на нем номинального опре-
деляется классом точности Постоянные непроволочные рези-
< горы разделяются на три класса точностг
класс I с допустимым отклонением ±5%; класс II —
±Ю%. класс III — ±20%.
11апример, резистор III класса с номинальным сопротивлением
10 кОм имеет действительное значение 8 12 кОм.
Выбор резистора ого или иного класса точности определяет-
ся его местом в РЭА Резисторы I класса используют там, где
необходима повышенная точность режима работы схемы В тех
цепях, где относительно большое изменение сопротивления мало
влияет на режим работы схемы (например, в цепях развязки),
можно применять резисгоры III класса
Для разгрузки принципиальных схем от лишних надписей,
а также для упрощения маркировки на корпусах приборов в
СССР введен i система кодипования обозначений номиналов всех
радиоэлементов, в том числе резисторов. Согласно этой системе
единицы любой величины обозначаются- буквами Е, тысячи — К
(кило), а миллионы— М (мега) Так, резисторы сопротивлением
47 Ом маркиоуются 47F. 12 кОм I2K, Я2 МОм 824 и т. д.
Сопротивления от 100 до 1000 Ом должны выражаться в полях
килоома, поэтому на месте нуля или запятой ставят соответ-
ствующую букву, чапример, 180 Ом =0 18 кОм обозначается
К18	9|0 Ом =0,9. кО'" К 11 <~оп 'ОТИВЛ'НИЯ от 100 до
1000 кОм, выражаемые в долях мегаома, например, ISO кОм;
= 0 15 Юм обозная ют 415 Если же номинальное сопротивлс
ние равно целому числу с дробью, то букву, выражающую
порядок величины, ставят на месте запятой, например: 2,2-Ом
2Е2; 5 1 кОм — 5КI; 4 7 МОм 4М7 и г д.
Кодированные буквенные обозначения установлены i для
допускаемых отклонений сопротивления от его номинального
значения: если допускается отклонение не более ±1% то на
37
корпусе ставится буква Р; если отклонение ±2% — буква Л;
±5% И; +10% С; ±20% — В. Гак, надпись на корпусе
резистора К75И означает номинальное значение сопротивления
750 Ом с допустимым отклонением ±5%. В некоторых случаях
для обозначения значений сопротивлений миниатюрных резисто-
ров типа УЛМ применяют цветовой код: четыре цветных кольца,
нанесенных на один конец корпуса Цвет первого кольца пока-
зывает первую цифру номинального значения, цвет нторого —
вторую нифчу. цвет третьего - число нулей, которые надо доба-
вить после первых двух цифр, цвет четвертого — допустимое
отклонение от номинального значения Значения цветовых и цов
приведены в табл. 2
Таблица 2 Цветовой КОД ДЛЯ маркировки радиоэлементов
Цвет кольца	Первое КОЛ1 по	Второе кольцо	Третье кольцо	Четвертое кол ню
Черный	—	0	.0	
Коричневый	1	1	0	±1%
Красный	2	2	00	+ 2%
Оранжевый	3	3	ОСЮ	
Желтый	4	4	0000	—
Зеленый	5	5	00000	_—
Синий	6	6	000000	
Фиолетовый	7	7			1 (_  ,.1
Серый	8	8	— 1	•О—
Белый	9	9			
Золотистый	—		од	±5%
Серебристый	—		0.0!	±'и%
Максимально допустимая мощность. Наибольшая мощность
постоянного или переменного тока, которую । е шстор может
длительное время выдерживать, существенно не изменяя свое-о
сопротивления, называется наксамально допустимой мощностью
Промышленность выпускает резисторы номинальной мощностью
рассеяния от долей до сотен ватта. В радиоэлектронной аппара-
туре наибольшее распросгра
некие получили непроволочные
резисторы номинальной мощ-
ностью рассеяния 0,12 0 25-
0.5; 1 и 2 Вт.
На электрических схемах
максимально допустимую мощ-
ность пезистора обозначают
Рнс 17 Условные обозначения
резисторов и электричек <их
схемах чак-ималтной мощн-стью
рассеяния:
а—0 05 Вт. 6 — 0.125 Рт в
О.2Х Вт г — 0.5 Вт д 1 В-
е 2 В’
38
знаками, помещаемыми внутри символа его условного графическо-
го изображения (рис. 17, а—е).
Часто максимально допустимую мощность на корпусе рези-
стора не указывают; опытный монтажник РЭА должен оцени-
вать ее но размерам и внешнему виду резистора Поэтому необ
холимо. чтобы электрическая мощность, рассеиваемая резисто-
ром, была меньше или, в крайнем случае, равна его максимально
допустимой мощности, указанной на схеме
$ 10. Конденсаторы
Одним из основных свойств конденсатора является его спо-
собность пропускать переменный ток и не пропускать постоян-
ного тока. Это свойство определяет широкое использование
конденсаторов в РЭА
Емкость конденсатора. Простейшим конденсатором является
система, состоящая из двух проводников, разделенных диэлект
риком или воздушным промежутком (рис 18 а, б). Если одному
из проводников сообщить электрический заряд, то на втором
проводнике должен возникнуть электрический заряд такого же
значения, но противоположный по знаку
Для сообщения электрического заряда одному проводнику
необходимо соединить его с одним из полюсов источника
электричества (рис 19, а) При этом цепь разомкнута и ток в
цепи не проходит Если же второй проводник подключить к
другому полюсу источника (рис. 19.6) то в момент замыкания
цепи возникнет кратковременный бросок тока, называемый током
заряда конденсатора
После заряда конденсатора между проводниками возникнет
определенное напряжение, а в диэлектрике — электрическое
поле .Если соединительные провода и сам источник убрать, то
поле и напряжение между проводниками сохраняются Поле
создается равными по значению, но противоположными по знаку
электрическими зарядами на проводниках, образующих конден-
сатор (рис. 19, в).
Напряжение, которое возникает при заряде конденсатора,
зависит как от количества электричества, размеров пластин кон-
денсатора и расстояния между ними так и от диэлектрических
свойств окружающей среды
Основным параметром конденсатора является его электри-
Рнс 18. Схема образования
конденсатора:
о — двумя прямолинейными про
воднчкамн, б — двумя пластн-
39
Рис. 19. Подключение конденсатора к источнику на-
пряжен ня:
л— к одному полюсу, б—к двум полюсам, е заряды
на пластинах конденсатора и образованное ими электри-
ческое поле
ческая емкость, определяемая по формуле
С= Q/U,
где Q — заряд конденсатора; U напряжение между его элект-
родами.
С увеличением площади пластин создаются условия для
накопления большего количества зарядов, что приводит к увели
чению емкости конденсатора. Однако этот способ приводит к
увеличению размеров конденсатора, что допустимо лишь до опре-
деленного предела
Другим способом увеличения емкости конденсатора является
уменьшение расстояния между его пластинами. В результате
этого разноименные заряды оказываются ближе друг к другу
и электрическое поле между пластинами становится более интен-
сивным. Но сближать пластины можно только до такого расстоя-
ния, при котором напряженность электрического поля не дости-
гает критического значения, создающего опасность пробоя и ко-
роткого замыкания
Кроме того, для увеличения емкости конденсатора между
его пластинами размещают диэлектрик. В количественном отно-
шении влияние диэлектрика характеризуется относительной ди-
электрической проницаемостью вещества е, которая для воздуха
равна единице, для стекла — 3—12, для слюды 6—8, для
большинства диэлектриков— I—20. Существует особая группа
веществ, называемых сегнетоэлектриками, относительная ди-
электрическая проницаемость которых 50—100 000.
Сегнетоэлектрики используют для изготовления конденсато-
ров большой емкости при малых размерах.
Материалы для изготовления конденсаторов помимо значи-
тельной относительной диэлектрической проницаемости должны
обладать большой электрической прочностью. Если между пла-
стинами конденсатора действует переменное напряжение, оно
вызывает циклическую переориентацию молекул диэлектрика» что
40
в свою очередь приводит к потерям энергии. Поэтому хорошие
диэлектрики на высоких частотах должны иметь малые потери.
Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). По опре-
делению конденсатор имеет емкость 1 ф, если при заряде его
1 К1 между пластинами возникает напряжение 1 В I Ф
= ; К-./1 В.
На практике используют другие единицы емкости, например
микрофарада । мкФ;, пикофарада (пФ;
1 мкФ=10“Е Ф; 1 пФ=10-12 Ф
Конденсаторы постоянной емкости. Свойства различных кон-
денсаторов в основном определяются особенностями используе-
мого диэлектрика, а металлические пластины (обк-.адки) играют
второстепенную роль. На коопусе конденсатора указываются
его тип, номинальная емкость и ее допустимые отклонения (%}
Буквы, входящие в обозначения конденсаторов, указывают на
материал из которого изготовлен диэлектрик: Б "4 — с бумаж-
ным диэлектриком; ПМ — с диэлектриком из полистирольной
пленки; КТ —керамический и т. д.
В бумажных конденсаторах диэлектриком служит
тонкая, хорошо пропитанная изоляционным сос гавом бумага,
а проводящими электоодами (пластинами) алюминиевая или
свиицово-оловянная фольга толщиной несколько микрон. Эти
конденсаторы широко используют во всех видах радиоэлектрон-
ной аппаратуры
Бумажные конденсаторы различаются конструкцией, номи-
нальной емкостью и рабочим напряжением. Наиболее широко
исптльзуют конденсаторы следующих типов
КБГ бумажные герметизированные, выпускаемые номи-
нальной емкостью от 470 пФ до 2 мкФ и рабочим напряжением
200, 400. 600. 1000 и 1500 В;
БМ — бумажные малогабаритные, предназначенные для ма-
логабаритной РЭА. Они заключены в металлические корпуса
цилин„рической формы и снабжены проведенными выводами;
БГМ — бумажные герметизированные малогабаритные, вы
пускаемые с одним изолированным от корпуса выводом и с
двумя выводами, их назначение такое же. что и конденсаторов
типа БМ
Металл о бумажные конденсаторы являются разно-
видностью бумажных. Диэлектпиком в них служит тонкая бу
мажная лента, пропитанная и покрытая с одной стороны тонким
слоем лака, на которую распылением нанесен слой металла
ТОЛЩИНОЙ менее I мкм
Э~и конденсаторы имеют значительно меньшие размеры, чем
обычные бумажные, при таких же электрических характеоисти-
ках Кроме того металлобумажные конденсаторы способны са
“'’восстанавливаться при пробоях диэлектрика, при этом практи-
чески не снижая своих электрических п |ряметров
41
d слоняны» конденсаторах диэлектриком служат
пластины высококачественной слюды, а проводящими элемен-
тами — металлическая фольга или тонкие слои серебра, нанесен-
ного распылением на поверхность слюды. Слюдяные конденсаторы
обладают очень малыми потерями и поэтому их используют
главным образом в высокочастотных цепях.
Промышленность выпускает саюдяные конденсаторы раз
дичиых типов: КСО (слюдяные, опрессованные пластмассой),
КСГ (слюдяные герметизированные) и СГМ (слюдяные герме-
тизированные малогабаритные 1
В керамических конденсаторах лиэлтктриком
служит трубка или пластина (диск) hj специальной керамики
с малыми диэлектрическими потерями, а обкладками — тонкие
слои серебра, нанесенные на поверхность керамики
Кроме того, изготовляют конденсаторы с диэлектриком из
сегнетокерамики. предназначенные для работы в цепях низкой
частоты.
В зависимое.и от температурного коэффициента емкости
(ТКЕ), т. е. относительного изменения емкости конденсатора при
изменении окружающей температуры, керамические конденса-
торы разделяются на шесть групп, каждая из которых имеет
соответствующий цвет окраски корпуса или маркировочной точки
Керамические конденсаторы различают по конструкции
и назначению. Наиболее расппострапены следующие типы
КТК трубчатые керамические
КТМ — керамические трубчатые малогабаритные,
КДК — дисковые керамические.
КДМ - керамические дисковые малогабаритные;
КДС дисковые сегнетокерамическис
Г леночные и металлопленочные конденсат,
р ы применяют в РЭА наряду со слюдяными и керамическими
[излектриком в них служит тонкая пленка из i олистирола
стиротЬлекса или фторопласта, а проводящими электродами —
тонкая фольга (в пленочных) либо нанесенный на пленку тонкий
метал, ический слой (в металлопленочных)
Стеклоэмалевые конденсаторы состоят из чере-
дующихся тонких слоев стеклоэмалевого диэлектрика и серебра
соединенных между собой в условиях высокой температуры 11о
своим электрическим параметрам они близки керамическим
конденсаторам и могут использоваться наряду с последними
Оксидные конденсаторы, называемые ранее электро-
литическими, в отличие от большинства конденсаторов других
типов полярны, т е требуют для норма тьной работы голяри тую
щего напряжения
Это значит, что включать ИХ можно только в цепи постоян-
ного или пугьируюшего (выпрям пенного) напряжения той
полярности, которая указана на корпусе (катод — к минусу,
анод к плюсу).
42
Рис. 20. Условные графи-
ческие обозначения конден-
саторов в принципиальных
схемах:
а — постоянной емкости» б —
переменной емкости, в — ок-
снАпмх, г — подстроечных
<)	<5)	в) г)
Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора
из строя, что иногда может сопровождаться взрывом.
В этих конденсаторах одной из обкладок (плюсовой) являет-
ся алюминиевый или танталовый электрод, а диэлектриком —
тонкий оксидный слой нанесенный на него электролитическим
способом Дpvraя его обкладка (катод) выполнена из бумажной
ленты, пропитанной электролитом. Свернутые в рулон ленты
помещены в металлический корпус, который часто служит вы-
водом второго электрода (минусового).
Основным преимуществом этих конденсаторов по сравнению
с другими является их небольшой объем на единицу емкости,
а недостатками — повышенный ток утечки (при перегреве)
и зависимость емкости от температуры.
Наиболее широкое распространение получили оксидные кон
денсаторы (КЭ) и малогабаритные оксидные (ЭМ)
Конденсаторы КЭ изготовляют в основном двух типов: КЭ-1
и КЭ-2 Они заключены в цилиндрический алюминиевый корпус,
являющийся минусовым выводом. Плюсовым выводом служит
контактный лепесток, расположенный у КЭ-1 иа текстолитовой
крышке, а у КЭ-2 - на пластмассовой втулке с резьбой, с по-
мощью которой они крепятся на шасси или корпусе прибора
Оксидные конденсаторы выпускают номинальной емкостью
2—4006 мкФ и рабочим напряжением h 500 В.
Конденсаторы ЭМ конструктивно оформлены в виде миниа-
тюрного алюминиевого патрона цилиндрической формы и имеют
проволочные выводы. На корпусе у одного из выводов обозиа
чена полярность включения конденсатора. Номинальная емкость
конденсаторов ЭМ 0,5—50 мкФ, рабочее напряжение 4—150 В.
Обозначения и маскировка конденсаторов. Условное графи
ческое обозначение конденсатора на принципиальных электри-
ческих схемах две параллельные линии — символизирует его
основные части две обкладки и диэлектрик между ними (рис
20. и — г).
Как правило, около обозначения конденсатора на схеме
указывают его номинальную емкость, а иногда допустимое на-
пряжение.
Номинальную емкость от 0 до 9900 пФ указывают иа схемах
без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9999 мкФ
с обозначением единицы измерения (мкФ)
11а корпусе конденсатора обозначают его тип, номинальную
емкость и ее допустимые отклонения (%), а также максимальное
43

рабочее напряжение, дату выпуска, фирменный знак завода-
изготовителя и материал диэлектрика.
Обозначения новых типов конденсаторов начинается с буквы
К (конденсатор), далее следует число, указывающее материал
диэлектрика, затем может быть буква, показывающая, длг каких
целей предназначен конденсатор, Далее номер разработки
и иногда вариант конструкции (строчная буква)
Числа, стоящие после первой буквы К, обозначаю.:
|0— керамический на номинальное напряжение ниже loot В,
15 керамический на номинальное напряжение 1600 В
и выше;
22 дгг стеклокерамический;
23 — стеклоэмалевый;
31 слюдяной малой мощности,
32 — слюдянч й большой мощности,
40	— бумажный с обкладками из фольги на максимальное
напряжение ниже 1600 В,
41	— бумажный с обкладкам из фольги на максимальное
напряжение 1600 В и выше;
42	— металлобумажный,
50 — оксидный (электролитический), алюминиевый;
51 — оксидный, танталовый, фольговый,
т). - воздушный;
61 — вакуумный:
70	лолистирольный с фольговыми обкладками;
71	— лолистирольный с обкладками, нанесенными на поверх-
ность пленки в виде слоя металлизации;
72	— диэлектрик из фторопласта.
Буквы, которые стоят после чисел, имеют следующие значе-
ния: п — конденсатор предназначенный для роботы в цепях
постоянного, переменного и пульсирующего токов, ч — в цепях
переменного тока, и — для импульсных режимов работы Если
после числа нет никакой буквы, это означает, что конденсатор
может работать только в цепях постоянного и выпрямленного
токов
В зависимости от размеров корпуса конденсатора его номи-
на 'иную емкость и допустимое отклонение указывают в полной
или сокращенной (кодированной) форме-/Полное обозначение
емкости состоят из соответствующего числа и единицы измерс
ния. При этом, как и на схемах, емкость от 0 до одой пф
у казьвают в пикофарадах (226 пФ, 1060 пФ и т д ), а ОТ 0,01 до
9999 мкФ в микрофарадах (0.047 мкФ. 10 мкФ и т л.). В со-
кращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают
буквами П (пикофарада). М (микрофарада) и Н 'нанофарада)
Емкость гл 0 до 100 гФ обозначают .буквой П после це юго
числа либо вместо запятой, например: 22 пФ маркируют 22П;
1,7 пФ. - 447, 8,2 пФ : 8П2 и т. д.
1 м"ость от 106 дф д0 о [ чкф обозначают в нанофарадах.
44
а от 0,1 мкФ и выше в микрофарадах. Если емкость выражена
в долях нанофарады или микрофарады, то соответствующее
обозначение единицы измерения помещают на месте нуля и за-
нятой (например, 180 нФ = 0,18 пФ—HI8, 0.33 мкФ МЗЗ
0,5 мкФ М50 и т. д.).
Если значение емкости состоит из целой части и дробной,
то обозначение единицы ставится на месте запятой, например:
1500 пФ =1,5 нФ и обозначается 1Н5, 6,8 мкФ—6М8 и т. д.
Емкость конденсатора, выраженную целым числом соответст-
вующей единицы измерения, указывают обычным способом
(0.0, мкФ—ЮН, 20 мкФ 20М. .00 мкФ Ю0М нт. д.)
Для указания допустимого отклонения емкости от номиналь-
ного значения используют те же кодированные обозначения, что
и для резисторов (см, § 9)
В зависимости от цепи, в которой используют конденсаторы,
к ним предъявляют определенные требования. Так, конденсатор,
работающий в колебательном контуре, должен иметь малые
потери на рабочей частоте высокую стабильность емкости при
изменениях окружающей температуры, влажности и давления
В зависимости от конструкции и диэлектрика конденсаторы
характеризуются различными ТКЕ, которые могут быть положи-
тельными либо отрицательными. Для сохранения настройки
колебательных контуров при работе в широком интервале темпе-
ратур часто используют последовательное и параллельное
соединения конденсаторов, ТКЕ которых имеют разные знаки
Благодаря этому при изменении температуры частота настройки
такого термокомпеисированного контура остается практически
неизменной во времени.
Для работы в диапазоне низких частот, а также для фильт-
рации выпрямленных напряжений необходимы конденсаторы,
емкость которых измеряется сотнями и тысячами микрофарад.
Такую емкость при достаточно малых размерах обеспечивают
только оксидные конденсаторы. Полярность включения оксид-
ного конденсатора показывают на схемах знаком «-1-» у той
обкладки, которая символизирует анод (см. рис. 20, б)
Наряду с таким обозначением для оксидных кондесаторов
установлен символ, в котором положительная обкладка изобра
жается узким прямоугольником; в этом случае знак «-|-» можно
не укавывать.
Для зашиты от помех, которые могут проникнуть в аппарату-
ру через цепи питания, используют приходный конденсатор
с тремя выводами, два из которых представляют собой сплошной
токопроводящий стержень, проходящий через корпус конден
сатора.. К стержню присоединяется одна из обкладок конденса
тора Третьим выводом является металлический корпус, с которым
соединена вторая обкладка Корпус проходного конленслтора
закрепляют непосредственно на шасси или экранг. а цепь пита
ния проводят через его средний вывод
45
Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкают-
ся на шасси или экран устройства, в то время как постоянный
ток проходит беспрепятственно.
С той же целью, что и проходные, применяют опорные кон-
денсаторы. представляющие собой монтажные стойки, устанав-
ливаемые на металлическом шасси.
Конденсаторы переменной емкости Конденсаторы переменной
емкости применяют для настройки и перенастройки колебатель-
ных контуров радиоприемников, диапазонных радиопередатчиков
и радиоизмерительной аппаратуры. Конденсатор переменной
емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из
которых может плавно перемещаться по отношению к другой
и входить в зазоры между пластинами второй группы В резуль-
тате такого движения плошадь перекрытия одних пластин други-
ми изменяется и соответственно изменяется емкость.
Основными параметрами конденсатора переменной емкости,
позволяющими оценивать его работу в настраиваемом колеба-
тельном контуре, являются минимальная и максимальная
емкости, которые, как правило, указываются на схеме рядом
с графическим символом конденсатора переменной емкости (см
рис. 20, г).
В большинстве радиоприемников требуется одновременная
настройка нескольких колебательных контуров (например, антен-
ный контур и контур гетеродина). Для этого применяют блоки
конденсаторов, состоящие из двух, трех и более секций. Подвиж
ные пластины в таких блоках закреплены на общем валу, вращая
который, можно одновременно изменять емкости всех секций.
Крайние пластины часто делают разрезными, что позволяет так
регулировать блок, чтобы емкости всех секций были одинако-
выми в любом положении ротора
Подстроечные конденсаторы применяют для установки на-
чальной емкости колебательного контура, определяющей макси-
мальную частоту его настройки Емкость подстроечных конден-
саторов можно изменять от единиц до нескольких десятков
пнкофапал Подстроечный конденсатор состоит из керамического
основания и подвижно закрепленного на нем керамического
диска. Обкладки конденсатора (тонкие слои серебра) наносят
методом вжигания.
§ 11. Трансформа~оры
Вокруг любого проводника, по которому проходит электри-
ческий ток, существует магнитное поле Если провод намотать
в виде спирали, то магнитные поля отдельных витков будут
суммироваться и получится катушка, имеющая северный и юж
ный магнитные полюса.
Чем больше витков у катушки и чем больший проходит
через нее ток. тем сильнее ее магнитное поле Если в катушку
46
Рис 21 Схема устройства
трансформатора
поместить железный сердечник то общее магнитное поле может
увеличиться в тысячи паз, т. е. железный сердечник концентри-
рует и усиливает магнитное поле, создаваемое катушкой. Креме
железа такими же свойствами обладают никель, кобальт и их
сплавы. Такие вещества называют ферромагнитными, <)днако
медь, алюминий, цинк и другие цветные металлы магнитными
свойствами не обладают
Свойство катушки образовывать магнитное поле при прохож-
дении через нее тока называется индуктивностью. Индуктивность
катушки характеризует запасаемую в магнитном поле энергию
электрического тока. Чем больше индуктивность, тем ботьше
энергия магнитного поля при заданном токе. Она зависит о
количества витков, формы и размеров катушки, а также от раз-
мера и материала сердечника I дииица индуктивности - генри
(Гн) Индуктивность катушкн равна 1 Гн. если i ри изменении
тока герез нее на 1 А за I с на ее концах возникает напряжение
самоиндукции, равное 1 В. В радиоэлектронике, как правило,
используют меныние единицы: миллигенри (мГн) и микроген-
ри (мкГн)
1 мГ^НО-* Гн; I мкГн 10' ° Гн
Например, индуктивность однослойной катушки диаметром
4 мм. длиной 5 см, с числом витков 160 равна 200 мкГн;
первичной обмотки силового трансформатора, содержащей
12 1,1 витков, и железного сердечника сечением 9 см"— I Г и.
F ели по виткам кату шки проходит переменный гок, то ее
магнитное поле также становится переменным При увеличении
тока магнитное поле увеличивается, при уменьшении — умены ia
етсч
При изменении направления тока через катушку соответствен
°)	fi)	в)
Рис 22 Основные конструкции мэгнитппрпводя трансфор*
матора
а броневой, б - стержневой, л тороыдэ пьныб
47
но изменяются полюса электромагнита Когда две катушки
расположены близко друг от друга или онч находятся на общем
магнитном сердечнике (рис. 21), при прохождении по первой
кат- шке переменного тока ее магнитное поле будет охватывать
вторую катушку и в ней будет индуцироваться переменный ток.
Таким образом возникает трансформация тока и напряжения,
а катушки на общем сердечнике образуют трансформатор
Трансформаторы состоят из магчитопровода и обмоток Маг
ни^опровод (сер 1ечник) набирается из тонких штампованных
ИТ или Г-образных пластин трансформаторной стали (рис 22, а)
либо наматывае~ся из стальной ленты (рис. 22. б), либо состав
ляется из кольцевых пластин (рис. 22, в)
Обмоткн выполняют из медного изолированного срсвода на
каркасе из электрически и механически прочного изоляционного
материала Для защиты трансформатора от внешних воздейст-
вий его пропитывают лаком, проваривают в парафине, заливают
специальным компаундом и др.
'Трансформаторы могут быть силовыми, входными, межкаскад
нымч и выходными.
Силовые трансформаторы служат для преобразова
ния напряжения электрической сети переменного тока (127 или
22С В) в более низкое напряжение для питания (после выпрям-
ления) эмиттерных и коллекторных цепей полупроводниковых
усилителей или в более высокое напряжение для питания
анодных цепей ламповых усилителей, а также ускоряющих
электродов электроиио-лучевых трубок в осциллографах, теле-
визорах, дисплеях и др
Для защиты от помех, проникающих в аппаратуру через
электрическую сеть питания, между сетевой (первичной) и дру
гимн (вторичными) обмотками помещают электростатический
экран, выполненный в виде однослойной незамкнутой обмотки
из изолированного провода, один конец которого заземляют при
монтаже.
Трансформаторы низкой частоты включаются в цепь усили-
ваемого сигнала
Входные трансформаторы предназначены для согла-
сования вхола усилителя с выходом какого-либо устройства
(например, динамического микрофона)
Меж каскадные трансформаторы применяют для
передачи и усиления переменного напряжения сигнала от одного
каскада усиления к другому не пропуская при этом постоянной
составляющей.
Выходные трансформаторы используют для согла-
сования сопротивления мощного оконечного каскада РЭА
с сопротивлением устройства на выходе (например, звуковой
колонкой!
Из-отовлегие трансформатора довольно трудоемкий процесс,
поэтому разработчики РЭА как можно шире исплдьзуют готовые
48
унифицированные трансформаторы, выпускаемые ьромыш."ен-
ностью. Для питания полупроводниковой аппаратуры специали-
зированные заводы выпускают 121 видов унифицированных
трансформаторов диапазоном мощностей I 65—200 Вт и напря
жеиием вторичных обмоток 0.65. 1.25; 2.5; 4. 5; 10; 20 В
$ 12. Коммутационные устройства
Коммутационные устройства — это большая группа элементов
РЭА и ЭВМ, предназначенных для включения, выключения и пе-
реключения различных электрических цепей. К коммутационным
устройствам относятся электрические соединители, различные
реле, кнопки и переключатели.
Выключатели используют для соединения и разъединения
электрических цепей, в частности для начального включения
аппаратуры. У этих изделий два рабочих положения: «Вклю-
чено» и «Выключено».
В радиоэлектронной аппаратуре переключатели используют
для включения и выключения блоков, переключения с одного
Диапазона на другой переключения режимов работы (например,
«прием- передача»), а также для дистанционного управления.
В приборах управления переключатели применяют для фиксации
определенного положения движущегося механизма, изменения
направления движения, останова механизма в определенном по-
ложении ит г
Любое коммутационное устройство содержит одну или не-
сколько групп контактов и механизм, с помощью которого они
могут быть замкнуты или разомкнуты (рис 23, а, б)
Однако независимо от конструкции коммутационного у ’ла
все выключатели и переключатели на электрических схемах
изображаются одинаково в виде наклонной прямой в | азрыве
линии связи (рис. 23, в).
Основные требования, предъявляемые к переключателям -
это надежность элекгпического контакта при его малом тере-
ходном сопро’ивлении. четкость фиксации положения контакта,
оптимальное контактное давление, надежность электрической
изоляции, малые межконтактные емкости и минимальные потери,
вносимые переключателем в работу аппаратчпы.
Одними из наиболее ответственных элементов любого пере-
ключателя являют я его контактные группы. Условия работы
и конструкция контактов определяются следующими факторами
током, ппохоцяшим через замкнутые контакты; напряжением иа
разомкнутых контактах: индуктивностью коммутируемой пепи
скорое гью размыкания; условиями охлаждения и частотой сра-
ба.ываиия.
Контакты подра тделяются на прижимные и притирающиеся
У прижимных контактов в начальный момент замыка-
ния площадь соприкосновения мала, поэтому переходное сопоо
40
Риг 23. Устройство и условное графическое изображение выключателя:
а с подвижным контактом, б - с соединительной перемычкой, в — в схемах
Тивление велико. С увеличением контактного давления неровности
материала контактов деформируются, поэтому увеличивается
площадь соприкосновения и уменьшается переходное сопро-
тивление.
У притирающихся контактов процессу контактиро-
вания предшествует трение одной контактной поверхности о дру-
гую, в результате чего происходит удаление слоя оксида
Притирающиеся контакты вследствие самозачистки обеспечи-
вают более надежное соединение, чем прижимные.
Более надежное соединение обеспечивается врубающимися
контактами (разновидность притирающихся контактов). Контак-
тирование в них осуществляется двумя параллельно установлен-
ными элементами, между которыми входит («врубается») под
вижный контакт. Однако при этом происходит интенсивный
механический износ контактов.
Контакты должны быть устойчивыми к электрической эррозии
и коррозии, так как эти явления приводят к снижению проводи-
мости контактного соединения. Материал контактов должен быть
износостойким, иметь высокие тепло- и электропроводность и не
допускать сваривания контактов друг с другом
К контактным материалам, обладающим этими свойствами,
относятся химически чистое серебро (Ср999), серебряно-медный
сплав (Ср770), твердая латунь и бронза, вольфрам и некоторые
сорта металлокерамики. Наилучшими свойствами обладают кон-
такты из драгоценных металлов: платины, платиноиридиевого
сплава (ПИЮ), золотоплатинового сплава (ЗлПл7), золотони-
келевого сплава (ЗлНкб).
Кнопки — это переключатели в которых при нажатии на
головку происходит замыкание или размыкание электрической
цепи При снятии давления с головки кнопки коммутирующие
контакты возвращаются в исходное положение. Кнопки приме-
няют в цепях постоянного гока и цепях переменного тока низкой
частоты, когда нужно произвести кратковременное замыкание
или переключение гока.
Кнопки выпускают в закрытом и открытом исполнениях При
закрытом исполнении контактную систему размещают внутри
корпуса кнопки, а наружу выступают только контактные лелеет
ки для пайки монтажных проводов
50
Рис. 24. Командные (а) и
и схемы нх переключений
Командные кнопки КН 1, КН-2 и КН-П предназначены для
коммутации электрических цепей постоянного и переменного
токов 0,05—1,5 А напряжением 10 50 В, коммутационные -
для работы в цепях постоянного и переменного токов до 4 А
напояжеиием до 220 В и проходной мощностью не более 250 Вт.
Командные и коммуационные кнопки и их принци, иальные
электрические схемы приведены иа рис. 24, а, б.
Кнопочные переключатели тока КП->1, КП-2, КП-3 предназна-
чены для коммутации электрических цепей noci о« иного и пере-
менного токов 0,2 -3 А напряжением 127—220 В и проходной
мощностью 25—660 Вт на каждую контактную парт Кнопочный
переключатель приведен на рис 25.
Малогабаритные кнопки КМ1-1, К^Щ! 1 KMA1-IV, КМАД1-1\'
препназначены для коммутации электрических цепей постоянного
Гис 25. Кнс
почный переключа-
тель
Рис 26. Мало-
галзрнтнзя кнопка
51

a) 
Рис. 27 Киоло"ные замыкатель (а) и размыкатель (б)
и их хлек-рические схемы
тока 0,0005—4 А напряжением 0,5—30 В и переменного тока
0.0005—3 А частотой 50—400 Гц и напряжением 0,5—250 В
Индекс А в обозначении малогабаритных кнопок указывает
на наличие арретира (фиксатора) в двух положениях (рис. 26)
Кнопочный замыкатель КЗ (рис. 27, а) и кнопочный размыка-
тель КР (рис. 27, б) предназначены для коммутации электри-
ческих цепей с активной нагрузкой постоянного тга 0.2—3 А
при напряжении 24—127 3 и переменного тока 0,2- -2 А при
ьапряже 1н i 24 220 В Предельная проходная мощность;— не
более 140 Вт
В радиоэлектронной аппаратуре. ЭВМ и различных приборах
Ф 4' М------------------IP
0)
'ис 28. Тумблеры (исдеключатели мгн юс-ню о действия)
O-TF1- ГВ) 2 В' 4 6 ГВ2 1. ТВ2 2. в ГГП 2
52
шипоко используют пепеключатели мгновенного действия, назы-
ваемые тумблерами.
Характерной особенностью тумблеров является независимость
скорости размыкания и замыкания контактов от скорости пере-
мещения ручки оператором. Вследствие большой скорости пере-
ключения контактов тумблеры можно использовать для ком-
мутации больших токов при больших напряжениях.
Тумблеры ТВ1-1, ТВ1 2, ТВ1-4 (рис 28, а) используют при
рабочем напряжении 1,6 220 В, токах 0 0001—5 А, тумблеры
ТВ2 ГВ2 2  при том же оабочем напряжении, токе 0 001	1 А
(рис 28, 6), тумблеры 7П1-2 — при том же рабочем напряже
нии, токе (постоянном и переменном) до 2 А (рис 28 в)
Тумблеры Г1, Т2 и ТЗ применяют при рабочем напряжении
127 -220 В, токе 0.2—3 А (рис. 29, а— я)
Малогабаритные тумблеры МТ1, МТЗ, МГД1, М1ДЗ могут
коммутировать постоянный ток 0,005 - 4 А при напряжении
0,5- *0 В и переменный ток при напряжении 0,5 -250 В 'рис 30,
а, б)
При монтаже РЭА большое значение имеет правильная
установка переключателей- положение «Включено» должно быть
вверху, а положение «Выключено» — внизу.
Сложные переключатели, предназначенные для одновремен-
ной коммутации нескольких элек^пических цепей, могут содер-
жать несколько замыкающих и размыкающих контактов или
их комбинации. Конструкция сложных переключателей можеп
Рис. 30. Малогаб рит»мс тумблеры:
п MT1 МТЗ л МТД1 мтд'з
быть различной. Например, в РЭА широко применяют галетные
переключатели
Статор галетного переключателя представляет собой кольцо
из изоляционного материала, на котором по окружности укреп-
лены пружинящие контакты- Внутри кольца расположен вра-
щающийся диск из изоляционного материала, на котором закреп-
лены проводящие секторы Контактные пружины статора, кроме
однойч не достают до ротора, а одна — удлиненная пружина —
находится в постоянном контакте с секторами ротора. Секторы
ротора имеют по одному удлиненному выступу, создающему
контакт с одной из коротких пружин статора. При повороте
ротора происходит переключение контактов.
Такие переключатели- характеризуются числом положений и
направлений, т. е. количеством независимых коммутируемых
цепей. В зависимости от числа галет и подвижных контактов
переключатель может иметь различное число положений и на-
правлений.
Электрические соединители используют в РЭА для
соединения отдельных узлов и блоков. Для передачи низкочас-
тотных сигналов применяют многоконтактные электрические сое-
динители. Высокочастотные сигналы передаются через специаль-
ные симметричные и коаксиальные соединители. Внутри блоков
коммутация сигналов между различными узлами производится
через плоские соединители.
Электрические соединители состоят из приборной части
розетки, устанавливаемой непосредственно на блоке, и кабель-
ной части вилки, монтируемой на кабеле. На одной части
располагаются гнезда, а на другой — штыри. Соединители раз-
личаются по числу рабочих штифтов (трех-, пяти- и семиштиф-
товые), наличию в них заземляющего устройства и способу
монтажа.
Многопроволные электрические соединители представляют
собой пластмассовое основание, на котором укреплены пружи-
нящие гнезда, они могут иметь до 100 контактов. Основание
с гнездами помещено в литой металлический корпус. Вилка
также состоит из пластмассового основания со штырями, уста-
новленного в корпус. При замыкании вилки и розетки скреп-
ляются накидной гайкой Чтобы обеспечить правильность вклю-
чения, на корпусе вилки имеется паз, а на корпусе розетки
выступ
Усилие соединения или разъединения соединителя зависит
от количества контактных пар Переходное сопротивление каж
дой контактной пары должно быть не более 0,01 Ом. Электриче-
ские соединители не рассчитаны на разрыв цепи под нагрузкой,
и разъединение их надо выполнять только при выключенном
токе в цепи контактов
Наряду с выключателями и переключателями, приводимыми
в действие усилием руки, в РЭА и приборах широко применяют
54
электромагнитное реле, коммутирующие электрические цепи по
сигналу извне
Реле состоит из электромагнита и одной или нескольких
контактных групп, управляемых приводным механизмом, свя-
занным с якорем электромагнита Контакты реле могут быть
замыкающими, размыкающими и переключающими. На элект-
рических схемах контакты реле изображаются теми же симво-
лами. что в условных изображениях выключателей и переклю-
чателей, а электромагнит — в виде прямоугольника с выводами
Электромагнитные реле являются очень распространенными
элементами автоматики и находят применение во многих облас-
тях. автоматическом регулировании, телемеханике, автоматиза-
ции производственных процессов, бытовых приборах и т. п Ав-
томатические системы могут содержать сотни, а иногда и тысячи
реле различных типов.
Широкое распространение электрических реле обусловлено
их двумя основными свойствами’ возможностью управлять элек-
трическими цепями на расстоянии и возможностью управлять
достаточно мощными процессами с помощью очень малых элект-
рических сигналов. Коэффициент усиления электрических реле
по мощности может достигать десятков тысяч.
Контрольные вопросы
I Что такое тепловые шумы и как они возникают?
2.	За счет чего в проводниках возникает сопротивление электрическому току’
3.	Каковы преимущества и недостатки монтажных проводов с фтороплас-
товой изоляцией по сравнению с другими монтажными проводами?
4	Для какой цели и РЭА применяют резисторы’
5.	Как маркируют постоянные резисторы?
6.	Как обозначают в электрических схемах переменные резисторы?
7	Для каких целей применяют сдвоенные переменные резисторы?
8.	Как поведет себя конденсатор при включении его в цепь постоянного
и переменного токов?
9.	От чего зависит емкость конденсатора, чем она определяется и в каких
единиц lx она измеряется’
10.	Что такое диэлектрическая проницаемость вещества?
II.	Каково включение оксидных (электролитических) конденсаторов и о каких
цепях их используют’
12.	Для чего в РЭА применяют конденсаторы’
13.	Для чего в РЭА применяют трансформаторы?
14	Каковы требования, предъявляемые к контактам коммутационных
устройств?
15.	Каково устройство электромагнитного реле?
55
Глава третья
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
Электронные приборы являются важнейшей частью всякой
современной аппаратуры. Основное назначение электронных при-
боров заключается в усилении и преобразовании слабых элект-
рических сигналов, поэтому их используют в радиоприемниках,
телевизорах, магнитофонах, аналитических приборах, электронно-
медицинской аппаратуре, устройствах автоматики и т д.
По конструкции, номиналам питающих напряжений, мощ-
ности, электронные приборы весьма разнообразны Первыми были
электронные лампы, которые длительное время оставались един-
ственными электронными приборами Сейчас в РЭА лампы почти
полностью вытеснены транзисторами и другими полупроводни-
ковыми приборами. Но электронные лампы или, как их еше назы-
вают, электровакуумные приборы проще по устройству и все
процессы в них значительно нагляднее, поэтому с их помощью
легче разобраться в основах действия всех электронных приборов.
§ 13. Электровакуумные приборы
Электронная лампа представляет собой стеклянный баллон,
из которого выкачан воздух, т е внутри баллона создан вакуум.
Делается это для того, чтобы внутри лампы электроны двигались
свободно, не сталкиваясь с молекулами воздуха Ток в электро-
вакуумных приборах создается потоком электронов, которые
испускаются впаянной в баллон нитью накала. Эта нить нагре-
вается проходящим по ней током от специального низковольтного
источника. Нагрев производится до такой температуры, при кото-
рой тепловая энергия электронов материала нити накала воз
растает настолько, что часть электронов может оторваться от
своих атомов и выйти в вакуум
Электрод, которым является испускающая электроны раска-
ленная нить, соединяется с отрицательным выводом высоковольт-
ного источника питания. Его называют катодом. Электрод, нахо-
дящийся < другой стороны баллона лампы, соединяется с поло-
жительным выводом высоковольтного источника Его называют
анодом (рис. 31, а).
1 [оскольку электрон является отрицательно заряженной час-
тицей, попав в электрическое поле, он устремляется в сторону
положительного электрода. Благодаря малой массе он пролетает
56
Рис. 31 Услопные графические
обозначения электронных ламп:
а — диод, б — триод, о — тетрод, £ — пси»
гол
Рис 32. Усилительный каскад
на электронной лампе
межэлектродное расстояние с большой скоростью за очень ко-
роткое время.
Иными словами, электроны способны реагировать на электри-
ческие сигналы чрезвычайно высоких частот, вплоть до миллионов
и миллиардов колебаний в секунду. Все электроны попадают на
анод. Таким образом в его цепи возникает ток.
Для управления потоком электронов между катодом и анодом
имеется еще один электрод— сетка (рис. 31, б), представляющая
собой проволочную спираль, между витками которой может про-
ходить поток электронов. Поданный на сетку потенциал влияет
на интенсивность электронного потока.
Сетка расположена близко от катода (ближе, чем анод),
поэтому небольшие изменения напряжения на ней оказывают
значительное влияние на интенсивность электронного потока,
т. е анодный ток лампы. Благодаря этому лампа может служить
усилителем электрических сигналов. Электронная лампа с тремя
электродами называется триодом.
Для улучшения параметров трехэлектродной лампы между
анодом и управляющей сеткой устанавливают еще одну сетку,
которую называют экранирующей. так как она предохраняет
входные цепи управляющей сетки от влияния выходной цепи
анола. Электронная лампа с четырьмя электродами (катод, анод
и две сетки) называется тетродом (рнс. 31. в) Название четырех
электродной лампы происходит от греческого слова тетра —
четыре. Чтобы вторая сетка не мешала прохождению электрон
кого потока на анод, на нее подается положительный потенциал.
Недостатком четырехэлектродной лампы является то, что при
некоторых режимах из материала анода выбиваются вторичные
электроны, которые в соответствии с законами движения заря
женных частиц в электрическом поле устремляются к положи-
тельной экранирующей сетке и создают ток в ее цепи В резуль-
тате этого уменьшается ток в цепи анода.
Следовательно, экранирующая сетка нарушает распределение
электронных потоков внутри лампы Чтобы уменьшить ее влия-
57
иие, между ней и анодом устанавливают третью сетку (рис. 31, г)
и подают на нее нулевой потенциал. Для этого сетку соединяют
с катодом, так как все потенциалы в электронных лампах отсчи
тываются относительно катода. Образовавшаяся в результате
этою электронная лампа имеет пять э. екгродов (катод, анод и
три сетки) и называется пентодом. Название пятиэлехтродной
лампы происходит от греческого слова пента пять
Третья (защитная) сетка пентода в некоторых лампах сое-
диняется с катодом внутри баллона лампы. Ни в большинстве
случаев от защитной сетки делают вывод наружу.
Так как электронный лоток внутри лампы управляется напря-
жением, радиоаппаратура на электронных лампах должна сопеп-
жать много пассивных радиокомпонентов (рис 32). За счет
прохождения тока через резисторы на них возникают потен-
циалы, которые оказываются на первой оет^е лампы следую-
щего каскада. Для того чтобы на следующий каскад попадали
только переменные потенциалы и не проходили постоянные, ис-
кажающие нормальный режим работы лампы, между каскадами
устанавливают разделительные конденсаторы
В анодной цепи находится резистор А’.,. создающий нагру-
зочное сопротивление, падение наппяжения на котором является
выходным сигналом данного каскада Через разделительный
конденсатор С, переменная составляющая выходного сигнала
подается на сетку лампы следующего каскада для дальнейшего
усиления.
