Geum.ru

А. Е. Пескин обслуживание и ремонт радиотелевизионной аппаратуры учебное пособие

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


3.1. Общие сведения об электронных компонентах
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

3.1. Общие сведения об электронных компонентах

Отличительной чертой современной радиотелевизионной аппаратуры является многономенклатурность применяемых в ней комплектующих изделий (компонентов) и материалов.

Комплектующие электронные компоненты, поступающие от смежных предприятий-поставщиков или со склада готовой продукции, могут иметь скрытые дефекты или различные отклонения от технических условий (ТУ). Будучи установленными в аппаратуру, они часто являются причиной отказа в ее работе.

Как показывает статистика, 75% общего числа отказов аппаратуры, вызванных несовершенством производства, происходит из-за недостаточной надежности комплектующих компонентов (транзисторов, резисторов, конденсаторов и т.п.), а 25% – из-за ошибок сборки, монтажа и регулировки.

Выбор компонентов при конструировании аппаратуры производят на основании их электрических параметров и характеристик, которые описывают их свойства, как в нормальных условиях эксплуатации, так и при различных внешних воздействиях.

Основными электрическими параметрами большинства компонентов являются: номинальное значение величины, характерной для данного компонента, и пределы допускаемых отклонений; параметры, характеризующие электрическую прочность детали и ее способность выдерживать электрическую нагрузку; параметры, характеризующие потери, стабильность и надежность.

Рассмотрим основные параметры компонентов.

Номинальное значение величины обычно нормализуется определенными стандартами и чаще всего указывается на самой детали. Допускаемое отклонение фактической величины от номинальной определяется допуском. Наиболее употребительны допуски ±5, ±10 и ±20%, но имеются как более высокие, так и более низкие допуски.

Электрическая прочность компонента характеризуется номинальным напряжением, т.е. таким максимальным напряжением, под которым при нормальных условиях он может находиться достаточно большое время – десятки тысяч часов. Электрическая прочность при перенапряжениях характеризуется испытательным и пробивным напряжениями. Первое из них – это такое напряжение, под которым компонент может находиться небольшой промежуток времени, например, несколько секунд; второе – такое минимальное напряжение, при котором наступает пробой изоляции прибора.

Нормальными условиями можно считать температуру окружающей среды порядка 20°С, относительную влажность 50…70%, атмосферное давление 720…780 мм рт. ст. при отсутствии пыли, газов, радиации и механических воздействий.

Виброустойчивостью называют работоспособность компонента при воздействии вибраций, вибропрочностью – его способность противостоять разрушающему действию вибраций и сохранять работоспособность после их длительного воздействия.

При длительной работе компонента и при его хранении происходят медленные структурные изменения в материалах. Эти процессы, называемые старением, создают необратимые изменения некоторых параметров, которые со временем приводят к отказу компонента, т.е. делают его непригодным для использования.

Сроком службы, или долговечностью, называют промежуток времени, по истечении которого компонент, работающий в нормальных условиях, становится непригодным к дальнейшей эксплуатации, сроком хранения – время, в течение которого изменение параметров компонента, находящегося на хранении при определенных климатических условиях, не превысит установленных пределов. Процессы старения значительно ускоряются при повышенных температурах.

Важна так же стабильность основных параметров компонентов при воздействии климатических условий – температуры, влажности, атмосферного давления и различных механических усилий. Особое значение имеет стабильность элементов колебательных контуров – конденсаторов и катушек индуктивности, влияющих на резонансные частоты.

Под надежностью компонентов понимают присущее им свойство выполнять все заданные функции в течение определенного времени при определенных условиях эксплуатации и сохранении основных параметров в заранее установленных пределах.

Если в процессе эксплуатации хотя бы один из основных параметров компонента выходит за пределы установленных допусков, то возникает отказ.

Обычно рассматриваются внезапные отказы, сопровождающиеся скачкообразным изменением одного или нескольких основных параметров, например, пробой изоляции, обрыв вывода и т.п. Постепенные отказы вызываются медленными изменениями основных параметров при эксплуатации или хранении за счет старения, износа, окисления и т.п. Если внезапные отказы носят случайный характер, то постепенные можно предвидеть и предотвратить. Для оценки надежности компонентов наиболее удобно пользоваться отношением числа отказавших компонентов Δn в единицу времени Δt к среднему числу однотипных компонентов Nср, продолжающих нормально работать: (t) = Δn/NсрΔt.

Эта величина называется интенсивностью отказов. Она показывает, какая часть компонентов по отношению к среднему числу нормально работающих однотипных деталей выходит из строя в единицу времени. Интенсивность отказов определяется статистической обработкой большого числа наблюдений и зависит от времени ее определения.

Отношение фактически действующей на компонент нагрузки – мощности, напряжения, тока и т.п. – к ее номинальному значению называют коэффициентом нагрузки. Для резисторов он равен P/Pном, для конденсаторов – U/Uном.

Отношение интенсивности отказов в действительных условиях работы детали к интенсивности отказов в нормальных условиях работы при номинальных нагрузках λ(t) называют коэффициентом относительной интенсивности отказов.