В катодной непн лампы ставятся резистор и конденс ат —
Ск. создающие напряжение смещения на управляющую (пер-
вую) сетку пампы. Благодаря такому смещению сетка лампы
получает отрицательный потенциал, поэтому на нее не попадают
электроны и в ее цепи не возникает тока. Последнее очень
существенно, так как цепь управляющей сетки является входной
цепью, создаваемой источником сигнала, подлежащего усилению.
Этот источник маломощный, а ток в цепи первой сетки явля-
ется нагрузкой такого источника.
Резистор R, пере 1ает потенциал смещения ( егодаря чему
создается возможность «утечки» электронов, случайно попадаю-
щих на сетку. Потенциал экранирующей сетки задается падением
н шряжения на резисоре /?„ возникающим за счет прохождения
пэ нему тока сетки.
Большое количество пассивных компонентов в радиотехниче-
ской аппаратуре на злектронных лампах на первых порах не
оче нь бег покоило разработчиков, так как резисторы и конденся
орк были относительно дешевы, гораздо дешевле чем сами
лампы. Однако с ростом сложности аппаратуры количество к -ч
понентов в ней значительно увеличилось. 1'оответствечно воз
росла потребляемая мощность, значительная часть котопой ряс
ходова тясь ня накял кятлпов электронных ламп. Ч > главным
недостатком ГЭЙ с элск-ровакух иными прибо, ам а ягляяъ'я
58
большое количество паек, что снизило ее надежность Поэтому
с появлением транзисторов производители РЭА перешли на их
широкое применение
§ 14. Полупроводниковые материалы
Устройство и принцип действия полупроводников и электро-
вакуумных приборов имее~ существенное различие, несмотря на
то, что и те и трутне приборы служат для усиления и преобразо-
вания сигналов.
В полупроводниковых приборах нет вакуумного пространства
и все электронные процессы происходят в объеме i элупровод-
ника. поэтому их называют твердотельными устройствами Са-
мыми распространенными получровод пековыми материалами яв-
ляются элементы IV группы таблицы Д И Менделеева — герма-
ний (Ge) и кремний (Si). Используются также соединения элемен
тов III трупе ы - (фосфор (Р), мышьяк (As) с элементами V' i руп-
лы индий (In) галлий (Ga) и алюминий (AI)
У элементов IV группы (С, Ge. Si) на внешней электронной
оболочке четыре валентных электрона (рис. 33). Когда элементы
IV группы находятся в твердом состоянии, вег атомы сцепля
ются друг с другом своими валентными электронами и образуют
многократно повторяющуюся кубическую структуру (рис 34).
Ее называют структурой аамаза — самого твердого материала
в природе.
Прочное гь такой структуры объясняется тем, что каждый атом
своими четырьмя валентными электронами связывается с четырь-
мя соседними атомами в результате этого на внешних орбитах
образуется восемь электронов, создающих устойчивую конфи-
гурацию
На упрощенной схеме электронных связей в кристалле Ge,
приведенной на рис 35, наглядно показано, что все внешние
электроны связаны: н такой структуре нет свободных электронов.
Дсйствите 1ьно идеальный кристаллический Ge обладает свойст-
Рнс 33. Модели а-омгв
а углерода, б — кремния, в — германия
59
Рис. 34. Модель структуры алмаза
вами изолятора, а не проводника. Но при повышении темпе-
ратуры. т. е. с возрастанием тепловой энергии электронов, неко-
торые из них могут отрываться от своих атомов и создавать
проводимость кристалла. Таким образом, кристаллический герма-
ний является полупроводником, сопротивление которого снижает-
ся при повышении температуры в отличие от металлического
проводника, сопротивление которого с увеличением температуры
повышается.
Примесные полупроводники. Нагрев полупроводника может
вызвать его проводимость, но более эффективным методом являет-
ся введение в состав полупроводника небольшого количества
примесей определенных веществ.
Атомы примеси замещают некоторые атомы основного мате-
риала в узлах кристаллической решетки Свойства полученного
материала зависят от того, какие именно элементы взяты в ка-
честве примеси. Если добавляются элементы V группы (напри
мер, мышьяк или фосфор), то такие атомы имеют по пять валент-
ных электронов, четыре из которых образуют прочные структур
ные связи с окружающими атомами, а пятый - оказывается
слабо связанным и может создавать электрон проводимости.
Поэтому кристаллы Ge с примесями элементов V группы
образуют полупроводник «-типа (рис. 36, а). Символ « проис
ходит от латинского слова негативный — отрицательный и озна-
чает, что проводимость вызывается электронами, обладающими
отрицательными электрическими зарядами.
Вместо элементов V группы в качестве примеси можно взять
элементы III группы (например, индий, галлий и бор), имею-
щие только по три электрона на внешней орбите. Когда такие
60
Рис. 35. Плоский чертеж электронных связей
в кристалле германия
атомы встраиваются в кристалличесю'ю решетку Ge три электро-
н । образуют парные связи с окружающими атомами, но одна
из связей оказывается неполной.
Для укомплектования всех четырех связей трехвалентный
атом примеси может захватывать электрон у других, близко-
расположенных атомов основного материала. Результатом такого
пеоехвата электпонов является перемещение неполной связи к
сос" тему атому, а от него — к следующему и т д Такое от
сутствие электрона в валентной связи атомов, образующих крис-
таллическую структуру, называется дыркой.
Таким образом, при введении в кристалл трехвалентной при
меси в нем образуются дырки (рис. 36. б) Пол действием внеш-
него электрического поля дырки перемещаются в сторону отри-
цательного электрода т. е ведут себя как положительный заряд
На самом деле положительных зарядов нет и перемет; ю~ся
Рис 36. Иллюстрация эффекта введения элсмситля V группы, лбраэ^ющих
^-полупроводник (а), и элементов III i^ynnw, образующих рЛюлупроводиик (б)
61
электроны, замещающие дырки в соседних атомах При этом
они образуют новые дырки, которые, в свою очередь, замещаются
электррнами из ближайших атомов
Так возникает механизм движения зарядов внутри полупро-
водника: отрицательно заряженные электроны перемещаются в
сторону положительного потенциала, а освобождаемые ими места
(т. е. дырки) двигаются в противоположном направлении — к
отрицательному электроду.
Такой вид прохождения тока через полупроводник называют
дырочкой проводимостью, а сам проводник — р-германием (от
латинского слова позитивный — положительный).
Следовательно, подбором легирующих (т. е. изменяющих ос
новныр, свойства) примесей можно получить в одном и том же
полупроводниковом кристалле как положительную (дырочную),
так и отрицательную (электронную) проводимость. Оба типа про-
водимости используют в полупроводниковых диолах и тран-
зисторах.
В обоих случаях примеси должны вводиться в определенном
количестве, так как их избыток приводит к тому, что исходный
материал теряет полупроводниковые свойства и превращается в
обычный металлический проводник.
$ 15. Полупроводниковые диоды
При соединении «германия с р-германием образуется полу-
проводниковый диод, обладающий односторонней проводимостью
(рис. 37). Прохождение электрического рока через р-л-переход
возможно в том случае, если к обоим концам кристалла германия
подключить внешний источник напряжения.
Когда положительный полюс источника соединяется с р-об-
ластью, а отрицательны^ — с «-областью (рис. 37, а), свободные
электроны в «-области, устремляются в направлении р-д-пере-
хода Одновременно и положительные заряды дырок в р-области,
соединенной с плюсом источника питания, также движутся в
направлении р-ri-перехода. Поэтому в цепи проходит большой ток
даже при малом напряжении. Электроны проводимости, уходящие
на положительный электрод, непрерывно восполняются элект-
ронами из источника питания
Если поменять полярность внешнего напряжения (рис. 37, б),
то тока практически ие будет. Дырки в p-области, обладающие
положительными зарядами, движутся в сторону отрицательного
электрода, т е. удаляются от р-п-перехода, в это же время плю-
совой полюс батареи притягивает к себе электроны в «-области,
следовательно, также удаляет их от р-п-перехода На границе
двух областей количество свободных электронов быстро убывает
и ничем не восполняется, поэтому ток почти полностью пре-
кращается.
Такцм образом, полупроводниковый диод проводит электриче
62
Рис. 37 Схема образования р-л-лереходаг
а прямое включение. 6 — обратное включение
ский ток только в одном направлении и может использоваться
в качестве выпрямителя переменного тока
Классификация и система обозначений полупроводниковых
диодов. В электрических схемах полупроводниковые диоды обо-
значаются символом (рис 38, а) Вершина треугольника указы-
вает направление прямой проводимости, а короткая черточка,
перпендикулярная линиям подключения диода, символизирует
катод. Таким же символом обозначают полупроводниковые вы-
прямители, состоящие из нескольких последовательно или парал-
лельно соединенных диодов Рядом с условным обозначением
диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как
правило, указывают их тип.
Варикапы. Электронно-дырочный переход, к которому прило-
жено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора
При этом диэлектриком является область вблизи р-л-переходов
имеющая мало свободных носителей ,аряда. а обкпадками ков
денсатора — прилежащие слои полупроводника с электрическими
зарядами разных знаков
Напряжением, приложенным к р-п nepexonv, можно изменять
его толщину, а следоватсл! но, емкость между слоями полупро-
водника. Это явление используют р специ тльных полупрсводни
ковых приборах варикапах (переменных емкостях).
Условное графическое обозначение варикапа пока са но иа
риг. 38, б: две параллельные черточки являются символом кон-
денсатора
Варикапы широко применяют для настройки колебательных
контуров, в устройствах автоматической поде тройки час готы а
также в качестве элементов частотных модуляторов
Туннельные диоды. Их изготовляют из полупроводниковых
материалов с большим содержанием примеси, в результате чего
полупроводник превращается в полуметалл. В туннельных диодах
получается необычная форма вол ьт-ам лепной характеристики,
имеющая падающий участок, т е область отрицательного сопро-
тивления Благодаря этому их используют для 'ечерирования и
усиления электрических сигналов и в п< реключающих устройствах
Достоинством таких диодов является ТО, ЧТО гни могут ра
I
—— й и	—bl.— —й--------------------й-
а)	в;	6)	г)
Рис. 38 Условные графические обозначения в электрических схемах:
а — обычный диод, б — варикап, я — туннельный диод» г — стабилитрон
ботать на очень высоких частотах. Катод туннельных диодов
обозначается прямей скобкой (рис. 38. в).
Стабилитроны. Полупооводниковые стабилитроны работают
..а обратной ветви вольт-амперной характеристики При включе-
нии их в обратном направлении напряжение на р-п переходе
остается почти постоянным, несмотря иа изменение тока через
переход.
Благодаря этому свойству стабилитроны широко применяют
в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов и источ-
ников образцовых напряжений в стабилизаторах напряжения
на .ранзисторах.
Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку (катод базо
вого символа диода) дополняют коротким штрихом, направлен-
ным в сторону анода (рис 38,г).	'
Для защиты полупроводниковых диодов от внешних воздев
ствий структуры с р-п-переходами помещают в герметичные
корпуса (рис. 39)
Корпуса мощных приборов, кроме того, обеспечивают необ-
ходимые условия для отвода теплоты, что является одной из
гтяв 1ых задач гри конструировании и монтаже РЭА.
Для охлаждения мощных диодов используют теплоотволяшие
радиаторы, работающие в условиях естественной конвекции или
принудительного обдува, а также конструктивные элементы узлов
и блоков аппаратуры имеющие хороший теплоотвод. Крепление
приборов к радиатору должно обеспечивать на. ежный тепловой
контакт
В основу системы обозначений полупроводниковых диодов по
ложен буквенн '-цифровой код. Первый элемент этого кода (буква
или цифра) обозначает исходный полупроводниковый материал,
на основе которого изготовлен данный прибор, второй элемент
(буква) определяет подкласс приборов, третий (цифра) один
из основных признаков, характеризующих прибор, четвертый —
номеп разработки
Для обозначения исходного материала используют следующие
символы
Г или 1 германий;
К им 2 - кремний;
А или 3 соединения галлия (например, арсенид галлия!:
И или 4 сое {мнения индия (например. <±>< сфид ин щя)
Для обозначения подклассов полупроводниковых диодов
используют одну из следующих букв (второй »лемент обозна
чеиия!:
Ч
Рис 39. Конструкции полупро-
водниковых диодов
а Д2. Д9. ДЮ, б — МДЗ. в —
Д7 Д206. Д211, Д217 Д2Ю. Д226.
г —Д101 д — Д104, Д105
Д — выпрямительные, импульсные диоды, термодиоды и т.п.,
1 [ — выпрямительные столбы и блоки;
В — варикапы;
А — высокочастотные диоды;
С — стабилитроны,
Г генераторы шумов
В третьем элементе для обозначения диода используют сле-
дующие символы:
1	выпрямительные диоды с постоянным или средним зна
чением прямого тока не более 0,3 А,
2	— выпрямительные диоды с постоянным или средним зна-
чением прямого тока от 0.3 до 10 А.
3	— магнитодиоды, термодиоды и др.
4	— импульсные диоды с временем восстановления обрат-
ного сопротивления более 500 нс;
5	. 6. 7 — импульсные диоды с различным временем восста-
новления обратного сопротивления.
Приведенная система кодирования диодов введена в действие
в 1981 г
Для обозначения большинства типов приборов используют
другую систему условных обозначений. У приборов, разрабо-
танных до 1 °64 г и выпускаемых до настоящего времени, услов
ные обозначения состоят из двух или трех элементов' первый
элемент обозначения — буква Д, характеризующая весь к race
полупроводниковых диодов, второй число, указывающее об-
лает., применения:
от 1 до 100 точечные германиевые диоды;
СТ 101 по 200 точечные кремниевые ДИОДЫ,
т 201 до 300 плоскостные кремниевые лиоиы:
от 301 до л0п — плоскостные германиевые диоды;
от 401 до 500	смесительные СВЧ-детекгоры;
пт 801 до 900	стабилитроны;
от 901 до 950 - варикапы:
от 951 до оо9 - туннельные диоды
I--I432
6Д
$ 16 Биполярные транзисторы
Название «транзистор» происходит от сочетания двух англий-
ских слов: трансформатор, т. е преобразоватепь, и резистор
(сопротивление) Транзисторы могут усиливать слабые сигналы,
потребляя при этом энергию от источника питания.
Транзистор состоит из трех областей с различными типами
проводимости (рис 40, а, б), называемыми эмиттер, база, кол-
лектор и образующими два р п-перехода. В зависимости от ти
пов проводимости эмиттера, базы и коллектора все .ранзисторы
разделяются на два типа: п-р-п и р-п р
Условные графические обозначения в электрических схемах
обоих типов транзисторов показаны на рис. 41 а, б На этих
обозначениях короткая черточка i выводом от середины изоб-
ражает базу, две ..инии, проведенные к ней иод углом 60', сим-
волизируют эмиттер и коллектор. О типе транзистора судят по
символу эмиттера: если стрелка на изображении эмиттера на-
правлена от базы наружу (рис 41, а), то это означает, что
траизис ор п-р-л-типа, если же стрелка направлена в противо-
положнчю сторону, т. е. к базе, то транзистор р-п-р типа
(оис. 41, б). Для наглядности условное обозначение транзис-
гора помещают в кружок, символизирующий его корпус
Как р-п-р-транзисторы, так и п-р-п транзисторы имеют один
и тот же принцип действия и одинаковые усилительные свой
ства, но отличаются полярностью включения источников пита-
ния В обоих случаях один р-гг-переход включается в прямом
направлении. 1 (апример, для п-р-ч-транзисторов п область
эмиттера с электронной проводимостью подключается к отрица-
тельному полюсу истс [ника питания а о-область с дырочной
проводимостью соединяется с положительным выводом источ-
ник I.
Под действием приложенного напряжения в л-об 1ясти эмит-
тера э пектроиы устремляются в сторону базы, а в р-области
базы дырки движутся к отрицательному полюсу источника пи-
тания На границе р-п перехода они встречаются и, взаимодей-
ствуя друг с другом, образую, значительный прямой ток, не-
смотря И । малое напряжение в цепи эмиттер - база.
Рнс 40 Схема yc ipoftciaa бг-писзрных граиэист эре в
й л-р-л-тнпа, б — р и-р-типа; Э— .эмиттер. Б— база. А - коллектор
66
Рис. 41 Условные графи-
ческие обозначения
транзисторов:
а	л -/>-п-типа, б — р-п-р-
гнпа
П'Р~П	р-Пр
а)	5)
Другой р-п-переход включается в обратном направлении i
образует коллекторную цепь, в которой носители тока, т. е
электроны в и >бласти и дырки в p-области, движутся в проти-
воположных направлениях. Поэтому на границе р-п-перехода
образуется слой, обедненный носителями и обладающий высо-
ким сопротивлением.
Усилительный эффект в транзисторах получается за счет
того что область базы делается очень тонкой — от 0,5 до 0,7 мкм
При такой малой толщине базы часть электронов из смещенной
в прямом направлении цепи эмиттер — база проникает в р об
л асть базы и приближается к границе второго р-п-перехода
Здесь электроны подхватываются положительным потенциалом
на коллекторе и создают ток в его цепи Но так как напряже-
ние источника питания коллекторной цепи всегда выше напря
жечия цепи эмиттер база, а ток примерно одинаковый, в вы
хрдной цепи происходит усиление мощности.
Ос юнные параметры и система обозначения транзисто-
ров. Конструкции самых распространенных видов транзисторов
показаны иа рис 42.
Основные параметры, характеризующие свой, тва транзис-
торов приведены ниже:
материал (германий или кремний);
тип траизисгора (р-п-р или и р-п):
статический коэффициент усиления по току;
максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе По
этому параметру все транзисторы делятся на маломощные
(/’СО.З Вт), средней мощности (0,3 Вт<гР^1,5 В-1 и большой
мощности (Р~> 1,5 В )
граничная частота коэффициента усиления по току, тран-
зисторы могут быть низкочас готными (граничная часто. а ниже
3 МГц), средней частоты (граничная частота до 30 МГц), вы-
сокочастотными и СВЧ;
коэффициент собственного шума.
Система обозначения современных транзисторов основана
на их физических свойствах и конструктивно-технологических
признаках В основу < истемы положен буквенно-нифповой коп
Первый элемент показывает исходный полупроводниковый
материал, На оеНОве которого изготовлен транзистор, например:
I или 1 - гепмяний ИЛИ его соединения;
3*
67
Рис, 42 Конструкции корпусов транзисторов:
0-МП9 МП10. МП35. МП38, МП 101. МП 113, б—КТ373. КТ502, КТ503, в
ГТ403. г— KT3I5, KT3GI. 0-KT6OI, КТ602. КТ807, е— КТ805. KT8I4: К — колле*
тор, Б — база, Э — эмиттер
К или 2 - кремний или его соединения
Второй элемент (буква) определяет подкласс транзистора,
например:
Т — „ля биполярных транзисторов, П для готовых
Третий элемент (цифра) характеризует значение рассеива
емок мощности и граничной частоты, напримео:
1	— маломощные низкочастотные транзисторы (ри< 42, а)
2	маломощные транзисторы средней частоты;
3	— «аломощные высокочастотные транзисторы и СВЧ
(рис. 42, б)
4	- низкочастотные тран шсторы средней мощности
(рис 42, в);
5	транзисторы средней мощности, средней частоты;
6	— высокочастотные транзисторы средней мощности
7	г низкочастотные транзисторы большой мощности.
8	— транзисторы большой мощности, средней частоты
(рис 42 г — <?);
9	— высокочастотные транзисторы большой мощно' ти и
СВЧ
Четвертый элемент (цифра) порядковый номер разра-
ботки транзистора
Пятый элемент (бчква) условно определяет классификацию
по параметрам транзисторов, изготовленных по единой техно-
ЛО1 ии
Для обо 'чачения порядкового номера разработки исполь
эуют числа от 01 до 999. В качестве классификационной литеры
испо ьзуют буквы русского алфавита от А до Я, за исключи
пнем сходных по начертанию с цифр тми 3, 0. 4
I ким образом, современная система обозначений i с эволяст
по наименованию типа получить значительный объем инфор
мании о свойствах транзистора Например ГТ101 А — германи-
евый биполярный маломощный низкочастотный транзистор, но-
мер разработки 1, группа А;
Ь8
21399Л кремниевый биполярный маломощный СВЧ, номер
разработки 99, группа А.
В аппаратуре транзистор может быть использован в широ-
ком диапазоне напряжений и токов Ограничением служат зна-
чения предельно допустимых режимов, превышение которых
в условиях эксплуатации не допускается
Даже кратковременное превышение предельно допустимых
режимов, указанных в справочнике, может привести к пробою
р-л-перехода, перегоранию внешних выводов и выходу прибора
из с гроя
При применении мощных транзисторов необходимо обеспе-
чивать правильный тепловой режим работы, чтобы температура
корпуса транзистора не превышала допустимую. При повыше-
нии температуры корпуса может увеличиться температура р-п-
перехода, в результате этого возникнет его тепловой пробой.
Чтобы избежать такого явления необходимо улучшать отвод
теплоты от корпуса транзистора.
В качестве теплоотводов для мощных транзисторов могут
использоваться специально сконструированные радиаторы, вы-
полненные из материалов высокой теплопроводности, или кон-
структивные элементы шасси и корпусов приборов. Крепление
мощных транзисторов к радиаторам должно обеспечивать их
надежный тепловой контакт.
I' Условные обозначения биполярных транзисторов, разрабо-
танных до 1964 г и выпускаемых до настоящего времени, со-
стоят из двух или трех элементов.
Первый элемент обозначения — буква II — характеризует
класс биполярных транзисторов, две буквы МП — класс тран-
зисторов в корпусе, герметизируемом холодной сваркой
Второй элемент обозначения — одно-, двух- и трехзначное
число, которое определяет порядковый номер разработки и ука-
зывает на подкласс транзистора по значениям допустимой рас-
сеиваемой мощности и граничной частоты
от 1 до 99 — германиевые маломощные низкочастотные тран-
зисторы,
от 101 до 199—кремниевые маломощные низкочастотные
транзисторы;
от 201 до 299 — германиевые мощные низкочастотные тран-
зисторы
от 301 до 399 — кремниевые мощные низкочастотные тран-
зисторы.
•Э1 Система обозначений транзисторов зарубежного производ-
ства состоит из двух букв, за которыми следует серийный номер
разработки
Первая буква указывает материал' А — германий В—'Крем-
ний, С — арсенид галлия, D— антимонид индия (InSb).
Вторая буква указывает основную Тферу применения А
детекторный диод. С - транзистор малой мощности для диапа
60
зона звуковых частот. D мощный транзистор для звуковых
частот, Г — транзистор для радиочастотного диапазона, L —
мощный транзистор для радиочастотного диапазона, Р — чув-
ствительные к излучению полупроводниковые устройства; S —
транзисторы для работы в переключательных и цифровых устрой-
ствах. I мощные транзисторы для работы в переключатель-
ных устройствах.
Третий элемент состоит либо из трех цифр, если данный
транзистор в основном предназначен дли использования в бы-
товой аппаратуре, либо он имеет еще одну букву и две цифры
если данное полупроводниковое устройство предназначено для
использования в профессиональной аппаратуре
Например, AF139 — германиевый транзистор радиочастот
ного диапазона, предназначенный в основном для установки
в аппаратуру массового применения
Планарные транзисторы. Большинство транзисто] ...< имеет
планарную конструкцию. Термин «планарный? относится щ i
принципу действия, а к устройству и методу изготовления. Пла-
нарными называют полупроводниковые приборы, у котовых все
технологические процессы изготовления проводятся только i
одной стороны (с наружной поверхности)
Получение сверхтонкой области базы может быть достигну-
то диффузией примесей в пластину кристаллического кремния
В пластину, обладающую исходной р-проводимостью. вводится
примесь, которая создает в определенной ее части л-проводи
мость, например с поверхности в объем пластины Си или Si вво-
дится фосфор — элемент V группы
Затем в следующем технолот ическом цик ie в объем плас-
тины с «-проводимостью вводят бор (элемент III руппы) и тем
самым часть пластины со гтороны внешней поверхности снова
превращают в р-кремний. В готовом приборе это будет область
базы, а полученная в предыдущем цикле— область коллектора
Область базы «залегает? на глубине несколько микрон от по-
верхности (например, 3 мкм).
После этого еще раз делается диффузия фосфора и обра-
зуется «-область эмиттеоа. Глубина последнего слгя должна
быть 2,3 мкм, тем самым обеспечивается ширина базы 0,7 мкм
Это очень ответственный процесс, так как если ширина базы
будет большой, то коэффициент усиления транзистора окажется
малым.
В результате образуется структура, изображенная на рис 43
(масштабы на рисунке не соблюдены). Фактически каждый
отдельный транзистор имеет очень малые размеры и рассмот-
реть его можно только под микроскопом.
Благодаря очень малым размерам на одной пластине крем-
ния диаметром 33—30 мм можно сделать 1200- 1400 пла, а| ных
приборов а за очи" раз в едином технологическом цикле обра-
ботать 25—30 пластин В этом заключается принцип иит₽граль-
70
Рнс 43. Схема образо-
вания планарного тран-
зистора
но-групповой технологии, при которой компоненты и приборы
изготовляются партией, обрабатываемой одновременно
Первоначально кремниевые пластины тонким алмазным рез-
цом разрезались на отдельные чипы, т е. маленькие кусочки
(примери т 1X1 мм) которые монтировались в корпус и полу-
чались дискретные транзисторы. Но довольно быстро специа-
листы поняли, что В”е< о того, чтобы сначала резать пластину,
а затем проводниками соединять полученные транзисторы в
соответствии с электрической схемой блока аппаратуры, можно
гораздо быстрее, проще, дешевле и, самое главное, надежнее
сразу соединять все транзисторы в требуемую схему непосред-
ственно на поверхности кремниевой пластины Для этого есть
все возможности, так как все выводы эмиттера, базы и коллек-
тора сделаны на верхней поверхности кремниевой пластины
Полученное таким образом устройство было названо интеграль-
ной микросхемой (ИМС)
В первых ИМС каждый чип содержал один логический (циф-
ровой) элемент, состоящий из транзистора и необходимых для
его работы пассивных компонентов, главным образом ре зис-
торов
В 1964 г несколько электронных фирм предложили ИМС.
содержащие от двух до четырех логических э 1ементов иа одном
чипе. Годом позже в продажу поступили ИМС, содержащие
8- 10 логических элементов в одном корпусе. Во второй поло-
вине 1965 г. стало практически реальным размещение в одном
корпусе до 20 логических элементов.
П юизводство РЭА вступило в новых этап производство
аппапатуры третьего поколения Это биполяоные транзисторы,
«г. е такие, в которых для переноса тока используются два вида
носителей — дырки и электроны. Новый мощный толчок разви-
тию ИМС и переходу к производству РЭА четвертого (.околения
дало использование МОП транзисторов
§ 17 МОП-транзисторы
Название МОП -раизисторов отражает особенности их струк-
туры, так как в чих имеется металлический затвор, диэлектри
четкий одой и полупроводник (рис 44) т е метал 1 — диэлект-
рик полупроводник IM 1П) Но так как в качестве диэлект
’1
7.
2
5И—
Рис. 45. Условные обозначе-
ния МОП-транзистора-
t — исток, 2 — затвор 3 — сток
Рис. 44. Схема устройства
МОП тра изистора.
/ — затвор 2 — оксид кремния
рика, как правило, используется оксид кремния (S1O2), эту же
структуру часто называют МОП, т. е металл — оксид—полу-
проводник
Работа МОП-транзисторов основана на изменении сопро-
тивления участка полупроводникового материала, находящегося
непосредственно под затвором, при изменении электрического
поля, создаваемого затвором. Поэтому их еще называют поле-
выми транзис горами.
Устройство МОП-транзисгоров очень просто: в кремниевой
полупроводниковой пластине n-типа создаются две области с
высокой концентрацией носителей p-типа: одна из них называ-
ется истоком, а другая — < гоком. Обе области расположены в
непосредственной близости друг от друга на расстоянии не более
5 мкм
Если между стоком и истоком приложить напряжение, то
вне зависимости от его полярности тока не будет, так как спои
с п- и р-проводимостью слева и справа образуют диоды и при
любой полярности один из них окажется включенным в запор-
ном направлении
Между истоком и стоком на поверхности кремния расположен
очень тонкий слой изоляционного материала, поверх которого
нанесен металлический электрод образующий затвор МОП тран
зистора. Благодаря малой толщине оксидного слоя (0,08—
0,15 мкм) под затвором образуется очень сильное электриче-
ское поле.
При подаче на затвор отрицательного < мощения свободные
электроны в кремнии n-типа вытесняются (отталкиваются) из
г рилегающей к затвору области, в которой образуется слой,
обедненный носителями При достижении определенного отри-
цательного потенциала на затворе у поверхности кремния на-
капливаются положительные заряды и в узкой области под зат-
вором изменяется тип проводимое ги кремния с электронного
на дырочный в результате этого образуемся n-канал и две
области с р-проводимостью (истока н стока) соединяются друг
с другом гонким слоем р-проводимости.
Изменяя напряжение на затворе можно изменять копиче-
72
ство носителей в области канала. Следовательно, затвор регу-
лирует ток, проходящий в канале.
По назначению полевые транзисторы делятся на три группы
усилительные, генераторные, переключательные. По виду затво-
ра и способу управления проводимостью канала полевые тран-
зисторы можно разделить на следующие группы
с затвором на основе р-п-перехода,
с изолированным затвором (МДП-транзисторы), работаю-
щие в режиме обеднения канала;
с изолированным затвором, работающие в режиме обогаще-
ния канала.
Каждая нз перечисленных групп характеризуется опреде-
ленной системой параметров, отражающих особенности их при-
менения в РЭА.
Условные графические обозначения полевых транзисторов
с р-л-переходом и каналами р- и n-типов показаны на
рис. 45.
Технология производства МОП-транзисторов проще, чем
технология изготовления биполярных транзисторов. Например,
для изготовления МОП-транзистора надо выполнить 22 опера-
ции. а для биполярного — 32. Это существенно влияет на по-
вышение процента выхода годных приборов
'Однако в производстве МОП-транзисгоров один из техно
логических процессов по своей сложности превосходит некото-
рые этапы изготовления биполярных транзисторов (получение
тонкого диэлектрического слоя под затвором, к которому предъ-
являют особо жесткие требования) Из за того что этот слой
очень тонок, даже при относительно небольших потенциалах
на затворе напряженность электрического поля может дости-
гать критических значений. Наличие же в слое диэлектрика
каких-либо посторонних включений приводит к снижению его
электрической прочности.
МОП транзисторы изобретены практически одновременно
с биполярными транзисторами. Однако в быстроразвивающейся
микроэлектронике МОП транзисторы сравнительно долго не
имели широкого практического применения. Основная причина
такого положения заключалась в том, что изготовление МОП-
транзисторов было трудоемким, а очень заметных преимуществ
от их применения в эпоху дискретных транзисторов не наблю-
далось. С появлением ИМС началось широкое использование
МОП-транзисторов.
В интегральных микросхемах на поверхности полупровод
никового кристалла можно разместить большое количество ком-
понентов Размеры биполярного транзистора в интегральном
исполнении определяют исходя из того, что в центре его должны
быть область эмиттера размером примерно 25X40 мкм, область
базы 40 X 60 мкм, далее область коллектора 100x100 мкм и
слой изоляции. Таким образом, отдельный транзистор занимает
73
площадь около 200X200 мкм. Па кристалле размером 2X2 мм
можно разместить примерно 100 таких транзисторов
В МОП-транзисторе размер канала составляет около 5 мкм.
Весь транзистор занимает большую площадь, но не 1ревыша-
юшую ЮОХЮО мкм, а во многих случаях в 2—3 раза меньшую.
Таким образом, на одном кристалле размером 2X2 мм можно
разместить более 1000 МОП-транзисторов.
Основным преимуществом МОП технологии является воз-
можное гь размещения большого числа транзисторов на оцной
площади, а также то, что ИМС могут состоять только из МОП-
транзисторов и не содержать резисторов, конденсаторов, дио-
дов, так как функции всех этих компонентов успешно выпол-
няют сами МОП- транзисторы.
Контрольные вопросы
I.	Почему элементы IV группы таблицы Менделеева наиболее применимы
для изготовления полупроводниковых приборов?
2	Каким образом можно получить полупроводниковый материал с элскт
рониой проводимостью?
3.	Что принято называть «дыркой» и что она фактически собой представ-
ляет?
4.	Что происходит при контакте полупроводников с разными типами про
води мости?
5.	Какие процессы происходят в р-п-переходе при включении его в прямом
и обратном направлениях?
6.	За счет чего в транзисторах можно получить усиление слабых сигналов3
7.	В какой полярности должна включаться цепь эмиттербаза и в ка-
кой цепь база — коллектор?
8.	Каким образом получают сверхтонкую область базы?
9.	Как строится система обозначений биполярных транзисторов?
10.	В чем заключаются основные технологические трудности изготовления
MOf I-транзисторов?
в
и
с
с
в
с
т
в
О
с
л
и
н
т
ь
и
т
с
в
ч
3
и
У
У
в
т
э
р
с
Глава четвертая
СБОРКА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
И ПРИБОРОВ
Технологическим процесс сборки РЭА и ЭВМ закчючается
в соединении отдельных деталей, установке радиоэлементов
и узлов в корпус и т д. В серийном и массовом производстве
сборка обычно предшествует монтажу и выполняется слесарями-
сборщиками. Но довольно часто сборка н монтаж объединяются
в единый процесс В этом случае монтажник РЭА одновременно
с выполнением контак ных соединений производит установку
трансформаторов, конденсаторов, хомутов для закрепления про
водов и другие сборочные работы.
Все виды соединений, выполняемых при сборке РЭА, можно
разделить на две основные группы: разъемные и неразъемные.
Самый распространенный способ выполнения разъемных сое-
динений - это соединение с помощью винтов, болтов, гаек
и других резьбовых крепежных деталей. Неразъемные соедине-
ния обычно выполняют склепыванием, развальцовкой пусто-
телых заклепок (пистонов), сваркой, запрессовкой i т п
Н< разъемные соединения используют главным образом при
изготовлении шасси, каркасов и корпусов РЭА.
$ 18. Конструктивная система
Устройство РЭА определяется электрическими характерис-
тиками элементов, плотностью их компоновки, а также длиной
связей между отдельными элементами и устройствами В то же
время конструкции современной РЭА должны обеспечивать полу
чение требуемых технических характеристик при низком уровне
затрат. Учет этих требований обусловил необходимость i щрокого
испо. ь ювания типовых решений в конструкциях отдельных
устройств и системы в целом.
Конструктивная система современной РЭА представляет собой
упорядоченную совокупность типовых конструкций, организо-
ванных на основе единого размерною модуля, оптимальной
технологии производства, а также требований технической
эстетики. Типовые конструкции обеспечивают различные ва-
рианты КОМПОНОВКИ сохраняя при ЭТОМ композиционное един-
в > чаботающих совместно изде. ий.
75
Рис. 46. Конструктивная система РЭА:
/ — типовой элемент замени, // — блок. Ill — шкаф или стойка
Современная сложная РЭА, приборы и ЭВМ создаются на
основе многоуровневой последовательности, в которой простые
типовые конс-рукпии нижнего уровня включаются в более слож-
ные конструкции последующих высоких уровней На самом
нижнем (нулевом) уровне находятся конструктивно неделимы,
элементы: резисторы, транзисторы, конденсаторы, И МС и т. д
Первый конструктивный уровень (рис. 46) — объединение
нескольких десятков элементов на шасси или на пе чатной платч
в современной РЭА. В результате получается узел или типовой
элемент замены (ТЭЗ), используемый для оперативной замены
при обнаружении неисп[явностей.
Второй уровень включает в себя конструктивные единицы
предназначенные д чя механического и электрического объедг
нения элементов 1 уровня. Обычно они реализуются в виде
монтажных б чоков, вдвижных каркасов, кассет и г п К ак пра-
вило конструктивные единицы этого уровня являются функцио-
нально законченными устройствами (например, блоки питания,
разверток, цветности) и час -о имеют чицевую панель с органами
индикации, сигнализирующими о работоспособности чанного
устройства.
Изделия третьего уровня представляют собой корпус, в ко-,
торый устанавливают блоки и другие конструктивные единицы!
II уровня. Корпус представляет собой несущую конструкцию
предназначенную для размещения, механической зашиты и элек-
трического объединения блоков, входящих в состав системы
Не< ущими конструкциями, предназначенными для размещения
и конструктивного объединения блоков РЭА являются шкафы,
стойки, тумбы, консольные подставки и т. д. Обычно они снаб-
жены специальными наплавляющими, позволяющими плавно
вдвигать и перемещать блоки для осмотра и ремонта Удобный
доступ к блок 1м создаю- также передние и задние двери, бы
трорърмны< передние обшивки
Рнс. 47. Электронная вычислительная система:
/ - абонентский пульт, 2 — консоль операторе, 3 — центральный процессор, 4 —
накопитель информации, 5 — АЦПУ
Стол (несущая конструкция с горизонтальной рабочей по-
верхностью) служит чля организации рабочего места оператора
ЭВМ. или иной РЭА и размещения устройств отображения
информации (дисплея, телевизора), пульта ручного ввода и дру
сих технических средств, не встраиваемых в шкафы.
Четвертый, высший уровень конструктивного исполнения
РЭА включает в себя несколько шкафов, стоек, пультов управле
ния. устройств отображения информации, соединенных между
собой кабелями (рис 47) Все кабели оканчиваются электри-
ческими соединителями которые подключаются к ответной
части, установленной на базовых несущих конструкциях.
§ 19.	Базовые несущие конструкции
о Вазовые несущие конструкции, внедряемые в РЭА с 1960 г.,
представляют собой набор унифицированных корпусов, которые
могут использоваться как в качестве самостоятельных устройств,
так и в качестве блоков, встраиваемых в монтажные шкафы,
стойки или иные конструктивные единицы более высокого уровня
Все базовые корпуса можно разделить на два основных
типа: Б с боковыми несущими стенками (рис. 48, а), П — с
передней и задней несущими стенками (рис. 48, 6). В базовых
корпусах типа Б боковые стенки изготовляются из алюминиевого
сплава методом литья под давлением и представляют собой
жесткие рамы, скрепленные между собой металлическими
панелями, которые одновременно выполняют функции защитного
кожуха. Для переноски и удобства установки в монтажную
стойку корпус с одной стороны имеет специальные ручки, кото-
77
Рис. 48 Базовые несущие конструкции:
а — тип Б с боковыми несущими стенками, б — тип П с передней и задней несущими
стенками
рые в этой конструкции составляют единое целое с боковыми
стенками
В корпусах типа П тем же методом изготовляются две рамы,
образующие переднюю и заднюю стенки корпуса. Необходи-
мая прочность и жесткость конструкции достигается установкой
перекладин и распорок из фасонного профиля.
Для vno6i гва пеоеноски и размещения такого корпуса
в монтажной стойке на него можно установить съемные ручки
Боковые ручки имеют квадратную форму, слегка отогнуты
наружу, крепятся винтами, которые закрываются специаль-
ной декоративной накладкой. Если полученная таким образом
конструкция затем используется самостоятельно в качестве
корпуса прибора, то она закрывается легким металлическим
кожухом с декоративным покрытием.
R комплект базовых несущих корпусов / входят раз 1ичные
дополнительные устройства (рис. 49). Например, для удобства
установки на поверхности стола к нижней стенке крепят :я
Рис 49. Базовые корпуса с передней ручкой-подставкой и с держателем
шнура питания (б)
Н
Р
В
п
о
р
(
к
н
т
к
в
н
4
т
п
м
1
к
78
Рис. 50. Компоновки модулей базовой несущей конструкции:
а — горизонтальная, б — вертикальная
ножки а вместо боковых ручек может устанавливаться пово-
ротная ручка 2, которая служит для переноски прибора и поз-
воляет во время работы устанавливать его таким образом, чтобы
передняя панель оказалась под наиболее удобным углом для
оператора (рис. 49, «).
К задней стенке могут привинчиваться держатели 3, на кото-
рые во время переноски и хранения наматывается шнур питания
(рис. 49, б). Если предполагается использовать прибор в верти-
кальном положении, то к задней стенке могут прикрепляться
'ножки-подставки.
Если предполагается использовать корпус в шкафу или мои
тажной стойке, то защитный кожух не требуется, а с двух сторон
к корпусу могут быть прикреплены рельсовые направляющие,
на которых блок легко и плавно выдвигается из шкафа.
Серийно выпускаемые наборы деталей для сборки базовых
несущих конструкций позволяют собирать корпуса различных
форм и размеров. Например, высота передней панели корпуса
типа П может быть шести размеров Стандартная ширина
передней панели составляет 425 мм (полный модуль), но воз-
можен полумодуль шириной 212 мм и четвертьмодуль шириной
106 мм. Длина корпуса может быть от 279 до 584 мм.
Компоновка модулей базовой несущей конструкции позволяет
комбинировать аппаратуру по ширине и высоте (рис 50 а 6).
§ 20	Установка элементов радиоэлектронной
аппаратуры
Наиболее простой является установка таких элементов РЭА.
которые имеют специальные резьбовые устройства для закреп
пения на передней панели или на монтажной плате (тумблеры
потенциометры, сигнальные лампы и т д 1
Разъемные соединения при монтаже и сборке РЭА осущест
вляются в основном теми же способами, что и в общем машино-
79
строении, т. е. с помощью винтов, болтов, гаек и т. п. Собирая
резьбовые соединения, сначала рукой завертывают винт или
навертывают гайку до соприкосновения с поверхностью детали,
а затем производят окончательную затяжку инструментом. При
выполнении таких соединений ботьшое значение имеет правиль-
ный выбор инструмента, в частности размер отвертки должен
строго соответствовать размеру головки винта, в противном слу-
чае можно не достигнуть необходимой прочности резьбового
соединении или повредить шлиц винта Последнее в РЭА недо-
пустимо, так как винты помимо своих основных функций часто
выполняют роль декоративных элементов, особенно при их
установке на передней панели.
Затяжку болтов и гаек также следует производить накидными
или торцевыми гаечными ключами и не применять для этой
цели плоскогубцы и другой подручный инструмент.
При сборке многовинтовых соединений например при
установке узлов магнитофонов и проигрывателей, надо соблю-
дать определенную последовательность затягивания гаек или
завертывания винтов, чтобы избежать перекоса и коробления
устанавливаемого изделия.
Как правило, затяжку производят постепенно от центра
устанавливаемого узла к его краям и поочередно подтягивают
диаметрально противоположные винты и гайки.
В процессе эксплуатации РЭА под воздействием тряски
и вибраций резьбовые соединения могут нарушиться, а отдель-
ные винты — отвинтиться. Для предотвращения самопроизволь-
ного откручивания резьбовых соединений в РЭА применяют
механическое «законтривание» либо стопорение с помощью
краски. Механическое «-законтривание» осуществляют с помощью
контргаек, разрезных или пружинных шайб, подкладываемых
под головку винта или гайку.
Стопорение винтов производят нитроэмалью, иногда с добав-
кой талька Краску наносят на головки винтов или на резь-
бовую часть. Краска должна прочно прилипать к поверхности,
не растрескиваться и не отслаиваться под воздействием влаж
ности и температурных изменений
Кром“ того, применяют специфические для сборки РЭА
методы соединения, которые почти не употребляют в общем
машиностроении Специфика состоит в том. что корпуса и платы
для РЭА изготовляют в основном из мягких материалов: алю-
миния или пластмасс в которых невозможно нарезать качест
венную резьбу Поэтому используют винты с гайками, что за-
трудняет сборку, либо в мягкий материал запрессовывают
специальные резьбовые втулки из латуни или другого прочного
материала, что увеличивает трудоемкость изготовления корпуса
и повышает его стоимость. Поэтому в последнее время при
сборке ?'-*А и установке радиоэлементов часто употребляют
крепежные элементы, называемые самонарезами. Самонарезы
80
(или шурупы) по металлу имеют гораздо меньший по срав
нению с обычными винтами шаг резьбы, но гораздо большую
ее глубину. Благодаря этому онн хорошо держатся в мягких
материалах.
Еще один вид соединения, который можно назвать полу-
разъемным, также нашел широкое применение в узлах и блоках
РЭА. Сущность такого соединения заключается в том что в одной
из соединяемых деталей (например, в шасси) имеются от-
верстия, обычно штампованные, а в другой — выступы, которые
вставляются в отверстия. Затем концы выступов загибаются или
разворачиваются относительно отверстия Такой метод крепления
очень экономичен при массовом производстве, так как дает
значительное сокращение количества крепежных деталей в аппа-
ратуре и ее узлах
§ 21	Надежность и технологичность аппаратуры
Свойство изделия в течение определенного времени выполнять
заданные функции называют надежностью. Если какое-то
устройство неисправно, оно не выполняет своих функций Работа
сложного устройства определяется многими показателями, и иног-
да трудно установить, выполняет ли оно свои функции полностью.
Поэтому введено понятие «работоспособность», т. е. такое состоя-
ние технической системы, при котором она не только выполняет
свои функции, ио и сохраняет все параметры в пределах, установ-
ленных техническими условиями (ТУ) на данное изделие.
Способность изделия выполнять заданные функции должна со-
храняться при внешних климатических и механических воздей-
ствиях на него.
Надежность является одним нз основных показателей каче-
ства промышленных изделий, в частности РЭА, и любых средств
вычислительной техники. Качество РЭА определяется совокуп-
ностью таких свойств, как чувствительность, выходная мощность,
шумы, нелинейные искажения, а качество электронно-вычисли-
тельной аппаратуры — совокупностью таких свойств, как быстро-
действие, объем памяти, возможность прерываний программы
и т. д.
Однако надежность существенно отличается от остальных по-
казателен качества, надежность, взятая отдельно, еще не озна-
чает технического совершенства изделия Это изделие может быть
надежным в работе, но обладать низкими техническими харак
терисгиками. Если например, совершенное по техническим харак-
теристиках) изделие не обладает необходимой надежностью, то
все остальные показатели качества теряют свое практическое зиа
чение, поскольку они не могут быть полностью использованы в
работе
Надежность основывается на учете отказов. Отказ — это
81
какое-то событие, посте которого отдельный элемент перестает
выполнять свои функции, а все устройстве переходит в нерабо-
тоспособное состояние. Отсу гствие откатов в процессе эксплуата
ции РЭА является признаком ее высокой надежности
Отказ является случайным событием, поэтому все количест
венные характеоистики надежности основаны на учете времени до
возникновения отказа. На испытание ставится какое-го (обычно
большое) число изделий N и наблюдаются моменты времени
когда возникают отказы I (спытания должны продолжаться до тех
пор, пока не откажу" все N изделий, но практически это делается
раньше, как только будут выяснены статистические закономер-
но! ти.
Основными количественными характеристиками надежности
являются:
вепоятность безотказной работы, т. е. вероятность того, что
при заданных условиях эксплуатации в течение определенного
интервала времени не произойдет отказа;
частота отказов — отношение числа изделий, отказавших за
единицу времени, к числу изделий, первоначально поставленных
на испытания.
среднее время безотказной работы которое характеризует на-
работку до возникновения первого отказа.
Типичная зависимость частоты отказов от времени работы
аппаратуры имеет три характерных участка. Начальный уча-
сток, называемый периодом приработки, на котором наблюдается
повышенная частота отказов, объясняется быстрым выходом из
строя всех элементов со скрытыми дефектами Период нопмаль
ной работы, когда частота отказов остается более или менее по-
стоянной После этого может возникнуть период старения, при ко
тором количество отказов начинает быстро уве [ичиваться вслед
ствне износа элементов.
В период нормальной эксплуатации частота отказов остается
примерно постоянной, поэтому поток отказов для изделий, прошен
шчх приработку, имеет постоянную интенсивность р = const. Та-
кой закон распределения отказов справедлив для большинства
ралиоэлектронных и механических систем при наличии внезап-
ных отказов (например, механических поломок), а также обры-
вов и коротких за-ыканнй в электрических элементах.
При этом вероятность безотказной работы P(t) =1 ХР | - -р/)
а вреднее время безотказной работы Т I /р
Интенсивность отказов р является основной характеристикой
надежности простых элементов, в частности компонентов Р JA
в режиме чормил ной эксплуат ации, так как  на постоянна и  е
сравнительно нетрудно получить эксперименэльным пмтем Как
прави ю. е ; приводят в проц< нтах i .1 1000 ч работы либо в i иле
десятичной дроби на 1 ч работы. Д 1я болъшит тва элементов
интенсивность отказов ' о'гавляет 10’ ’1/ч.
Таким образом теоретически время работы отдельных племен
82
тов может составлять несколько миллионов часов, т е гоответст
вова-ь непрерывной работе более тысячи ле.
Однако ни один элемент не работает столь продолжи-
тельное время, так как аппаратура и ее элементы изнашиваются
гораздо раньше. В период старения интенсивность отказов на 1н-
нает возрастать из-за увеличивающегося износа элементов Это
характерно для электровакуумных приборов (электронно-лучевых
трубок и дисплеев), а также подшипников и др.
Кроме того, основная доля отказов приходится не на сами
элементы, а на их соединения, т. е. на пайки, сварные контакты н
другие внутрисхемные соединения для радиоэлектронной и элект-
ронно-вычислительной аппаратуры
Надежность сложной аппаратуры. На гежность сложной сис-
темы можно оценивать так же, как надежность отдельных элемен-
тов, но это нецелесообразно, поскольку интенсивность отказов
различных частей системы не одинакова и не постоянна Поэтому
более удобным критерием оценки надежности сложной системы
является вероятность безотказной работы Р(.)
Связь надежности РЭА с надежностью ее отдельных элемен
тов обычно имеет сложный и трудно предсказуемый характер
Поэтому часто используют элементарную математическую модель,
согласно которой система считается исправной, если исправны
все ее основные элементы.
Таким образом, надежность сложной РЭА зависит от коли-
чечва элементов: чем больше число элементов, тем больше интен-
сивность отказов и ниже надежность всей системы
Полный расчет надежности включает в себя определение копи-
чества всех компонентов аппаратчры, монтажных соединений,
внешних выводов и т д. Полный ее расчет представляет трудоем-
кую операцию, поэтому час о ограничиваются лишь ориентировоч-
ным расчетом, т. е. определением общего числа используемых
элементов.
Если РЭА имеет тысячу элементов, то считая интенсивность
отказов всех элементов одинаковой, т. е ц 0,000004 1/ч получим
ц = 0 >00004-1000 = 0,004
Вероятность работы аппаратуры без отказов в течение 100 ч
Р (П = EX Р (— 0,004 -100)= 0,67.
С.пецпее время безотказной работы Г I /р 250 ч.
Если сложность аппапатуры возрастет до 10 000 элементов,
та
Р(/) =ГХР(-4) =0.0183; 7=25 ч
Для выполнения всех фчнкцнй электронно-вычислительные vrT
ройстс । должны иметь 40 000 50 000 транзисторов. Если бы та
кая аппаратура создавалась нз отдельных (дискретных) компо
нентов го । =0,2, 7 = 5 u Работать с >-акнми устройствами чр ж
83
тически невозможно, но именно такой надежностью и таким
временем безотказной работы обладали ЭВМ первого и второго
поколений (на дискретных элементах).
Обеспечения достаточно длительной безотказной работы слож-
ной аппаратуры достигали за счет увеличения надежности от-
дельных, используемых в системе элементов, а также благодаря
сокращению их числа
Самыми надежными элементами РЭА являются ИМС. Их на-
дежность в сотни и тысячи раз превышает надежность аналогич-
ной аппаратуры, созданной нз дискретных элементов. Например,
интенсивность отказов ИМС составляет 10-8	10-9 1/ч
Такая высокая надежность ИМС получается благодаря осо-
бой технологии их изготовления.
Микросхема формируется на поверхности и в толще монокри-
сталла кремния, при этом отсутствуют паяные внутрисхемные
соединения
Само появление ИМС было вызвано необходимостью создания
радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с
высокой надежностью. Следовательно, среднее время безотказ-
ной работы аппаратуры на ИМС (данные предыдущего примера)
составит Т=20 000 ч
Технологичность РЭА. Технологичность аппаратуры — это
совокупность ее свойств, определяющих оптимальные затраты при
производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей
качества продукции, объема выпуска, условий проведения работ
и др.
Обеспечение высокой технологичности РЭА связано с разработ-
кой конструкции, ориентированной на изготовление с широким
применением прогрессивных типовых технологических процессов,
стандартной технологической оснастки и оборудования, широким
использованием средств механизации и автоматизации производ-
ственных процессов.
Контрольные вопросы
I.	Какие основные виды соединений используют при сборке РЭА’
2.	Какой уровень считают ннжннм конструктивным уровнем РЭА’
3.	Как отдельные блоки РЭА можно объединить в систему?
4.	Каковы преимущества базовых несущих конструкций по сравнению с ин-
дивидуальными корпусами^ За счет чего достигается универсальность базовых
несущих конструкций?
5.	Как следует затягивать резьбовые соединения при сборке РЭА’
6.	Почему при сборке применяют самонарезы’
7.	Что такое полуразъемные соединения? Почему их часто применяют при
сборке РЭА’
Глава пятая
МОНТАЖ УЗЛОВ И БЛОКОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ
В радиоэлектронной аппаратуре первостепенное значение име-
ют высокое качес_во и надежность внутрисхемных и межсхемных
соединений. Узел — это функционально завершенная часть какой-
либо аппаратуры, в которой объединено несколько элементов
(транзисторов, резисторов, ИМС и г. п.). В свою очередь, не-
сколько узлов образуют блок конструктивно завершен <ую часть
аппаратуры, имеющую определенное функциональное назначение.
Как правило, сопряжение блоков между собой осуществляется
штепсельными соединителями, а соединение элементов внутри бло-
ков пайкой.
Электрический монтаж заключается з соединении отдельных
деталей и узлов проводами. Лг и выпуске серийной аппаратуры
расположение соединительных проводов, их нумерация н места
присоединения к деталям задаются электрической схемой  оедг
нений, отступления от котопой не допускаются. При выпуске от
дельных эксперимента ьны’ образцов аппаратуры монтаж произ-
водится опытными монтажниками по принципиальным схемам,
монтажным чертежам или схемам электрических соединении под
руководством специалистов, разработчиков аппаратуры.
5 22. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры
первого поколения
В основе определения поколении РЭД лежит элементная база
т. с совокупность тех элементов, из котопых стоится эта аппа-
ратура.) В аппаратуре первого поколения вес элементы мектрон-
ных схем изготовлялись в виде отдельных (дискретных) деталей
Основными среди них были электровакуумные приборы — Элект-
ронные лампы, которые из-за наличия в них накаленного катода
имели ограниченг ый срок службы. Поэтому конструкция аппара-
туры должна быть такой чтобы лампы можно было легко саме
нять, ие паспаивая при этом остальных элементов схемы В связи
с этим лампы не имеют постоянного контакта • элементами Схемы,
ого осуще< гвляю'1 через специальные ламповые панели, в котопыг
вставляются лампы В зависимости от типа лампы у нее м >жет
быть всеем внешних выводов (окгадьиый цоколь) либо семь вы-
водов Мальчиковые лампы) Ламповые панели для октального
85
Рис 51. Электронные лампы
л — с октальным исколем, б — пальчиковые
цоколя показаны на рис. 51, а, а для пальчиковых ламп — на
рнс. 5 Г, 6.
Мот аж навесных элементов. Ламповые панели устанавливают
на металлические основания шасси, которые служат для меха-
нического крепления элементов и одновременно являются экрана
ми для защиты от электромагнитных полей. На этом же шасси
крепят массивные элементы схемы с помощью скоб и хомутов,
а относительно легкие (резисторы конденсаторы н т. п ) на
собственных выводах непосретствеино к лепесткам ламповых па
нелей, монтажным стойкам, выводам других элементов и г. а. Ра
диоэлемечты устанавливаю’1' и закрепляют таким образом, чтобы
они не отваливались н не смещались при вибрациях и ударах
[Выводы навесных элементов перец пайкой присоединяют к опор
иым монтажным лепесткам и гнездам механическим креплением
без на^яжениЯу1
[[Механическое крепление выводов перед пайкой определяется
конструкцией лепестка:
прн установке элементов на штырьковые лепестки диаметром
1 мм и менее компенсационного изгиба на выводах элемента
можно не делать;
при установке на трубчатые зажимы, массивные шины питания
и дру1 ие жесткие элементы конструкции выводы радиоэлементов
должны быть предварительно отформовань/таким образом, чтобы
их изгибы компенсировали изменения линейных размеров радио
элементов при изменениях температуры (рис 52)
Этоделае^ся для того, чтобы не создавать механических уси
лий н । выводах радиоэлементов в местах их ввода в корпус так как
такие усилия могут привести к выходу элемента из строя
Расстояние от корпуса радиоэлемента до места изгиба его
вывот должно быть не менее расстояния, указанного в ТУ, о. ли
в 7У > । расстояние не ука 1ано. оно должно быть не менее 2 мм.
86
Рис. 52. Компенсацион-
ный изгиб выводов
резисторов
Выводы радиоэлементов изгибают с помощью механических
приспособлений. При этом места крепления выводов к корпусам
радиоэлементов не должны испытывать механических усилий.
Внутренний радиус изгиба выводов должен быть не менее их диа-
метра.
Длина вывода должна быть такой, чтобы расстояние от корпуса
радиоэлемента до места пайки было минимальным, но не менее
указанного в ТУ Если такого указания в ТУ нет, то расстояние от
корпуса до места пайки i рииимается не менее 5 мм
В так< и конструкции РЭА все внутрисхемные соединения Могут
выполняться только проводами Провода укладываются вдоль сте-
нок шасси, л несмотря на компактность, они могут занимать почти
весь объем шасси. Такой вид монтажа называется объемным
(или навесным) монтажом.
Чтобы не было связи между отдельными цепями или чтобы
она была минимальной, при монтаже РЭА нужно знать правиль-
ное расположение проводов. При монтаже низкочастотных
устройств следует опасаться связей между входными и выходными
цепями 1 ак, близко расположенные и параллельные провода вход
пых и выходных цепей приводят к возбуждению усилителя. Для
предотвращения этого провода входных цепей нужно укладывать
как можно дальше от проводов выходных цепей
Для снижения нежелательных связей между разными цепями
применяют специальные меры, например провода питания прибо-
ров переменным током от сети провода накала электронных ламп
и лампочек подсветки свивают попарно. Часть сигнальных прово-
дов для уменьшения святи между ними заключают в металличе-
ские экраны. Провода питания и экранированные можно уклады-
вать рядом, связывать в общий жгут и располагать их вдоль стенки
ш к и „рибора
Основная часть объемного монтажа приходится на подготовку
проводников, главным образом на зачистку от изоляции и подго-
товку к пайке их концов.
Подготовка проводников к монтажу. Зачистка концов прово-
дов от изо 1яции должна производиться специальным инструмен
том или на оборудовании, исключающем надрез жил или отдель-
ных проволочек Способы разделки концов зависят от изоляции
проводов. Изоляцию, нс содержащую стекловолокна, удаляют с
проводов лектрообжигом (электроножом). Провоза с изоляцией,
содержащем стекловолокно (напримеп типа МППО, зачищают
следующим образом
напужиую полиэтиленовую или поливинилхлоои гную изоля
цию снимают электросАжигом;
87
Рнс 53 Гаделка конце» монтажчых проводов:
л с хлопчатобумажной чао-нцисй. б с резиновой изоляцией; /
оковелущ я жита, 2 — изоляционная трубка, 3 защитная оплетка,
4 — основная “толчция
внутреннюю изоляцию (стекловолокно) расплетают, скручи
вают и откусывают специальными кусачками (их средней режущей
частью) на расстоянии не менее 1 мм от торца внешней изоляции
Пповод при откусывании внутренней изоляции должен быть пря-
мым, при этом не допускается подрезки отдельных проволочек.
При у палении изоляции с жил проводов, имеющих внешнюю
хлопчатобумажную оплетку (например, типа БПВЛ), производят
ступенчатую разделку изоляции, т. е. между концом хлопчатобу
мажной оплетки и жилой провода оставлять участок основной
(поливинилхлоридной) изоляции длиной 3—10 мм Конец хлоп-
чатобумажной оплетки должен быть закреплен клеем или изоля-
ционной трубкой, которую рекомендуется надевать на провод до
его раз_елки. Трубку ставят на к 1ей или подбирают ее строго по
диаметру провода (рис. 53. о) При разделке провода типа ПРЛ
его хлопчатобумажную оплетку снимают на участке не менее
10 мм от места среза резиновой изоляции (рис 53,6)
При монтаже РЭА проводами, имеющими хлопчатобумажную
или шелковую оплетку (например, МГШЦО), или «чулковую»
изоляцию. Для предохранения от распускания ее концы необхоли
мо покрывать клеем либо надевать на нее изоляционные трубки
Трубки ставят на клей или подбирают строго по диаметру контакт
ного провода.
В случае применения монтажных проводов с фюропласто-
вой изоляцией, поверх которой имеется лавсановая (или подоб
пая ей) or., етка, ее рекомендуется крепить нитяным бандажом.
Г ри отсутствии бандажа не допускается сползании лавсановой
оплетки на длине более 8 мм. Провода с фторопластовой изоля-
цией разрешается обжигать только при наличии вытяжной венти
ляцин на рабочих местах ()бжиг должен производиться непосред-
ственно под газоприемником вытяжной вентиляции.
Описанные выше методы коепления наружной изоляции с. по
мош > поливинилхлоридных трубок или пластмассовых колпач
ков относятся к современному производству РЭА, а на предшест
чующих этапах применяли нитяной бандаж 1 акой бандаж на
клапывают разноцветными нитками, благодаря этому он одноврг
88
менно служит для крепления
изоляции и маркировки мон-
тажных проводов.
В настоящее время ос-
новным способом монтажа
РЭА являются печатные
платы, но для межплатных
соединений, штепсельных
соединителей, подключения
к источникам питания ис-
пользуют главным образом
проводный монтаж. Поэтому
умение разделывать концы
монтажных проводов, в
частности закреплять изоля-
цию и маркировать концы с
помощью нитяного бандажа,
по-прежнему является обя-
зательным для квалифици-
рованного монтажника РЭА
Последовательность опе-
раций для наложения нитя
него бандажа показана на
рис 54, а—г.
На провод с предвари
тельно зачищенным от изо
ляции концом накладывает-
ся петля длиной 30 50 мм
из нитки, которой будет вы-
полняться бандаж Затем,
отступив от края изоляции
на 1 2 мм, плотно, виток
Рнс. 54. Наложение нитяного бандажа
а — зачистка конца провода^ б — нало-
жение петли, в — обмотка провода, г —
закрепленне конца чнтн
к витку, наматывается бандаж шириной 8—10 мм для каждого
цвета.
1 (осле этого коней нитки пропускается в оставленную ранее
петлю, плотно подтягивается к краю бандажа и за второй конец
нитки вытягивается наружу. Оба конца нитки, оставшиеся снару-
жи, обрезают вплотную к краю бандажа
Для маркировки используется условный цветовой кол, в кото-
ром все цвета соответствуют определенным десятичным цифрам,
а их последовательность—очередности естественной смены цве-
тов в радуге (табл. 3)
После снятия изоляции с пронопон жилы, имеющие окислен-
ную поверхность. зачищают Конны проводов с миогопроволочны
ми жила-и после снятия изоляции скручиваю Угол скручивания
должен быть таким, чтобы при пайке от основной жилы не отслаи-
вились гг де иные проволочки обычно его принимают равным
15 -30° к оси проводов.
е
Таблица 3. Цветовой код для маркировки
>ipo водников
Десятичная цифра	Цвет	Подсказка для запо- минания
0	Черный		
1	Коричневый	—
2	Красный	Каждый
3	Оранжевый	Охотник
4	Жел ый	Желает
5	Зеленый	Знать, где
6	Синий	Сидит
7	Фиолетовый	Фазан
8	Серый	—
9	Белый	—
Скручивание производят плоскогубцами со шлифованными
губками без насечки или специальным приспособлением
Г ровода сечением 0,14 мм2 и менее следует скручиват1 паль-
цами или применять другой способ, и< к почаю, ги 1 поврежде
ние жил.
Вязка жгутов и крепление их к корпусу прибора. Два и более
изолированных проводников длиной более 50 мм, идуших в одной
трассе параллельно, должны связываться в жгут Для идентично-
сти и ускорения работы раскладку проводников н вязку жгутов
осуществляют на шаблонах, которые изготовляют по специаль-
ному чертежу либо по монтажной схеме (если нет чертежа)
I ° изготовления шаблона берется доска ^фанера), размер
которой соответствует готовому ж.уту На шабл, >н наносится рас
положение всех элементов, соединяемых монтажными преподами.
После того как на шаблон нанесено расположение всех эле-
ментов и сделана их маркировка, в шаблон забивают шпильки,
ограничивающие жгут в местах разветвления и на прямых
участках Высота шпилек выбирается в зависимости от диаметра
жгу га Д 1Я предохранения изоляции проводов от повреждения на
шпильки рекомендуется надевать изоляционные трубки. При 1
готовлении шаблона необходимо, чтобы выход провода из жгута
нахе пился против места по„пайкн
Д 1Я изготовления жгутов, монтаж которых производится в раз
ных плоскостях, рекомендуется применять обьемные шаблоны,
так как это улучшает условия прок 1адки монтажных проводов и
исключает к рсгибы при установке в изделия.
Затем по схеме или таблице соединений производится расклад
ка проводов на шаблоне Пповода между двумя точками следует
прокладывать по кратчайшему пути Н шало раскладки надо про-
изводить с экранированных гроводов.
Провода малых сеченнй (6,2 мм и менее) рекомендуется по
возможности укладывать внутри жгута без выступов и гепекре-
щиваний. Внутренний радиус иэгиба'жгута в процессе раскладки
проводов на шаблоне должен быть не менее трехкратного наруж
90
него диаметра провода наибольшего сечения, входящего в жгут.
Длинные провода укладывают в верхней части жгута (с лице-
вой стороны) так, чтобы ответвления жгута выходили из-под них.
Запасные провода, если онн предусмотрены чертежом, закла-
дывают в жгут таким образом, чтобы можно было изолировать их
концы и закрепить провода на видном месте.
После раскладки проводов на шаблоне их рихтуют и выправ-
ляют. Для удобства последующей вязки жгута провода скрепляют
в нескольких местах временными технологическими бандажами.
Для вязки жгутов, состоящих из проводов с изоляцией из поливи-
нилхлорида или полиэтилена и обмоткой из шелковой, стеклянной
или хлопчатобумажной пряжи, следует применять хлопчатобу-
мажные, льняные или капроновые нити.
В начале и конце вязки жгута накладывают бандажи, состо-
ящие из двух— пяти петель вязки, н делают оконечные узлы
а перед каждым выходом провода из жгута затягивают петлю
При вязке жгута из проводов сечением 0,35 им’ и выше шаг вязки
выбирают по диаметру жгута'
Диаметр жгута, мм .. до 10 II—30 свыше 30
Шаг вязки, мм ... 15—20 20—30	30—40
На криволинейных участках шаг вязки должен уменьшаться в
зависимости от диаметра жгута и радиуса изгиба. В местах до раз
’ ветвления жгута и после него делают бандажи из двух-трех
петель.
Чтобы исключить возможность продавливания полиэтилене
вой или второпластовой изоляции нитками, применяют обмотку
лентами или пленками.
Ширину ленты выбирают в зависимости от диаметра жгута и
количества ответвлений. Ленту накладывают с небольшим натя-
жением с шагом перекрытия 50— 70% Через три пять витков
ее промазывают клеем Начало и конец обмотки проклеивают или
крепят нитяным бандажом. Чтобы в процессе обмотки жгут не
перекручивался, его обматывают, не снимая с шаблона.
Крепление жгутов, кабелей и проводов к корпусу прибора
‘осуществляют скобами, лентами, хомутами и т. п. Скобы и хомуты
выбирают по форме жгута, они должны Плотно охватывать
жгут, чтобы не допускать его смещения
При креплении жгутов, кабелей и проводов металлическими
скобами для предотвращения повреждений изоляции под скобы
необходимо ставить эластичные прокладки из изоляционного ма-
териала.
В некоторых случаях вместо прокладок применяют изоляцион-
ные трубки, которые надевают иа скобы. Жгут под металлической
скобой необходимо обернуть изоляционным пластиком, который
должен выступать за края скобы на 1 3 мм
Расстояние между скобами при установках их на прямолинейных
участках выбирают в зависимости от диаметра жгута нли кабеля
91
Диаметр жгута, кабеля, мм ... 10 11 —30 свыше 30
Расстояние между скобами, мм . .. . 200 250 300
Цля предохранения от механических повреждений жгутов и
кабелей в местах прохода их черп i стенки металлических шасси
устанавливают изоляционные втулки Сели провода или жгуты
проходят через изоляционные материалы, то дополнительная за-
щита проводов не обязательна.
Прч переходе проводов, жгутов и кабелей с неподвижной
части прибора на подвижную рекомендуется располагать их та-
ким обпазом, чтобы они работали на кручение, а не ча изгиб.
В этом случае в месте перехода жгута предусматривается запас
длины в виде петли.
§ 23. Организационные и технологические
предпосылки автоматизации монтажных работ
Методы изготовления РЭА с использованием дискретны < эле-
ментов и проводного монтажа были приспособлены для ручного
трудт. Механизация или даже автоматизация отдельных операций
(зачистка и сплетение нитками концов проводов) практически
ничего не изменили в общем характере производства с преобла
данием ручных операций
JI. я повышения производительности труда стали применять
специальные инструменты, монтажные приспособления и друие
средства механизации, но все же основным тля увеличения вы
пуска РЭ4 был путь расчленения технологического процесса на
простейшие операции, которые могли выполнять рабочие относи-
тельно низкой квалификации
С увеличением обьема выпуска изделий радиоэлектроники
промышленность стала испытывать острую нехватку в рабочей
сил< Это было вызвано не только отсутствием в стране неза-
нятого населения, но главным образом тем, что в связй  ростом
образования и общего культурного уровня населения СССР и
других промышленно развитых стран работа, связанная с выполне-
нием простейших, зачастую однообразных и монотонных опера-
ций, становилась менее популярной. Среди молодежи наб пода-
лась тенденция к повышению квалификации, получению профес
сий, связанных с управлением сложным технологическим оборудо-
ванием, повышением роли интеллектуального груда.
Решение этой проблемы возможно .олько за счет комплексной
механизации и автоматизации производственных i роцетов, при
которых рабочий становится оператором с южного и высокопрли i-
водительного оборудования Это. в свою очередь, может потребо-
вать коренной перестройки сложившихся технологических про-
цессов г ручным управлением.
При автомата ia ши технологических процессов автомат дол-
жен не просто заменять рабочего, а рабогать лучше и производи-
тельнее его. Поскольку физические возможности человека и авто-
92
мата различны, при автоматизации целесообразнее изменять по-
рядок операций, режимы их выполнения и т д.
Человек сравнительно медленно реагирует на изменения пара-
метров процесса, поэтому при ручном управлении иногда ис-
кусственно увеличивают инерционность процесса. Например, для
нагиева заготовок до определенной температуры партию загото-
вок загружают в печь большого объема и контролируют факти-
чески не температуру отдельных деталей, а температуру печи
Время реакции автомата в миллионы раз меньше времени реак
ции человека, и соответственно ои быстрее реагирует на измене-
ния параметров процесса.
Из истории техники известны примеры, когда внедрение авто-
матики позволяло осуществлять технологические процессы, кото-
рые без нес были невозможны. Известны и довольно многочислен
ные противоположные примеры, когда для успешной комплексной
автоматизации технологических процессов потребовалась их ко-
ренная перестройка, вплоть до изменения основных принципов
процесса и конструкции изделий. Такие примеры имеются в произ-
водстве радиоэлектронной и электронно вычислительной аппа-
ратуры и приборов
О,,ин из способов решения возникающих конструкторско-
технологических противоречий, получил название «принцип ин-
версии». т. е. выполнения чего-либо наоборот Например, ставить
двигатель не впереди, а сзади или размещать жесткий каркас
не внутри корпуса, а снаружи и т. п
Этот принцип оказался плодотворным для производства РЭА:
раньше сначала ставили радиоэлементы, а потом проводами про
изводили электрический монтаж, теперь сначала делают провод
ники а затем на плату с готовыми проводниками расставляют
транзисторы; резисторы и другие элементы. Так появились печат
ные платы, технологические процессы изготовления которых го-
раздо лучше приспособлены для механизации и допускают комп-
лексную автоматизацию всего производственного процесса созда-
ния РЭА (от автоматизированного проектирования до контроля
готовой продукции).
Основное достоинство печатного монтажа заключается в тех-
нологичности и возможности автоматизации производственных
процессов. Исходя из этого, определяется широкое использование
печатных плат во всех видах приборов и РЭА.
§ 24. Технологические процес'ы изготовления
печатных лла-
В настоящее время для создания большинства радиоэлектрон-
ных устройств и практически всей электронно вычислительной
аппаратуры используют ИМС, а для осуществления соединений
между модулями печатный монтаж. Если в аппаратуре имеют-
93
мата различны, при автоматизации целесообразнее изменять по-
рядок операций, режимы их выполнения и т. д.
Человек сравнительно медленно реагирует на изменения пара-
метров процесса, поэтому при ручном управлении иногда ис
кусственно увеличивают инерционное гь процесса. Например, для
иагрева заготовок до определенной температуры партию загото-
вок загружают в печь большого объема и контролируют факти-
чески не температуру отдельных деталей, а температуру печи
Время реакции автомата в миллионы раз меньше времени реак-
ции человека, и соответственно он быстрее реагирует на измене
ния параметров процесса.
Из истории техники известны примеры, когда внедрение авто-
матики позволяло осуществлять технологические процессы, кото-
рые без нее были невозможны. Известны и довольно многочислен
ные противоположные примеры, когда для успешной комплексной
автоматизации технологических процессов потребовалась их ко
репная перестройка, вплоть до изменения основных принципов
процесса и конструкции изделий. Такие примеры имеются в произ-
водстве радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппа-
ратуры и приборов
Один из способов решения возникающих конструкторско-
технологических противоречий, получил название «принцип ин-
версии», т. е. выполнения чего-либо наоборот Например, ставить
двигатель не впереди, а сзади или размещать жесткий каркас
не внутри корпуса, а снаружи и т. п.
Этот принцип оказался плодотворным для производства РЭА
раньше сначала ставили радиоэлементы, а потом проводами про-
изводили электрический монтаж, теперь сначала делают провод-
ники а затем на плату с готовыми проводниками расставляют
транзисторы? резисторы и другие элементы. Так появились печат-
ные платы, технологические процессы изготовления которых го-
раздо лучше приспособлены для механизации и допускают комп-
лексную автоматизацию всего производственного процесса созда
ния РЭА (от автоматизированного проектирования до контроля
готовой продукции)
Основное достоинство печатного монтажа заключается в тех-
нологичности и возможности автоматизации производственных
процессов. Исходя из этого, определяется широкое использование
печатных плат во всех видах приборов и РЭА
$ 24 Технологические процессы изготовления
печатных пла*
В настоящее время для создания большинства радчоэлектрои
ных устройств и практически всей электронно-вычислительной
аппаратуры используют ИМС, а для осуществления соединений
между модулями — печатный монтаж. Если в аппаратуре имеют-
93
ся резисторы, конденсаторы, мощные транзисторы то их также
устанавливают на печатных платах.
Печатные ила. ы являются основными конструктивными еди-
ницами любой радиоэлектронной и электронно-вычислительной
аппаратуры, так как печатный монтаж обеспечивает повторяе-
мость параметров от образца к образцу, дает возможност, точно
и просто идентифицировать (узнавать) установленные на плату
элементы и обеспечивает высокую надежность изделий за счет
исг сыьзования стандартных, хорошо отработанных технологи-
ческих процессов их изготовления. Преимущество печатного мои
тажа заключается также в компактности аппаратуры и умень-
шении ее массы.
Кроме того, технология печатного монтажа не зависит от
функционального назначения аппаратуры, т. е. технология изго-
товления печатных плат для радиовещательной аппаратуры, те-
левизионных приемников, персональных ЭВМ одинакова. Поэтому
возможны механизация и автоматизация как технологических
процессов изготовления самих плат, так и процессов установки на
них компонентов и сборки аппаратуры
Печатные платы изготовляют из сформированных под высоким
давлением слоистых пластиков, к которым с одной или двух сторон
приклеивают медную фольгу Такой пластик состоит из слоев во-
локнистого материала, склеенных между собой термореактивной
смолой под давлением и при повышенной температуре Материа-
лом может быть диэлектрическая бумага пропитанная феноль-
ной сметой. и. и стеклоткань с непрерывными волокнами, склеен-
ная компаундом ча основе эпоксидной смолы. За рубежом такие
материалы имеют фирменные названия, а в СССР первый мате-
риал получил название «фольгированный гетинакс», а второй
«стеюютекстили г».
Материалы на бумажной основе легче поддаются механиче-
ской обработке, однако по сравнению со стеклотекстолитом они
менее стойки к температурным перепадам и другим внешним
воздействиям.
К печатным проводникам применимы те же способы вы юл-
ненич монтажа, кот< рые используются в обычных конструкциях
Однако если три монтаже изолированным проводом возможны
пересечения пповолников. то при печатном монтаже их разме! гают
тольк" в одной плоскости, а в результате этого невозможно их
пересечение.
Чтобы в точках пересечения проводников не возникали контак-,
ты, необходимо изменять пути прокладки (трассы) проводников
(рис 55).
В некоторых случаях для избежания контакта при пересече
ниях применяют переходы на противоположную сторону с по-
мощью металлизированных переходных отверстий
' 1ри выборе фермы проводников используют опин из вариан-
тов либо применяют плавные линии печатных проводников, кото-
' I
г)
Рис. 55. Образцы печатного монтажа:
л — с кратчайшими соединениями элементов, б с установкой элементов в узлах
координатной сетки
Рис. 56. Последовательность операций изготовления печатных
плат комбинированным позитивным метолом:
Л—заготовка из фольгированного диэлектрика, б—нанесение фото-
резиста и экспонирование через фотошаблон, а проявление за-
щитного рельефа, г—нанесение защитного слоя и сверление отверстий.
д химическое меднение, е—удаление защитного слоя, ж — гальвани
чсское осаждение меди, з гальваническое нанесение защитного покры-
тия, и — уда теине фоторезиста, к стравливание фольги
рые обеспечивают кратчайшие соединения элементов (рис 55 а),
либо вычерчивают рисунок печатных проводников в виде прямых
линий и г рямыл углов (рис. 55,6). Этот метод характепизуется
тем, что место каждой 1инии заранее определяется координатной
сеткой, рисунок проводников получается простым
По стандарта й технологии печатные платы изготовляют на
фо ь ированном диэлектрике комбинированным позитивным или
комбинированным негативным методом. Их называют камбиинро-
ванным потому, что в обоих случаях вытравливание рисунка i е
чатных проводников производите । химическим способом а нара-
щивание меди ня проводники и контактные площадки - электро-
химическим.
Комбинированный позитивный метод. Последовательность
96
основных операций изготовления печатных плат позитивным
методом показана на рис. 56. Заготовка из фольгированного
стеклотекстолита или гетинакса покрывается слоем фоторези-
ста (рис. 56, а)
Фоторезист—это высокомолекулярное соединение, которое
изменяет свои свойства под действием ультрафиолетового излу-
чения.
С одной стороны, смещение спектральной чувствительности в
коротковолновую область спектра — это хорошо, так как позво-
ляет обходиться без темного помещения и работать при свете обыч-
ных ламп накаливания. С другой стороны, чувствительность к
ультрафиолетовым лучам вызывает необходимость использования
ртутных ламп в кварцевом баллоне, которые менее удобны в
эксплуатации, чем обычные.
Под действием излучения происходит фотополимеризация
слоя, в результате которой пропадает растворимость в обычных
растворителях, поэтому после проявления на освещенных участ-
ках поверхности образуется защитный рельеф, а на затемнен-
ных — слой фоторезиста остается без изменения и в дальней-
шем вымывается. Из-за чувствительности соединений к свету и
способности сопротивляться действию травителей их называют
фоторезистами.
Экспонирование фоторезистов, нанесенных иа поверхность
фольгированного Диэлектрика, производится через фотошаблон
(рис 56. б), в котором система прозрачных и непрозрачных участ-
ков образует требуемый рисунок проводников и контактных пло-
щадок. При последующем проявлении удаляется часть фоторези-
ста и образуется защитный рельеф с рисунком и размерами, опре-
деляемыми фотошаблоном (рис. 56. в) При этом методе защит-
ный слои фоторезиста сохраняется на пробельных участках, а
проводники и контактные площадки остаются открытыми По-
скольку фотошаблон 'при подобном процессе соответствует пози-
тивному изображению печатной платы (темные проводники ня
светлом фоне), то и сам метод называют позитивным
После проявления рисунка схемы плату покрывают слоем лака
для зашиты от механических повреждении и направляют на свер
ление отверстий (рис 56, г). Эта операция нарушает непрерыв
ность процесса, так как сушка и задубливание лака занимают
несколько часов Затем сверлят переходные и монтажные отвер-
стия и производят их химическое меднение (рис 56, <?). Далее
следует удаление защитного глоя (рис 56, в) и гальваническое
осаждение меди на проводники, контактные площадки и в отвер-
стия (рис. 56, ж).
При электролитическом наращивании соединение с катодом
(отрицательным электродом) осуществляется сплошным слоем
медной фольги, покрывающим диэлектрик Этот слой защищает
также поверхность диэлектрика от воздействия электролита
На следующем этапе поверх медного слоя гальваническим
97
способом наносят защитное покрытие из сплава олово — свиней
(рис 56, 3), после чего с пробельных мест удаляют защип ый
слей фоторезиста и стравливают фольгу (рис 56, и, к).
Изготовление печатной платы завершается химической обра-
боткой защитного покрытия (осветвлением) для улучшения его
способности к панке (окончательная отмывка и консервация),
Позити1 ный метод позволяет изготовлять печатные платы с по-
вышенной плотностью монтажа, например, с расстоянием между
проводниками в узких местах 0,35 -О," мм, с хорошими электри-
ческими параметрами и высокой прочностью сцепления проводни-
ков с основанием.
Комбинированный негативный метод. При негативном методе
защитный слой фоторезиста наносится на проводники и контакт
ные площадки, поэтому фотошаблон имеет не, ативное изображе-
ние платы (прозрачные проводники на темном фоне). Порядок
операций при этом изменяется, но их количество и обший хаоак-
тер сохраняются.
После покрытия платы лаком для ее защиты от механических
повреждений производят сверление отверстий и их химическую
металлизацию.
Следующей операцией является гальваническое осаждение
меди на проводники и отверстия. Для обеспечения электриче-
ского контакта с катодом создают юполнительные технологиче-
ские проводники (перемычки) и пр-шивают отвепстия платы
медным |риводом
В некоторых случаях применяют специа. ьные рамки и другие
прис юсоблечия обеспечивающие электрический контакт со все-
м I участками, на которые медь должна наращиваться гальва-
ническим способом Последовательность технологических опе-
pai ий при негативном- комбинированном методе изготовления
печатных плат показана на рис. 57, а — к
Основной недостаток негативного метода заключается в том,
что щелочные и кислые растворы применяемые при металлиза-
ции отверстий, воздействуют иа участки диэлектрика н" >ащи-
щеш ые чедной фольгой, "•о может привести к ухуд пению
электрических параметров готовой платы В го ж₽ время нега
тивный метод менее трудоемок, чем позитивный Поэтому в тех
случаях, когда к платам не предьявляют гГовышенных требо-
ваний, применяют комбинированный негативный метод
Автоматизация изготовления печатных плат <~>Дщчм недо-
с га "ком обоих методов изготовления печатных плат является
необходимость погьь “ич заготовок перед сверлением для заши
ты ст механических повреждений печатных проводников. Сушка
лака и его удаление после сверления и химического меднения
отверстий увеличиваю. трудоемко- гь процесса и длительность
технологии -ского цикля, нарушают его непрерывность. Поэтому
нельзя создать автоматической поточш й линии производства
печатных плат.
98
Рис. 57. Послеловятсльность операции изготовления печатных
плат комбинированным негативным методом.
а — заготовка из фольгированного диэлектрика б—заготовка с слоем
защитного фоторезиста е — стравлм ванне фольги г удаление
фоторезиста, д — нанесение слоя лака для зашиты от механических
повреждений, л -сверление отверстий, ж—химическое меднение,
з - удаление защитном пленки «— гальваническое осаждение меди,
к — гальваническое нанесение защитного слоя
При ручном изготовлении указанный порядок следования
операций должен сохраняться, так как слой фоторезиста и обра-
зованный им рисунок печатных проводников указывают на рас-
положение отверстий Следовательно, рисунок должен созда-
ваться до сверления.
Операция сверления отверстий является процессом трудоем
ким, поскольку число отверстий, например, на плате среднего
размера составляет несколько сотен, а на платах с ИМС в кор-
пусах со штырьковыми выводами больше тысячи.
Таким образом, возникает проблема автоматизации сверле
иия отверстий, решения которой можно достичь использованием
станков с числовым программным управлением (ЧПУ)
Использование ЧПУ для сверления отверстий в печатных
4*
99
t,)	e)
Рис. 58. Последовательность операций изготовления
печатных плат методом базового отверстия:
а — заготовка из фольгированного диэлектрика, б — свер-
ление отверстий на станках с ЧПУ, в — химическое медне-
ние, г нанесение фоторезиста, д — гальваническое осаж
пение меди, е — стравливание фольги
платах упрощает весь процесс, (ел а я его более приспособленным
дл° дальнейшей автоматизации.
В этом случае отверстия сверлят и металлизируют до покры-
тия заготовок слоем фоторезиста и формирования рисунка
печатных проводников (рис 58, а — в), что исключает такие
операции, как покрытие плат защитным слоем J ака и его уда-
ление после химического меднения.
Для получения рисунка схемы просверленные на плате отвер-
стия совмещают с их изображениями на фотошаблоне
(рис. 58 ?). поэтому данный метод получил название «метод б а.
зового отверстия»
Дальнейшую обработку платы производят обычным спосо-
бом, т е. на проводники и контактные площадки гальваниче-
ски осаждают медь (рис 58, <?) и наносят защитное покрытие,
после чего удаляют слой фоторезиста и стравливают фольгу
(рис. КЯ, е). Все операции можно выполнять непрерывно на авто
матической поточной линии.
Для полной автоматизации всех технологических процессов
получения печатных плат необходимы фольгированные пластины
со светочувствительным слоем, нанесенным непосредственно на
заво. е-и.зготовителе. Однако таких пластин пока нет и паче ;ние
слоя фоторезиста производится на участках изготовления печат-
нь х 1Лат Для этого применяют различные сп^глбы центрифу
гированис накатку, полив, окунание, которые не приспособлены
для автоматизации
В настоящее время разработаны пленочные фоторезисты
полно- тью измсиг ине техио югию нанесения светочувствитечн
чего слоя на заготовку печатной платы Они состоят из трех
100
Рис 59. Последовательность операций с применением пленочного
фоторезиста:
о накатка пленочного фоторезиста. 6 — экспонирование фоторезиста
через защитную пленку, в — удаление защитной пленки, г — проявление
фоторезиста: I — предохранительная полиэтиленовая nieiit&hj фоторе-
зист, 3— прижимной валик. 4 защитная прозрачная пленка 5—диэлек-
трик. 6 — слой медной фольги, 7 — фотошаблон
слоев: предохранительной полиэтиленовой пленки, пленки фото-
полимерного резиста и прозрачной защитной полиэфирной пленки
для ультрафиолетового излучения.
Предохранительную пленку удаляют перед нанесением, фо-
торезиста на заготовку (рис. 59, а) Когда пленочный фото-
резист прижимают валиком, он приклеивается к поверхности
заготовки липким слоем В автоматизированном производстве
процесс может быть непрерывным, так как пленка' фоторезиста
сматывается с рулона и наносится валиками сразу на обе по-
верхности заготовки.
Экспонирование производят через защитную полиэфирную
пленку, на которую накладывают фотошаблон (рис. 59, б). За-
тем защитную пленку удаляют с поверхности светочувствитель-
ного слоя механическим отслаиванием (рис. 59, в) и проявляют
ее (рис. 59, г)
Использование пленочного фоторезиста снижает трудоемкость
операций формирования защитного рельефа и сокращает произ-
водственный цикл изготовления печатных плат примерно иа
20—30%. Благодаря равномерной толщине слоя фоторезиста
образованный им защитный рельеф имеет ровные и четкие края,
а размеры линий на заготовке после экспонирования точно со-
ответствуют размерам иа фотошаблоне
Для автоматизации химических и гальванических процессов
при изготовлении печатных плат применяют а трестированные
101
автоматические линии с ЧПУ Чтобы повысить универсальность
таких линий, их строят по модульному принципу, который по*
зволяет составлять различные линии, соответствующие тому или
иному базовому технологическому процессу. Модули для галь-
ванических процессов имеют штанги для подвешивания изде-
лий. Как правило, они снабжены автоматами для реверса тока
и регулирования его плотности.
Загрузку и выгрузку модулей, а также передачу заготовок
с одной позиции на другую осуществляет автооператор, управ-
ляемый от ЭВМ Производительность подобных линий состав-
ляет 400—500 печатных плат в смену.
§ 25. Монтаж аппаратуры на печатных платах
При монтаже радиоэлектронной илн электронно-вычисли-
тельной аппаратуры на печатных платах облегчаются многие
технологические процессы, повышается плотность размещения
элементов, снижается вероятность ошибок монтажа, а в готовой
аппаратуре упрощается поиск неисправностей.
Все печатные платы перед установкой на них радиоэлемен-
тов должны б^ггь соответствующим образом подготовлены Если
на плату нанесено консервирующее покрытие, то непосредствен-
но перед установкой радиоэлементов и выполнением монтажно-
сборочных ^операций его удаляк>т спирто-бензиновой смесью,
кистью или хлопчатобумажным тампоном.
В случае необходимости лужения контактных площадок на
них кистью‘наносят флюс, а само лужение производят электро-
паяльником' Марка припоя для лужения контактных площадок
должна соответствовать марке припоя, применяемого при пайке
радиоэлементов
В случае необходимости подпайки к одному контакту не-
скольких элементов на печатную плату предварительно устанав-
ливают контактные штыри, лепестки или трубчатые заклёпки
пистоны. Все контакты устанавливают в местах, указанных на
чертеже Буртики контактных штырей со стороны печатных про-
водников паяют. Пистоны также заливают припоем. Пайку
контактных штырей и заливку припоем пистонов производят не
позднее 48 ч после их установки на плату.
После лужения и установки контактных штырей печатную
плату отмывают от остатков флюса.
Установка элементов на печатные платы. Для повышения
производительности трудя при пайке все элементы должны
быть заранее установлены своими выводами в монтажные от вер
стия печатных плат н закреплены в иих
На односторонних платах навесные элементы располагают
только с одной стороны, независимо от мх габаритов и назна
чения. Все навесные элементы устанавливают параллельно-' по
102
верхности платы со стороны, противоположной размещению
печатных проводников.
На платах с двусторонним расположением печатных провод-
ников все навесные элементы устанавливают с той стороны,
которая указана в сборочном чертеже на изделие. Корпуса
элементов размещают на печатной плате параллельно или
перпендикулярно друг другу
Выводы элементов вставляют в отверстия печатной платы.
В каждом отверстии можно размещать вывод только одного
элемента.
Выводы элементов, поступающих на сборку и монтаж, рихту-
ют, зачищают и, если требуется, лудят, а затем формуют в со-
ответствии с требованиями ТУ и конструкторской документации.
Требования к формовке выводов элементов, устанавливаемых
на печатные платы, такие же, как при объемном монтаже в
местах ввода в корпус не должно возникать механических на-
пряжений. Если специальные указания в ТУ или чертежах от-
сутствуют, расстояние от корпуса элемента до оси изогнутого
вывода принимается равным 2 мм.
Расстояние между корпусом элемента и краем печатной
рлаты, если оно не оговорено в чертеже, должно быть не менее
1 мм. а расстояние между выводом элемента и краем платы —
не менее 2 мм.
Расстояние между корпусами соседних элементов или между
корпусами и выводами соседних элементов выбирают в зави
Симости от условий теплоотвода и допустимой разности потен-
циалов между ними, но не менее 0.5 мм
Предварительное формование выводов элементов, припаи-
ваемых к контактным площадкам внахлестку, осуществляют гак,
чтобы были выдержаны размеры, указанные в Ту на элементы
Как правило, размер контактирующей поверхности должен быть
I 5—2 мм. Исключение составляют ИМС в металлостеклянных
корпусах с планарными выводами, для которых этот размер дол-
жен быть не менее 0,5 мм.
Формовку круглых или ленточных выводов элементов и обжа-
тие ленточных выводов производят монтажным инструментом
или приспособлениями таким образом, чтобы исключались ме
ханические нагрузки на места крепления выводов к корпусу.
При формовке выводов не допускается их механическое по
вреждение, нарушение защитного покрытия, изгиб в местах спая
и у изоляторов, скручивание относительно оси корпусов, рас
трескивание стеклянных изоляторов и пластмассовой гермети-
зации корпусов.
Ручная формовка выводов и установка элементов на печат
ные ъ.аты должны производиться таким образом, чтобы в про-
цессе контроля просматривалась маркировка номиналов на
корпусах элементов.
При автоматизированной и полуавтоматической формовке вы-
103
водов и установке элементов допускается произвольное располо-
жение маркировки
Радиоэлементы и узлы аппаратуры с большим количеством
выводов закрепляются на плате в зависимости от их конструк
тивных особенностей и механической прочности платы
Тяжелые элементы (например, трансформаторы! или эле-
менты, подверженные механическим воздействиям (тумблеры,
потенциометры, подстроечные конденсаторы), устанавливаются
прежде всего с помощью своих держателей Такие держатели
обеспечивают механическое крепление соответствующих эле-
ментов к плате и предотвращают обоыь и поломку выводов под
воздействием механических нагрузок.
В случае необходимости производят дополнительное крео-
ле гче корпусов элементов к плате с помощью привязки, при
клейки, установки хомутов, скоб и других держателей.
Установку элементов на печатные платы рекомендуется
начинать с меньших по размерам. Все элементы устанавливают
таким образом, чтобы луженая часть вывода выходила из мон-
тажного отверстия.
При установке иа плату элементов с диаметром выводов
до 0,3 мм их подгибают к контактной площадке под углом
45°. Длин? подогнутого в сторону вывода должна быть не менее
0 6 мм.
При установке элементов с диаметром выводов от 0,3 до
0,8 мм с ienveT подгибать их вдоль печатного проводника, если
в конструкторской документации нет других указаний.
Все элементы должны плотно прилегать своими корпусами к
печатной плате, чтобы вывод, подпаянный к печатному проводни-
ку, при иджатии на корпус элемента не отрывал его от платы,
Э’огэ достигают натяжением выводов перед их тагибкой.
Выводы элементов диаметром свыше 0,8 мм и обжбтые лен
точные выводы не подгибают, также не полгибакт выводы при
установке многовыволных элементов и узлов РЭА на платы с
металлизированными отверстиями. Вы< ота таких выводов над
поверхностью платы должна быть в пределах 0,5—2 мм.
Откусывание излишков выводов производят после их пайки
Пайка элементов иа печатные платы. Элементы крепят к пе-
чатной п тате пайкой выводов в ее монтажные отверстия э тект-
рическим паяльником мощностью 20—60 В”, заточенным таким
образом, чтобы угол при вершине составлял 25- 30” Темпера-
тура нагрева стержня паяльника 280 - .->00” С
Пайку производят кратковременным прикосновением на
2 3 с стержня пая. ьника с 1апасом припоя к контактной пло-
щади и к< нцу вывода. П тяльвик етиимаюг сразу после расплав-
ленио припоя и заполнения им отверстия и зазоров между вы-
водом элемента и контактной площадкой.
Для предотвращения пепегрева радиоэлементов и отслаива-
ния фольги от поверхности платы следят за тем, чтолч время
104
соприкосновения паяльника с узлом, подвергаемым пайке, не
превышало 3 с. С той же целью применяют теплоотводы с мед-
ными губками, которые накладывают на проволочные выводы
в непосредственной близости от корпуса радиоэлемента
„После пайки излишек вывода элемента обрезается кусачками.
При этом срезанный торец вывода элемента должен быть виден.
Длина обрезанного участка вывода не должна превышать
0,6—2 мм. При обрезании излишков вывода не допускается ме-
ханическое нарушение паяного соединения
Пайку выводов элементов разрешается выполнять с двух
сторон печатной платы при соблюдении ТУ на элементы Для
закрепления печатных плат и их поворота в процессе монтажа
применяют специальные приспособления
Элементы диаметром выводов 0,8 мм и менее могут распаи-
ваться на контактные площадки внахлестку При этом выводы
резисторов, конденсаторов, диодов и микросхем не должны вы-
ходить за пределы отведенных для них контактных площадок.
Если длина вывода от корпуса элемента до места пайки вна-
хлестку превышает 7 мм, необходимо закрепить его на проме-
жуточной колодке.
Соединение пайкой выводов элементов друг с другом следует
производить после предварительного их закрепления механиче-
ским способом. Для этого делают полный оборот проволочного
вывода элемента вокруг вывода, расположенного в монтажном
отверстии. После этого выводы обжимают и пропаивают
Контрольные вопросы
1.	Для чего производится форменка выводои элементов перед их уста-
новкой в аппаратуру5
2.	Какие методы используют для закрепления изоляции на концах монтаж-
ных проводов?
3.	Почему при зачистке концов проводов предпочтение отдается обжигу
изоляции5
4	Каким образом производится вязка монтажных жгутов?
5.	Как следует поступать, если не имеется специального чертежа для изго-
товления монтажного жгута5
6	Какие меры принимают для механизации объемного монтажа?
7	В чем заключаются основные преимущества печатного монтажа перед
объемным?
8.	Как действует фоторезист5 Почему он так называется?
9.	В чем заключается оснорное отличие позитивного метода изготовления
печатных плат от негативного?
10	Почему оба метода называются комбинированными?
11	Какую роль в печатных платах играют отверстия?
12	В чем преимущество «метода базового отверстия» по сравнению с
другими методами изготовления печатных плат?
13.	Как должна производиться панка элементов к печатным проводникам?
14.	Как и в каких случаях может производиться пайка внахлест5
Глава шестая
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Интегральная микросхема представляет собой функциональ-
ный электронный узел, элементы и соединения которого кон-
структивно неразделимы и изготовляются в едином технологи
ческом процессе. Размеры элементов ИМС составляют микроны.
Уменьшение размеров элементов ИМС позволяет снижать по-
требляемую мощность, увеличивать быстродействие аппара-
туры и т. д.
Одно из основных достоинств ИМС заключается в том, что
благодаря им коренным образом изменился способ производства
РЭА Переход к производству РЭА на основе ИМС имеет гораа
цо большее значение, чем, например, переход от электронных
ламп к транзисторам.
§ 26 Аналоовые интегральные микросхемы
Интегральные микросхемы по своему функциональному на-
значению делятся на два класса:
цифровые (дискретные или логические) микросхемы, в ко-
торых активные элементы работают в переключательном (клю-
чевом) режиме;
аналоговые (непрерывные или линейные) микросхемы, ко-
торые используются для усиления непрерывных сигналов низкой
или высокой частоты для видеоусилителей, генераторов, детек-
торов и других устройств, где активные элементы работают в
линейном режиме.
Электронная промышленность выпускает аналоговые микро-
схемы различного функционального назначения: дифференциаль-
ные усилители, операционные усилители, усилители низких ча-
стот, узкополосные и широкополосные усилители, усилители
мощности, стабилизаторы и др.
Дифференциальные усилители. Дифференциальные усилители
применяют там. где требуется сравнение двух входных сигналов
и получение на выходе сигнала, пропорционального их разности,
ио не зависящего ни от их абсолютных значений, ни от измене-
ний напряжения питания, ни от температуры окружающей
среды Этого достигают в усилителях постоянного тока с непо-
средственными связями, т. е. в усилителях, не имеющих раз-
106
делительных конденсаторов или трансформаторов между каска-
дами.
Дифференциальный усилитель содержит два одинаковых н
симметричных эмиттерных повторителя (рис. 60). Симметрич-
ность обоих каскадов означает равенство всех параметров и
их одинаковую зависимость от напряжения питания и окружаю-
щей температуры.
В схемах на дискретных элементах подобрать совершенно
одинаковые пары практически невозможно, а в ИМС все эле-
менты изготовляют в едином технологическом цикле и распола-
гают на одном полупроводниковом кристалле на расстоянии
нескольких микрон друг от друга. Поэтому их температура при
всех режимах работы будет одинаковой В результате дрейф
постоянной составляющей сигнала в усилителе. т е. постепенное
изменение напряжения на выходе при изменении окружающей
температуры на 1°С будет мало (несколько десятых Долей
микровольт).
Благодаря этим свойствам дифференциальный усилитель
можно использовать как универсальный базовый элемент для
построения сложных аналоговых устройств.
Дифференциальные усилители выпускают в виде конструк
тивно законченных ЙМС, например К118УД1, К175УЁ2
К198УН1
Операционные усилители. Операционным (ОУ) называют
усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления
(100 тыс. и более) Сэм термин «операционный усилитель» про-
изошел от того, что раньше такие устройства применяли в ана-
логовых ЭВМ для выполнения математических операций (сум
мирование, вычитание, интегрирование и дифференцирование)
Однако в настоящее время благодаря низкой стоимости и мно-
гофункциональности ОУ получили более широкое применение
например, в преобразователях Информации, стабилизаторах на
пряжения, активных фильтрах и др
В основном ОУ применяют в качестве активного элемента в
107
Рщ 61 Операционный усилитель:
с - обо-* аиснис на прнньяпналь ой схеме, б — ..«лклгочеинс епеш
них регулировок ых элементе ; Rp. RpJ регулкрзаочные резке
торы. I?. нагрузочный оезнстор. к — резистор ойрятной свя.«
схемах с обратными связями При достаточно большом ко°ф
фициенте усиления передаточная характеристика ОУ с цепями
обратной связи является функцией только параметров пеней
обратной связи и не зависит от самого усилителя.
О< новным звеном ОУ является д |ффе] енциальный уси-
литель Как правило, ОУ имеют два входа и один выход
(рис. 61 а) Входные выводи И,х и Д,х обозначены знаками
операционного усилителя (« + » и «—»). Знак «-}-» означает,
что выходное напряжение совпадает по фазе или по полярности
с напряжением, поданным на данный вход, называемый неин-
вертируюшим. Знак « —» означает, что выходное напряжение
противоположно по знаку напряжению, поданному на э-от вход,
называемый инвертирующим
Выходное напряжение как положительной, так и отрицатель-
ной полярности обеспечивается от двух разнополярных, но рав-
ных но величине источников питания ОУ.
Тог пая ре- улировка коэффициента усиления и полосы ipo-
пусканич ОУ достигается с помощью внешних резисторов и кон-
денсаторов, подключаемых к внешним выводам ИМС
(рис. 61. 61 Операционными усилителями общего назначения
являются микросхемы К140УД1. К140УД2. К140УД5. К644УД1.
К544УД2, К533УД1 и др
фчн| циона.1ьны< модули приемно-усилительной радиоаппара-
туры. Модули это функционально завершенные устройства,
имеющие средства сопряжения с подобными элементами или с
блоками более высокого уровня
Интегральные микросхемы представляют собой функцией аль-
ные модули, из которых могут создаваться отдельные блоки и
законченные устройства, напримгэ усилители высокой, проме-
жуточной н низк< й частот, усилители мощности игл.
1н ширине полосы пропускания и абсолютным значениям
усиливаемых частот различают следующие функциональные
модули
1	Уси тители постоянного тока, усиливающие электрические
колебания любой частоты в пределах от низшей /„=0 до вы
108
Рис 62 Корпуса аналоговых ИМС-
а—круглый (металлический). б—прямоугольный (пластмас-
совый) со штырькоьымн выводами, I Н выводы
шей рабочей, г е. все переменнее составляющие сигнала и его
постоянную составляющую
2	Усилители высокой частоты (УВЧ)Ъ предназначенные
для усиления электрических колебаний модулированной высо-
кой частоты, например радиосигналов, принимаемых антенной
радиоприемного устройства.
3	. Усилители промежуточной частоты (УПЧ), предназна
ченные для усиления электрических сигналов промежуточной
частоты, например применяемые в радиоприемных супергетеро-
динных устройствах
4	Усилители низкой частоты (УНЧ), которые используют
для усиления электрических сигналов звуковых частот.
Усилители с высшей (порядка мегагерца и выше) и низшей
(порядка килогерца или меньше) рабочими частотами называют
широкополосными. Как правило, в ИМС нет разделительных
конденсаторов, поэтому они являются широкополосными устрой-
ствами, причем верхняя Гранина полосы пропускания опреде-
ляется в основном частотными характеристиками интегральных
транзисторов
На основе широкополосных усилителей проектируют функ-
циональные узлы УВЧ со смесителем, УПЧ с детекторами, УНЧ
радиовещательных и телевизионных приемников и другую аппа-
ратуру Необходимых параметров и характеристик этих узлов
достигают установкой внешних иавесных элементов
Конструкции аналоговых ИМС и систем? их обозначений»
Для зашиты микросхем от внешних воздействий их помещают
в герметические корпуса, которые различаются формой, коли
чеством и расположением выводов (рис. 62).
В круглых корпусах первый вывод микросхемы иа
ходят с помошью соответствующего ключа (рис 62, о) Первым
109
Таблица 4 Условные обозначения аналоговых ИМС
Функции, выполняемые схемами		Обозначение
Класс	Группа	
Усилители	Синусоидальные Постоянного тока Видеоусилители Импульсные	УС УТ ’ • УБ! УИ
Генераторы	Синусоидальные	ГС
Преобразовать! и	Частоты Фазы Напряжения	ПС ПФ ПН
Модуляторы	Амплитудные Частотные Фазовые	МА' мч МФ
Детекторы	Амплитудные Частотные Импульсные	ТА и ДИ
Фильтры	Полосовые Заградительные	ФП ФГ
является вывод, расположенный слева от ключа, - , смешен-
ный по Часовой стречке, если смотреть та к ipnyc снизу (, о сто
роны выводов)
В пластмассовых корпусах первый вывод микро-
схемы (рис 62, б> имеет отличительный знак (ступеньку Тибо
точку на корпусе) Отсчет выводов ведете:, по ча"овой стоелке,
со стопоны монтажа Однако со стороны установки элементов
отсчет будет против часовой стрелки
Дтя того чтобы микросхемы отличать дрог от друга на 1 X
корпусах маркируют условные обозначения, т. с. код. отобра-
жающий функции микросхемы и ее конструктивно техноло и-
че< кие особенности
Код состоит из трех элементов- первый элемент (три цифры)
указывает номер серии: второй (две буквы)—функциональное
назначение микросхемы третий порядковый номер одинаковых
по функциональному признаку микросхем в данной серии Часто
за третьим элементом следует буква указывающая на то, что
данная м ткросхема имеет гпуппы. различные по олномv или
нескольким парамо-рам
- У микросхем, предназначенных для бытовой или промыш-
ленно,, ,рпаратуры широкого применения, перед условным
обозначением ставится буква К. Как правило, серия ИМС со-
держит такие функциоиа -ьные схемы, из которых можно по-
строй, ь вполне закон"“нвое радиоэлектронное устройств-
I о
Кодирование аналоговых ИМС производится в соответствии
с табл. 4.
В условных обозначениях ИМС, разработанных до 1974 г.,
второй элемент (две буквы) стоит после первой цифры серии,
при этом условные буквенные обозначения некоторых микро-
схем отличаются от принятых в настоящее время
§ 17 Основы цифровом техники
В настоящее время цифровые ИМС составляют основную
часть мирового выпуска электронных изделий так как их исполо-
зуют при создании ЭВМ наиболее массовых изделий РЭА
Информация в ЭВМ представляется сигналами двух уровнен
низким и высоким, которые условно обозначают 0 и 1 Ни прак-
тике сигналу 0 может действительно соответствовать уровень
напряжения, равный О В, но сигналу 1 уровень I В никогда не
соответствует, так как при этом разница между низким и высо-
ким уровнями будет слишком мала и в машине может произойти
путаница.
В наиболее распространенных цифровых ИМС на биполярных
транзисторах сигналу 1 обычно соответствует уровень напряже-
ния 5 В, который равен номинальному значению напряжения
источника питания данных ИМС.
Подобное представление информации сигналами только двух
уровней очень удобно для схемотехники, так как сигнал 0 на-
пример, может бы. ь меньше 0 либо больше О I цо 2- 2,5 В, Го
же самое сигнал I может быть больше г меньше 5 В. Во многих
ИМС уровень может снижаться до 3,5 В, но все равно он будет
восприниматься как I (ри< 63) Только сигналы < уровнем на-
пряжения 2,5—3,3 В в ЭВМ не могут быть определены однознач-
но и потому в ней возможны сбои, ошибки
В обшем случае для представления цифровой информации
могут быть взяты явно различающиеся между собой состояния,
например иа магнитных носителях—наличие нама> ниченностч
означает I, а ее отсутствие — О' ма перфолентах — пробитое
отверстие означает 1, я пропуск — О
Значения чисел 0 и I можно использовать для записи цифре
вон информации Однако при этом нельзя представить, например,
число 2, не говоря уже о больших значениях
Прежде чем показать на практике запись любого числа с по
мощью лвух символов 0 и 1, рассмотрим раздел математики для
операций с ве -иминами, которые могут принимать только два
значения. Его называют алгеброй логики или булевой алгеброй
по имени ее создателя английского математика 1. Ьч гя, кото
рый в 1848 г. разработал основы алп бры логики
Каждо- высказыва-ш- в югике может им< гь тотььо одно из
твух шзчений: «ИСТИННО» или «ЛОЖНО>: (по-английски
Тн-ПЕх ч -FALSE-)
III
Рис. 63. Уровни сигналов 0 и 1 в цифровых схемах
Почти сто лет спустя американский инженер и математик
К- Шеннон показал, что разработанная Булем алгебра приме-
нима не только к логике, но к любым переменным, принимающим
только два значения, в том числе к двум уровням напряжения,
которыми представляется информация в ЭВМ
Булева алгебра, хотя и неско. ько непривычна, но очень про-
ста, так как в ней имеется всего три операции: одна из них со
впадает с умножением, вторая — почти совпадает со сложением,
а третья, называемая НЕ не имеет аналога в обычной элг< бре.
Во всех приложениях булевой алгебры переменные могут
принимать лишь два значения, для обозначения которых тра-
диционно используют символы I и 0, по написанию совпадающие
с обычными арифметическими 1 и 0 Но это совпадение .опько
внешнее, так как оип имеют совсем иной смысл. «Логическая 1».
например, это не напряжение, равное I В.
В технических приложениях «логическая I» обозначает какое-
то событие- замкнуты контакты, в цепи проходит ток, аппаратура
исправна и дп «Логический О» означает что сигнал имеет н г
кий уровень (значения несколько меньше или несколько больше
О В считаются равными 0), контакты разомкнуты, ток не прохо
дит, аппаратура неисправна .и др
Основные операции булевой алгебры
1. Операция И. Логическое умножение не отличается от
обычного "'множения в элементарной алгебре, поэтому оно может
обозначаться любым знаком произведения Эту операцию можно
обозначать знаками Д или &, поэтому выражения Л —A R
Х=А/\В,Х -А*В, X =А/\В, X AtxB эквивалентш и эитаются
одинаково X равен А и В
Любую иогическую функцию выражающую резу .ьтат логи
ческой операции, удобно чадяпя-гь в виде табди гы в левой части
112
которой перечисляются все возможные значения А и В (для
булевых переменных это нетрудно, так как каждая из них при-
нимает только два значения), а в правой указываются соответ-
ствующие им значения логической функции. Таким образом
записывается таблица истинности данной логической операции.
Для операции И таблица истинности имеет следующий вид:
Входы	Выход
А В X
ООО
О	I	о
I	о	о
1	1	I
2. Операция ИЛ И. Логическое сложение, которое обозначает-
ся знаком « + », отличается от обычного сложения и поэтому чаще
обозначается знаком V Выражения У=А4-/3 и У = ,4\/в экви-
валентны и читаются как У равен ,4 или В. Таблица истинности для
этой функции имеет следующий вид:
llfc/l*
Вхохы	Выход
АВУ
ООО
О	I	1
1	0	1
1	I	1
• Как видно из таблицы, результаты операции ИЛИ можно
представить в следующем виде-
0\/0 О, OV1 = 1 IVO 1,	|1\, 1 = 1.|
За исключением последнего, эти выражения являются такими
же, как в элементарной алгебре Результат четвертой операции
не совпадает ни с обычным арифметическим сложением ни со
сложением двоичных чисел. Это является следствием того,
что «логическая 1» является не числом «один», а только симво-
лом, смысл которого был пояснен выше.
В алгебре логики, если рассматриваются два события (А и В)
и оба они истинны, результат будет так же истинным, но нет та
кого понятия, как «дважды истинно», поэтому I \/ 1 = I
3. Операция НЕ. Для булевой алгебры логическое отрицание,
или инверсия, является специфической операцией, так как она не
имеет аналога в обычной алгебре. Эта операция обозначается
чертой над символом переменной, т. е как А. При вводе информа-
ции в ЭВМ знаки, расположенные над строкой, не могут исполь-
5—1432	ИЗ
зова-ься. поэтому применяется обозначение ТА Таким
образом, А или А читаются одинаково, как «НЕ А».
Так как возможны только два значения каждой переменю й,
го 0=1, al -0 и таблица истинности имеет вид
А	л
0	I
1	0
В вычислительной технике операцию НЕ называют дополне-
нием. т. е «логическая 1» прибав тяется:
0 = 04-1 = 1	[=1 + 1=0
Во втором выражении результат следовало записать как 10
(т. е. два в двоичной системе счисления), но в булевой алгебре
результат может иметь значение только 1 или 0, т. е. «ИСТИН-
НО» или «ЛОЖНО». Поэтому у логических функций не. ни
Степане 1 ни коэффициентов и всегда I V 1 = I
Л >рядок выполнения .“огических операций следующий- пер-
вая — операция НЕ, если она охватывает 1 руппу переменных,
вторая оп< рация И и последняя ИЛИ Этот порядок может
быть изменен введением скобок.
В булевой алгебре, как и в элементапной, справедливы перс
местительный, сочетательный и распределительный законы. Но
поскольку в ней возможны только две операци ц эквивалентные
сложению и умн >жению, на нее нельзя распространять все пра-
вила выполнения действий элементарной алгебры
В булевой алгебре, как и в алгебре логики, нет операции вы-
читания (действительно, бессмысленно из одной истины вы"итать
другую истину), поэтому нел операции деления и нельзя сокра-
щать общий множитель.
Использование опепаций булевой алгебры позволяет преоб-
разовывать исходные выражения. Обычно преобразование логи-
ческих функций сводится к приведению их к более простому вид)
(с меньшим числом членов) В дальнейшем, при аппаратно
реализации функций, это позволит уменьшить обьем не >бходи-
мого оборудования.
Так как сокращений быть не может, для минимизации логи
ческих функций в основном используют две характерные опера-
ции б)..свой алгебры, получившие название «поглощение» и
«склеивание».
Операция поглощения математически выражается следующим
образом:
Д\/АВ: А, либо А(А\/В1 А.
В операции склеивания, так же как и в предыдущем случае, из
двух членов получается один
аЯ/АВ=А, либй (AVB1 (А./б)=А.
114
Рис. 64. Техническая реализация операции И
а — контактная схема, б — диодная схема в — условное обозначение
В обоих случаях выражения, стоящие справа, являются
двойственными тем, которые стоят слева В булевой алгебре
двойственные выражения получают одновременной заменой опе-
раций И. 1И операциями И, а операций И - операциями ИЛИ, а
также заменой всех логических нулей единицами и всех еди
ниц — нулями.
Логические элементы. В технике булева алгебра прежде все о
была использована для преобразования релейно контактных схем.
В электрической цепи с последовательно соединенными кон-
тактами (ри« 64, а) ток будет проходить в том случае, если
замкнуты контакты А и В
В интегральных микросхемах логические функции можно
реализовать с помощью диодов, биполярных и МОП-тоанзисто-
ров, а также специальных многоэмиттерных транзйсторов.
Простейшей электронной схемой, выполняющей логическую
функцию И, является схема с диодами, число кото| ых равно
числу переменных панной функции (рис. 64, 61. Рели хотя бы ня
одном из входов такой схемы положительный chi нал отсутству-
ет (т е. на данном входе «логичес кий 0»), то через этот ,чиод и
резистор R будет проходить ток, вызывающий падение напряже-
ния на резисторе R В результате на выходе схемы напряжение
сигнала будет близким О В (равным падению напряжения на
входном диоде находящемся в проведшем состоянии).
Когда на все входы подаются положительные сигналы
(т. е. «логические 1»), все цепи, по которым проходит ток от
положительного источника через резистор R. будут заперты и на
выходе схемы получится сигнал, равный напряжению источника
питания, т е. эквивалентный «логической 1»
* При разработке ЭВМ, систем обработки цифровых данных,
ЧПУ конкретный вид схемы, реализующей заданную логическую
функцию, как прави ю, не имеет существенного значения. Любую
схему можнб- рассматривать как логический элемент
Ня npuHHHnuaj ьны» и функциональных схемах логические
элементы изображают прямоугольником с соответствующим
символом в левом верхнем углу. Условное графическое обозна-
чение логического элемента И в таких схемах показано на
ри<. 64 в.
5*
115
Рис. 65. Техническая реализация операции ИЛИ.
с — контактная схема. 6 — диодная схема, й — условное обозначение
Техническую реализацию логической функции И 1И иллюст-
рирует рис 65 В электрической цепи с параллельно включенны-
ми кон.актами (рис 65. о) ток будет проходить в том случае,
если замкнут контакт А или контакт В (или оба контакта*.
Электронной схемой, реализующей логическую функцию И ПИ,
является схема с диодами, направление включения которые из-
менено на противоположное по сравнению со схемой И (рис. 65, о>.
Если на любой вход схемы или на несколько входов поступит
положительный сигнал, то через входной диод на выход схемы
будет передано положительное напряжение Таким образом, на
выходе появится положите ьный сигнал, что эквивалентно появ-
лению I на выходе логического элемента
Только в том случае, когда на всех входах схемы будут
нулевые напряжения на выходе будет сигнал низкого уровня,
означающий «логический О».
На принципиальных и функциональных схемах логический
элемент ИЛ11 изображается прямоугольником с единицей в лс
вс м верхнем углу (рис. 65, в).
Логический элемент HL реализуют схемы с переключателем
(рис 66, а) и на транзисторе (рис. 66, б)
Если на пход элемента НЕ (т. е на базу тпанзигтора) подать
положительный сигнал, то транзистор VT открьь и на выходе
будет низкое напряжение, близкое потенциалу эмиттера, экви-
валентное «логическому
Если же на вход подать сигнал низкого уповня то транзистор
закрыт и на выходе схемы будет сигнал, примерно равный по-
тенциалу источника питания (т е соответствующий «логиче-
ский I»). (Изображение логического элемента НЕ на схеме пока-
зано на рис 66, в), кружок на изображении элемента, натыкае-
мый и щнкатором уровня сигната. располагается там, где. как
правило, сигнал имеет низкий уровень.
Арифметические операции. Цля представления цифровой ин-
формации с помощью «логических О и I» применяется двоичная
система счисления. Ивумя символами можно записать только
ко. иче< гво 0 и 1 Поэтому тля записи следующего числа, i чан-
ном случае 2, потребуется следующий, старшин разряд. Гак же,
как в десятичн< г системе счисления, после достижения последней
(ифпы (числа 9) в данном разряде записывается 0 и в более
старшем - 1 Так и в двоичной системе счисления число 2 запе-
нь
Рис. 66. Техническая реализация операции НЕ-
а — контактная схема, 6 днолпая схема, о — условное обозначение У >
^ывается как 10. Двумя двоичными разрядами можно записать
также число 3 оно будет II (это можно представить как 2-т-1)
Однако для записи следующего числа 4 снова потребуется
использование старшего разряда. Таким образом, десятичное
число 1 в двоичной системе счисления будет 100 число 5	101.
число 6 110 и число 7—111. Для записи десятичных чисел 8 и
9 потребуется использование следующего, четвертого двоичного
разряда.
Один разряд двоичного числа называют бит (сокращение
английских слов binary digit, т е. бинарная — двоич (ая ннфоак
Одновременно бит является единицей количества информации.
Один бит — это минимальное количество информации, кото-
рое гоказывает, что произошло одно нз двух равновероятных
событий.
Таким образом, как и привычная нам десятичнйщ двончьая
система счисления является позиционной, т. е фактическое зна-
чение двоичного символа (0 или 1) определяется его положением
(позицией) в ряду чисел. Крайняя сплава позиция имеет мини-
мальное значение, в десятичной системе счисления это будут
единицы По пере смещения влево фактическое значение каждо
го символа увеличивается, для десятичной системы такое увели-
чение будет соответствовать десяткам, сотням и т д. Для двоич
ной системы счис 1ения увеличение происходит 1 оследователы о в
соответствии со степенями основания системы счисления, т с в
данном случае 2 (табл 5)
Таблица 5. Двоичная система счисления
Позиция	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
Степень	21С	2’	2s	2Т	2’	25	24	2s	22	2'	2“
Вес разрядз	1024	512	256	128	64	32	16	8	4	2	111
Название	1К	—	байт	-							.бит
Если какое-то понятие нужно представить с помощью-алфа
вита, число знаков в котором меньше возможного числа пред-
ставлений, необходимо записать последовательность знаков, ана
Н7
логично тому, как какое-то слово записывается последователь-
ностью букв фонетического алфавита. Соответственно и после-
довательность бит называют словом. Как правило слово опреде
ляет количество бит, которые могут содержать арифметические
устройства, устройства памяти и другие блоки ЭВМ
Представление информации в виде последовательности двоич
ных символов называют кодированием Для кодирования всех
символов какого-либо алфавита требуется различное число бит
Например, для кодирования любого десятичного числа от 0 до
9 требуется четыре двоичных разряда (4 бит), для кодирования
всех алфавитных символов (т е 33 букв русского алфавита i
26 f?yKB латинского) недостаточно четырех, пяти и даже шести
двоичных разрядов Поскольку кроме алфавитных символов не-
обходимо кодировать знаки арифметических и других операций
а также с |ужебные символы, используют кодирование длиной
7 бит, позволяющее получать 128 различных кодовых комбина-
ций.
В ЭВМ применяют машинное слово длиной 8 бит При коди-
ровании алфавитных символов используют семь разоятов, а
иногда восемь (восьмой — контрольный) При кодировании
числовой информации в восьмиразрядном машинном слове
размешается два двоично кодированных десятичных разряда
Восьмиразрядное двоичное слово называется бай-. Байт —
это набор восьми двоичных разрядов, обрабатываемых в ЭВМ
как единое целое. Современные ЭВМ имеют длину ма винион
слово либо равную, либо кратную восьми.
Аоифмеп ические операции с двоичными числами произво
дятся гак же как с десятичными, с той лишь разницей, что г
десятичной системе цифры каждого разряда возрастают в воряд
ке 1, 2, 3, , 8, 9 а в двоичной — числа в каждом разряде могут
изменяться “олько в пределах этих двух значении
Уст рейс гво для сложения двух двоичных чисе I в каждом раз
ряде должно выполнять следующие действия
0-)0 0, 0+1 = 1, 1+0=1 1 + 1 = 10,
где |О число в двоичной системе счисления Это можно запи
сать с помощью автоматной таблицы, которая является аналогом
таблицы истинности (габл. 6)
Табл и на 6 Одноразрялный сумматор
Слагаемые		Результат		Десятичны А эквивалент
Л	в	Р	S	
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	0	0	1	1
1	 1	1	0	2
Первый столбец результата Р соответствует логической опе-
рации И, он дает перенос из данного разряда в следующий.
118
Рис 67. Условное обо-
значение элемента Искл.
ИТ1 И
В столбце S приведены значения суммы В отличие от операции
ИЛИ операция в столбце S имеет значение только А или только
В. Совместное действие аргументов 1 и В исключается, поэтому
такую операцию называют ^Исключающее ИЛИ» (Иски. И.ЛИ)
Она является производной в булевой алгебре.
Операция Искл. ИЛИ эквивалентна аоифметическому сложе-
нию двух двоичных чисел, поэтому ее еще называют «сумма по
модулю 2», или «полусумматор» Эта операция может записы
вагься одним из следующих знаков:Ф-
Условное графическое обозначение логических элементов,
реализующих операцию Искл. ИЛИ, показано на рис. 67. (Обоа-
гчте внимание на обозначение «= 1» и сравните i го с обозначе-
нием элемента ИЛИ на рис. 65 ;
Для технической реализации логической функции, заданной
автоматной таблицей, ее надо представить в аналитической
форме, г е выразить через элементарные логические операции
И, ИЛИ, НЕ — по условиям истинности (т. е по 1) или ко ус-
ловиям ложнос~и (т. е. по 0).
Первая форма представляет собой логическую сумму элемен-
тарных произведений аргументов логической функции. Б эле
ментарнот произведение включаются все аргументы, каж тый по
одн му разу либо непосредственно, либо с отрицанием (с инвер
сией)
Если логическую функцию представить по условиям истин
пости, то следует выбрать те наборы входных переменных, в
которых ня выходе стоит 1, т. е перемножить все входные значе-
ния в тех строках, где в столбце результата стоит 1. Если в
данной строке значение входной величины I, ее записывают непо-
средственно, если же какое-то значение входной величины 0 в
элементарном произведении ее записывают с отрицанием,
например АВ, А я’ и т д.
Если в правой части автоматной таблицы в столбце значений
функции имеется несколько единиц, то все соответствующие им
наборы аргументов обращают логическую функцию в 1 Их еле
л чет выписать и объединить с помощью операции логического
сложения.
Если описанную мет< дику применить для реализации арнф
магического устройства, функционирование которого задано
табл. 6, то по условиям истинности значения выходных величин
S суммы и Р— переноса нз лтнного разряда в более старкой
могут быть получены в следующем виде
S= АВ\/АВ-. Р= АВ (*)
) |«
Рнс. 68. Схемы арифметического устрсЗстет
а — ио условиям истинности б — ио условиям ложности
Для представления логической функции в аналитической фор-
ме по условиям ложности (т е. по 0) для каждой строки авто-
матной таблицы, в которой выходная величина имеет значение 0,
составляют логическую сумму входных величин. Если какая то
из них 0. то'ее таписывают непосредственно, а ес ш 1, то берется
ее отрицание Затем все элементарные суммы логически перемно-
жаются. Применив эту методику к значениям габл 6, получим
S — [A\/В) (А\/В): Р=(А\'В', f ййв) <АуВ) (**)
Для практической реализации такого арифметического уст
ройства на логических элементах И, ИД] I, НС потребуется шесть
ИМС: пять — для получения полусумматора и одна - для фор-
мирования сигнала переноса
Различные арифметические устройства, выполняющие одина-
ковые функции, полученные в соответствии с формулами (*) и
(**), приведены на ри< 68, а, б. Сравнение этих схем показыва
ет, что ни одна из них не имеет таметного ппеимущества перец
другой.
В настоящее время в составе многих серий ИМС имеются
готовые полусумматоры, сумматоры и другие арифметические
устоойства.
4 28. Цифровые интегральные микросхемы
Логическая функция НЕ реализуется с помощью транзистора,
который не олько инвертирует, но и усиливает входной < нгиал
Оба эти действия обычно совмещаются и транзисторы исполь-
зуются как для реализации логической операции HI . так и для
восстановления сигнала до заданного уровня. В цифровых ИМС
логические Э тсменты помещены на ОДНОМ ПОЛупрОвоц] ЯКОВОМ
120
Риг. 69. Базовые эле-
менты микроэлектроники:
а — И— НЕ. 6 — ИЛИ— НЕ
кристалле со схемой усиления В результате ИМС выполняют
более сложные логические функции: И НЕ либо ИЛИ — НЕ в
зависимости от типа использованной логики.
Интегральные микросхемы, реализующие операции И — НЕ и
ИЛИ — НЕ называют базовыми элементами микроэлектроники.
Функционально полными называют такие наборы логических
элементов, из которых можно построить устройство, реализующее
любую логическую функцию, даже самую сложную Набор эле-
ментов, выполняющих основные логические операции И, ИЛИ,
НЕ, является функционально избыточным, поэтому из него мож-
но исключить некоторые элементы.
Так, функциональной полнотой обладают наборы из двух
элементов: И, НЕ; ИЛИ. НЕ. Недостающие операции, т. е. опе-
рацию ИЛИ в первом случае и операцию И во втором, можно
по-.учить схемным путем.
Каждый базовый элемент микроэлектроники является функ-
ционально полным, т е. используя, например, только элементы
И НЕ, можно построить любую сложную цифровую систему
Условные обозначения базовых элементов на функциональных
и принципиальных схемах показаны на рис. 69, а, б. Эти обо
значения отражают реальную структуру микросхем
Комплексы микроэлектронных цифровых элементов. Комплек
сом цифровых элементов называется функционально полный
набор логических элементов использующих одинаковый способ
представления информации, согласованных по уровням инфор-
мационных сигналов н по номиналам питающих напряжений, а
также имеющих одинаковое конструктивное оформление, т е.
один и тот же тип корпуса.
Система, состоящая из одного базового элемента И — НЕ, в
принципе будет функционально полной. Однако применение ло-
гических элементов одного типа может потребовать большого
числа микросхем. Поэтому комплексы микроэлектронных цифро-
вых элементов, как правило, выпускают избыточными по функ
ционалытому составу, что обеспечивает возможность построения
вычислительных устройств и систем ЧПУ из меньшего числа
элементов.
При прохождении сигналов по логическим цепям их уровни
снижаются поэтому нагрузочные характеристики применяемых
на практике ИМС должны восстанавливать уровни сигналов ДО
их поминальных значений, а также давать возможность подключе
ния к каждому выходу двух и более других логических элементов
этого же комплекса
121
То ько при таком условии можно получить необходимое коли-
чество разветвлений в сист.ме
Комплекс цифровых ИМС характеризуется основными элект-
рическими параметрами, приведенными ниже
Количество номиналов питающих напряже-
ний. Серни ИМС, для питания которых требуется i дин источник
питания, более предпочтительны, чем серии, где необходимы два
(или более) источника питания с разными номиналами.
Уровни напряжения сигнала для представления
«логического 0» и «логической 1». Как правило, описание комп-
лекса цифровых ИМС дается для позитивной логики, при этом
«логическому 0» соответствует низкий уровень напряжения, а
«логической 1*—высокий. В описаниях и справочных данны <
указываются максимальные снгна ты для 0 н минимальные
для 1, при которых логические элементы данной серии работают
без сбоев (без ошибок).
Коэффициент объединения по в х оду показывает
максимальное число входов логического элемента. Для увеличе-
ния числа входов используют специальные микросхемы рас-
ширители. В некоторых сериях ИМС предусмотрена возможность
подключения расширителя.
Коэффициент разветвления по выходу равен
максимальному числу одинаковых микросхем, которые могут
одновременно подключаться к выходу. Если на выходе необходи-
мо иметь большое число параллельно включенных схем, исполь-
зуют специальные микросхемы с повышенной на, рузочной спо-
собностью, входящие в состац основных С“рий ИМС Чем больше
коэффициент объединения но входу и на, рузочная способность
ИМС, тем шире ее функциональные возможности и гем меньше
микросхем потребуется для построения ЭВМ или системы управ-
ле шя.
И )м е х оусто й ч н в ос.ь - устойчивость к дей< гвию по-
мех, которая определяется допустимым ма| имальным значе-
нием «логического 0» и минимальным значением «логической 1».
Чем больше напряжение допустимой помехи, том выше помехоус-
тойчивость данных ИМС и собранного из них устройства, тем
меньше сбоев и нар' шений нормальной работы аппаратуры в
г роцессе эксплуатации.
Рассеиваемая мощность равна средней мощности,
потребляемс й 1 [МС от источника питания в двух крайних < >< он
ниях открытом и закрытом
Быстподейств ие логических элементов один
из важнейших параметров. Он определяется средним временем
задержки распространения сигнала по цепи Бы< гро«ействие
ИМС зэВ"пЧТ в первую очередь от режима работы входящих в
нее транзисторов Полное время задержки распространения
сигнала по цепи, состоящей из нескольких цифровых ИМС. равно
сумме задержек, вносимых отзольными элементами. Задержки
122
распространения сигналов в электронных устройствах, в том числе
в ИМС, составляют несколько наносекунд (нс), т с. имеют порядок
10~9 с
Цифровые интегральные микросхемы на основе транзисторно-
гранзнсторной логики. Первоначально в интегральной микро-
схемотехнике использовали схемы диодно-транзисторной логики
(ЛТЛ), представляющие собой сочетание простейшей схемы на
диодах (см. рис. 64, а) с усилителем В настоящее время разра-
ботаны и широко используются серии ИМС транзисторно-транзи
сторной логики (ТТЛ).
Логическую схему ТТЛ можно рассматривать как вариант
диодно-транзисторной логики, у которой физически изменены
входные диоды логической схемы И В схеме ТГЛ входная ло-
гика И имеет общую область для всех анодов, что позволило
перейти к многоэмиттерному транзистору (рис. 70, а). Много-
эмиттерный транзистор можно рассматривать как совокупность
нескольких независимых транзисторов с объединенными коллек-
торами и базами, но такой транзистор занимает меньшую пло-
щадь и, следовательно, имеет малую паразитную емкость и высо
кое быстродействие.
В последние голы расширен состав отдельных серий, услож
пены выполняемые ими функции, улучшены рабочие характери-
стики ИМС, главным образом увеличено быстродействие н
уменьшена потребляемая мощность.
К наиболее перспективным сериям ИМС ТТЛ можно отнести
следующие
стандартные К155. КМ 155. 133;
быстродействующие с диодами Шотки— К531, КР1531.
маломощные с диодами Шотки К555 КМ555;
микромощные с диолами Шотки- КР1533.
Диодом Шотки называют выпрямляющий переход металл
полупроводник. Время перехода диода Шотки из открытого со-
стояния в закрытое примерно в тысячу раз меньше, чем полупро-
123
водникового р-л-перехода. Это связано с тем, что в области
полупроводника п-тнпа не происходит накопления неосновных
носителей
Диоды Шотки подключаются параллельно переходу база -
коллектор (рис. 70, б) и обеспечивают ненасыщенный режим
открытого транзистора благодаря чему при запирании исклю-
чается задержка, вызванная рассасыванием избыточного заряда.
Типовые параметры базовых логических элементов различ-
ных серий ИМС ТТЛ приведены в табл. 7.
Перечисленные в табл. 7 серии ИМС работают от источника
напряжения э В и электрически совместимы друг с другом 1 рии
1155, К531. К555, КР1531 и КР1533 выпускают в пластмассовом
серии КМ155. КМ555 — в керамическом корпусах (тип ДИП со
штыревыми выводами), серия 133 — в плоском метал юстек
лянном корпусе с ленточными выводами. Электронные узлы и
блоки, выполненные на основе ИМС одной серии, могул быть
непосредственно соединены с узлами, выполненными на основе
ИМС *ругой серии, при условии соблюдения требований к нагру
зонной способное.ч микросхем
Таб 1нца7. Параметры ИМ! тратзигторио-транзисторной логики
Серия	Время задержки, не	Потребляемая мощность. мВт	Функциональный аналог
133, KI55	10	10	SN74
K53I	3	20	SN74S
К555. КМ555	10	2	SN74LS
КР1531	3	4	74F
КР1533	4	2	SN74ALS
Функциональный состав ИМС ТТЛ очень широк. Кроме базе
вых элементов И НЕ в них реализованы сумматоры, счетчики,
триггеры, дешифраторы, мультиплексоры, регистры i двнга, эле-
менты оперативной памяти небольшого объема вместе с их схе-
мами управления.
Некоторые элементы ТТЛ имеют дополнительные выводы для
расширения входной логики по ИЛИ (рис 71). В тех случаях,
к< ц । расширение логики выполнено внутри базового элемента
ТТЛ, функция записывается как 4И — 4И — 2ИЛИ — HI- На
функцнона1ЬНых и принципиальных схемах такие элементы
обозиа 1аются так. как показано на риг. 71, о Схема, изображен
ная на рис. 71,6, допускает расширение входной логики подк. ю
чением к точкам А7 ч А ' специальной микросхемы расшири-
теля И — ИЛИ. который представляет собой ИМС, выполненную
из многоэмиттерном гран шеторе
Коллектор транзистора связан с базой другого транзистора
имеющего выводы от коллектора и эмиттера (рис 71, в) Этими
выводами расширитель подключается к точкам Л/ и К? основной
микросхемь
194
-0+5
Рис. 71 Расширен не базового элемента И -НЕ по ИЛИ:
а -- обозначение элемента на принципиальных схемах, б — схем* элемента 4И—4И-
2ИЛИ, л —схема расширителя но ИЛИ
Интегральные микросхемы на основе эмиттерно-связанной
логики. Быстродействие логических элементов ТТЛ ограничено
временными задержками, которые вызываются процессами на-
копления. а затем рассасывания неосновных носителей в базах
транзисторов, работающих в режиме насыщения. Существенно
большее быстродействие имеют микросхемы транзисторной логи-
ки с эмитгерными связями, в которых транзисторы не входят в
режим насыщения.
Элементы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ1 работают по
принципу переключения токов при малых изменениях входных
напряжений. Вследствие этого элементы ЭСЛ часто называют
логическими схемами с переключателями тока, или логическими
схемами на токовых ключах.
Схему ЭСЛ можно сравнить с дифференциальным усилителем
(рис 72), тогда как схемы других типов,— с однополярным уси
лителе.м	щн>
Порог переключения в схемах ЭСЛ задается опорным напря-
жением Когда на базе входного транзистора такой схемы напря-
жение меньше опорного, транзистор открыт и ток через него про-
ходит в эмиттерный резистор.
Сопротивления коллекторного и эмиттериого резисторов долж-
ны быть такими, чтобы транзисторы находились в ненасыщенном
режиме. Эти значения сопротивлений обеспечивают также на
выходе эмиттериого повторителя колебания сигнала относительно
опорного уровня
Если напряжение на любом из логических входов стянет выше
опорного, гок соответствующего транзистора создаст падение
напряжения на резисторе в коллекторной цепи В результате
этого на выходе F появится отрицательный сигнал, а на выходе
f - положительный. Смещения входных транзисторов нужно
выбирать таким образом, чтобы избежать насыщения.
125
Рис. 72. Цифровая ИМС с эмнттерно связанной логикой
Выходное сигналы ИМС ЭСЛ снимаются с эмиттерных по-
вторителей, которые кроме высокого нагрузочного коэффициента
обладают формирующими своиствами н смещают уровень выход-
ного сигнала на напряжение база — эмиттер. Поэ~ому обеспечи-
вается условие равенства уровней напряжения входного и выход-
ного сигналов. Эмит герные повторители так же работают в
ненасыщенном режиме.
Таким образом, ИМС ЭСЛ являются одними из самых быст-
родействующих устройств Задержки времени, связанные с рас
са< ыванием зарядов, в таких схемах отсутствуют Наличие двух
парафа >ных логических выходов обеспечивает схемам ЭСЛ
бо..ьшую гибкость при проектировании ЭВМ и систем автома-
тического управления.
Основной недостаток схем ЭСЛ связан с высокой мощностью
рассеяния на' резисторах источника тока и с необходимостью
опорного напряжения. Данная схема требует тщательного
согласования характеристик транзисторов, но в интегральном
исполнении это не является -срьезиой технической проблемой.
Примером современных ИМС ЭСЛ являются быстродейст-
вующие микросхемы серии 500 со следующими типовыми пара
метрами:	р/11
время задержки сигнала одним элементом— 1,5—'2.0 нс;
потребляемая мощность 8—25 мВт (в ненагруженном состоя
НИИ 1
амплитуда логического сигнала — 0,8 В;
напряжение источника 5,2 В;
функциональный набор 48 различных модификаций микро-
схем.
Уровен  интегр тип в этой серии от единиц до 80 логи-
ческих элементов на кристалле.
Интегральные микросхемы серии 500, обладающие вы< окими
технико-экономическими характеристиками стали основной эле
ментйой базой WM Единой системы (ЕС ЭВМ) В частности на
основе ИМС серии 500 построены отечественные ЭВМ общего
назначения ЕС1035. ЕС1045. ЕС 1060. ЕС1С65 и др Микросхе
мы Э(I ерии 500 являются схемотехническим, функциональным
126
Рис. 73. Цифровые ИМС иа МОП-транзисторах;
а—схема И НЕ, б—схема ИЛИ--НЕ
и конструктивным аналогом зарубежных микросхем серии
MCI 0000
Кроме микросхем серии 500. выпускаемых в корпусах со
штырьковыми выводами, отечественная электронная промыш-
ленность изготовляет аналогичные ИМС в корпусах с планарны-
ми выводами (серия 100) и в бескорпусном исполнении с микро-
выводами (серия 700).
Цифровые ИМС иа МОП транзисторах. Принцип построения
логических микросхем на МОП-транзисторах в основном такой
же, как релейно-контактных схем (см рис 64, а и 65. а). При
последовательном включении контактов или МО 1 транзисторов
(рис. 73, а) образуется схема, которая срабатывает только при
замыкании всех контактов или открывании всех транзисторов,
т е логическая схема II — НЕ
В интегральных микросхемах в качестве нагрузочного резис-
тора используют также МОП транзистор 1/7„, постоянно нахо-
дящийся в открытом состоянии поэтому на его затвор подается
постоянное напряжение. Как правило, затвор подключается не-
посредственно к источнику питания Если в схеме имеется спе-
циальный источник смещения с более высоким уровнем напряже-
ния, затвор нагрузочного транзистора подключается к этому
источнику
Нагрузочный резистор в виде МОП-транзистора с постоянным
напряжением на затворе занимает меньшую площадь полупро-
водникового кристалла, чем обычный резистор.
При параллельном подключении нескольких МОП-транзисто-
ров к одному нагрузочному транзистору, выполняющему роль
балластного резистора, образуется логическая схема ИЛ11 - НЕ
(рис 73. б> Параллельное соединение МОП-транзисторов легко
реализуется в ИМС, при этом за счет объединения диффузных
областей и самоизоляции каналов МОП-структур достигается
высокая плотность компоновки элементов и эффективное исполь
зование плошадей полупроводникового кристалла.
127
Благодаря малым размерам отдельных компонентов н их вы
сокой плотнос~и компоновки, 1IMC на МОП транзисторах до-
пускают высокую степень интеграции на одном кристал те В не-
которых ИМС количество элементов превышает 100 000 на одном
кристалле размером 6 <8 мм Поэтому использование МОП-
транзисторов рационально для создания больших и сверхболь-
ших интегральных схем (БИС и СБИС).
Существует несколько серий ИМС. выполненных на МОП-
транзисторах одного типа проводимости, например серии 145 н
536 де..ают с каналом р-проводимостн, а серии 565 и 586 — с
каналом п-проволимости. Достоинства ИМС на МОП-транзисто-
рах в полной мере раскрываются при совместном использовании
МОП-транзисторов с каналами противоположных типов прово-
димости, выполненных на одном кристалле. П щобные структуры
называются комплементарными (КМОП), или взаимодополняю-
щими
По КМОП-технологии выполняют серии К176, К561, К564,
К537 F и микросхемы работают с тактовой частотой чиже
1 МГц, то лараметры КМОП И.МС во многом превосходят пара-
метры ТГЛ ИМС. Мощность, потребляемая в статическом пежи-
ме, определяется напряжением питания и током утечки закрытого
Уб1П-траизчстора она составляет единицы микроватт При
переключениях мощность в основном расходуется на перезаряд
выходных паразитных емкостей схемы и собственных емкостей
транзистора.
Современные КМОП ИМС устойчиво работают в широком
диапазоне питающих напряжении Для серий K56I, К 564, напри-
мер, рабочее напряжение может находиться в пределах 3- 15 В
От напряжения питания зависит время задержки распретране-
ния сигнала, причем с понижением напряжения питания оно уве-
личивается
Так для серии К561 при (/= 10 В время задержки 20 нс, а при
И 5 В — 60 нс. Таким образом при снижении напряжения пита-
ния умер ьшается потребляемая мощность, но снижается быетро-
тейсчвие.
Условные обозначения цифровых ИМб В принятой в i стоя-
щее время системе обозначение ИМС состоит из четырех элемен-
тов:
первы ! — цифра (1, 5, 7), определяющая конструктивно-
технл югнческое исполнение микросхемы;
второй цифры от 000 до 999 (или От 00 ло 991, которые
вместе с цифрой первого элемента обозначают порядковый нсмер
серии микросхемь ,
третий две буквы, соответствующие функциональному на
значению (табл 8);
четвертый - порядковый номер ИМС в ванной серии.
Например. КРтБЗЗЛАЗ расшифровывают так: микросхема
широкого применения (К', в пластмассовом корпусе (Р), полу-
128
проводниковая (I), серии 1533, выполняющая функции логи
ческого элемента И — НЕ, порядковый номер в группе — 3
Иногд । в конце условного обозначения ИМС добавляют бук-
ву указывающую технологический разброс электрических пара-
метров.
Правила монтажа цифровых ИМС на печатных платах.
В большинстве случаев для монтажа типовых элементов замены
ЭВМ на цифровых ИМС используют двусторонние печатные пла-
ты с Ортогональным (взаимно перпендикулярным) расположе-
нием проводников. Иногда применяют многослойные печатные
платы, в которых сигнальные (информационные) проводники
располагают на внешних поверхностях Ши >ина печатных провод-
ников шин питания и общей шины составляет 2,5—5 мм.
Таблица 8. Условные обозначения цифровых ИМС
Класс	Группа	Обозиа .сине
Логические элементы	И — НЕ И - HE/ИЛИ — НЕ Расширители ИЛИ — НЕ И И — ИЛИ - НЕ/И — ИЛИ ИЛИ ИЛИ — НЕ/ИЛИ НЕ Прочие И — ИЛИ — НЕ И ИЛИ	ЛА ЛБ лд ЛЕ ЛИ ЛК лл лм ли лп ЛР л с
Схемы арифметических устройств	Арифметнческо-логические устройства Дешифраторы Счетчики Комбинированные Полусумматоры Сумматоры Регистры	ИА ид ИЕ ик ил им ИР
Схемы вычислительных устройств	Сопряжения с шинами Синхронизации Ввода — вывода Контроллеры МикроЭВМ Времязадающие Комбинированные Микропроцессоры Управления прерываниями	БД ВБ вв вг BE ВИ вк вм вн
Сопротивление шины питания и общей шины должно быть
низким. Шины оасполагают друг под другом в сосетних глиях
’иб< при наличии свободного места на плате их выполняют в
виде смежных плоскостей для получения большей емкости раз-
вязки. Наилучшие р₽зулнтаты достигаются, когда шины питания
и общая шина обпахуют непперывные замкнутые контуры Для
124
блокировки низко- и высокочастотных помех устанавливают
специальные развязывающие конденсаторы.
Для подведения напряжения питания и подключения общей
шины рекомендуется использование крайних контактов соеди-
нителя.
§ 29. Интегральные микросхемы для хранения
информации
В современных ЭВМ все операции преобразования информа-
ции, как правило, выполняет одна универсальная комбинацион-
ная схема, называемая арифметическо-логическим устройством
АЛУ) Информация, поступающая на входы АЛУ обрабаты-
вается в Соответствии с управляющими сигналами. Эти сигналы
переключают отдельные элементы АЛУ и настраивают его на
выполнение той логической или арифметической операции, кото-
рая требуется на данном этапе решения задачи.
Комбинационным называют устройство, в котором сигнал на
выходе определяется комбинацией сигналов на входе Комбина
ционная схема не содержит каких-либо устройств, сохраняющих
информацию. Поэтому такая схема работает независимо от так-
товой час >ты ЭВ М, а ее быстродействие определяется временем
прохождения сигнала от входа к выходу. I тя электронных схем
это время мало.
В составе вычислительных систем помимо комбинационных
схем должны быть устройства хранения информации В отличие
от комбинационных схем в них выходные сигналы зависят не толь-
ко от текущих значении входных сигналов, но и от их последо-
вательностей в предыдущие моменты. Поэтому их называют
последовательными схемами, или схемами, обладающими па-
мятью. Для информации, представленной в двоичной форме, ис-
пользуют переключательные схемы, образованные логическими
элементами с перекрестными связями (рнс. 74, а. б).
Электронные схемы, принимающие одно из двух возможных
устойчивых состояний, называют триггерами Одно из этих со-
стояний условно принимают « I, а другое — за О
Ппи полаче электрических сигналов на вхолы схемы состоя-
ние трнгге, । нзмегяет< я. На вход ст шятся дополните 1ьные логи-
ческие элементы, на которые наряду с информационными сигна-
лами псдаютс । сигналы управления Когда значение сигнала
управления I (высокий уэовечь напряжения!, на выходе логи-
ческого элемента будет гот сигнал, который подается на его вход.
Это может быть как I, так и 0. Если же значение сигнала управ
ления 0, информационные сигналы через такой э..емент не прохо
ЦЯТ При Подобном использовании логических элементов их назы-
в нот управляемыми вентилями.
В интегральных микросхем ix триггеры и схемы, управляющие
130
Рис 74. Принципиальная схема
(а) и условное графическое
обоз и а чей и е п ерекл юч ател иного
элемента триггера (б)
их входами, выполняют в виде законченного модуля на одной
кремниевой пластине, заключенной в стандартный корпус.
В зависимое ги от особенностей схемы такого модуля меняется
логика работы триггера. Схемы триггеров можно разделить гга
несколько Т1 юв ХЛ-триггер, О-триггер, Г-три.гер и специфич-
ные для ИМС JK триггер и ОИ-триггер.
В качестве запоминающего элемента, широко применяемого в
ЭВМ и схемах автоматики, используют ХЛ-триггер или триггер
с установочными входами. Название SR происходит от аиглий
ских слов set — установить и reset — переставить, сбоосить.
Законы функционирования триггеров задаются таблицами пере
ходов, в которых в столбце состояния указывается, что новое со-
стояние совпадает с предыдущим либо оно является е о отрица-
нием (дополнением). Сое ояние триггера определяется сигналом
Q на его прямом выходе или сигналом Q - на инверсном Функ-
ционирование ЗЛ-триггера задается таблицей переходов, приве-
денной ниже
Входы		Состояние	Режим
$	R		
0	0	Q	Хранение
0	1	0	Устапопка 0
1	0	1	Устанопка 1
1	1	—	Запрещено
В D триггере (от английского слова delay задержка) со-
стояние элемента и соответствующий ему выходной сигнал в
момент времени /-(- 1 повторяют значение вхолного сигнала в мо-
нет /•
<2(/+1) Х(П
Поскольку выходной сигнал появляется с задержкой на один
гакт, другое название О-трнггера — ?пемеит задержки. Таблг ца
переходов D-триггера приведена ниже
131
Л(0	<?(0	Q('+n
ООО
О	1	О
I	О	I
I	1	I
/-триггер со счетным входом изменяет свое состояние на
обратное ври подаче на вход единичного сигнала, т е. является
счетчиком количества входных импульсов по модулю 2. Таблица
переходов /-триггера приведена ниже:
Х(0	0(0	00+1)
ООО
0	1	I
I	0	I
I	I	0
В рассмотренных триггерах запись информации осуществля-
ется непосредственно в момент поступления информационного
сигнала на вход. Устойчивая работа таких триггеров, построен-
ии к на ИМС с потенциальным представлением информации,
возможна только в том случае, если входные переменные сохра-
няют я без изменения до момента установления выходного сиг
нала.
При синхронном способе записи информации входные си-налы
действуют на элементы памяти в определенные моменты времени,
соответствующие появлению синхронн шруюших сигналов или так
тирующих импульсов.
Тактируемые триггеры имеют на входе каждого плеча попол-
нительные схемы совпадения (рис 75), первые вхо„ы которых
предназначены для подачи сигнала синхронизации С, а вторы,
являют ся информационными входами записи I и 0. Занесение
информации в устройство памяти возможно только при подаче
разрешающего тактирующего импульса. В общем случае такти-
руемый триггер кроме синхронных входов может иметь еще аенн-
Рис. 75. Тактируемый триггер:
а принципиальная схема, б — условное графическое
обозначение
132
°)
Рнс 76 Двухтактный триггер:
о - принципиальная схема, б — условное графическое обозначение
хронные входы, подобные входу Ra (см. рис. 75) Как правило,
они предназначены для принудительной установки всех элемен-
тов памяти в нулевое состояние.
Двухтактные триггеры. Тактовый способ записи информации
в устройства памяти применяют в тех случаях, когда из-за раз-
ной продолжительности переходных процессов в различных цепях
невозможно иным способом обеспечить одновременное появление
всех сигналов на входе устройства Поэтому выдача информации
с элементов памяти должна происходить одновременно с сигна-
лами генератора тактовых импульсов (ГТИ)
Каждый новый цикл обмена информацией начинается после
того, как в предыдущем цикле завершается выработка выходного
слова и его запоминание установкой всех элементов памяти в
соответствующие состояния.
Передача информации между запоминающими элементами
требует выполнения следующего условия новая информация
может поступать только после передачи информации о состоянии
данного элемента другому элементу. Для выполнения этого
условия необходимо некоторое время для хранения информации
о состоянии элементов памяти, участвующих в передаче. Это мо-
жет осуществляться с помощью схем задержки электрических
сигналов либо введением дополнительных запоминающих 'эле-
ментов.
Кратковременное хранение информации в ИМС обеспечивает-
ся дополнительным триггером, осуществляющим промежуточное
хранение данных (рис. 76). Для передачи информации между за
поминающими элементами используют две серии синхронизи
руюшнх сигналов.
Время поступления сигналов каждой серии должно быть
больше времени переходного процесса в триггере Первая серия
сигналов ft применяется для ввода информации на дополнитель-
ные триггеры, а серия сигналов /2 — для передачи информации с
дополнительных триггеров на основные В этом такте информа-
ция, проходя через комбинационные схемы, также может преоб-
разовываться
Простейшая схема двухтактного триггера состоит нз двух
синхронных однотактных jjR-триггеров и инвертора в цепи син-
хронизации. При поступлении на вход такого триггера сигналя
133
Рис 77 //(-триггер
/==| информация, которую нужно запомнить, записывается в
первый триггер, а во втором триггере будет храниться информа-
ция, относящаяся к предыдущему периоду. По окончании дейст-
вия сигнала синхронизации. т е когда /|=0, а /2=1. первый
триггер перейдет в режим хранения, а второй перепишет новое
значение выходного сигнала из первого триггера
В комплексах цифровых ИМС наибольшее распространение
получил универсальный двухтактный //(-триггер, схема которого
приведена на рис. 77 Закон функционирования //(-триггера за-
дается таблицей, приведенной ниже.
Входы
Состояние Q
Режим
I К
о	о
О	I
I	о
I	I
Q
О
1
О
Хранение
Установка О
Установка I
Инверсия
Входы / английского слова jab голкать) и К(неер
депжать, сохранять) соответствуют входам S и Т. е. сигнал 1
на входе ! устанавливает триггер в состояние 1, а такой же сиг
нал на входе /(—в состояние 0 независимо от пре гыцушего
состояния
R отличие от .$/? -рнггеров, в которых сигналы I нельзя по-
давать одновременно на оба входа, так как это приводит к не-
определенности, в 'Л триггере их можно одновремеиио по гаьать
на входы / и К- При этом состояние триггера всегда б" нет ме-
нятьс 1 иа противоположило (как в триггере со счетным входом)
При построении ЭВМ. систем правления производством и
различных схем промышленной автоматики иа ИМС широко
применяют J/(-триггер, поскольку незначительными изменениями
134
а)
Рис 78, Образование
ЗЯ-триггерэ (в)
«)	е)
Р-трнггсра (а). Т триггера (б).
схемы его включения можно выполнять функции О-, Г- и S/?
триггеров (рис. 78).
Многоразрядные устройства хранения информации. Для хра
нения многоразрядной двоичной информации используют модули
называемые регистрами. Регистр — это набор триггеров с двумя
устойчивыми состояниями 0 и I
Многоразрядные регистры имеют несколько входных (8 илн
4) и выходных линий, общую для всех разрядов линию синхро-
низации и управляющую линию выбора режима (рис. 79), а так-
же асинхронный вход для сброса триггеров в нулевое состояние.
При высоком уровне управляющего сигнала все выходные
линии повторяют входные сигналы в соответствующем разряде.
Когда управляющий сигнал изменяется от высокого уровня к ну-
левому, на выходных линиях сохраняются значения входных сиг
налов, соответствующие моменту перехода Таким образом воз
пикает эффект фиксации — «защелкивания».
Регистры фиксаторы необходимы для нормальной работы
различных схем, так как в большинстве случаев требуется, чтобы
сигналы сохранялись неизменными в течение всего интервала
времени отсчета значений.
Во всех ЭВМ и радиоэлектронных системах основная память,
или запоминающее устройство (ЗУ), это место хранения про-
грамм и данных, закодированных в двоичной форме. Запоминаю-
щее устройство состоит из определенного числа регистров, в
каждом из которых хранится одно машинное слово фиксирован-
ной длины; в зависимости от типа ЭВМ это будет 8 нли 16 двоич
ных разрядов Машинное слово — это количество информации,
которое может быть записано в память нли прочитано из нее
за один машинный цикл.
Центральный процессор должен иметь возможность обра-
щаться к любой ячейке памяти, поэтому каждая из них имеет
номер, который называется адресом. Адрес представляет собой
двоичное число Максимальная емкость памяти определяется
наибольшим числом которое может быть задано адресом. На-
пример, если адрес имеет восемь разрядов, то емкость памяти
будет 256 (28=256) Для увеличения емкости памяти требуется
расширение адресной части команд ЭВМ. При 16-разрядном
I»
Выходы
Входы
Рис. 79, Регистр-фиксатор
имеют раз-
1, а также
к линиям
I' :пользуют
адресе можно непосредственно обращаться к любой из 64К ячеек
памяти (точнее, к 65536)
Основная память делится на оперативную и постоянную
В оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) производится
запись информации и ее считывание, т. е. содержание хранящей-
ся в ОЗУ информации может изменяться. Постоянное запоми-
нающее ус свойство (ПЗУ) это память, позволяющая прочиты
вать записанную в нее информацию и не допускающая ее изме-
нечи I
В статических ОЗУ имеются элементапные ячейки памяти,
отстоящие из триггера и связанной с ним схемы управления.
Каждая ячейка хранит 1 бит информация Триггеры
дельные входы для установки их в положение 0 или
управляемые вентили для подключения триггепов
адреса I паяных.
В динамических ОЗУ в качестве элемента памяти
конденсатор. Вследствие медленного разряда емкое ги конденса
тора сохраняется уровень входного сигнала, т е информация
«упоминается» до следующего обращения.
j L. ' управления направлением передачи данных служит ли
ния ЧТ/ЗЛ'1. Ес IH сигнал на линии Ч Г/ЗАП имеет уровень
«логической 1», .о данная БИС находится в режиме выдачи
информации /центральный процессов считывает): если на линии
уровень «логического 0». го данная Ы I! находится в режиме
записи информации поступающей от центрального процессора.
Ос ювным недостатком всех полупроводниковых устройств
оперативной памяти являемся постоянное потпебление энепгии
лля хранения информации и потеря ее паже прн кратковреме,
ном отключении источников питания Чтобы ячейки памяти
сохранял । >аписаииую в них информацию при случайном отклю
136
чении напряжения сети, необходимо добавлять батарейные или
аккумуляторные В таком случае ОЗУ может переводиться в ре-
жим с пониженным напряжением питания и малым потреблением
мощности
Постоят ые запоминающие устройства характеризуются
большим объемом хранимой информации и меньшей потребляе-
мой мощностью по сравнению с ОЗУ. Достоинством H3i являет-
ся то, что записанная в нем информация не исчезает при отклю-
чении питания, поэтому их называют неразрушаемой память’о
В английской технической литературе ПЗУ называют ROM —
Read Only Memory, т памятью только для чтения, ОЗУ —
RAM — Random .li ess Memory, т e. памятью с произвольным
доступом. Выражение «с произвольным доступом» о. чосится к
порядку адресов, по которым информация может записываться и
считываться в любой последовательности На принципиальных
схемах RAM и ROM должны проставляться на условных графи-
ческих обозначениях элементов памяти.
Система памяти в электронной аппаратуре значительно упро-
щаетса в том случае, если в каждой БИС будет храниться полное
машинное слово, т. е 8 или 16 бнт. В гаком сл\ тае каждый вы-
вод БИС непосредственно соединяется с соответствующей линией
шнны дачных. Некоторые ИМС имеют по„обную opi анизацию
БИС памяти, однако иногда из-за огпаниченного числя выводов
корпуса микросхемы, разрядность хранимого в ней слова меньше
разрядности машинного слова. Кроме того, в каждой БИС памяти
может храниться лишь I бит информации. В этом случае 1 еобхоли-
мая длина машинного слова достигается параллельным включечи
ем соответствующего числа (8 нли 16) микросхем
§ 30. Устройства отображения информации
Простейший способ отображения информации. содержащейся
в ЭВМ, заключается во включении в линии данных, адресов в
управления индикаторов. Поскольку в цифровых устройствах
информация представляемся в виле 1—0. можно использовать
простые световые индикаторы, когда в какой-го линии светится
индикатор, это соответствует состоянию I если свечения нет.
то - - 0
Простые лампы накаливания для индикации состояний циф
ровых микросхем мало пригодны, так как они потребляют боль-
шую мощность: для горения самых миниатюрных ламп требуется
ток 70—150 мА, т. е. значительно больше выходного тока боль-
шинства ЦМ(
Поэтому предпочтение отдается светоизлучающим диодам
(светодиодам) - полупроводниковым приборам, предназначен
ным для визуального (видимого глазом) отображения инфор-
мации При прохождении через свето (иод тока 5- 1Л мА че-
137
основные носители зарядов (электроны в p-области и нырки в
д-области) внедряются в базовую область, после этого они
рекомбинируют (соединяются между собой) При этом их энергия
уменьшается, а ее избыток выделяется в виде кванта света
Светоизлучающие диоиы изготовляют в металлических кор-
пусах со стеклянной линзой обеспечивающей направлет ное излу-
чение света, либо в пластмассовых корпусах, выполненных из
оп.нчески прозрачного компаунда. Цвет свечения определяется
спектралы ыми характеристиками используемых полупроводнико-
вых материалов.
Цвет (вечения светодиодов АЛ 112, А. 1310, АЛ316 на основе
структур га.х.ий алюминий мышьяк — квасный; карбидо-
кремииевых КЛ101 —желтый, АЛ102А. АЛ102Б, АЛ102Г на
основе фосфида 1аллил красный, АП102В, АЛ102Д — зе. е-
ный; ЗЛ341 с буквами А и Б красный, с буквами В и г зе-
лены к а с буквами Д и Е — желтый. В зависимости от колнчест
ва активируюшнх примесей можно получить светодиоды с оран-
жевым цветом свечения (например, АЛ307ТГ), а также с пере
менным — от красного до зеленого Светодиоды из карбида
кремния могут давать голубовато-серое свечение.
Светодиоды обладают очень высоким быстродействием: после
подачи импу ьса прямого тока излучение нарастает за 10“е с.
Однако человеческий глаз ие успевает реагировать на такие
вспышки, поэтому в индикаторных устройствах светодиоды сле-
дует включать на длительное время, получая практически по-
стоянное свечение. Следовательно, индикаторы к вычислительной
системе необходимо подключать через буферные регистры, осу-
ществляющие хранение информации.
Вход буферного регистра (см рис 79) подключают к ин-
(Ьопмапнонным шинам. В тот момент, кочда приходит управляю-
щий сигнал «ЗАПИСЬ», логические уровни информационна х
шин передаются на выход и запоминаются там триггерами-за-
щелками. Эти уровни высвечиваются (индуцируются) свстодио-
ламн. включении ми на выходах буферного регистра. Комбинат я
светящихся и темных светодиодов, соответствующая уровням
1 н 0, будет оставаться неизменной до тех пор, пока от ЭВМ не
поступит новый выходной сигнал. Следовательно, программа ра-
боты ЭВМ и отображение информации должны составляться
такч м образом, чтобы интервал времени между переключениями
был достаточен для взятия отсчетов оператором, в противном
случае он увидит только непрерывное мерцание.
Основной недостаток описанного Способа заключается в том,
что отображенная ннфопмапня выводится в виде светящихся
светодистов Такая форма представления информации требует
расшифровки и п этому неудобна тля человека Чтобы облегчить
чтение данных выводимы» из ЭВМ, и приблизить их к форме,
привычной для человека применяют специальные наборы свето-
излучающих диодов, состоящие из семи сегментов. При соответ-
138
ствующих комбинациях светящихся сегментов чз них образуется
стилизованное изображение десятичных цифр.
Кроме того, можно получить упрощенные изображения неко-
торых русских и латинских букв. Помимо основных сегментов,
необходимых для синтеза изображений цифр, большинство инди-
каторов имеет десятнчнчю запятчю, которую также можно ис-
пользовать для фопмироваиия некоторых символов например
буквы L
Для управления цифробуквенчым индикатором применяют
специальные дешифраторы—ИМС К514ИД1 и К514ИД2,
преобразующие цифровые сигналы двоичного кода в сигналы се
мисегчентного индикатора
При монтаже РЭА светоизлучающие диоды требуют очень
бережного отношения, так как очень чувствительны к перегреву
выводок. П >этому не рекомендуется обрезать выводы и i роизво-
днть пайки вблизи от корпуса. Некоторые светодиоды ставят на
монтажные стойки, благодаря которым пайку производят за
кош ь выводов.
5 31. Микропроцессорные комплекты БИС
Вычислительное устройство или систему управления техноло
гическнм оборудованием можно сконструировать таким образом,
что все блоки соединены друг с другом. Такую систему называ-
ют жесткой структурой При необходимости изменения функций,
выполняемых такой аппаратурой, следует заново разрабатывать
автоматную таблицу, изготовлять печатную плату, монтировать
схему и т. д.
Доугой способ заключается в подаче в устройство управляю-
щих си.налсв, изменяющих взаимодействие различных схем друг
с другом. Следующие один ’а другим сигналы управления на
каждом шагу будут изменять функции, выполняемые аппарату
рой. Таким обпазом возможно решить самую сложную проблему.
Последовательность управляющих сигналов образует прс~
рамму, поэтому такую систему называют програ“ччой релиза
цией или гибкой структурой
Специализированные предприятия электронной промышлен-
ности выпускают уннверса шине функциональные узлы в виде
БИС, которые в дальнейшем (после изго-ов тения на заводе)
настр швают для конкретного пользователя
Универсальность таких БИС и, следовательно, повышение
спроса и 1 них приводят к увеличению объема вып /ска а массо
вое производство в сочетании с пр<>грессивной интегрально-
групповой технологией позволяет, несмотря на больш—е функци
овальною сложное ь БИС, обеспечивать их высокую надежность
И НИЗКУЮ стоимость.
< южт ыс модули, назиачеиие которых татается про'раммой.
называются микропроцессорами
139
Стремление преодолеть технологически трудности и новы
сить универсальность каждой отдельной БИС привело к тому
что производители БИС в большинстве случаев отказальс j от
создания всей системы на одном полупроводниковом кристалле
Вместо этого стали выпускать БИС отдельных функциональных
узлов. Пре-раммирование и приспособление таких микропроцес-
сорных БИС для выполнения конкретных прикладных задач воз-
лагается на потребителя.
Организация микропроцессорной системы. В составе любой
микропроцессорной системы имеются четное основных функцио-
нальных устройства
арифметическо-логическое (АЛУ), выполняющее действия по
обработке данных, поступающих из устройства памяти или ввода
информации;
запоминающее (ЗУ), нли память, которое служит тля хра пе
ния данных и программ их обработки;
устройства ввода — вывода (УВВ), обеспечивающие связь
микропроцессорной системы с оператором и теми объектами, с
которыми эта система взаимодействует;
устройств > управления (УУ). предназначенное для согласо-
вания и координации работы всех составных частей системы (де-
кодирование записанных в про. раммс команд и генерация сигна
лов, необходимых для выполнения АЛУ и другими модулями тре-
буемых функций)
Кроме того, в сложных микропроцессорных системах приме
няют устройства передачи данных, которые служат для связи с
объектами, находящимися на большом расстоянии от микропро-
цессорной системы.
В микропроцес- орных системах,, построенных из функциональ-
ных узлов в виде БИС, устройство управления, АЛУ и несколько
элемп нтов памяти объединены в одну схему, называемую цент
ральпым процессором (ЦП), выполняющим обработку данных н
управление
Эффективность микропроцессорной системы в значительней
степени зависят от имеющегося периферийного оборудования
(печатающих устройств, графопостроителей, регчтяторов техно-
логических параметров и т. д.) и подключения дополнительных
внешних устройств Последнее определяется способом связи
основных элементов системы между собой
Два вида связи базовых блоков показаны на рис 80, а, б
В первом случае блок ввода может записывать информацию в
память, отку д л она пере., ается для обработки в А.ПУ а результат
сохраняется в памяти Соответственно из памяти данные могут
быть переданы во все внешние устройства
Обмен данными должен происходить между ЦП и йругимн
устройствами системы поэтом БИС ЦП должна иметь набор
выводов для каждого > стройства н специальную схему, осуще-
ствляющую выбор нужного устройства в данный момент времени
140
a)
Рис. 80. Вилы связи базовых блоков:
о — с раздельным подключением устройств ввода и вывода, б — с шипами адресов
и данных; УП устройство памяти, АЛУ—йрифметическо-логическое устройство,
УУ — устройство управления, ЦП центра и»иый процессор. ПЗУ постоянное
запоминающее устройство. ОЗУ - оперативное ЗУ. С — селектор
Если машинное слово имеет восемь разрядов, то даже для самой
простой системы, включающей в себя три внешних устройства,
потребуется 48 линий связи: 24 - для ввода и 24 для вывода
Конфигурация системы, показанная на рис. RO, 6t является
более общей ЦП соединяется со всеми устройствами через
общие шины. Шины представляют собой набор проводников иа
печатной плате или многожильные кабели, к которым параллельно
подключаются все блоки системы. Двунаправленная, т. е дейст-
141
".ующая в любую сторону, шина данных позволяет передавать
информацию от устройств ввода в память или в АЛ'’ либо из
АЛУ или памяти на устройство вывода Передаваемая информа-
ция может представлять собой команды программы, адреса и
данные, закодированные в двоичной форме.
При работе ЦП должен считывать информацию, записанную
в любой ячейке памяти, или получать ее из любого устройства
ввода, а также записывать информацию в любую ячейку памяти
и передавать ее в тюбое устройство вывода Но в составе реаль-
ной микропроцессорной системы может быть неско ,ько сотен
устройств ввода и столько же устройств вывода, а ячеек памяти
еще больше: потенциально их может • быть более м тллиона
В этом случае адрес устройства, передаваемый по шине адреса,
указывает, к какой ячейке памяти или к какому внешнему
устройству обращаемся ЦП для записи или считывания в чаж
дый момент времени Шина адреса передает информацию всегда
в одном направлении — от ЦП к остальным модулям системы.
Благодаря такой архитектуре микропроцессора с общими
шинами можно практически неограниченно развивать систему.
Например, для увеличения объема памяти или ввода дополни-
тельных устройств ввода вывода новые модули подключают
к соответствующим шинам
Архитектура микропроцессорных комплектов БИГ Начало
развития микропроцессорной техники относится к 1971 i., когда
американская фирма «Интел» разработала однокристальный
процессор типа 4004 для обработки че~ырехоазрядных машинных
слов. В конце 1973 г. той же фирмой был выпущен микропроцес-
сор 8080 с параллельной обработкой восьмиразрядных слов дан-
ных Благодаря использованию п-канальной МОП-технологии в
новом процессоре была резко повышена скорость обоабо!ки дан-
ных и значьте ьно расширен набор команд.
На основе лицензионных соглашений с фирмой «Интел» про-
изводство приборов серии «бйг было освоено многими полупро-
водниковыми фирмами в различных странах. В частности, в
СССР такие микросхемы выпускают в серии К580. Ьо. ьшое чис-
ло поставщиков привело к быстрому распространению подобных
БИС с соответствующей им архитектурой
Наряду с этим некоторые фирмы предприняли попытки раз
работки собственных микропроцессорных комплектов иной архи-
тектуры Так, фирма Dieital Equipment Corporation (СШМ, или
сокращенно .'LC, начала свои работы и добилась значительных
успехов гораздо раньше фирмы «Интел» Фирмой ПЕС была ра.ч-
работана эффективная архитектура мини-ЭВМ. которую назвали
PDP1 I 1 Пи Ди Пи I) Благодаря сачной архитектуре фирма
смогла значительно снизить цены на свои ЭВМ.
Многие электронные фирмы мира стали в больших количест-
вах выгускать подобные системы, в частности несколько типов
выпускается в СССР Они различаются составом периферийного
142
оборудования, объемом памяти, но все они имеют сходную архи-
тектур;. и практически одинаковую систему машинных команд.
В СССР такие ЭВМ называют «семейство «Электроника-60», а в
последнее время ДВК (ДВК1, ДВК2, ДВК HLI и г д.)
Работа по созданию PDP 11 была начата до широкого рас
пространения технологии БИС Мини ЭВМ PUP II сначала была
реализована на дискретных компонентах, установленных на пе-
чатные платы Когда была освоена технология БИС и на ее осно-
ве выпущены микропроцессоры, фирма IIEC быстро пеоевела все
свои системы на БИС Ни при этом фирма сохранила ту же ар-
хитектуру и старую систему машинных команд. Благодаря этому
можно было использовать ранее разработанное программное
обеспечение.
В дальнейшем и другие изготовители ЭВМ с системой команд
PDP 11 перешли на использование БИС, например в СССР та
кую архитектуру имеют микропроцессорные ИМС серии К1801.
В настоящее время возможно выполнение различных ЭВМ
одного и того же семейства на разной элементной базе. Все ЭВМ
данной архитектуры совместимы между собой поэтому програм-
мы, разработанные для какой то одной модели, можно перено-
сить на ЭВМ доугой модели того же семейства (с той же систе-
мой команд). Таким образом, в мире сложились две основные ар-
хитектурные системы.
Вскоре американская <пирма «Моторо. а» предложила микро
процессорный комплект БИС на основа ЦП М68ПП В С( ' :Р с
архитектурой М6800 выпускают микооЭВМ «Агат»
Однокрж 'дльные и секционированные микропроцессоры
В настоящее время за рубежом и в нашей стране выпускают бо
лее 100 различных типов микропроцессоров. Структурно микро
процессор может быть выполнен олной из ,пвч> мтлификаций
с фиксированной разрядностью обрабатываемых данных (по-
стоянной длиной машинного слова) и фиксированной системой
команд;
с наращиванием разрядности обрабатываемых с..ов (секцио-
нированные микропроцессоры) и микропрограммным управле-
ние м. Во втором случае микропроцессорные БИС состоят из сек
ций, которые можно объединять для получения микропроцессо-
ров требуемой разрядности.
Микропрограммный способ организации управления системой
ха рак “ризуется наличием специа тьного ЗУ микрокоманд, в ко
тором хранится набор микропрограмм соответствующих кодам
операций. Хранение микрокоманд в ЗУ позволяет достаточно
просто заменять микропрограммы, т е набирать выполняемые
-•икропооцессорсм команды бгз их переработки. Однако i еобхо-
димость обращения к ЗУ микрокоманд в каждом такте сграничи
вает быс гппдействие микропроцессора.
Микоопроцессорный комплект сепии kfififi создан на бале
КМОП технологии и предназначен для построения аппаратуры
143
средней производительности. Отличительными особенностями
микросхем этого комплекта являются ма. ое потребление мощно-
сти от источника питания, асинхронный принцип обмена инфор-
мацией, а также широкий набор периферийных БИС комплекта.
В сослав комплекта этой серии входят БИС управляющей памя-
ти кодирование которых полностью реализует система команд
ЭВМ «Электроника 60». Микросхемы этого комплекта обеспечи-
вают уровни выходных сигналов, соответствующие уровням
ТТЛ микросхем.
Микропроцессорный комплект серии К589 выполнен на би-
полярных транзисторах в отличие от серии Ко80 и большинства
других серий, выполненных на МОП-транзисторах. Применение
ГТЛ с диодами Шотки. с одной стороны, обеспечивает высокое
быстродейсдвие, а с другой — приводит к меньшей плотности
размещения компонентов на полчпроводниковом кристалле Это
выражается, в частности, в малой разрядности микропроце, сор
ной секции: например, ЦП этой сепии (микросхема К589ИК02)
представляет собой двухразрядное устройство. Для построения
устройства с длиной машинного слова п бит иеобхо„имО объе
динить в матрицу п/2 элементов
Микропропессооные серии К1802 и К1Р04 полностью совме-
стимы. дополняют «руг друга и отличаются лишь принципом раз-
делени i функциональных блоков на БИС.
В микропроцессорном комплекте (МПк, серии к 1802 мо
д\ ль расчленяется на готовые функциональные узлы, а эти уз-
лы — на секции определенной размерности, Например, микро-
процессор расчленяется на восьмиразрядное А. 1У, регистры
общего назначения (16 четырехразрядных), 16 различный ариф
метический расширитель и БИС умножителя. Такая структура
микропроцессорного комплекта усложняет разработку вычисти
тг ьных средств иа его основе, но обеспечивает большую гиб-
кое гь и предоставляет широкие возможности потребителю
В микропроцессорном комплекте серии К1804 (Ьункциональ-
ные модули оазделяются на БИС, содержащие все элеме1 ы
этого модуля. Например. БИС Ц11 выполняется в виде чс’Ы-
рехра’рядн>й секции, содержащей все элементы ЦП Благодаря
объединению нескольких секций можно без дополнительного
оборудования построить микропроцессор требуемой разрядности,
кратной разрядног и БИС ЦП (4 бит)
Серия K181U —это 16-разрядный микропроцессор, архитекту-
ра которого имеет очень иного общего с архитектурой Ml IK се-
рии К58П Обе серии программно совместимы друг с другом
Микропроцессор К1810 имеет 20 разрядную шину адреса, благо-
даря чему можно непосредств( ннс "бращаться к памяти емко-
стью до I Мбайт Характерной особенностью этой серии яв щется
наличие внутренней «очере in команд», в которой слова или байт
памяти организуются в команды требуемой длины.
Серии К181 1. К1816 и К,и‘>0 предс-агляку собой однокрис-
144
тальные микроЭВМ (ОМЭВМ), содержащие на одном кристалле
такой набор функциональных блоков, который позволяет отнести
их к практически законченным вычислительным устройствам,
имеющим предельно малые размеры и высокую надежность.
Эти микропроцессоры перспективны для использования в относи-
тельно простых устройствах, например в кассовых аппаратах,
счетчиках такси, контроллерах лифтов, расходомерах и бытовой
аппаратуре В вычислительных системах микропроцессоры на
ходят применение в качестве контролеров ввода данных, для
управления алфавитно-цифровыми печатающими устройствами
(АЦПУ) и т. п.
Контрольные вопросы
I В чем заключается основное преимущество ИМС*
2.	Что является главным в устройстве и принципе действия дифференциаль-
ного усилителя?
3.	Как устроен операционный усилитель?
4.	Каково количество операций в булевой алгебре и сколько значений могут
принимать переменные?
5.	Что такое логические элементы и каково их обозначение в схемах?
6.	Что такое байт и каково его значение?
7	Как устроены ТТЛ ИМС?
8	Как устроены ИМС на основе эмиттерно-связанной логики?
9.	Каково преимущество использования МОП ИМС по сравнению с бипо-
лярными?
10.	Как устроены триггеры и каково назначение двухтактных триггеров?
11.	Что такое микропроцессор?
6 1432
Глава едьмая
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
г,и
агклн; <цП ST
Монтаж РЭА должен производиться согласно технической
документации на данное изделие В серийном производетве
основной технической документацией, по которой производится
монтаж аппаратуры, являются электромонтажные чертежи и
схемы электрических соединений В тех случаях, когда изготов-
ляют единичные и экспериментальные образны или небольшие
серии вновь разработанной аппаратуры, монтаж может произ-
води Зся на основании лишь принципиальной электрической
схемы или схемы соединений.
Электрические схемы — это чертежи, на которых составные
части аппаратуры и связи между ними показаиь условно. Наи-
более полное представление о принципе действия РЭА даст элек
трическая принципиальная схема Все электро- и радиоэлементы
иа схеме изображаются в виде условных знаков - графических
с имволов.
Электрические схемы появились не сразу, на первых этапах
развития радиотехники для изображения устройства того i ли
иного аппарата п i схеме наноси...и все его детали и соединения
меж„у ними так же. как было в натуре.
С годами радиоаппаратура становилась сложнее и изобра-
жать ее устройство таким образом стало невозможно Поэтому
рисунки некоторых деталей стали упрощать, опускач второсте-
пенные элементы, но сохраняя их основной принцип. Так. кон-
денсатор, состоящий в простейшем виде из двух изолирован-
ных обк 1адок. сначала изображали в виде объемного рисунка
двух паралл» 1ьных пластин, а затем двумя параллельными
черточками, катушку индуктивности сначала изображали спи-
ральной линией, а затем ее упростили.
По мере развития радиотехники и электроники появилась
необходимость в единой системе условных графических на-
чений электрических схем.
В СССР работы по стандартизации условных । тфнчеекчх
обозначений и нрави. i выполнения схем начались около 40 лет
назад. Основы современной сит гемы обозначений бы. и >ало
жены в межведомственных нормалях «Система чертежного хо-
зяйства» (СЧХ I С 1064 г был введен ГОСТ, который дейст
вовал д । 1 января 19"7! г Посте этого была введена Единая
систем! конструкторской документации (ЕСК L), составной
146
частью которой являютеяи «Государственное стандар ы на
условные графические обозначения в схемах» и «Стандарты на
правила выполнения схем».
§ 32.	Принципиальная электрическая схема
Принципиальной электрической схемой, или принципиальней
схемой, называется чертеж, на котором условно в виде стан-
дартных графических символов изображены все элементы дан-
ной РЭА и электрические связи между ними.
Принципиальная схема определяет полный состав элемен-
тов аппаратуры и дает детальное представ ение о принципах
ее действия. Ее используют при изучении функционирования
изделия, контроле и наладке, а также ремонтных работах. 1 (ко-
гда эта схема является единственным документом, по которому
можно разобраться в поинпипе действия прибора или радио-
аппаратуры найти и устранить возникшие в них неисправности
На основе принципиальной схемы разрабатывают конструк-
цию РЭА, учитывая большое число разнообразных и зачастую
поотиворечивых требований. При разработке конструкзий не-
обходимо добиваться механической и электрической прочности,
повышения надежности аппаратуры, учитывать свободу доступа
к элементам при монтаже и регулировке, предусматривать воз-
можность выполнения ремонтных работ и т. д. Поэтому элемен-
ты. относящиеся к одному каскаду прибора нередко размешают
в разных местах на шасси, а элементы разных блоков в одном
месте. Например, тяжелые сборочные единицы (трансформаторы,
конденсаторы фильтра) размещают в нижней части корпуса.
В некоторых случаях расположение элементов в аппаратуре
диктуется требованием минимума паразитных связей между
ними или необходимостью обеспечения интенсивного отвода
выделяющейся теплоты и т. д.
Условные графические обозначения на поиннипиальных
схемах располагают таким образом, чтобы они давали наибо-
лее полное представление о протекающих в приборе процессах.
Для этого взаимодействующие элементы, которые выполняют
определенную функцию, изображают на близком пасстоянии друг
от друга, а функциональные группы располагают слева направо
в порядке последовательности преобразования сигнала. При
этом входные цепи (антенна, микрофонный ввод) изображаю,
в левой части схемы, а выходные (усилитель мощности, звуке
вая колонка) в правой.
Таким образом, расположение условных графических обозна-
чений элементов на принципиальной схеме Че отображает i х
реального размещения в приборе; оно подчинено только тоебо-
ваииям большей наглядности и удобства чтения.
Все элементы в i принципиальной схеме показываю’ с ’ем
числом выводов, которое имеется у реальных деталей а сами
6*
147
Рис 81. Электрические соединители:
а — штекер, б — штыри с гнездами, а - схема соединителя с указанием адресов
выводы соединяются между собой таким образом, что позволяют
проследить все электрические цепи и понять происходящие в
аппаратуре процессы
Как поавило. все электрические связи на принципиальной
схеме показывают в виде горизонтальных и вертикальных линии,
а расположение элементов стараются выбрать таким, чтобы
эти линии были по возможности короткими и не пересекались.
Каждый элемент, входящий в изделие и изображенный на
схеме, имеет позиционное обозначение, составленное из одной
илч двух букв латинского алфавита, присвоенных данному
виду элементов: Р — резистор, С конденсатор /. — катушка
индуктивности, VT — транзистор, I О — полупроводниковый
диол. DA — интегральная микросхема. Элементам присваивают
порядковые номера, начиная с единицы, в пределах одной груп-
пы, на схеме они имеют одинаковое буквенное позиционное
обозначение, например /?/, R2, R3 и т д.. Cl, С2, СЗ н т. д
Порядковые номера элементов и их буквенные позиционные обо-
значения выполняют, как правило, шрифтом одного размера
Позиционные обозначения проставляют на схемах рядом с услов-
ными графическими обозначениями элементов, по возможности
с правой стопины или над ними.
Данные об элементах помещают в таблицу, называемую
перечнем элементов. Связь перечня с условными графическими
символами элементов осуществляется через позиционные обозна-
чения R некогопых случаях сведения об элементах помещают
около условных графических обозначений.
Еслч в схеме имеются элементы, параметры которых уточ-
няются при регулировании блоков, около позиционных обозна-
чений таких элементов на схеме и в перечне ставят звездочки,
например /?2’ i на поле чертежа помещают сноску «Подби-
рается при регулировании».
] [а принципиальных схемах изображают также электриче-
ские элементы, которыми заканчиваются входные и выходные
цепи: электрические сое 'инители, зажимы, выводы и т. п. 1 )т -
дельные контакты плат, соединителей обозначают дробью, в
числителе которой ставят позиционное обозначение элемента.
148
Рнс^82. Условное обозначение груп-
повых линий на прн1пишиа,1Ы1Ых
схе.мах:
й — под углом 90*, б — пол углом 45’
а в знаменателе номер контакта, например Ш1/5 (первый
штепсельный соединитель пятый контакт). Штырь-штепсель
такого учла обозначают стрелкой с углом раскрытия 90°, а
гнездо—рогаткой (рис 81, а, б)
Если электрические соединители содержат несколько штырей
и гнезд, го их показывают линией механической связи и нуме-
руют в соответствии с нумерацией контактов иа соединителях
(рис 81, в)
Характеристики входных и выходных цепей изделия, а также
адреса их внешних подключений могут быть записаны в таб-
лицы, используемые вместо условных графических обозначений
входных и выходных элементов с соответствующими симво-
лами (гнезда или штыря) над ними
Линии, обозначающие провода, на принципиальной схеме
располагают либо параллельно, либо под углом 90° друг к другу
Для упрощения сложных схем, содержащих большое число
проводов, параллельно идущие линии изображают в виде одной
групповой линии связи, а входу и выходу каждой линии при-
сваивают свой номер
Как правило, соединение отдельных линий в линию группо-
вой связи на схеме изображают под прямым углом (рис 82, а).
Для облегчения поиска отдельных линий связи допускается
направление каждой из них показывать с помощью излома ли
пии под углом 45' (рис 82, б) 11ри этом точка излома должна
быть удалена от групповой линии связи не менее чем на 3 мм,
наклонные участки соседних линий, изображенных по одну сто
рону с групповой линией связи, не должны пересекаться и иметь
общих точек
Соединение проводов при пересечении или ответвлении на
принципиальной схеме обозначают точкой. Поэтому, если в Прин
цнпиалыюй схеме на пересечении линий нет точки, это зна-
чит, что провода не имеют между собой электрического соеди-
нения.
149
г’ X -ij-
а)	б)	б)
Рис. 83. Условное графическое обозначение одножильных
экранированных проводов (а, б) и многожильных (в)
1(епи макала элек.ронных ламп показывают полностью, од-
нако в сложных схемах допускается обрыв линий цепей накала
и замена их стрелками с указанием места подключения. Для
уменьшения наводок переменного тока провода цепей иакала
гри монтаже скручивают, на схеме соответствующие линии
охватывают специальным знаком в виде наклонной линии с за-
сечксми на концах.
Бронированные или экранированные провода на принципи
альных схемах обозначают сплошными линиями, заключенными
междч двумя пунктирными линиями, одна из которых имеет
знак заземления (рис 33 а).
Иногда экранированный провод на принципиальной схеме
изображают сплошной линией с кружком вокруг нее и указа-
нием заземления (рис 83,6).
Если необходимо показать несколько проводов в одной экра-
нирующей оплетке, их окружают пунктирным эллипсом или кру-
гом с указанием заземления (рис. 83, в)
На прин [ичиальных схемах допускаются указания марок,
сечений и расцветки проводов и кабелей, которыми должны
выполняться электрические соединения элементов, а также спс
цифических требований к электрическому монтажу изделия
П р । необходимости в характерных точках принципиальных
схем условными знаками mocvt изображаться формы напоя
жений, импуль~ов и проставляться значения напряжения и тока
в этих точках
В связи с тем что на принципиальной схеме указывают со
единение элементов бе > учета фактического расположения де
талей и соединяющих их проводов а также без учета конструк-
ции аппаратуры и воздействия элементов схемы на соедини-
тельные провода, монтаж РЭА по принципиальной схеме, могу г
производить только монтажники высокой квалификации, разби
раюшиеся не только в схеме, но и в принципе действия аппа-
ратуры. Монгаж первых образцов РЭА по принципиальной схе-
ме должен производиться под руководствам инженера прини-
мавшего участие в разработке данной аппаратуры
В дальнейшем принципиальную схему используют для раз-
работки другой технической документации, в частности мои
тажных чертежей и схем электрических соединений
§ 33.	Схемы соединении и электромонтажные
чертежи
На электромонтажной схеме соединении показывают эле-
менты. входящие в состав аппаратуры, соединения между ними,
все провода, жгуты и кабели, а также места их присоединения
и ввода- контактные соединители, зажимы, сальники, проход
ные изоляторы и т. д. Элементы схемы вычерчивают в 1 иде
условных графических изображений, а устройства в виде пря-
моугольников или внешних очертаний Некоторые элементы
также можно изображать в виде внешних очертаний.
Расположение условных графических обозначении элементов
иа схеме соединений должно давать примерное представление
об их действительном размещении в изделии.
Око. io условных графических символов элементов па схеме
соединении i роставляют их позиционные обозначения на прин-
ципИльпой схеме Здесь же указывают тип элемента и номиналы
основных параметров. Если элемент имеет маркировку выводов,
го ее повторяют на схеме соединений. Кроме того, на схеме
ставят обозначения выводов, указанные в технической докумен-
тации например показывают схемы цоколевки транзисторов
Как правило, провода, жгуты и кабели показывают отцель
ними линиями, однако для упрощения схемы допускается слия
ине отдельных проводов, идущих в одну < торону, в общую груп-
повую линию Однако при подходе к контактам каждый провод
изображают отдельной линией. Номера проводов жгута и жил
кабеля проставт яют с обоих концов изображения I [рн боль
шои насыщенности схемы номера проводов и жил кабелей можно
проставлять в разрывах их изображений.
Жгуты и кабели в схеме электрических соедипений обозиа
чают отдельно и присваивают им либо порядковые номера, либо
те же номера, которые присвоены устройства- В последнем
случае провода в схемах нумеруют числами, отделенными от
номера HC i i дефисом Отдельные провода в жгутах нумеруют ।
пределах жгута, но допускается также сквозная нумерация
проводов и жил кабеля в пределах всей схемы.
На схеме соединений указывают марки, сечения и при необ-
ходимости расцветку проводов, а также марки кабелей, количе-
ство сечение и занятость жи 1. При небольшой количестве элек-
гричее ких соединений данные о проводах и кабелях можно ука
Г а б " и ц а 9 Таблица соединений
Номер	Расцвет
провии ка
Откуда идет
устрой-
ство
контакт
Кула поступает
устрой- контакт
Данные
пропояа
Приме-
 анке
151
зывать непосредственно около изображений соединений. Гри
большом количестве электрических соединений данные о прово-
дах и кабелях, а также адреса их присоединений сводят в еди-
ную таблицу соединений (табл 9).
Если на схеме соединений около обоих концов линий, изо
бражающих провода, указывают адреса элементов и устройств,
то таблицу соединений можно не составлять
Если в изделие входят жгуты или кабели, изготовленные по
специальным чертежам, около их изображений на схеме и в
таблице соединений указывают обозначения этих жгутов и ка-
белей.
Электромонтажные чертежи. Их можно совмещать со сбороч-
ными чертежами. Для этого на электромонтажном чертеже
помещают данные, которые необходимы для сборки, установки
элементов и монтажа РЭА.
Изделия иа электромонтажных чертежах изображаются в
виде контурных очертаний, без графических подробностей, но
с сохранением приближенного сходства изображения с самим
изделием. Элементы аппаратуры, устанавливаемые при сборке,
предшествующей электрическому монтажу изображают сплош-
ными тонкими линиями. Элементы, устанавливаемые в процессе
монтажа, а также места присоединения в ранее установленных
элементах изображают сплошными линиями нормальной тол-
щины.
Если элементы устанавливают на стенках шасси или корпу-
са, находящихся в разных плоскостях, то такие стенки изобра-
жают развернутыми в одну плоскость, а на чертеже помещают
надпись: «Стенка развернута». Сс i« отдельные элементы за-
крывают друг друга, то на чертеже изображения изделий сме-
щают и кйд ними делают надпись: «Изделие смещено» Для
изображения невидимых на чертеже мест присоединения про-
водов, кабёлс и и жгутов отдельные изображения таких изделий
разворачивают и помещают нал ними надписи, определяющие
направление и угол поворота
На электромонтажном чертеже каждый провод или жилу
кабеля маркируют в соответствии с их обозначениями на < теме
соелинений Если схемы соединений нет, то провода и жилы ка-
беля нумеруют по порядку в пределах одного чертежа Пере-
мычки и отдельные провода, отчетливо видимые на чертеже,
нумеровать не требуется. При необходимости показать цвет
провода обозначение помешают над полкой линии-выноски,
указывающей провод, и расшифровывают его на п те чертежа.
Данные о проводах и жилах кабеля, а также местах их
присоединения помещают в таблицу соединений, которая дается
либо на поле электромонтажного чертежа, либо на отдельном
листе Заполнение таблицы начинается с данных об отделы, лх
проводах и кабелях, а затем о проводах и кабелях, входящих в
ж1 уты.
г 
Рис. 84. Упрошенное обозначение повторяющихся элементов на принципиальном
схеме
Ня электромонтажных чертежах указывают также места
крепления жгутов скобами и держателями, которые обеспечи-
вают неподвижность проводов при тряске и вибрациях
Для современной радиотехники и электроники характерны
чппощенные схемы Так, на электромонтажных чертежах уст-
ройств. содержащих большое число одинаковых функциональ-
ных групп элементов (усилителей, триггеров и т. п.). полностью
вычерчивают только одну группу, заменяя остальные группы
прямоугольниками из штрихпунктирных линий с соответс гвую-
1цим числом внешних связей (рис. 84 1
§ 34	Схемы расположения и подключения
Схемы расположения предназначены для того чтобы
показать расположение составных частей сложной РЭА. на
пример < гоек и блоков ЭВМ (Сдельные части аппаратуры из j-
бражают в виде внешних очертаний или условных графических
обозначений, показывающих их правильное расположение в кон-
струкции. помещении, на местности В некоторых случаях на
схеме показывают помещение или план местности, г ie эти со-
ставные час ги размещаются.
153
Изделия на схемах изображают прямоугольниками, а их
входные н выходные элементы символами Допускается изо-
бражать изделия, входные й выходные элементы в виде внеш-
них очертаний Илобряжение входных и выходных элементов
внутри блока должно соответствовать их примерному распо-
ложению в изделии
Провода, жгуты и кабели на схеме изображают в виде
отдельных линии или их внешних очертаний. Для каждого
устройства или элемента, изображенных в виде внешнего очер-
тания, на схеме указывают: их наименование, обозначение или
тип. Позиционные обозначения на схеме расположения должны
соответствовать обозначениям на принципиальной схеме. Если
входные и выходные элементы маркированы в конструкции из-
делия. эту маркировку повторяют на схеме. При большом коли-
честве устройс в и элементов все сведения записывают в пере-
чень э..ементов, а около графических обозначении на схеме
проставляю" позиционные цифоовыс указатели.
Схема подключения показывает внешние электриче-
ские связи изделия, их изображают так же, как н i схеме рас
положения: провода и кабели показывают отдельными линиями
и указывают адреса их внешнего подключения. При необходи-
мости указывают марки, сечения и расцветку проводов, а также
наименования и характеристики внешних цепей (напряжения,
частоты, вид сигнала и т. и ). При указании марок проводов,
их сечение и расцветки условными обозначениями на поле схемы
дается их оасшифровка.
Если провода или кабели проходят через сальники, герметич-
ные вводы или |роходные изоляторы, их также изображают на
схеме вместе с присвоенной им маркировкой.
Д я наглядного представления о составных частях сложных
комплексов, систем и соединяющих их жгутах и кабелях служат
|бцие сх°мы Как правило, устройства изображают в виде
прямоугольников, но допускается использование условных гра-
фических обозначений или внешних очертаний. 11повода, жгуты
и кабели показывают отдельными линиями и нумеруют. Кон-
структоры стремятся так разработать общую схему, чтобы она
разместилась на одном листе
Контрольные вопросы
I Для каких целен используют принципиальные схемы РЭЛ?
2.	Как располагают условные i рафические изображения элементов на грин
цшшальных схемах?
3.	Как изображают соединительные провода на принципиальных схемах?
4.	Чем отличается электромонтажный чертеж (схема электрических сое-
динений) от принципиальной Вясктрической схемы?
5.	Что такое «позиционное обозначение»?
6.	Что такое «групповая линия»? Как различаются между собой отдель-
ные провода, входящие в се состав?
7	Для неких целой используют схемы расположения и иол ключей ия ?
Глава восьмая
ЭЛЕКТРО И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
Когда радиоэлектронная аппаратура собрана >равильно и
монтаж ее завершен то если она будет нормально функцио-
нировать, на экране телевизора будет устойчивое изображение,
магнитофон сможет записать звук и воспроизвести его, радио-
локатор обнаружит цели и т, д Если же есть ошибки, аппа-
ратура функционировать не будет
Современная радиоэлектронная и электронно-вычислитель-
ная аппаратура отличаются сложностью схем и большим коли-
чеством взаимодействующих между собой блоков, каждый из
которых характеризуется различными параметрами. Для пра-
вильного взаимодействия блоков в аппаратуре их параметры
должны иметь определенные значения и сохранять их в задан-
ь ых пределах при изменениях напряжения питания, окружающей
температуры, влажности и цр. Только при таких условиях ап-
паратура будет работать нормально.
Для сложной РЭА методика поиска заключается в том что
последовательно измеряют параметры отдельных блоков выход-
ное напряжение, потребляемый ток, форму сигнала на входе и
выходе и т. д. Измеренные параметры сравнивают с эталонны-
ми. указанными на принципиальной схеме или схеме электриче-
ских соединений Поиск продолжают до тех пор. гока не обна-
ружат заметнее отклонения
Для того чтобы найти и устранить причину неисправности,
необходимо проверить качество паек и других контактных
соединений Некачественные пайки распаивают, зачищают про-
водники, а затем снова их пропаивают. Если таким образом
нельзя устранить неисправность, измеряют параметры отдельных
элементов дефектного блока: резисторов, транзисторов и других
активных и пассивных элементов Проверку производят либо
по порядку номеров позиционных обозначений на схеме либо
какой-то одной функциональной цепи.
Для этого нужно уметь выделять подобные ц₽пи, т. е знать
основы радиоэлектроники и вычислительной техники и уметь
пользоваться электро и радиогзмерительными приборами
4 35. Измерения основных электрических величин
Основными параметрами, характеризующими режим электри
ческой цепи, являются гок и напряжение
155
°)
Рис. 85. Измерение тока амперметром (а) и напряже-
ния вольтметром (б)
t)
’ Ток измеряется количеством электричества (количеством
электрических зарядов), проходящего через поперечное сечение
проводника за 1 с h
Ток 1 А будет проходить в том случае, если через поперечное
сечение проводника за 1 с будет проходить 1 К л электриче-
ства
В радиоэлектронике, как правило, имеют дело со сравнитель-
но малыми токами, поэтому для них используют производные
единицы: миллиампер 1 мА — 0,001 А и микроампер 1 мкА —
= 0,000001 А.
Длй ' ’измерения тока амперметром его последовательно
включают в исследуемую цепь (рис. 85, а). Таким образом, ос
новная цепь прохождения тока разрывается и в этот разрыв
включается амперметр.
При одном и том же количестве электронов, проходящих
через поперечное сечение проводника, совершаемая ими работа
может быть различной, так как энергия электронов определяет-
ся электрическим полем, которое создает направленное движе-
ние электронов, и вызывает электрический ток.
* Интенсивность электрических полей определяется напря-
жением.^
Между двумя точками существует напряжение 1 В, если для
переноса 1 Кл электричества произведена работа 1 Дж.
Для измерения напряжения используют вольтметр. Для этого
его подключают параллельно к двум точкам электрической цепи
без разрыва основной цепи (рис 85,6).
*нсг проводники оказывают определенное сопротивление
прохождению через них электрического тока.
Сопротивление I Ом имеет такой проводник» через который
проходит ток 1 А, если к концам его приложено напряжение
1 В
Чем длиннее и тоньше проводник, тем больше его сопротив-
ление. Кроме того, сопротивление зависит от материала. На-
пример, сопротивление медного провода сечением 1 мм2 и длиной
57 м равно 1 Ом медного провода диаметром 0,1 мм и длиной
156
Рис. 86. Мостовая изме-
рительная схема:
Л7 — /?3— резнсгоры мосто-
вой схемы. Rx — измеряе-
мый резистор, Ro —
or рд нпч ител MHJ й резистор
\у V J
10 м—около 20 Ом: накаленной нити электрической лампы
мощностью 40 Вт— 1000 Ом
В цепях постоянного тока для измерения напряжения и силы
тока используют стрелочные приборы магнитоэлектрической
системы.
В таких приборах измеряемый ток проходит по легкой ка-
тушке, помещенной в поле постоянного магнита и способной
поворачиваться под действием проходящего тока Ток подво-
дится через спиральные пружинки, которые создают противо-
действующий момент
Основное достоинство измерительных приборов магнитоэлек-
трической системы заключается в линейной шкале и высокой
точности измерения. Однако приборы магнитоэлектрической
системы можно применять только для измерений в цепях по-
стоянного тока.
Так как амперметр в цепь включают последовательно, то для
того чтобы не исказить результатов измерений, его собственное
сопротивление должно быть небольшим Вольтметр, наоборот,
включают параллельно, поэтому чтобы через него не проходил
значительный ток, его собственное сопротивление должно быть
большим.
Внутреннее сопротивление вольтметра магнитоэлектрической
системы составляет 1000 Ом на 1 В. а специальных волымет
ров — до 20 000 Ом на 1 В шкалы
Следовательно, внутреннему сопротивлению 20 000 Ом на
I В соответствует собственный ток потребления, равный
0,00005 А, или 50 мкА. Измерительный прибор, рассчитанный
на такой ток, может быть универсальным для измерения боль-
ших токов применяют шунты, которые включают параллельно
прибору, а для измерения напряжений последовательно с изме
рительнон головкой различные добавочные резисторы. Таким
образом можно создать универсальный комбинированный при-
бор, пригодный для измерения как токов, так и напряжений,
а добавив к нему выпрямитель, его можно использовать для
измерений в цепях переменного тока
Мостовые схемы. Для измерения сопротивления используют
миллиамперметр, в который вставляют источник питания (ба-
тарейку), а измеряемое сопротивление подключают к внешним
зажимам последовательно с измерителем Шкалу такого при
157
бора градуируют в омах. Однако эта шкала будет иеравномерл
ной, а точность измерений невелика. Поэтому подобные приборы
монтажники РЭА в основном используют в качестве пробников,
показывающих наличие контакта а для измерения сопротив-
ления применяют мостовые схемы.
Мостовая схема состоит из двух параллельных ветвей про-
хождения тока, между которыми расположена диагональ моста.
В диагональ включают микроамперметр или иной высокочувст-
вительный индикатор,равновесия (рис. 86). Участки двух па-
раллельных ветвей Rl, R2 и R3, R* называют плечами мостаЛ
Процесс измерения заключается в том, что. регулируя пере-
менный резистор R1, подбирают такое значение его сопротив-
ления, при котором стрелка измерительного прибора становится
на отметку 0 (равновесие моста).
При равновесии моста ток в диагонали равен нулю. Если же
ток не ответвляется в диагональ, каждую из ветвей можно рас-
сматривать как простой делитель напряжения. При этом на-
пряжение питания распределяется пропорционально сопротив-
лениям:
U./U^R./R,-, U,/U3=R,/R3.
Условие равновесия Ut=Ui и U2=U3 означает, что установ-
лена пропорция:
откуда получается формула для расчета измеряемого сопро-
тивления:
R, R,(R,/RS)=R,N,
где Л-’ = ₽2//?3 — 1, 10, 100 или 0.1, 0,01 и т д.
-Мостовые схемы применяют для измерения на переменном
токе емкостей и индуктивностей, так как в этом случае факти-
чески измеряются комплексные (полные) сопротивления Изме-
рения с помощью мостовой схемы обеспечивают высокую точ-
ности поскольку результат не зависит от показаний измерителя
тока )
При массовых проверках большого числа резисторов или
конденсаторов с одинаковым номинальным значением измеря
емого параметра должна измеряться не сама величина (/?, или
С,), а ее отклонение от заданного значения. При этом, как
правило, важна скорость испытаний. В таких случаях могут
использоваться неуравновешенные мосты; измерение заключа-
ется в снятии показаний с приборов, включенных в диагонали
мостов. Ток в диагонали моста практически пропорционален
отклонению от равновесия, пока оно невелико, но при большом
отклонении пропорциональность нарушается
Неуравновешенные мосты часто используют в качестве пря-
мопоказывающих приборов для приближенных измерений, а
158
акже для наблюдений за изменениями сопротивления, емкости
иищругих параметров под влиянием, например, температуры,
влажности и т. п.
Универсальные измерительные приборы. Такие приборы на-
зывают авометрами, а также тестерами (от английского слова
test — проба испытание) С их помощью проверяют напряже-
ние. ток, сопротивление проволочных и нспроволочных резис-
торов, целостность обмоток катушек индуктивности и транс-
форматоров, утечки в конденсаторах, а r«...z.. соответствие жгу-
тов, печатных плат и других устройств схемам соединений и
пр шципиальным схемам.
Универсальные приборы имеют несколько диапазонов изме-
рений с различными пределами. При переключении диапазонов
к стрелочному прибору подключают различные шунты или доба-
вочные резисторы, благодаря чему изменяются пределы измере-
ний. Тот или иной диапазон прибора надо выбирать исходя из
параметров и необходимой точности измерений каждой конкрет-
ной схемы
На верхней панели пластмассового корпуса прибора находят-
ся органы управления и приспособления для подсоединения
измерительных щупов. Основные характеристики универсалыпПМ
измерительных приборов приведены в табл. 10
Для большинства приборов диапазон рабочих частот вцЯ
работе на переменном токе составляет 45—10 000 Гц. НекоторьКг
из указанных в табл 10 приборов кроме напряжения и rows
могут измерять емкости конденсаторов и относительные уровни
переменного напряжения а также параметры транзисторов
Комбинированный прибор Ц4328 используют при техническом
обслуживании автомобилей. Кроме параметров, указанных в'
табл 10, им измеряют угол замкнутого состояния контактов
прерывателя и частоту вращения коленчатого вала четыргхци
лиидрового двигателя легкового автомобиля, имеющего элект
рооборудованис на 12 В с минусом батареи, соединенным с
«массой».
Комбинированный прибор Ц4341 используют для измерения
статических характеристик транзисторов малой и средней мощ
ности: коэффициента передачи по току, обратного тока коллек-
тора и эмиттера, начального тока коллектора. При всех измере-
ниях (кроме сопротивлений на пределе 5000 кОм) прибор пита-
ется от встроенной батареи. При измерении на пределе 5000 кОм
необходим внешний источник постоянного напряжения 37—
48 В Диапазон рабочих частот прибора при измерении иа пере-
менном токе 45—20 000 Гц
Приборы Ц4352 и Ц4353 имеют встроенную автоматическую
защиту от электрических перегрузок. Входное сопротивление
прибора Ц4354 83 кОм на 1 В шкалы
Комбиниоованный прибор Ц4380 кроме величии, указанных
в табл. 10. позволяет измерять параметры прямоугольных им-
159
Таблица 10. Характеристики универсальных измерительных приборов
Тип	Класс точности	Прелеты измерений				
		постоянного напряжения. В	постоянного тока. А	перемен- ного на- пряжения. В	переменного тока. А	сопритив-- аення. кОм
Ц431J	0.5-1.0	0.075—750	0.003-7.5	0.75—750	0,003—7.5	—
Ц4312	1.0—1.5	0.075 -900	0.3—6.0	0.3—900	0,0015 6.0	0.2 3
Ц4313	1.5-2.5	0.075 600	0.00006-1.5	0,075-600	0.0006—1.5	0.5-5000
Ц4315	2.5 -4 0	0.075-1000	0,00005-2,5	1.0—1000	0.5—25	0.2-5000
Ц4317	1.5—2.5	0.1 — 1000	0.00005 -5	0.5 1000	0.25-5	0.2—3000
Ц4323	±о%	0.5—1000	0,00005—0.5	2.5—1000	0,00005	0.5-500
Ц4324	2.5—4.0	0.6—1200	0,00006 3	3-900	0.0003-3	0,2- 5000
Ц4328	2.5—4.0	0.3—30	6.0	3-300	—	100
Ц434С	1.0-1 5	0.5—1000	0.00005- -25	2.5—1000	0.00025- -25	3 3000
Ц4341	2.5-4.0	0.3- 900	0.00006—0.6	1.5-750	0,00003-0.3	0.5-5000
Ц4352	. 0-1.5	0.075—900	0,0003—6	0.3- 900	0.00015-5	0.2-3000
Ц4353	1.5- 2.5	0.075—600	0.00006-1 5	1.5—600	0,0006-1.5	0.3—5000
LI4354	2.5-4.0	0.075—600	0.000012—1.5	0,75—600	0.00012—1,5	з -зооо
Ц4360	2.5—4.0	0.5—1000	0.00005 -2.5	2,5—1000	0.00005-2,5	0.2—3000
Ц4380	1.5—2.5	0.075-600	0,006—15	0,3-600	0,006- 15	1 1000
пульсов тока и напряжения Диапазон дтительности импульсов
0'21—0.62 с, пауз 0,11—0,81 с
При работе с универсальными измерительными приборами
необходимо помнить, что в каждом диапазоне пена деления
шкалы прибора различна и должна быть определена для каж
дого положения ручки переключателя. Кроме того, прибор
имеет разные шкалы для измерений на постоянном и перемен-
ном токе. Поэтому в зависимости от ропя тока отсчеты надо
производить по соо-ветствуюшим шкалам. Необходимо также
следить sa правильностью установки переключателей, коммути-
рующих работу так как иначе прибор может быть испорчен.
§ 36. Электронный осциллограф
С помощью электронного осциллографа можно иаблюдгть
форму электрического сигнала, что делает его незаменимым
при наладке и исследовании РЭА. Кг^ме того, электронным
осцилпопафом можно измерять напряжение в исг педуемых це-
пях; при этом он црактиче< ки не потребляет энергии От исслс
дуемой цепи и может работать в широком диапазоне частот
Благодаря ним свойствам прибора его широк< применяют ие
только в радиотехнике, но и в других обда'-гях научных иссле-
доеа шй
11ггмо1тя на разнообразие схем электронных осциллографов,
они основаны на использовании электронно лучевой трубкч
(ЭЛТ).
160
Рнс. В7. Устройство электронно-лучевой трубки
Электронно-лучевые трубки с электростатическим управле-
нием. Трубку откачивают до высокого вакуума, чтобы электроны
могли двигаться без столкновения с молекулами воздуха
(рис. 87) Накаленный катод является источником электро-
нов Электроны летят вдоль оси трубки благодаря действию
ускоряющее । электрода или анода А, потенциал которого под-
держивается положительным (несколько сотен или тысяч вольт)
по отношению к катоду К.
Анол в ппостейшем случае представляет собой круглый диск
с отверстием, из которого выходит некоторое количество элек-
тронов в виде узкого пучка (электронного луча) Пучок, рас-
пространяющийся вдоль оси трубки, попадает на флуоресцирую-
щий экран, где часть кинетической энергии электронов превпа-
щастся в световую энергию, и появляется светящееся пятно.
Катод окружен цилиндрическим электродом G, имеющим
отрицательный потенциал по отношению к катоду. Электрод
выполняет две функции- собирает электроны вдоль оси тпубки
и управляет (как и сетка в электронной лампе) количеством
электронов, идущих от катода к аноду. В электронно-лучевой
грубке количество электронов, зависящее от потенциала «прав
ляющего электрода, опрепеляет яркость светящегося пятна на
экране трубки. Катод, сетка и анод составляют так называемую
« 'лектроннию пушку», или «электронный прожектор».
В трубке простого устройства светящееся пятно на экране
будет похоже скорее на светящимся диск, чем на точку Это
связано с действием сил взаимного расталкивания электронов
в пучке и отклонением их от оси Поэтому необходимо иметь
устройство для превращения расходящегося электронного пучка
в сходящийся По аналогии с оптикой этот процесс называют
фокусировкой.
Ппи электростатической фокусировке вводят два или более
анода, причем потенциал второго анода более высокий, чем
потенциал первого. Электрой, отклонившийся от реи эдектрон
ной пушки, попадает в поле между двумя анодами, стремясь
следовать в направлении линий электрического поля, т с он
"тклоняется внутрь по направлению к оси Степень сходимости
161
и, следовательно, положение фокуса -можно менять изменением
потенциала одного из анодов.	.	ГГ
Светящееся пятно перемещают по экрану в соответствии с
исследуемым напряжением Электронный луч проходит между
двумя парами отклоняющих пластин к которым приложено
напряжение. Одна пара пластин Xi и Xj создает поперечное
электрическое поле, вызывающее отклонение луча в горизон-
тальном направлении. Другая пара пластин У, и У, создает
вертикальное отклонение луча. Чувствительность к отклонению
определяется смещением светящегося пятна на экране, вызван-
ным разностью потенциалов между пластинами I В Чувстви-
тельность обратно пропорциональна ускоряющему напряжению,
поэтому желательно иметь низкое анодное напряжение. Однако
существуют противоположные требования" яркость пятна увели-
чивается при возрастании анодного напряжения. Чувствитель-
ность типичной осциллографической трубки на среднее напря-
жение несколько меньше 1 мм/В.
Магнитная фокусировка и магнитное отклонение. Электрон,
входящий в однородное магнитное поле под прямым углом,
движется по окружности Угловая скорость электрона зависит
от магнитной индукции В Вдоль магнитных линий электрон
движется по спирали с постоянным тагом Время одного обо-
рота всех электронов в спирали одинаково.
Следовательно, при одной и той же продольной скорости
они будут проходить одинаковые расстояния и сходиться в одних
и тех же точках. Изменяя ток через катушку, создающую маг-
нитное поле, можно совместить один из фокусов с экраном.
Однако этот метод создания продольного магнитного поля
вдоль трубки, будучи принципиально простым, неудобен на
практике. Поэтому для обеспечения магнитной фокусировки
катушки помещают вблизи анода только па тонкой части гор-
ловины трубки.
Двумя коаксиальными катушками, размещенными снаружи
узкой части трубки, электронный луч можно отклонять магнит-
ным полем перпендикулярно своему направлению и направле-
нию магнитного поля. Электроны как бы закручиваются вокруг
силовых линий магнитного поля, поэтому катушки, расположен-
ные горизонтально, вызывают отклонение по оси Y (вертикаль-
ной). Другая паре катушек, расположенная перпендикулярно
первой, вызывает отклонение электронного луча вдоль оси X.
При достаточном числе витков катушек можно получить
значительное отклонение при малых токах, нормальным явля-
ется отклонение порядка 1 мм на 1 мА тока Луч можно откло
пять на большой угол, что дает возможность создавать корот
кую тпубку Другим преимуществом трубок с магнитным откло-
нением является то, что чувствительность изменяется обратно
пропорционально корню квадратному из ускоряющего напоя
жения (а не самому напряжению, как в трубках с электроста-
162
тическим отклонением). Благодаря этому можно создавать
ЭЛТ на высокие анодные напряжения и с большей яркостью
изображения на экране.
Недостатками ЭЛТ с магнитным отклонением являются
потребление мощности отклоняющими катушками и непригод-
ность к работе га высоких частотах из-за иидуктивностн ка-
тушек.
В о :ци  ографических трубках применяют электростатиче-
скую фокусировку и отклонение, а в других приборах, например
телевизионных трубках, дисплеях и электронных микроскопах,—
магнитную фокусировку
f оризонтальная развертка. Если переменное напряжение
при южить к вертикальным пластинам ЭЛТ, то это вызовет
колебание светового пятна вдоль вертикальной оси и по следу
можно будет лишь судить о максимальном значении напряжения
Чтобы исследовать форму кривой необходимо обеспечить одно
временное отклонение луча в горизонтальном направлении, при-
кладывая напряжение к пластинам Л, пропорциона, ьное време-
ни. Источником такого напряжения служит специальный
генератор развертки.
Для получения неискаженной формы сш нала пятно должно
перемещаться по экрану в горизонтальном направлении с по-
стоянной скоростью. Следовательно, напряжение развертки
должно изменяться равномерно, а для получения постоянного
изображения на экране развертка должна иметь периодический
характер После того как пятно пересечет экран, напряжение
развертки должно быстро измениться до исходного значения
Для этого используют генераторы пилообразного на-
пряжения, входящие в состав осциллографа.
В различных схемах генераторов напряжение созтается на
конденсаторе который медленно заряжают через резистор
с больн им сопротивлением, а затем быстро разряжают При
медленном изменении напряжения на конденсаторе луч' плавно
перемешается по экрану (основной ход луча), а при быстром
он перескакивает обратно к краю экрана (обратный ход луча)
В современных осциллографах во время обратного хода луча
его гасят подачей отрицательного импульса напряжения на
управляющий ,лектрод 3J IT
Кривая, полученная на экране при действии периодически
меняющегося напряжения, устойчиво сохраняется на экране
только в том случае, если частота развертки равна частоте
исследуемого напряжения или кпатна ей. Регулгр< ванне частоты
развертки до необходимого значения называется синхронизацией.
Измерение напряжения сигнала. Для измерения напряжения
сигнал-i любой формы надо определить чувствительно. тк осцил-
лографа. а после этого — измерить отклонение луча на экране
Ис леду"мое напряжение подают на вхс i усилитетя. создающего
отклонение по вертикали.
1 >3
Рис. 88. Схема изме-
рения частоты и сдвига
фаз осциллографом
Коэффициент усиления усилителя регулируется с пределах от
нуля до максимума с помощью ручки на передней панели осцил-
лографа. При использовании усилителя чувствительность осцил-
лографа может достигать 25 мм/В. Это дает возможность изме
рять сигнал амплитудой 0,2—0,3 В. так как вертикальное откло-
нение порядка 10 мм, вызванное его действием, может быть
достаточно точно измерено на экране ЭЛТ
Для определения чувствительности используют напряжение
с известной амплитудой. Вертикальный размер L изображения
на экране измеряется линейкой или специальной сеткой, укреп-
ленной перед экраном.
Чувствительность осциллографа при выбранном значении
коэффициента усиления вертикального усилителя определяют как
отношение отклонения к напряжению сигнала, измеренного
каким либо прибором. При этом надо помнить, что все электро-
измерительные приборы на переменном токе проградуированы
в эффективных значениях напряжения, а отклонения осциллог-
рафа, пропорциональны амплитудным значениям напряжения
Поэтому для определения чувствительности а (мм/В) исполь-
зуют выражение
Множитель 2 в знаменателе потому, что вертикальный размер
изображения L соответствует удвоенной амплитуде контрольного
сигнала
Полученное таким образом значение чувствительности может
быть использовано для определения измеряемого напряжения
Однако чувствительность осциллографа зависит от выбранного
коэффициента усиления усилителя вертикального отклонения
0@@О©®®
0° 30* 60* 90* 120° 750* 180*
Рис 89. Изображение на экране осциллографа при различных
фазовых сленгах между напряжениями на горизонтальных и вер-
тикальных пластинах
164
Рнс. 90. Фигура на экране ое-
циляографа при кратном соотноше-
нии частот на пластинах X и У
У
При другом его значении следует снова определить чувстви-
тельность.
Точность измерений осциллографом ниже, чем другими изме-
рительными приборами Поэтому осциллограф применяют т< лько
в тех случаях, когда источник сигнала имеет очень высокое
сопротивление или измерения производятся на высоких частотах.
Измерение частот и фаз. Если на обе пары отклоняющих
пластин осцил юграфа, не применяя развертки, подать пере-
менные синусоидальные напряжения с одинаковыми частотами
(рис. 88), на экране получается неподвижное изображение
(фигура), вид которой зависит от соотношения часто, и фаз
Если два напряжения совпадают по фазе то перемещения
луча по горизонтали и вертикали происходят одновременно
и поопорциональ io, поэтому след на экране получается в ви..е
прямой, имеющей наклон вверх слева направо Есл, же они не
совпадают по фазе, то на экране появляется эллипс (рис 89).
При совпадении или противоположности фаз получаются прямые
линии, при других значениях фаз — Эллипсы.
Если напряжения подобраны таким обпазом. что максималь-
ные отклонения на обеих осях одинаковы, то при разности
фаз 90° получатся окружности. Однако прямые линии и окруж-
ности это частные случаи общей эллиптической кривей
Для оценки частоты напряжения его прикладывают к одной
паре пластин, а к другой паре - эталонное напряже ,ие
(рис. 90). Если частота исследуемого напряжения кратна
частоте эталонного и между ними имеется числовое соотношение
(напримео. 3'2), то на экране получится неполвижная кривая
Соотношение частот затем можно определить из фермы резуль-
тирующей кривой, называемой "фигура Лиссажу»
Ждущая развертка, t помощью осциллографа с непрерывной
линейной разверткой неудобно наблюдать импульсные сигналы
особенно с большой скважностью- слишком ма тая часть ширины
изображения приходится на сам чмпульс и его вершина прев
ращается в светящуюся точку Для увеличения ширины изобра-
жения импульса необходимо, чтобы частота развертки во много
165
прочерчивать горизонтальную
раз превышала частоту следования импульсов. В этом случае
луч на экране будет многократно
линию.
Для наблюдения формы кратковременных импульсов линейно
возрастающее напряжение развертки должно1 возникать только
в момент появления исследуемого импульса Следовательно,
генератор развертки в этом случае не должен быть автокоде
бательной системой, а первоначально находиться в покое и сра-
батывать от воздействия импульса.
Нарастание напряжения должно происходить быстро — в тече-
ние tpt пени, незначительно превышающего длительность самого
импульса. По окончании этого времени напряжение снова умень-
шается (обратный ход), система возвращается в исходное состоя-
ние, ожидая нового импульса.
Для определения длительности импульса в схему оснилло-ра-
фа вводится -енератор. имеющий несколько контуров, настроен-
ных на определенные частоты. Напряжение этого генератора
периодически модулирует (т. е изменяет) ток электронного „уча
и яркость свечения экрана. Такой генератор называют генерато-
ром четок или калибратором длительности. Чтобы опоецелить
длительность импульса, нужно подсчитать число меток от начала
кривой до ее задн< го ската, а также определить их масштаб.
§ 37. Измерения основных параметров
радиоэлектронной аппаратуры
В радиосвязи для передачи сигналов используют электромаг-
нитные волны. Волны, излучаемые передающей антенной при
приложении к ней переменного наппяжения. распростпаниЮтся
с одинаковой скоростью, равной 3-108 м/с (300 000 км/с), и не
зависят от частоты
В радиотелеграфии сигналы передаются в виде точек и тире,
в радиотелефонии и радиовещании — речи, а в телевидении —
изображения Непосредственная передача таких сигналов прак-
тически невозможна. Например, для того чтобы передать звук
камертона частотой 10™' Гц, размер передающей антенны для
излччения значительной мощности должен быть того же порядка,
что и распространяемая волна, т. е. для сигнала 1000 Гц
300 км Если удастся создать такое устройс гво, то ча его прием-
ном конце невозможно выделить нужный сигнал Д 1Я передачи
таких низкочастотных сигналов используют мо тутяцию Ппи
этом передающая антенна будет излучать колебания высокой
ча< готы, например 1 млн Гц называемые несущими а величина,
характеризующая их (амплитуда, частота или фаза) и вменяться
в соответствии с ни >кочастотцым сигналом который нужно пере-
дать. На приемном конце происходит обратный процесс л е-
тскт i р о в а н и е — звуковой сигнал выделяется из несущих
колебаний и воздей< гвует на звуковоспроизводящий прибор
Рис 91 Модуляция радиочастотных ко.чебанпн:
о—несущая  1стота, 6 -напряжение модуляции (зпухоная |аетота). в — ампли-
тудная молутяцня радио немала
Амплитудная модуляция. Обычным методом модуляции не-
сущих колебании является изменение их амплитуды в соответст-
вии с мгновенным значением звуковою сигнала Модулирован-
ные колебания показаны на рис 91, а -в На один пеоиод
звуковой частоты приходится примерно 1000 периодов колебаний
несущей частоты Мерой модуляции является коэффициент
модуляции, или ее глубина, определимая отношением напря-
жения звуковой частоты к напряжению несущей частоты. I [ри
к j рфициенте модуляции, равном единице, или 100%-ной моду-
ляции, напряжение несущей частоты падает до нудя. Это являет-
ся пределом глубины модуляции, так как если амплитуда звуко-
вых колебаний поевысит амплитуду колебаний несущей час-оты
исказит< я огибающая модулированного сигнала.
Модулированные колебания можно представить г гиде сле-
дующих гармонических (синусоидальных) составляющих:
I ) немодулиоованные колебания иссушен частоты
2) разностная составляющая с угловой частотой со. ым;
3) суммарная составляющая с угловой частотой <о„ + ым.
Частоты второй и третьей составляющих соответственно ниже
| выше несущей частоты на звуковую (модулирующую)
частоту <0м. Эти час готы, отстоящие по обе стороны от несущей,
называют боковыми частотами При использовании и настройке
РЭА необходимо учитывать наличие боковых частот в спектре
радиотехнического сигнала.
Процесс, при котором звуковой сигнал выделяется из моду-
лированных колебаний несущей частоты, происходит в устройст
ве. находящемся между усилит' яями высокой и низкой частоты.
Это устройство называют детектором Детектирование оемще
ствляют различи! ми способами.
В наиболее широко применяемой схеме используют простей
диод, включенный последовательно с резне гором, шунтирован-
ным конденсатором При правильном выборе элементов напря
женис н I резисторе изменяется в соответствии с огибающей
модулированного сигнала.
Частотная модуляция. При частотной модуляции амплитуда
колебаний несущей чае готы поддерживается постоянней а не-
167
Рнс. 92. Схема аттенюатора
04Vf.
сущая частота изменяется пропорционально мгновенному значе
нию модулирующего напряжения. Максимальное отклонение
частоты от номинального значения несущей называется девиа-
цией, а ее отношение к частоте модулирующего колебания
коэффициентом частотной модуляции.
Приближенно можно принять, что на шумы в приемниках
за счет помех большее влияние оказывает изменение амплитуды,
а ие частоты модулированных колебаний. Амплитуду колебаний
в передатчиках и приемниках, работающих с частотной модуля-
цией, поддерживать сравнительно просто. В этом случае отсутст-
вие шумового фона делает возможным получение такого качест-
ва радиоприема, которого не удается достичь при амплитудной
модуляции.
Частотную модуляцию можно реализовать только при исполь-
зовании значительного частотного отклонения ±75 кГц. Поэтому
необходимого для частотно-модулированных передач интервала
можно достичь лишь в области более высоких частот, например
выше 20 МГц.
Генераторы стандартных сигналов. Для получения радис
частотных сигналов, калиброванных по частоте напряжению
несущей частоты и глубине модуляции служат генераторы стан-
дартных сигналов (ГСС). Генератор с амплитудной модуляцией
должен перекрывать диапазон частот от 100 кГц до 25—30 МГц
при точности установки частоты ±1%.
Для того чтобы измерительный прибор (например, вольтметр)
не влиял на работу исследуемой схемы, его внутреннее сопротив-
ление должно быть большим, а внутреннее сопротивление изме-
рительного генератора — малым. Поэтому, как правило, выход-
ное сопротивление ГСС составляет 10- 50 Ом.
В большинстве случаев выходные цепи измерительных гене-
раторов Г представляют собой аттенюаторы, т. е. дел ите-
ли напряжения, собранные из низкоомных безындукционных
резисторов с малой паразитной емкостью (рис. 92), чтобы не
было зависимости от частоты Деление напряжения осушсствля
ется резисторами Д1 и ₽2 При переводе переключателя на
новую позицию выходное напряжение должно ослабляться
в 10 раз.
Напряжение на входе аттенюатора (т. е. на выходе ГСС)
измеряется вольтметром и может регулироваться в некоторых
168
пределах потенциометром /?, ручка которого выведена на лице-
вую панель ГСС
Аттенюаторы измерительных генераторов градуируют в деци-
белах - логарифмических единицах ослабления напряжения,
^вязанных с относительными единицами следующей формулой:
L = 20 lg A = 2ulg
где К — относительное ослабление.
Усиление также может быть выражено в децибелах. Введение
логарифмической единицы Ослабления (усиления) позволяет
сравнительно просто производить расчеты сложных радиотехни-
ческих трактов гак как операция умножения при этом заменяет-
ся простым сложением ослаблении и усилений отдельных его
элементов.
Благодаря использованию аттенюатора на выходе ГСС можно
получать любое напряжение в пределах от О, I мкВ до 1 В.
Точность установки напряжения ±5%, точность градуировки
аттенюатора ±20%.
В гспепаторах стандартных сигналов предусматривается
возможность модуляции высокочастотных колебаний ксь.еба
киями звуковой частоты В положении переключателя "Внешняя
модуляция» модуляция производится внешним генератором
в диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц. В положении переклю-
чателя «Внутренняя модуляция» она осуществи яетст встроенным
генератором на частотах 400 и 1000 Гц. Глубина модуляции
может регулироваться в пределах 0—100% с помощью ручки
«Установка М%»
Генератор стандартных сигналов с частотной модуляцией
до-.жен перекрывать диапазон частот 16—128 МП при точности
градуировки ±1%. Напряжение выходного сигнала должно
изменяться в прелелах от 0.5 мкВ ло 0.1 В. Выходное сопротивле-
ние 75 Ом
В таких генераторах должны быть предусмотрены частотная,
амплитудная модуляция, а также непрерывная генерация. Де-
виация при частотной модуляции от внутреннего модулятора
частотой 400 или 1000 Гц должна плавно регулироваться в пре
делах 0—75 кГц при точности установки ±3%, а от внешнего
источника напряжения в полосе частот 50 15 000 1 ц.
Генераторы звуковой частоты. Для получения синусоидаль-
ных колебаний в диапазоне частот от 16 20 Гп до 20 -50 кГц
служат генераторы звуковой частоты. В некоторых случаях этот
диапазон разб“вают на несколько поддиапазонов: например,
2(1 20П 1ц, 200- 2000 I ц, 2,0 20 кГц. Погрешность установки
частоты ±1,5%, максимальное выходное нтпряжение 30- -150 В.
Выходной аттенюатор, калиброванный в децибелах, позволяет
ослаблять выходное напряжение др 120 дБ ступенями через 1 дБ
Погрешность установки амплитуды d 4% Выходное сопротивле-
169
ние примерно 2оС Ом. Коэффициент нелинейных искажений
во всем диапазоне частот не превышает 1 %.
$ 38. Измерение параметров цифровых
интегральных микросхем
Прогоаммы и данные для ЭВМ и микропроцессорных систем
ЧПУ технологическим оборудованием записывают в виде после-
довательности Он 1. Однако человеку трудно воспринимать
такую последовательность: при записи числа 1001 1001 легко
сделать ошибку и записать например. 10011101. Чтобы избежать
полоб> ь'х ошибок и облегчить восприятие многоразрядных
двоичных чисел, разработаны более компактные методы пред-
ставления двоичной информации. Для этого используют двоич-
ную систему кодировании десятичных чисел, а также восьми-
I шестнадцатеричную системы кодирования.
При последовать! ь юм вводе информации
простой двоичный код требует длительною цикла, так как любое
чис ю в двоичной системе счисления в среднем требует в 3,3 раза
больше разрядов чем десятичное. Например, двухзна"ное деся-
тичное число 6о в двоичной системе запишется как Г обыб , т е.
необходимо иметь семь разрядов.
При папаллельном вводе информации требуется
столько же линий связи, сколько разрядов в передаваемой i н-
формации Поэтому в большинстве цифровых систем при вводе
и выводе информации применяют двоичне i 'цированную деся-
тичную систему, т. е алфавит, состоящий из десяти традицион-
1ых символов 0. 1. 2. 3. 4, 5, 6. 7. 8, 9. каждый из коюрых
закодирован юследоватсльнос -ыо 1 и 0 в соответствии с двоич-
ной системой счислен®!. Для записи многоразрядных чисел
сохраняются традиционные ддя позиционной десятичной системы
счисления деся1ки. сотни, тысячи и г. д.. по каждый десятичный
символ при этом представляется двоичными символами.
Различным количеством бит (двоичных разрядов) можно
представить разные десятичные числа. Максимальные значения
кодированных десятичных чисел приведены в -абл 11.
Таким образом, для двоичного кодирования любого десятич-
ного числа от 11 дг Q требуется четыре двоичных разряд.. 1 ' и
Таблица II. Двоичное корцрокание десятичных чисел
Дея разряда		Три разряда		Четыре разряда	
Д	Б	Д	Б	Д	Б
0	00	4	100	8	1000
1	01	5	101	9	1001
2	10	6	но		
3	II	7	111		
170
"Ш) “ХЮ <Ю «1
О	О	О	•
О	•	•	О
О	О	О	О	г'
•	О	•	О	’
пнним
ЕЕ®
0®®
шт®
ш и
Рнс. 93. Представление ци-
фровой информации в дво-
ично- кодиров энном десятичн ом
виде на пульте ЭВМ
Рис. 94. Клавиатура для ввода
ииЛормаци!
надо закодировать многоразрядное десятичное число, то для
каждой цифры потребуется четыре разряда, например
1987=0001 1001 100001II
При двоичном кодировании десятичных чисел для оператора
значительно облегчается ввод информации в систему, так как
это 1 лается в привычной для человек десятичной системе
При выводе информации на лицевую панель измерительного
прибора десятичные разряды передаются и индуцируются после-
довательно: первая колонка справа показывает числа от 0 до 9,
вторая от 10 до 90. третья от 100 до 900 и т. д (рис 93)
Ввод информации также облегчается, поскольку для этого ис-
пользуется клавиатура микрокалькулятора с десятью клавишами
(рнс 94).
Шестнадцатеричное и восьмеричное кодирование. Четыре
двоичных разряда необходимых для кодирования любой деся-
тичной цифры, позволяют получить In различных кодовых комби-
наций. Комбинации от 0009 ло 1001 используют для кодирования
десятичных чисел, а от 101f до 1111—для кодирования
двоичной информации.
В программах для ЭВМ н систем управления вместо каждых
4 бнт -.яписыяяется их шестнадцатеричный эквивалент Первые
десять комбинаций 1 н 0 обозначаются десятичными i ифрамн
от 0 до 9, а все кодовые комбинации, соответс гвующие символам
более 9, условно обозначаются первыми буквами латинского
алфавита (табл. 12V Полученные коды называют л'ДкгоЭлцц-
мальными и сокращенно обозначают латинскими буквами HEX
Монтажник ам и наладчикам цифровой РЭА удобнее работать
с шестнадцатеричными символами, чем с 0 и 1. Необходимо
только овладеть шестнадцатеричным кодированием
Шестнадцатеричное кодирована подменяется в МПК БИС
серии К и аппаратуре, например ЭВМ «Корвет», CMI800,
К1-20 н др
R ЧШЦ, входящих в семейство « Чпектроника-бб» (СМ-3,
171
Т а 6 ди ц а 12. Шестнадцатеричное кодирование
Грн разряда		‘ Четыре	разряд»
д	ь	HEX	
0	000	1 8	' ’ 100v
1	001	9	1001 .
2	010	Л	1010
3	он	В	юн
4	ИХ)	С	1100
5	101	D	1101
6	110	Е	1110
7	111	1-	Illi
СМ-4, «Электроника 100/25» ДВК1, «Электроника НЦ» н др ),
принята восьмеричная система кодирования.
Как видно из табп. 12, чтобы закодировать любую цифру
от 0 до 7 (т. е восемь кодовых комбинаций), требуется три
двоичных разряда. Следовательно, восьмеричная система коди-
рования применима для сокращения записи двоичной информа-
ции. В случае использования восьмеричной системы кодирования
двончнач последовательность I и 0 разбивается справа налево
на группы по грн символа (триады) и для каждой т| иады запи-
сывается ее вот меричиый эквивалент. 1 [апример, ' и в регистре
хранится комбинация 01И 11 i 101000111 I, ее можно разбить на
шесть триад: 000 011 111010 001 111. Восьмеричный эквивалент
будет 03721" Некоторым неудобством восьмеричной системы
кодирования является то, что общее число разрядов маши того
слова (8 нли 16) не кратно трем в результате старшую триаду
(крайнюю слева) приходится дополнять путями
Для перевода того же значения в шестнадцатеричный код
двоичную последовательность разбивают на четыре тетрады:
ООН 1110 1000 1111 П1с аадцатеричнын эквивалент будет 3E8J-
Хналнзатор потока цифровых данных. Современное развитие
РЭА характеризуется широким внедрением БИС микропроцес-
сорных устройств что значительно расширяет функциональные
возможности приборов, повышает их надежность и ремонтопри-
годность. В связи с этим необходимо использовать аппаратуру
для комплексной наладки программных и аппаратных средств
приборов -’о встроенными микропроцессорами
Представление о работе микропроцессора и связанных с ним
схем может дать анали i потока состоянии на шинах микпопро-
цс^сорной системы в соответствующие моменты воеменнбго
цикла Наиболее эффективными среде гвами такого анализа
являются анализаторы потока цифровых данных или логические
анализаторы, котопые могут обрабатывать информацию одно
временно по многим входным каналам
Потоки данных на шинах микроЭВЧ вреде га вл я ют собой
сложные последовательности цифровых кодов, так к ik в про
граммах, может быть большое нк по циклов и подпрограмм
172
Л о н ч вс кн я а н а л и S а'т о р представляет собой осцил-
лограф, предназначенный для работы с логическими устройства-
ми. Он показывает логическое состояние исследуемой цепи
в зависимости d числа прошедших тактовых импульсов, позво-
ляет проверить работу логических узлов в реальном времени.
Анализатор потока цифровых д а н н ы х проверяет
логические состояния шин нли других точек цифровых систем
и запоминает последовательности состояний, которые затем
выводятся на индикацию и проверку Система запуска
обеспечивает начало записи данных в го>'ке. выбранной пгчьзо-
вателем в программе и позволяющей ему определить поведение
каком-либо части прогпаммы и сравнить полученные результаты
с ожидаемыми.
Анализатор 823 осуществляет последовательностный запуск,
выборочный сбор данных, перезапуск, а также подсчет времени
н состояний.
Пос,1едова~ельностный запуск позволяет задерживать начало
записи до гех пор, пока проверяемая программа не пройдет
через определенный цикл. Это осуществляется выделением
некоторых шагов программы в заданной последовательности
перед те к как анализатор начнет собиоать данные. Кпоме того,
пользователь может задавать число появлений каждого шага
(например, в цикле) перед поиском следующего слова после-
довательности.
Для исключения сбора ненужной ишЬопмавии гоедусмотреь
выборочный сбор данных. Для использования этого режима
оператор задает от одного до семи состояний Анализатор
выбирает только эти состояния. При “том длинная последова-
тельность С0С“ояний сжимается в более короткую Кроме того,
оператор может выбрать область записи состояний, заполняя
определенные цифровые позиции знаками безразличного состоя-
ния — * Например если состояние дпя выборочного сбора
данных вводит< я в шестнадцатеричном коде как ДБ»», то все
сэс~оянйя от А 500 до A5FF будут записаны прн их появлении.
Таким образом, запись данных может быть ограничена, напри
мер, командами, адресованными определенным периферийным
устройствам
Возможность подсчета времени состояний означает, что при
из”ерснии временных интервалов межд) состояниями програм-
мы, записанными для последующего воспроизведения, можно
определить время исполнения циклов или обслуживания преры-
ваний Это Позволяет контролировать исполнение программы
и оптимизировать ее.
Временные интервалы, илч число состояний, измеряются
и запоминаются одновременно с последовательностью состояний
и воспроизводятся лчбл как интервалы между соседними состоя-
ниями /относительное время!, либо как суммарное время по
отношен'' > к точке зппуска (абсолютное время' Тбкнм же
173
образом прибор может производить подсчет числа промежуточ
ных состояний, появляющихся между воспроизводимыми со-
стояниями.
Технические характеристики анализатора 823:
максимальная частота тактовых импульсов — 5 МГц.
число исследуемых каналов — 32;
объем памяти сбора данных — 32x64 бит;
число условий просмотра 8
средство о~обпажения информации и условий запуска —
встроенный дисплей с микрорастровым способом развертки луча;
форматы изображения — двоичный, восьмеричный шестна-
дцатеричный для кодов условий просмотра и воспроизводимой
информации.
Генератор логических состояний. Это новый класс генерато-
ров. предназначенных для per /лировки и ремонта функциональ-
ных узлов на печатных платах с комбинационной и последова-
тельной логикой: регистрами, счетчиками, сумматорами. Макси-
мальная Длина последовательности — 4096 слов. Большое число
каналов (16 н более) позволяет производить проверку плат
памяти, различных интерфейсных блоков и микропроцессорных
систем.
Генератор может формировать последовательности данных
синхронно с внешним тактовым генератором с частотой повторе-
ния от разового пуска до 2 МГц, что позволяет осуществлять
функциональный контроль многих систем.
Уровни сигналов, устанавливаемые с передней панели гене-
ратора совместимы с уровнями ТЪ1 микросхем (низкий уро-
вень — 0 В. высокий уровень-----1-5 В) или КМОП микросхем
।низкий уровень 0 В, высокий уровень Н10 В).
Технические характеристики генератора 83(1
обь'-м памяти- 16X4 Кбит;
число каналов — 16,
длина генерирования псевдослучайной последовательности
2-16 1 бит,
загрузка информации — в двоичном, восьмеричном, десятич
иом и шестнадцатеричном кодах
В генерат эре логических состояний 830 с помощью клавиатуры
можно быстро и в удобном коде изменять {'пагменты про, раммы,
что необходимо на заключительном этапе отрябо-ки программ-
ного обеспечения.
Контрольные вопросы
I Что такое мостовая схема н каково ее преимущество но сравнению
с другими методами измерения’
2	. Каковы преимущества магнитного отклонения по сравнению с электро-
статическим?
3	. Как используют осциллограф для измерения переменного напряжения
и почему вводят множитель 1 /2	?
174
4	Как с помощью электронного осциллографа можно измерять частоты
и фа^/4?
5	Что такое «ждущая развертка» и для чего ее применяют?
6	Почему в радиотехнике применяют модулированные сигналы и-что такое
«глубина модуляции»?
7	Каковы функции, детектора?
8	Как устроен генератор стандартных сигма юв и где его применяют?
Глава девятая
МОНТАЖ БЛОКОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОМ АППАРАТУРЫ
Электрический монтаж РЭА и приборов должен обеспечивать
не только надежность электрических соединений, но и устой
чивость электрических параметров. 'Нарушение устойчивой
работы ра„иотехиических устройств часто происходит из-за
наводок, т. е. не предусмотренной принципом действия данной
аппаратуры передачей электромагнитной энергии от одного
элемента к другому. Такне наводки возникают вследствие паоа-
зитных связей между различными элементами аппаратуры
В усилителях паразитные связи приводят к самовозбуждению,
искаженно формы частотных характеристик, сужению полосы
усиливаемых частот, повышению уровня шумов, искажению
формы си,на..ов и др. Влияние паразитных связей на параметры
усилителя зависит от его рабочей частоты, коэффициента усиле-
ния и плотности монтажа. Чем больше рабочая частота и коэф-
фициент усиления и чем меньше объем конструкции, тем больше
опасность появления паразитных связей.
Действие паразитных связей особенно сильно проявляется
гри изменении условий нормальной эксплуатации, например, при
увеличении или снижении напряжения питания повышении
температуры и влажности окружающей среды, окислении илн
загрязнении рабочих поверхностей контактов, а также может
проявляться при нормальных условиях.
Основными ппнчинамн паразитных связей являются: прямая
емкостная связь между входной и выходной цепями- через общий
источник питания; через общий резистор, через общие выводы кон
денсаторов илн общие отрезки проводов питания
Связи через паразитные емкости и электромагнитные поля
могут быть устранены рациональным выбором монтажной схемы
и экранировкой каскадов, а также выполнением монтажа экра
ннрованными проводами.
§ 39 Монтаж экранированными проводами
Монтаж РЭА илн ее отдельных блоков экранированными
приводами производят в тех случаях, когда >ти провода под-
вержены действию помех или сами могут создавать' их* Экрани-
рующие оплетки монтажных проводов необходимо Заземлять,
точнее, соединять с шасси прибора. Места заземления указывают
176
Рис. 95. Схема разделки экранированных проводов;
а — протяжка препода через экранирующую оплетку, б, е- закрепление оплетки
нитяным бандажом г — вывод экрана гибким проводом: I — жила. 2 изоляа1няг
3~ изоляционная прокладка, 4 — нитяной бандаж, 5 — экранирующая оплетка,
б — провод заземления
на чертеже нли схеме соединений. Экранирующею оплетку
длиной более 100 мм заземляют с обоих концов Вывод затем
ляющих концов выполняют оплеткой нли гибким проводом и под
соединяют к контакту электрического соединителя, шине, лепест
ку сослано схеме. Для заземления не допускается припаивать
провода непосредственно к шасси.
Для контактирования заземляющих проводов в конструкции
блока должны быть специальные лепестки заземления или они
должны быть вырублены непосредственно в шассн. Для крепле-
ния заземляющих лепестков не рекомендуется применять винты
Если шасси высокочастотных блоков выполнено из тонкой
(толщиной до 0 5 мм) посеребренной латуни, допускается
производить заземление элементов продеванием голого зазем-
ляющего провода в отверстия шасси с его последующим загиба-
нием и пропайкой
Разделка экранированных проводо'в. Если экранированный
провод подлежит заземлению, то пряди экранирующей оплетки
раздвигают и протягивают его в образовавшееся отверстие.
Свободный конец оплетки вытягивают (рис 95, а) Затем жран
сдвигают на 10 25 мм в сторону длинного конца провода н на
длину 10 15 мм подкладывают изоляционный материал. После
этого экран вновь сдвигают в первоначальное положение и по-
верх него накладывают нитяной бандаж (рис 95 б. в).
Если вывод заземляющего конца выполняют одиночным
гибким проводом, конец экранирующей оплетки обрезают на
расстоянии 10—25 мм, под оплетку подкладывают два-три слоя
теплостойкого изоляционного материала и на конец оплетки
плотно наматывают несколько витков гибкого провода заземле-
ния сечением 0,2—0,5 мм2 Заземляющий провод пропаивают
с обоих торцов намотки и по всей поверхности витков (рис 95, г).
7— Н32
177
Если экранирующая оплетка не подлежит заземлению, конец
провода освобождают от экрана Экран подрезают на длину
10 -25 мм и подматывают под него два слоя ленты из шелковой
лакоткани нлн другого изоляционного материала, а поверх
экрана накладывают нитяной бандаж. Заделку экрана можно
производить также липкой изоляционной лентой. Для этого
подрезают экран, подматывают под него ленту, а поверх экрана
накладывают обмотку Последний способ рекомендуется для
проводов диаметром Ю мм и больше
Заделку концов экранирующей оплетки и ее заземление
нужно проводить так, чтобы не повредить изоляции провода, не
поджечь, не разлохматить и не проколоть проволочками экрани-
рующей оплетки, а также не нарушить лаковых покрытий.
Расстояние между концом экранирующей оплетки н торцом
изоляционной оболочки провода должно быть 10—25 мм, а в вы-
соковольтных цепях напряжением более 2000 В — не менее
20—25 мм. Если по конструктивным соображениям данный
размер требуется увеличить или уменьшить, его необходимо
указать на чертеже, при этом ои должен быть более 3—5 мм
Оплетки экранированных проводов с заземляющим выводом
соединяют пайкой, для этого их припаивают к соединительному
проводу и поверх них накладывают нитяной бандаж Под одни
бандаж разрешается соединять до пяти экранов из плетенки
ПМЛ-2Х4 или до пяти малогабаритных экранированных прово
дов либо до трех экранов из плетенок больших размеров. Если
экраны соединяются между собой, ио не заземляются соединение
пропаивают.
Экранирующие оплетки проводов, связанных в жгут, можно
паять между собой или соединять их дополнительной плетенкой.
Для этого в плетенке делают отверстия, в которые вставляют
вытянутые концы экранирующих оплеток Заземляющие концы
вставляют на длину 10 15 мм, обжимают и пропаивают. Рас-
стояние между соседними пайками 10—20 мм При большом
количестве экранов в одно отверстие холостой плетенки допу-
скается заделка до трех заземляющих концов
В приборных жгутах вместо соединения всех экранов пайкой
можно использовать один общий экран нз холостой плетенки
независимо от количества прокладываемых экранированных
проводов. Такой способ рекомендуется применять при большом
количестве отдельных экранов, для уменьшения числа мест
пайки, увеличивающих диаметр жгута.
При вязке жгутов экранированные провода раскладывают
таким образом чтобы выводы экранирующих оплеток размеща-
лись вдоль жгута по его периметру. Под выводы подкладывают
два-три слоя теплоизоляционного материала, крепят их банда-
жом из мягкой медной проволоки и паяют Если выводы экрани-
рующих оплеток нельзя уложить в один слой, их равномерно
укладывают в несколько слоев и каждый нз ннх крепят прово-
178
Рис 16. Коаксиальный
кабеле
I	г	з
лочным бандатом- сначала экранирующие оплетки наружного
слоя проводов жгута, а эатем внутренних счоев Вывод заземле-
ния делают плетенкой либо гибким проводом, которые подкла-
дь в_1к г под бандаж и пропаивают
Разделка и монтаж коаксиальных кабелей. Коаксиальные
кабели предназначены для передачи радиочастотной энергии
главным образом от антенны к приемнику Основное требование
к таким линиям — уменьшение потерь энергии. Поскольку по-
тери вызываются излучением, применяют экоанированные линии,
в частное ги коаксиальные кабели (рис 96)
Коаксиальный кабель состоит нз внутреннего одножильного
или многожильного провода 4, вокруг которого расположен один
(нли несколько) слой высокочастотной изоляции 3 Поверх изо-
ляции надевают оплетку из медной проволоки 2. выполняющую
роль второго г ровода и высокочастотного экрана. Сверху экран
покрывают эащитнои оболочкой из прочного изоляционного ма-
териала |пс..ивинилхлорида, полиэтилена фторопласта /). Внут
реннин проводник располагают по оси внешнего проводника
Такой кабель называется коагсиальныч
Благодаря экранирующему действию наружного проводника
электромагнитное поле в коаксиальном кабеле сосредоточено
в пространстве между наружным н вне гренни.м проводниками,
т е. коаксиальный кабель практически не иэ-учает электромаг-
нитной энергии
Для разделки коаксиального кабеля с выводом заземляю-
щего экрана с кабеля удаляют защитную оболочку необходимой
длины, а экранирующую оп 1етку расплетают и отводя- в сто-
рону. Оплетку свивают или сплетают в косичку Затем к концу
вывода присоединяют плетенку или гибкий провод 1 (а место
соединенна надевают изоляционную трубку
Пои заделке коаксиального кабеля в высокочастотные со-
единители центральный провод должен сохранять свою концент-
ричность, не иметь натяжения в месте пайки с их контактами,
срез изоляции кабеля должен быть ровным, изоляция в месте
пайки жилы и экрана к арматуре соединителя не должна быть
нарушена. К эбепь дотжен быть жестко прикреплен к шасси
прибора вбли?ч подхода к соединителю.
5 40. Монтаж аппаратуры третьего
и четвертого поколений
г  . ’I «и ; »>г
Определение поколений радиоэлектронной и электронно вы
числительной аппаратуры основано на использовании той или
иной элементной базы.
В аппаратуре первого поколения все элементы изготовлялись
в виде отдельный деталей, основными нз которых были электро-
вакуумные приборы (эле тронные лампы) и газоразрядные при-
боры, соединяемые с помощью проворного монтажа
Аппаратура второго поколения в основном также строилась
из дискретных элементов- полупроводниковых диодов транзи-
сторов, резисторов и т. д., но монтировалась на печатные платы.
Это позволило автоматизировать производство радиоэлектрон-
ной и вычислительной аппаратуры, значительно сократить ее
размеры и потребление энергии, а также несмотря ня увели
чение функциональной сложности, снизить стоимость.
В аппаратуре третьего поколения началось использование
ИМ», малого и среднего уровней интеграции, а основой аппа-
ратуры четвертого поколения являются БИС В обеих случаях
применяется монтаж на печатных платах
Использование ИМС резко уменьшило размеры аппаратуры
и потребление мощности, но самое главное, значительно повы-
сило уровень ее надежности.
Печатные платы со смонтированными ИМС и другими .эле-
ментами очень насыщены печатными проводниками. Поэтому
при работе аппаратуры часто возникают паразитные связи н
перекрестные помехи между линиями передачи сигналов, что
снижает быстродействие аппаратуры и может привести к потерям
обрабатываемой информации.
Средн печатных проводников плат можно выделить сигналь-
ные (информационные), коммутационные, для синхронизации и
индикации, я также шины питания и общую шину (заземления
корпуса), с которой может соединяться один из по, юсов источ-
ника питания
Шнны питайия и общая шина должны обладать низким со-
противлением. Как йравило, ширина печатных проводников шин
питания н обшей шины составляет 2.5—5 мм. 11ри большей ши-
рине печатных проводников уменьшается уровень помех, вызы
ваемых индуктивностью.
В аппаратуре с использованием микропроцессоров иногда
печатные проводники дублируют объемными шинами из медной
посеребренной проволоки (или полосы) сечением 1—2 мм2, уста
навливасмымн в металлизированные отверстия.
Однако наи"учн'ио результаты попинают, koi „а шины пнта
низ и общая шина образуют для переменного токя непрерывные
зам, нутые контуры. Яоэтому для б юкирования низкочастотных
и высокоча» готных Г"мех на- плате устанавливают раззязываю-
IR0
щие конденсаторы. Для получения большей конструктивной ем
кости развязки шины питания и общую шину располагают по
возможности друг под другом в соседних слоях, а при наличии
свободного места на плате их выполняют в виде смежных нло
скостей
Для подведения напряжения питания и подключения общей
шин . рекомендуется использовать крайние контакты соедини-
телей
Типовые элементы замены. Типовой элемент замены (ТЭЗ)
представляет собой функциональный узел, собпанный на лечат
ной плате и содержащий ИМС, соединители и другие электро
радиоэлементы. На одном конце платы располагаются одни или
два соединителя а иа jpjroM—лицевая планка Как правило,
микросхемы и дру~ие элементы устанавливают только с одной
стороны. Это способствует повышению технологичности конст-
рукции, обеспечивает возможность автоматизации установки
микросхем на плату и пайки волной припоя.
Соединители служат для связи платы с внешними цепями
аппаратуры и подвода постоянных напряжений питания В за-
висимости от конструкции и назначения платы могут использо-
ваться соединители прямого и косвенного сочленений.
Соединители прямого сочленения представляют
собой тольк э рс зеточную часть, а в качестве вилочной части
служит одна из сторон печатной платы. Для этого на печатной
плате предусмотрены печатные ламели (контактные площадки)
контактирующие при сочленении ТЭЗ с соответствующими пру
жинными контактами розеточной части, расположенной в пане
ли. В качестве таких соединителей используют СНП 17 на 48 или
52 контакта В посдедиее время в некоторых конструкциях ТЭЗ
стали использовать соединители прямого сочленения на 96 кон
тактов с шагом 2,5 мм.
Соединители косвенного сочленения являются
двухкомпонен'1'иыми и состоят из вилки и розетки у На плате
1 ЭЗ имеется розетка соединителя, а на панели — ответная часть
(вй^1ка) Наиболее широкое применение нашли двух- и трехряд
ные соединители СНП 34 на 135 контактов с шагом 2.5 мм
Для установки корпусов ИМС служат типовые посадочные
места с фиксированными сквозными отверстиями под разводку
цепей питания и з₽мпи (корп”са> Для развязки цепей питания
применяют дискретные конденсатопы или конденсаторные, блоки
Ди< кретные конденсаторы развязки устанавливают на выводах
объемных шин питания и общей шины, конденсаторные блоки
развязки в последнем или первом рядах микросхем 11ример
размещения элементов в типовой конструкции ТЭЗ показан на
рис 97, а
В некоторых конструкциях ТЭЗ наряду с 16-выводными ИМС
используют 20-выводные> ИМС среднего уровня интеграции
1СИС) В ЭТИХ Случаях ТИПОВУЮ конструкцию Печатной П 1ДТЫ
181
Рис. 97 Размещение модулей на плате типового элемента замены (ТЭЗ):
а - ИМС с 1Ъ выводами. С - ИМС < 24 выводами

выполняют таким образом, чтобы одна СИС была установлена
на место, занимаемое тремя ИМС, практически без потерь пло-
щади платы (рис. 97, б)
Защита от статического электричества. 11ри монтаже ИМС
необходимо учитывать, что они могут выходить из строя под
воздействием электростатических зарядов, возникающих на ло-
ве рхногт и изолированного Диэлектрика из за его электризации.
В частности, электростатические заряды образуются на теле
человека при трении об одежду, при ходьбе по линолеуму и т и.
!аряд может достигать такого значения, при котором ИМС
может быть выведена из строя
Для устранения или ограничения опасного воздействия элект-
ростатических зарядов на ИМС необходимо испо-.ьзовать по-
крытия, обладающие большой проводимостью, и для ослабления
электризации заземлять все металлические чагти технологиче-
ского, испытательного и измерительного оборудования I )твод
зарядов статического электричества с тела человека обеспечи
вается использованием антистатических браслетов, подключей
ных гибким проводом к заземленной шине через резистор сопро-
тивлением 1 МОм.
К другим физическим методам снижения электризации i
носится поддержание в помещениях относительной влажное ги
на уровне, указанном в технической документации.
$ 41. Монтаж соединительных кабелей
и электрических соединителей
Соединительные кабети применяют для соединения между
собой отдельных блоков шкафов и сгоек Р^А а также подклю-
чения их к источникам питания. Для этой цепи применяют гиб-
кие кабели, поэтому проводники, из которых собирают кабели,
1«2
должны быть мягкими с токоведущей жилой из нескольких мед-
ных проволок.
Изоляци । проводов выбирают в зависимости от рабочих на
пряжений и климатических условий, в которых будет использо-
ваться аппаратура
Проводники внутри кабеля должны быть хорошо изолиро-
ваны друг от друга и защищены от механических повреждений
внешней оболочкой Часто применяют экранированные кабели,
у которых внешняя оболочка изготовляется из металлической
оплетки или гибкого металлического шланга. Внешняя металли-
ческая оболочка кабеля и оплетки проводников внутри него
должны быть электрически соединены меж„у собой и заземлены
Прочность и длительность эксплуатации кабелей в большой
степени зависят от способа укладки проводников: прямые, парал
дельно расположенные проводники обрываются быстрее, чем
скрученные. Поэтому для . 7чшей механической защиты и удоб-
сгва протягивания свитых проводников в металлический и. анг
их обматывают киперной или лакотканевой лентой и обвязывают
нитками. Для большего скольжения при надевании защитной
резиновой или металлической оплетки кабель посыпаю! та ьком
11ри эксплуатации чаще всего обламывают концы кабелей,
так как в месте пайки провод теряет свою гибкость. Поэтому,
чтобы не допускать изгиба кабеля в месте пайки, его оболочка
на концах должна быть жесткой.
Как правило, иа концах соединительных кабелей имеются
специальные устройства — электрические соединители, состоя
шие из колодок и вст авок с контактами. Колодки и вставки
собираются в брызгонепроницаемых корпусах из алюминиевого
сплава, имеющих снаружи антикоррозийное покрытие. Кроме
того выпускают герметичные электрические соединители
Часть электрического соединителя с фланцем называют ко-
лодкой. Фланец пр- хна аначеи для крепления колодки к корпу-
сам приборов, блоков и перегородкам с помощью винтов < гай
ками. Часть электрического соединения, имеющая накидную гай-
ку и предназначенная для сочленения кабеля с колодкой аазы
вается вставкой Электрические соединители выпускают прямыми
и угловыми с числом контактов 1 —42 при диаметре корпуса
соединителя 16- -60 мм.
Для удобства сборки и монтажа кабелей в электрических
соеди аителях на поверхности изоляторов колодок и вставок укя
зываются цифровые обозначения контактов
/Для обеспечения хорошего электрического соединения и ком
пенсацич неточности расположения контактов делают «-плаваю-
щие» контакты, попускающие некоторое смещение о.тиой полови
иы соединителя при соединении обеих его частей , Кон“Трукция
колодки и контакта такова, что, несмотря иа некоторую свободу
перемещения, контакт не может нарушиться Проводники, при
паиваемые к кои-актам сор-мни-епей должны быть гибкими и
183
Phl 98 Монта.к кон-
тактов в электрических
соединнте-ях
не иметь натяжений. Не разрешается производить монтаж элект-
рических соединителей с тплавающччми» контактами, жесткими
одножильными проводами.
Электромонтаж электрических соединителей. При произвол
стве монтажа электрических соединителей применяют экраии
рованные н неэкранированные провода наборных и промышлен
них кабелей. Применение различных марок проводов и кабелей
определяется условиями их эксплуатации и типами соедините-
лей. В зависимости от формы корпуса электрические соедини-
тели могут быть цилин* рическими и прямоугольными; в цилинд-
рических соединителях используют резьбовые соединения. Кроме
того, их разделяют на соединители нормальных габаритов (L1IP.
CILIP, Р ч 2Р11, малогабаритные (2РМ. 2Р'ЧД и 9Р) и суб-
миииатюрные (PC и МР).
Монтаж производят пайкой проводов в трубчатые контакты
со специальными срезами и боковыми отверстиями, через кото-
рые контакты заполняют припоем (рис 98) Прочность механи-
ческого соединения отдельных проводников обеспечивается за
счет большой поверхности места пайки между проводом и кон-
тактом штыря или гнезда электрического соединителя. Для жест
кости крепления кабеля к корпусу соедините чя используют саль-
ники или скобы.
Диаметр жил впаиваемых проводов должен быть меньше от-
верстий в хвостовой части контакта В случае необходимости
пайки в одном отверстии контакта нескольких проводов их жилы
скручивают и лупят, причем суммарное сечение прог >дов не
должно превышать предельного значения, указанного в ТУ
Провода от изоляции следует зачищать на глубину отвер-
стия, жилы скручивать и лудить лишнюю длину зачищенной
части otkv ывать. Длина жилы, входящей в отверстие хвостовой
части трубчатого контакта, должна быть равна длине внутрен-
ней полости контакта или меньше ее на 0,5—2 мм
При пайке проводов к хвостовикам контактов электрических
соелинителей используют специальные приспособления и 1и стен-
ды. на которых соединители располагают так. чтсбы контакты
занимали вертикальное положение. Скошенная часть штыря
электрического соедините "я должна быть и ч той стороне, на кл-
орой произволи-гя пайка
При монтаже соединитель устанавливают так. чтобы сре чы
на хвостовиках контактов илчч боковые отверстия лыли обрач 1еччы
в сторону моччтажччика
184
Пайку проводов рекомендуется производить по рядам на
чиная с наиболее удаленного от монтажника и проходить после-
довательно слева направо. Для предотвращения перекрещивания
проводов внутри соединителя рекомендуется концы проводов
наборного кабеля перед пайкой продевать в специальный шаб-
лон (имитатор контактного поля).
Для предупреждения замыкания расположенные близко дру>
от друга хвос'.овики контактов соединителей защищают изоля-
ционными трубками Размерь, трубок выбираются в зависимости
от диаметра хвостовиков контактов и проводов, чтобы обеспе-
чить их плотную посадку. Диаметр и длину трубок указывают
на чертежах.
$ 42. Монтаж усилителей звуковой частоты
Усилители звуковой частоты тоедназначены для усиления на
пряжения и мощности сигналов в диапазоне частот от единиц
герц до 20 КГц, т е в области частот, воспринимаемых чело-
веческим ухом.
Как правило, в усилителях звуковой частоты имеется несколь
ко каскадов усиления. Усиление должно происходить без изме-
нения частоты и формы сигналов I наиболее важным пара
метрам усилителей звуковой частоты относятся выходная мощ-
ность. коэффициент нелинейных искажений, полоса пропускав
мых частот, чувствительность по входу, динамический диапазон,
уровень собственных шумов и др. Максимальная мощное гь будет
отдаваться усилителем в том случае, если сопротивление нагруз-
ки /?ч равно внутреннему сопротивлению выходного каскада
Такая мощность является наибольшей при неизменном nai пя
женин сигнала на входе, а максимальная неискаженная мощ-
ность получается в том случае, если Р равно удвоенному внут-
реннему сопротивлению выходного каскада
Не линейные искажения возникают вследствие плохой линей
ности характеристики усилителя Они имеются во всех усилите
лях но действие их наиболее существенно в тех случаях, когда
велико напряжение входного сигнала, в частности в усилителях
мощности.
При монтаже усилителей наиболее ответственными являются
входные цепи Входной цепью усилителя называют ту часть схе-
мы, которая находится между гнездами источника электрических
сигналов и управляющей сеткой входной лампы или базой пер
вого транзистора Все детали вхонной цепи являются источни
ками фона и различных наводок Чонтаж этой части схемы
должен делать i таким образом, чтобы каждая деталь, подле-
жащая соединению с шасси, имела контакт только в одной общей
и1 к При этом вывод любой детали с шасси должен быть со
единен < обшей точкой самостояте~ы ым изолированным прово
дом.
1%
(Уи и крышки потенциометров, относящихся к входной депи,
заземляют непосредственно у места их установки, а нулевой вы-
вод потенциометра соединяют с обшей точкой заземления от-
дельным проводом. Совмещать заземления этих цепей не сле-
дует
Экранированные провода во входных цепях не должны ка-
сать я шасси по всей длине провода или лаже в нескольких точ
ках Экран такого провода изолируют от шасси поливинилхло-
ридной грубкой, а соединяют его с шасси в общей точке, в ко-
торой также соединяют входные цепи и нх электростатические
экраны.
$ 43 Монтаж супергетеродинного радиоприемника
Принцип супергетеродинного приема радиосигналов заклю
чается в преобразовании частоты принимаемого сш на па в дру
гую час.оту, иа которой осуществляется основное усиление./Для
преобразования частоты радиосигнал свешивается с синусои-
дальным колебанием от местного генератора (гетеродина). 1 ре-
зультате возникает колебание на промежуточной частоте рав-
ной разнос 1 и частот сигнала и гетеродина.
Для того чтобы промежуточная частота оставалась постоян-
ной несмотря на перестройку входного контура радиоприемника
частоту гетеродина так же необходимо перестраивать. Для одно-
временной настройкц нескольких контуров применяют кондеиса
торы переменной емкости, состоящие нз двух, грех и более сек-
ций. Роторы (подвижные пластины) в таких конденсаторах за-
креплены па общей оси, при вращении которой можно одновре
менно изменять емкость всех секций. Крайние пластины роторов
часто делают разрезными по радиусу Под! ибая эти пластины,
добиваются того чтобы емкости всех секций были одинаковыми
в 1 хбом положении ротора.
В принципиальных схемах конденсаторы, входящие в блок
переменной емкости, изображают каж 1ый в отдельности. Ч~обы
показать, что они объединены и управляются одной ручкой,
стрелк I, символизирующие регу пирование, соединяю'" штриховой
линией механической связи.
Для получения колебания промежуточной частоты исполь-
зуют преобразователь, состоящий нз гетеродина и смесителя
а выделение колебания промежуточной частоты происходит за
счет взаимосвязанных настроенных контуров. При греобразова-
нии частоты амплитудная или частотная модуляция сохраняется
на промежуточной частоте 11оэтому после усиления напряжения
промежуточной частоты эти сигналы детектируются, а выделен-
ное напряжение звуковой час оты подается на усилитель мош
и ости.
Монтаж б юка высокой частоты. 3 современной РЭА усили
телч вью^к 1Й частоты с входящими в них моментами и преоб-
186
разователями монтируют в едином блоке. В этом случае сборку
и монтаж блока производят отдельно от монтажа всего радио-
приемника, а настройку, регулировку и контроль — на специаль-
ном стенде по приборам. Благодаря этому ускоряется монтаж
аппаратуры, улучшается ее качество и уменьшается стоимость.
В процессе окончательной сборки и монтажа радиоприемника
готовый высокочастотный блок устанавливают на шасси, закреп-
ляют и подключают к остальным элементам схемы Плавную на-
стройку в пределах каждого частотного поддиапазона осуще-
ствляют конденсатором переменной емкости, а переход от одного
диапазона к другому производят переключением катушек индук-
тивности каждого из контуров.
В усилителях высокой частоты помимо обычных паразитных
связей между входной и выходной цепями и в цепях питания
сильно проявляется паразитная связь через общий резистор и
выводы конденсаторов. Шасси усилителя гальванически соеди-
няет различные точки схемы, поэтому по поверхностному слою
шасси проходит множество тскпв. В зависимости от сопротивле
ния поверхностного слоя и между его точками возникает
разность потенциалов, которая может передаваться в различные
точки усилителя, вызывая паразитные связи элементов усили-
теля.
И-1тобы уменьшить паразитные связи внутри каскада, элементы
усилителя, подверженные наводкам или сами создающие и2, за-
ключают в электростатические экраны. Внутри шасси устанав-
ливают перегородки, отделяющие одни каскад от другого
Монтажный жгут, общин для всех каскадов, также экрани-
руют и помещают в специальный желоб на шасси. Внутрь от-
сека каждого каскада заводят только короткие прямолинейные
отводы, чем существенно снижают индуктивность вводов и
ослабляют паразитные связи.
Высокочастотные цепи соединяют радиочастотным кабелем,
который заделывают в высокочастотные электрические соеди-
нители, низкочастотные цепи соединяют экранированными мон-
тажными проводами
В высокочастотных цепях необходимо применять жесткий
монтажный провод, но нельзя его сгибать под прямым и острым
углами, поскольку это приводит к самовозбуждению усилителя.
В усилителях высокой частоты не следует укладывать провода
рядами, так как это увеличивает паразитные связи.
Особое влияние паразитные связи оказывают на работу гете
родина Емкость контура гетеродина, определяющая частоту его
настройки, состоит из суммы емкостей постоянных конденсато-
ров и паразитной емкости монтажа Изменяясь под влиянием
температуры, влажности и тряски, емкость монтажа вызывает
произвольный уход частоты гетеродина. Изменение емкости, мон-
тажа гораздо сильнее сказывается на работе гетеродина^ чем
на работе всего усилителя. Например изменение емкости
MtvVVVvvVv'Vt
187
иа 0,2% в усилителе высокой частоты неощутимо, а в гетеролине,
нас роенном на частоту 15 У.Гц, вызывает изменение частоты
на 30 кГц, что может привести к потере связи.
Поэтому при монтаже гетеродина надо стремиться не только
к уменьшению паразитных монтажных емкостей в контурных
цепях, но и к повышению их стабильности. Монтаж контуров
должен быть жестким, а монтажные провода по возможности
уда юны от шасси, экранов и других проводов.
На контурные провода не рекомендуется надевать изоляцион-
ные грубки так как это снижает стабильность частоты гетеро-
дина при изменениях температуры и влажности. Для повышения
стабильности в гетеродинах в качестве конструкционного мате-
риала широко используют керамику, обладающую малым темпе-
ратурным коэффициентом линейного расширения и устойчиво
стыо к внешним воздействиям.
Монтаж усилителя промежуточной частоты. В супергетеро-
динных радиоприемниках применяют от одного до трех каскадов
усиления промежуточной частоты (УПЧ) Как правило, нагруз-
кой таких каскадов являются двухконтуриые фильтры промежу-
точной частоты, состоящие из двух катушек индуктивности па-
раллельно которым подключены постоянные конденсаторы Наст-
ройку контуров производят карбонильными сердечниками.
Паразитные связи в УПЧ сильно искажают его частотную
характеристику. Так как во всех УПЧ колебательные контуры
экранированы, основным источником паразитных свя >ей явля
ются электрическая и магнитная связи между проводами и ра
диодеталями.
Фильтры УПЧ обеспечивают многократное ослабление коле-
бании за пределами полосы пропускания, поэтом» фильтры чув-
ствительны к малейшим обратным связям между входом и вы-
ходом Неправильный монтаж фильтра или неправильный выбор
точек заземления монтажных проводов создав’ паразитные об
ратные связи, что приводит к снижению расчетного ослабления.
В современной радиоэлектронике широко используют поло-
совые фильтры, действие которых основано иа пьезоэлектриче
ском эффекте
П 'остейший пьезоэлемент представляет собой пластинку из
пьезоэлектпического материала с двумя обкладками (наподобие
конденсатора). Если к обкладкам пьезоэлемента подвести пере
менное напряжение то вследствие гье эоэ тектрического эффекта
пластинка начнет колебаться с частотой приложенного на тря-
жения. При равенстве частот этого напряжения и собственных
механических колебании наступит резонанс и ампти- лэ мехяни
ческих колебаний резко возрастет Это. в свою очередь, приведет
к увели'и нию напряжения на обкладках.
На основе пьезоэлектрических резонаторов из ттовляют раз-
личные полосовые фильтры. В простейшем случае — это пла-
стинка в вид-' ди< ка из пьезокерамики, на i ihv из сторон кото
188
Рис. 99 Условное
графическое обозначение
полосовых фильтров
/—3 — выводы
рой нанесены две обкладки (центральная и периферийная, коль-
цевая). Такой элемент ведет себя как система из двух резона-
торов с сильной механической связью и ярко выраженными се-
лективными свойствами. В принципиальных схемах подобные
фильтры изображают в виде прямоугольника с необходимым
числом выводов и символом полосового фильтра в виде трех
синусоид, две из которых перечеркнуты (рис 99).
§ 44 Монтаж телевизоров
Особенности построения телевизора в значительной степени
определяются типом применяемого кинескопа, т е ЭЛТ для
получения изображения. Во вновь разработанных телевизорах
применяют ЭЛТ с углом отклонения электронного луча 110°, это
позволяет сокращать длину горловины кинескопа и, следователь-
но, всего телевизора. Структурная схема телевизора приведена
на рис 100.
Переключатель телевизионных каналов ПТК служит для
настройки приемника на нужный телевизионный канал, усиления
принятых сигналов и преобразования их частоты в постоянную
промежуточную частоту изображения Блок ПТК ссх. гоит из
каскада усиления высокой частоты с фиксированной настройкой
на среднюю частоту телевизионного канала, смесителя и гете-
родина. Конструктивно ПТК представляет барабанный переклю-
чатель, имеющий 12 секторов по числу принимаемых телевизион-
ных каналов В каждом секторе расположены катушки трех кон-
туров. входного, смесителя и гетеродина. Настройка произво-
дится перемещением сердечника и изменением индуктивности
катушек
В современных телевизорах вместо старых систем исполь-
зующих барабанный переключатель, применяют бесконтактные
системы переключения каналов в диапазоне метровых длин волн
(MR) и плавную настройку в дециметровом диапазоне (ДМВ)
Применение дополнительных блоков для приема станций в де-
циметровом диапазоне позволяет увеличивать число принимав
мых программ с 12 до 60 70.
Усилитель промежуточной частоты УПЧ сигналов изображе
иия с входящим в него видеодетектором выполняет функции
усиления и детектирования сигналов изображения и выделения
напряжения промежуточной частоты сигналов звукового сопро-
Rue 100. Структурная схема телевизора:
ПТК — переключатель телевизионных каналов, УПЧ —
уентнтель промежуточной частоты, СК-Д — селектор ка-
налов. БП — блок питании, БР — блок . разверток. В —
видеоусилитель. БЦ блок цветности ВВ — высоковольтный
выпрямитель, ОС — отклоняющая система. ЭЛТ— элек-
тронно-лучевая трубка, УЗЧ — усилитель звуковой частоты
вождения С выхода видеодетектора сигналы поступают на
видеоусилитель В а после усиления — на управляющий электрол
кинескопа.
Транзисторные телевизоры. При переходе от ламп к транзи-
сторам наибольшие трудности вызвала замена ламп в выходных
каскадах развертывающих устройств телевизоров До сравни-
тельно недавнего времени не было транзисторов, характеристики
которых могли бы обеспечить удовлетворительную работу этих
каскадов. Поэтому в течение некоторого времени выпускали
комбинированные телевизоры — лампово-полупроводниковые
В настоящее время созданы необходимые транзисторы и разра-
ботано несколько моделей как стационарных, так и переносных
телевизоров иа транзисторах.
Преимуществом транзисторных телевизоров является сниже-
ние потребляемой мощности, уменьшение выделения теплоты и
повышение долговечности многих элементов Применение тран-
зисторов в ПТК метрового и дециметрового диапазонов также
улучшило входные характеристики телевизоров, так как при-
мерно в 2 раза по сравнению с ламповыми ПТК снизило коэф
фициент шума
Применение транзисторов позволило создать малогабарит
ные, переносные телевизоры, для которых разработаны специаль
ные кинескопы. В сочетании с плотным монтажом миниатюрных
деталей и узлов такие кинескопы определяют высокое качество
современных переносных телевизоров. Кроме того, разработан
метод монтажа с вертикальным расположением микроминиатюр-
ных элементов иа печатной плате При таком методе монтажа
удается создавать транзисторные телевизоры, объем которых
ненамного превышает объем используемого кинескопа
Цветные телевизоры. В большинстве промышленных цветных
телевизоров применяют трехлучевые кинескопы с теневой маской
190
Три электронных луча создаются электронно-оптической систе-
мой, состоящей из трех самостоятельных электронных прожек-
торов. Каждый прожектор модулируется сигналами, несущими
информацию о красном, синем и зеленом изображениях. Раз-
вертка всех лучей осуществляется общей отклоняющей систе-
мой, надетой на узкую часть колбы кинескопа.
Электронные прожекторы размешаются в трубке таким обра
зом, что все три сфокусированных луча сходятся в одной точке
в плоскости, расположенной вблизи от экрана. В этой плоскости
располагается специальная теневая маска, которая представ-
ляет собой тонкую металлическую пластину с большим числом
круглых отверстий. Экран кинескопа имеет прямоугольную фор-
му. Диаметр отверстий в маске 0,25—0,30 мм число отверстий —
400 000. '
Сложный, мозаичный экран трубки состоит из большого числа
чередующихся точек люминофоров красного, синего и зеленого
цветов свечения. Цветные точки на экране нанесены относитель-
но отверстий на маске таким образом, чтобы каждое отверстие
совпадало с центром равностороннего треугольника, в вершинах
которого расположены точки люминофоров грех цветов (крас
него, зеленого, синего). При 400 000 отверстий в маске на моза-
ичном экране будет размещаться 1 200 000 цветных точек люми-
нофоров.
Благодаря такому расположению маски относительно экрана
луч красного прожектора возбуждает только красные точки лю-
минофора, луч синего прожектора — синие, а луч зеленого —
зеленые Цветное изображение получается в результате прост-
ранственного смешения цветов. Например, если с одинаковой
яркостью светятся все три цветные точки, то получится белое
свечение экрана, если светятся красные н синие точки, то экран
будет пурпурного цвета и т. д.
В связи с тем что прозрачность маски для электронных лу-
чей невелика (10—15%). для получения требуемой яркости
свечения в кинескопах увеличивают ток и повышают напряже-
ние до 25 кВ на втором аноде.
Наиболее современными являются компланарные кинескопы
с автосводящимися отклоняющими системами. Компланарный
кинескоп имеет три электронных прожектора, расположенных
в горизонтальной плоскости, щелевую маску и экран, состоя-
щий из вертикальных полосок трехцветных люминофоров
Ось среднего прожектора (зеленого) направлена вдоль оси
симметрии кинескопа, а два боковых прожектора (красный и
синий) наклонены к ней симметрично в горизонтальной пло-
скости так, что все три электронных луча при отсутствии раз-
вертки сходятся в точке, лежащей иа поверхности теневой маски
Через щелевые отверстия электронные лучи попадают на экран,
на который нанесены чередующиеся по цвету свечения верти-
кальные люминофорные полоски красная, зеленая и синяя.
191
Вследствие расположения электронных прожекторов в одной
плоскости значительно упрощаются условия совмещения трех-
цветных изображений. В кинескопах с автосведением для этих
целей используют только постоянные магниты статического све-
дения, а динамическое сведение обеспечивается отклоняющей
системой.
Телевизор является изделием массового выпуска, поэтому
изготовление многих сложных и трудоемких элементов произ-
водится централизованно на специализированных предприятиях.
Такими элементами, в частности, являются переключатели или
селекторы телевизионных каналов, выходные трансформаторы
строчной (ТВС) и кадровой (ТВ К) разверток, отклоняющие
системы, трансформаторы блокинг-геиераторов кадров, регуля-
торы сведения лучей для цветных телевизоров и др.
Операции электрического монтажа телевизоров группируются
следующим образом:
I)	электрический монтаж блоков на печатных платах,
2)	электрический монтаж блоков с навесным монтажом,
3)	установка на шасси конструктивных деталей, трансфор-
маторов, дросселей и других громоздких элементов;
4)	установка на передней панели органов управления и регу-
лирования,
5)	укладка внутрь шасси монтажных жгутов и распайка
элементов навесного монтажа,
6)	распайка монтажа внутри футляра.
Контрольные вопросы
1	Каково назначение экранированных проводов?
2.	Как надо разделывать экранированные провода, а которых оплетка долж-
на заземляться?
3-	Что такое коаксиальный кабель и для чего его используют?
4	Из чего состою штепсельный соединитель?
5.	Для чего служат «плавающие» контакты? Как к ним должны подпаивать-
ся монтажные провода?
6-	Каков принцип супергетеродинного радиоприема?
7.	Как усилители аысоклй частоты защищают от наводок*
8.	Из каких основных блоков состоит телевизор?
9.	Каково устройство масочного цветного кинескопа?
10.	Какопо устройство компланарного цветного кинескопа*
Глава десятая
ГЕлНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, ДОПУСКИ И ПОСАДКИ
С I июля 19^3 г. в СССР установлен стандарт на единицы
физических величин, в том числе на их наименования обозна-
чения и правила применения. Этот стандарт основан на Между
народной системе единиц (СИ), представляющей собой основу
для унификации единиц физических величин во всем мире.
В качестве основных единиц измерения выбоачо семь пере-
численных в табл. 13.
Таблица 13. Основные единицы Международной системы единиц (СИ)
Величина	Наименование	Обозначение	
		между- народное	русское
Длин я	Метр	гл	M
Масса	Килограмм	kg	кг
Время	Секунда	s	с
Сила электрического тока	Ампер	A	А
Термодинамическая температура	Кельвин	К	к
Количество вещества	Моль	mol	моль
Сила света	Кандела	cd	Кд
Кроме основных, введено много дополните щных единиц, яв-
ляющихся производными от основных. В частности, установлены
следующие единицы для измерения электрических величин
электрическое напряжение — вольт (В>
электрическая емкость — фарада (Ф);
электрическое сопротивление — ом (Ом).
активная мощность—ватт (Вт;:
индуктивность и взаимная инду тя - генри (Гч).
Стандарт разрешает применять тесятичш е кратные и доль
ные единицы, наименования которых следует образовывать при-
co1 диненнем приставок, охватывающих диапазон множителей от
10'* (экса) до 10 *” (атто)
§ 45. Парам* ~ры статистической совокупности
Параметоы РЭА и ее оттельиых элементов и комноиентов.
в гом числе размеры входящих в эту аппаратуру деталей, до, -
жны определяться свойствами исходных материалов и режимами
проведения технологических процессов С'цчако на ход реальных
93
производственных гроцессов огромное влияние оказывают такие
многочисленные неконтролируемые факторы как, например
неоднородность исходных материалов (вкрапления примесей,
поверхностные загрязнения, трещины и др.);
отклонение параметров технологических режимов от заданных
(колебания напряжения сети, изменения окружающей темпера-
туры, влажности и давления);
ошибки операторов, в том числе при настройке автоматиче-
ских линий:
несовершенство оборудования, в частности износ режущего
инструмента, разряд батарей и других источников питания.
Все это приводит к тому, что при измерении одного и того же
параметра, например сопротивления резисторов или наружного
диаметра круглыл деталей, их значения отличаются поу> от дру-
га Такой ряц значений параметров называют статистической
совокупностью.
Невозможность предсказать точное значение каждого кон-
кретного параметра не означает отсутствия закономерностей.
Статистика базируется на теории вероятности, г. е. основана на
анализе большого количества единичных случайных явлений
Появление тех или иных значений параметров при массовых
процессах может быть предсказано только с определенной веро-
ятностью. При этом следует иметь в виду, что случайные зна-
чения параметров не могут быть предсказаны с 100%-ной уве-
ренно' гью, т. е с вероятностью равной 1
В оезультате непосредственных наблюдений, измерений или
регистрации каких либо факторов получают множество данных,
образующих < гатистическую совокупность, которую следует об
работать. Обработка заключается в классификации, системати-
зации и расчете парамс~пов, характеризующих эту совокуп
ность а также в составлении таблиц, а по ним графиков.
Наиболее полно статистическую совокупность характеризует
функщя распределения вероятностей случайных значений пара-
метппв. Однако на практике часто используют ограниченное
количество значений параметров, называемых парамгтоами ~ас-
пределения Эти параметры подразделяются на три группы и
характеризуют центр группирования значений, их рассеяния и
форму распределения.
Основной характеристикой статистической совокупности яв-
ляется центр, вокруг которого группируют, я все значения, опре
деляемый как среднее арифметическое.
где X, значение случайной величины.
Статистические совокчпности могут иметь .6 тизкие к центру
группирования или даже одинаковые с ним значения, но неио-
1У4
Рис. 101 Кривая нормального распределения в статистической
совокупности
горые из них могут существенно отличаться. Происходит это
из-за того, что рассеяние (разброс) значений относительно нен-
тоа группирования неодинаков в одних случаях большой, в
других — малый.
1ока отелем степени рассеяния относительно среднего значе-
ния является среднее квадратическое отклонение
Дня характеристики фермы, распределения используют ту или
иную теоретическую кривую, наиболее близкую по своему виду
к кривой распределения вероятностей, построенной на основании
экспериментально полученных даннь х Теоретическая кривея
это зависимость которая описывается математически, т. е. может
быть выражена уравнением с определенными параметрами
Известно много различных распределений и еше больше по-
тенциально возможных статистических моделей. Однако на прак-
тике используют лишь ге из них, которые обладают необходи-
мыми математическими свойствами Большинство случайных
явлений, связанных с измерениями, в том числе и ошибки изме-
нений технолосических параметров, погрешности произвол» твен
ны.х процессов, подчиняются нормальному закону распреде гения'
И 	ехр(-^)
Таким । бразом. нормал! ное распределение характери шется
дву«'я параметрами: ц и Ф
1 рафик функции номинального распределения поедста! ляет
собой симметричную колоколообразную кривую, имеющую мак-
195
Рис. 102. Часть изделий, находящихся в пределах отклонений:
« — иа 1о. 2а. Зя. б - на 05. 99 п 99.9%
симум в точке, соответствующей значению Х = ц (рис 101).
Точка перегиба кривой находится на расстоянии о от центра
распределения. Изменение с приводит к изменению формы кри-
вой: с уменьшением о кривая сжимается и быстрее приближается
к оси абсцисс с увеличением X.
Между абсциссами (р—о) и (и + о) расположено 68,3%
всей площади кривой нормального распределения (рис 102, а).
Это означает, что при нормальном распределении 68.3% всех
измеренных значений отклоняется от среднего значения не более
чем на а, т е. они лежат в пределах (цЭ-о) Площадь, заклю-
ченная между ординатами, проведенными на расстоянии 2с с
обеих сторон от центра, составляет 0,9545, т. е. 95,4%. и 0,9973,
или 99,7%, площади — в пределах (цЭтЗс). Это правило «трех
сигм», характерно для нормального распределения Согласно
этому правилу за пределами отклонения на Зе находится не бо-
лее 0.27% всех значений параметров, т. е 27 измеренных пара-
метров на 10 000.
При оценке результатов измерений принято пользоваться до-
лями площади кривой нормального распределения, равными
95 99 и 99,9% Этим значениям соответствуют доли значений
о, равные 1,96; 2,576 и 3,291 (рис. 102,6).
§ 46. Допуски на размеры и электрические
параметры
Точность технологического процесса характеризуется откло
нениями фактических размеров, геометрической формы электри
ческих параметров (сопротивления, емкости) и других от задан-
ных в чертежах и другой технической документации Решающее
влияние на точность оказывают состояние технологического обо-
196
рудования, неоднородность исходных материалов, отклонения
режимов проведения операций и другие случайные факторы, не-
избежные во всяком производственном процессе.
Для обеспечения в производственных условиях необходимой
точности на геометрические размеры элементов и электрические
параметры РЭА устанавливают допуски, т е. ограничения
максимальных отклонений фактических значений параметров от
номинальных. Чем меньше допустимое отклонение, тем более
жестким является допуск и тем труднее его выдерживать в про-
изводственном процессе.
При конструировании механических устройств задача состоит
в том, чтобы для всех деталей, составляющих какой-либо узел,
назначить такие допуски, соблюдение которых обеспечивало бы
сборку без дополнительной доработки. На электрические пара-
метры компонентов РЭА и приборов устанавливают такие пре-
дельно допустимые отклонения, при которых удовлетворялись бы
требования нормальной работоспособности аппаратуры.
Определение предельно допустимых отклонений параметров
всех составляющих РЭА на этапе конструирования называется
проектным анализом точности. Этот анализ в основном выполня-
ют двумя методами максимума-минимума (граничных откло-
нений) н вероятностно-статистическим.
При применении метода максимума-минимума из
всех элементов, входящих в данное устройство, выделяют один
элемент (конечное, или замыкающее, звено), по которому рас-
считывают точность. Для всех составляющих элементов назна-
чают малые допуски, чтобы сумма их максимальных значений
не превышала допуска, установленного для конечного звена
При соблюдении технологической дисциплины, когда выдержи
ваются все допуски на отдельные элементы, допуск на конечное
звено будет лежать внутри установленных для него пределов
Метод максимума-минимума учитывает любые возможные от-
клонения параметров, как большие, так и малые. Большие по
абсолютной величине отклонения репки и обусловлены произ
водственными погрешностями, а их сочетание представляет
собой случайное событие, имеющее настолько малую вероят-
ность, что почти никогда не встречается на практике Однако
учитывая эти отклонения, приходится назначать очень жесткие
допуски на параметры, чтобы уложиться в пределы, установлен-
ные для конечного звена. Поэтому метод максимума-минимума
применяю! главным образом для того, чтобы обеспечить сопря
жения механических элементов, когда необходимо выдерживать
межосевое расстояние, получать зацепление 1| плавный ход зуб-
чатых шестерен, иметь гарантированный зазор или натяг и т. п.
Допуск ограничивает лишь тот размер, который не может
быть исправлен при последующей обработке Например наруж-
ная длина какой либо детали (стойки, валика) номинально дол-
жна быть 100 мм. Размер детали можно Задать с допуском в
197
обе стороны т. е. 100 i 0,5, но при этом появление деталей с
припуском, таких, как 100 5 мм, че допустимо.
В технической документации следует указать номинальный
размер и допуск, ограничивающий предельно допустимый мини-
мальный размер т е. 100—1 мм Если в результате действия
случайных факторов данная деталь будет сделана с припуском
(с превышением номинального размера), она подлежит исправ
леиню. Если же ее размер окажется ниже предельно допустимого
(меньше 99 мм), такая деталь не может быть исправлена, ее
бракуют.
Применение мете да максимума минимума для задания от
клонений электрических параметров элементов РЭА приводит к
столь жестким требованиям точности, что их т| удно выполнить,
и в некоторых случаях такой подход экономически нецелесо-
образен.
Ужесточение допусков вызывает увеличение трудоемкости
изготовления и снижает процент выхода годных изделий По-
этому при производстве РЭА более рационально использовать
вепоятностно-статнстическнй метод анализа гочиости, основан-
ный на учете паспределення вероятностей значений параметров
для зсех элементов и конечного звена.
Вероятностно-статистический метод анализа
точности технологического процесса состоит в сопоставлении
поля допуска на данную операцию с полем рассеяния контро-
лируемого параметра Полем рассеяния называется зона, лежа-
щая между границами значений параметра, вероятноего выхода
за которые пренебрежимо мала Если поле рассеяния не больше
поля допуска то точность операции признается удовлетворитель-
ной; если допуск больше поля рассеяния, то — излишней, а если
меш те пеудов.етворитетьией
Получение изделий с заданными допусками достигается регу-
лировкой технологического процесса таким образом, чтобы
поле рассеяния ппоизводственных отклонений не выхолило та
границы пол I допусков. Следовательно, основное требование к
настройке оборудования сводится к тому, что если допуск за-
дается в обе <гороны от номинального значения (например,
А+АХ). то центр группирования производственных погрешно-
стей совпадает с номинальным значением параметра При сим-
метричном рассеянии центр распределения должен лежать в
середине поля допуска В других случаях центр группирования
производственных погрешностей должен распол шиться как
можно ближе к середине поля допуска (рис. 103).
Если значения параметров укладываются в допуск A Y ±3о,
го практически все получаемые изделия (точнее 99.7%) будут
соответствоваль предъявляемым требованиям В производствен-
ных условиях выгоднее расширять пределы и допускать воз-
можность выхода значения параметров за эти границы 1 '-да
допуск равен AY—±2а, выход изделий удовлетворяющих ТУ
198
Рис. 103. Схема задания допусков относительно
номинальных значений
сокращается но 95,4% всей партии, остальные изделия требуют
дополнительной подгонки, настройки, регулировки и др. Несчот
ря на дополнительные затраты, это может оказаться рациональ-
ным, гак как облегчает допуски на входящие, в данное устрой-
ство элементы и тем самым снижает общую стоимость аппара-
туры.
§ 47 Единая система допусков и посадок 1ЕСДП)
Единая система допусков и посадок, соответствующая Меж-
дународному стандарту Совета. Экономической Взаимопомощи
(СЭВ), введена в действие с 1 июля 1983 г взамен ранее приме-
нявшейся национальной системы ОСГ, утвержденной в 1929 г.
Система допусков и посадок СЭВ распространяется на гладкие
цилиндрические соединения и соединения с плоскими парал-
лельными поверхностями, а также на линейные размеры несо-
прягаемых элементов и охватывает номинальные размеры до
10 000 мм.
Понятия о допусках н посадках основываются на терминах
и определениях, установленных в системе для гладких соедине
ний, созданной ранее других систем. Для того чтобы изделие
отвечало своему назначению, необходимо его размеры выдер
живать между двумя допустимыми предельными размерами,
разность между которыми образует допуск. Для удобства указы-
вают номинальный размер детали, а каждый из двух предель-
ных размеров определяют по его отклонению от номинального
(рис 164 а, б)
Поле допуска область, ограниченная верхним н нижним
отклонениями от номинального размеоа, определяется допуском
относительно номинального размера При графическом изобра-
199
женин поле допуска заключено между двумя линиями, соответ-
ствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно
нулевой линии (рис, 104, в).
Для системы допусков и особенно для рассматриваемой в
дальнейшем системы сопряжений посадок двух деталей вво-
дятся понятия вала и отверстия. Вал - по не только пилив фи
ческая деталь круглого сечения, на которой может вращаться
другая деталь, а общий термин, применяемы! для обозначения
наружных (охватываемых) элементов конструкции. Отверстие
также относится не только к цилиндри ческим деталям, но к эле-
ментам деталей другой формы, например ограниченным двумя
параллельными плоскостями 1 зким образом, в общем случае
термин «отверстие* применяют для обозначения внутренних
(охв ггывиемых) элемен~ов конструкции.
В старой системе ОСТ существовало семь классов точности.
В машиностроении и в производстве РЭА основным был класс 2,
точность которого 10—25 мкм Кроме того, применялись классы
3, 4 и в отдельных случаях класс 5 (самый грубый' Класс I
с точностью выше 10 мкм использовался преимущественно в
инструментальном производстве классы 6 и 7 — в основном в
производстве сельскохозяйственных орудий. Одиако предусмот-
ренных системой ОСТ семи классов точности было иедостаточио,
поэтому ввели промежуточные классы 2а и За.
В современной Единой системе допусков установлено 19 ква-
литетов (степеней точности), которые имеют номера 01, 1, 2,
16, 17. Они образуют единую шкалу точностей, применяемую
в машин I- 1 приборостроении. Назначение отдельных квалитетов
можно увязать с условиями конкретного производства, преоб-
ладающим уровнем точности, технологией производства и т. д.
Ориентировочная применимость ккапитетов
01 7 допуски средств измерения, в том числе калибров;
4— 12 - допуск 'I размеров в посадках.
12 I7 допуски неответственных размеров (весопгягаечых
или в грубых соединениях)
200

ЙйййпяииЯ* • •
Рис. 105 Система обозначений предельных отклонений по ЕСДП
Числовые значения предельных отклонений. Для удовлетво-
рения требований в отношении размеров деталей и их сопряже
ний (посадок) для каждого интервала номинальных оазмеров
предусмотрены наборы допусков и основных отклонений, харак-
теризующих положение по iefi допусков .- относительно нулевой
линии Допуск, значение которого зависит от номинального раз-
мера, обозначается одной или двумя арабскими цифрами, с ipt
деляюшими квалнтет
Положение поля допуска относительно,нулевой линии, зави-
сящее от номинального размера, обозначается одной или двумя
буквами латинского алфавита: заглавной для отверстий,
строчной для валон и задается основным отклонением (верх-
ним или нижним) В Единой системе допусков нм является от-
клонение, ближайшее к нулевой линии (рис. 105).
Поле допуска образуется допуском с одним из квалитетов и
выбранным ОСНОВНЫМ л-клонением (положением поля допуска).
Из совокупности полей допусков, полученной различными соче-
таниями основных отклонений и допусков (может быть свыше
500 для отверстий и столько же для валов), для практиче-
ского использования отбирают оптимальное количество полей,
удовлетнопяоп1нх потоебностям промышленности
Для наиболее важного диапазона размеров (от 1 до 500 мм)
поле допуска делится на основной допуск, установленный стан-
дартом и дополните ьнчй приведенный в приложении к стан-
дарту Из основного поля попуска выделяют более узкий ряд
полей для предпочтительного применения, позволяющий в наи-
большей степеч” иифици] чать изделия и технологическую
оснастку
Для тпе ютвращения необоснованного, многообразия в допус-
ках и посадках и повышения экономических показателей установ-
лена такая последовательность выбора полей допусков:
применение предпочтительных полей допусков;
поля допусков из основного отбора при невозможности обес-
печить конструктивные и технологические требования з* счет
предпочтительных полей допусков;
в отдельных технически обоснованных случаях допускается
применение дополнительных полей допусков, если поля допусков
основного отбора не могут обеспечить требований, предъявляе-
мых к изделиям.
Предельные отклонения основных отверстий приведены в
табл. 14. Как видно из первых строк табл. 14, все нижние от-
клонения отверстий равны нулю, поэтому в последующих стро-
ках указаны только верхние отклонения.
Размеры, мм	Поля допусков								
			"5 6	ОТ	W8	т	//10 | //11 | Н\2		
	Предельные отклонения, мкм								
От 1 до 3	+3 0	+о	+6 . 0	+ 10 0	+ 14 0	+25 0	+40 0	+60 0	+ 100 0
Свыше 3» 0	V'	+5 0	+8 0	+ 12 0	+ 18 )	30 0	+ 48 0	+75 0 5	+ 120 0
,». . 6» 10	+4.	4-6	4-9	+ 15	+22	+36	+ 58	+ 90	+ 150
»	10» 18	4-5	1-8	1	4-18	+27	4-43	4-70	+ 110	+ 180
»	18» 30	4-6	4-9	+ 13	4-21	ГЗЗ	4-52	+84	+ 130	+210
» ' 30»'50	4-7	4-И	+16	+25	+39	+62	+ 100	+ 160	+250
» 4 50» 80	4-8	+ 13	+ 19	4 30	+ 46	+ 74	+ 120	+ 190	+300
»	80 » 120	+ 10	4-15	-1 22	4-35	+ 54	+ 87	+ 140	+220	+350
» 120» 180	+ 12	+ 18	4-25	+40	+63	+ 100	+ 160	4 2ЗД	+400
»	180.250	+ 14	4-20	+ 29	+ 46	+ 72	4 115	+ 185	+290|+460	
5 48 Посадки в ЕСДП
При соединении двух деталей образуется посадка, определяе-
мая разностью их размеров до сборки, т е получающимися
зазорами или натягами в соединении. Посадка характеризует
свободу относительного перемещения сопрягаемых деталей или
степень сопротивления их взаимному смещению. В зависимости
от расположения полей допусков отверстия и вала посадки могут
202
быть: с'зазором: с натйгом; переходные, когда возможно полу-
чение как Зазора, так и натяга.
Зазор — это1'разность размеров отверстия и вала, когда
размер'отверстия больше размера вала Наименьший и наиболь
шйй заЗоры — два предельных значения, между Которыми дол-
жен находиться фактический зазор.
Натяг'—это разность'размеров вала и отверстия до сбор-
ки, если размер вала больше размера отверстия. Посадки Могут
создаваться как в системе отверстия, так и в системе вала.
Из технологических и экономических соображений посадки
в системе отверстия предпочтительнее, так как высокоточное
по диаметру отверстие получают с помощью специального ин-
струмента — развертки и сложно иметь набор разверток' для
каждой посадки всех номинальных размеров. Поэтому приме-
няют одну развертку, а посадку обеспечивают за счет измене-
ния диаметра вала. Вал же, напротив, может быть изготовлен
любого диаметра, как увеличенного (для получения натяга),
так и уменьшенного (для зазора), поскольку его изготовляют на
токарном станке и специального инструмента для этого не тре-
буется. Посадки в системе вала используют в основном в тех
случаях, когда применяют готовое изделие с фиксированным
диаметром, например стандартный шариковый подшипник.
В старой системе ОСТ посадки были в каждом номинальном
размере и имели свои наименования, характеризующие их на-
значение. В центре была «скользящая* посадка (С) с нулевым
натягом и очень малым зазором. Посадки с гарантированным
зазором образовывали группу из четырех подвижных посадок:
движения, ходовая, легкоходовая (Л) и широкоходовая (Ш).
Кроме Того, была группа неподвижных соединений: плотная по-
садка. напряженная, тугая, глухая, легкопрессовая (Пл) г прес-
совая (Пр) и горячепрессовая (Гп).
В отличие от системы ОСТ в системе ЕСДП исходными явля-
ются не посадки и образующие их поля допусков отверстий и
валов, а элементы, необходимые для получения различный полей
допусков. При этом каждое поле допуска представлено сочета
нием двух независимых характеристик: числового значения до-
пуска и его положения относительно номинального размера
Посадки в ЕСДП не имеют наименований, подобных приня-
тым в системе ОСТ. В посадках могут сочетаться поля допусков
отверстия и вала одинаковых или разных квалитетов.
Преимчщества новой системы определяются болыпим диапа-
зоном и более равномерной градацией числовых значений до-
пусков, зазоров и натягов. На основе равномерной градации
облегчается оптимальный выбор допусков ги посадок с учетом
конструкторских н технологических требований, что положитель-'
но сказывается ня экономике и'готовленйй и "эксплуатации из-
делий.
Положение поля допуска относительно нулевой линии обо-'
203
значается одной или двумя буквами латинского алфавита: для
отверстий — заглавной, а для валов - - строчной. Основные от-
клонения устанавливают стандартное положение Iполя ^допуска,
а следовательно, и характер будущей посадки.'При этом поля
допусков, обозначенные первыми буквами алфавита, соответ-
ствуют посадкам с зазором, а обозначенные последними'буква-
ми —посадкам с натягом, в середине образуются переходные
посадки.
Обозначение посадки образуется сочетанием условных обо-
значений полей допусков соединяемых 1 деталей (отверстия и
вала), которое указывается после номинального размера:соеди-
няемых элементов, начиная с отверстия, например 40 //7/g6
или 40 Н1—g6.
Как видно из примера, в ЕСДП возможно назначать допус-
ки по разным квалитетам для вала и отверстия (больший допуск
у отверстия), но разница не должна превышать двух квали-
Области применения посадок по ЕСДП. Для первоочередно-
го применения рекомендованы некоторые наиболее рациональные
сочетания полей допусков отверстий и валов. Наиболее распро-
странены посадки с зазором (ЕСДП предусматривает 40 реко-
мендованных посадок в системе отверстия, 11 из которых пред-
почтительные, и 39 — в системе вала, 6 из которых предпочти-
тельные) .
Самые распространенные посадки типа H/h. Они установлены
по всех квалитетах, предусматривающих рекомендуемые посадки,
т. е. в 4—12 квалитетах. Посадки называют скользящими-, это
самые плотные из всех свободных посадок, так как они обеспе-
чивают минимальные зазоры в соединениях (гарантированный
наименьший зазор равен нулю). Скользящие посадки дают со-
единения с зазором, пригодные для подвижных соединений
центрирующих втулок, плунжеров, направляющих 'штоков
и т. и., работающих при малых скоростях Их широко исполь-
зуют для центрирования легкоразъемных неподвижных соедине-
ний; если требования к точности центрирования невелики, то
передача усилий или моментов обеспечивается дополнительным
креплением (штифтами, шпонками и т. д.).
Посадку Н7//16 применяю! при высоких требованиях, к цен-
трированию часто разбираемых или регулируемых соединений.
Примеры использования: сменные колеса на палах станков, цен-
трирующие корпуса под подшипники качения, кулачки на валах,
фрикционные муфты.
Посадки H8/I18, Н8/Ю, H9/h8, Н9/Й9 широко применяют для
неподвижно закрепляемых деталей при высоких требованиях
к точности механизмов, небольших нагрузках и необходимости
обеспечить легкую сборку (шкивы, муфты. Зубчатые колеса и
другие летали, соединяющиеся с валом с помощью шпонок), а
в подвижных соединениях — при медленных или редких враща-
204
тельных и поступательных перемещениях (ползуны на шпонках,
соединительные муфты, поршневые золотники в цилиндрах):
Посадки //10//Й, ЛЧО/ЛЮ, Я11/Л11, /712/Л12 применяют для
неточных соединений, например для центрирования фланцев и
крышек, крышек- сальников в корпусах, звездочек тяговых цепей,
соединений под расклепку, пайку, сварку; в подвижных соеди-
нениях — для установки роликов на валах и для посадок при
большой длине сопряжения.
Посадки типа ///g гарантируют небольшой зазор, изменяю-
щийся с увеличением диаметра. Это свободные посадки, обеспе-
чивающие взаимное осевое перемещение сопряженных деталей
при сохранении высокой точности центрирования; они очень чув-
ствительны к увеличению зазора, поэтаму их применяют лишь
в точных квалитетах. Посадок этого типа, рекомендованных в
системе отверстия, три: W5/g4, //6/g5 и /77/g6, последняя пред-
почтительнее других, так как технологически она сравнительно
легко выполнима.
Посадки типа H/j гарантируют зазор, достаточный для вра-
щения соединяемых деталей со средней частотой. Посадка
//7//7 является типичной ходовой и предназначена для подвиж-
ных соединений, когда необходимо обеспечить легкоподвижную
посадку высокого качества. В системе ЕСДП эта посадка наи-
более предпочтительна.
Переходные посадки предназначены для неподвижных соеди-
нений деталей, требующих легкой сборки и разборки при высокой
точности центрирования. Совместить эти требования нелегко,
так как для удобства сборки и разборки в соединении требуется
зазор, который снижает точность центрирования. Посадка H/j
(в стандарте ОСТ ей соответствует «плотная» посадка) приме-
няется в тех случаях, когда необходима высокая точность цен-
трирования.
В посадках типа H/h вероятности появления зазора и натяга
примерно одинаковы, они широко применяются для соединения
точных узлов, так как обеспечивают хорошее центрирование
при достаточно легкой сборке с помощью молотка.
3. Какими мете

для отверстий и валов?
РЕКОМЕНДУЕМ Ari ЛИТЕРАТУРА
Т. Монтаж радиоаппаратуры и приборов. %-, 1982.
технологических процессов. Л.» 1986.
3. Р,ер ш ии и и . О. Е. Организация микропроцессорных систем. М.» 1988.
аппаратуре. М., 1989.
5. К о л о и г а е в с к и й Ю. Ф Радиоэлектроника. М.. 1988.
и микроЭВМ в системах автоматического управления Справочник. Л.» 1987.
ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 24.	Технологические процессы изготовления печатных плат
§ 27.	Основы цифровой техники ........	..... ... ...
§ 28	Цифровые интегральные микросхемы
§ 29.	Интегральные микросхемы для хранения информации
§ 30.	Устройства отображения информации ...........
§ 31.	Микропроцессорные комплекты БИС .............

§ 43.	Монтаж супергетеродинного радиоприемника
Технические измерения, допуски и посадки