Интенсивность отказов зависит от качества компонента и условий его эксплуатации. На качество компонента влияют такие факторы как отклонения от установленного технологического процесса, разброс параметров исходных материалов и т.п. Практика показывает, что зарубежные компоненты гораздо надежнее отечественных.

В связи с тем, что отказы компонентов – наиболее часто встречающийся вид отказов аппаратуры, перед их установкой проводят входной контроль. Эта операция заключается в предварительной проверке компонентов перед установкой их в аппарат с целью исключения отказов в период его эксплуатации. Входной контроль проводят как перед сборкой аппаратуры на предприятии-изготовителе, так и перед заменой неисправных элементов на ремонтном предприятии.


3.2. Резисторы


Резисторы предназначены для образования на участке электрической цепи определенного активного сопротивления. Они изготавливаются из разнообразных материалов, по различным технологиям (в зависимости от назначения) и являются наиболее распространенными элементами аппаратуры.

Постоянные резисторы обеспечивают режим работы усилительных приборов, позволяют погасить излишек питающего напряжения, входят в состав сглаживающих фильтров, используются в делителях напряжения и в качестве эквивалентных нагрузок.

Переменные резисторы используют в регуляторах громкости, тембра, яркости, контрастности, цветовой насыщенности, подстроечные применяют для установки режимов работы аппаратуры в процессе регулировки и настройки.

Согласно устаревшей классификации 1968 г. резисторы обозначались цифрами: 1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые; 2 – непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные; 3 – непроволочные композиционные пленочные; 4 – непроволочные композиционные объемные; 5 – проволочные; 6 – непроволочные тонкослойные металлизированные. Обозначение постоянных резисторов начиналось буквой С, переменных и подстроечных – СП. Затем следовал номер группы резистора в зависимости от токонесущей части и далее через тире – регистрационный номер (номер разработки). Например, С2-26 – резистор постоянного сопротивления, непроволочный тонкослойный металлодиэлектрический с регистрационным номером разработки 26.

По классификации 1980 г. резисторы обозначают так: Р – резисторы постоянные, РП – резисторы переменные, НР – наборы резисторов. Цифра после этих букв означает характер проводящего слоя: 1 – непроволочные, 2 – проволочные, а через тире указывается регистрационный номер разработки. Например, Р1-33И – постоянный непроволочный резистор с регистрационным номером 33И.

До сих пор используют резисторы типа МЛТ (металлопленочные лакированные теплостойкие), ВС (бороуглеродистые), УЛИ (углеродистые лакированные измерительные).

Из относительно новых разработок следует отметить резисторы для поверхностного монтажа: Р1-11; Р1-12; Р1-16; CП3-28; РП1-51; РП1-82; НР1-22; НР1-29; НР1-30; НР1-31; НР1-35; НРК1-4.

На российском рынке широко представлена импортная элементная база: резисторные сборки НР1-4-8М, НР1-4-9М, подстроечные резисторы СА 6, СА 9, P0Z03, постоянные углеродистые резисторы С1-4, С2-23, толстопленочные бескорпусные (ЧИП) резисторы PH1-12, термисторы NTC, RTC, TPA-1, TPA-2 и др.

Кроме постоянных, переменных и подстроечных применяют нелинейные резисторы – терморезисторы (их сопротивление зависит от температуры), варисторы (сопротивление зависит от приложенного к ним напряжения), фоторезисторы (сопротивление зависит от освещенности их поверхности).

На принципиальных электрических схемах резисторы имеют свои условные графические обозначения (УГО) (рис. 3.1) и характеризуются следующими основными параметрами.





Рис. 3.1. Резисторы и их условные обозначения


Номинальное сопротивление, которое выбирают из ряда чисел, установленных стандартом. Промышленность выпускает резисторы от сотых долей ома до сотен гигаом. Величину сопротивления резистора наносят на его корпусе в виде цифр или кодируют буквами: Е – омы, К – килоомы, М – мегаомы, Г – гигаомы, Т – тераомы. Кодированное значение сопротивления резистора состоит из цифр и букв. Если значение сопротивления не целое, то буква играет роль запятой. Например, сопротивления 360 Ом, 100 кОм, 4,7 МОм записывают соответственно 360Е, 100К, 4М7.

На постоянных резисторах в соответствии с ГОСТ 17598–72 и требованиями Публикации 62 МЭК допускается маркировка цветным кодом. Код нанесен на цилиндрическую поверхность резисторов в виде цветовых колец, причем кольца сдвинуты к одному из торцов резистора. Первым считается кольцо, нанесенное ближе к торцу. Часто для улучшения читаемости номинала первое кольцо делают более широким, чем остальные.

Постоянные резисторы выпускаются с номинальными значениями сопротивлений и допусков в соответствии со стандартными рядами E6, E12, E24.

Постоянные резисторы стандартных рядов маркируются четырьмя цветными кольцами: первое и второе показывают численное значение номинального сопротивления в омах, третье кольцо указывает множитель, на который необходимо умножить номинальное значение сопротивления, а четвертое кольцо определяет значение допуска в процентах. Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение номинала, множитель и допуск. В схемах некоторых аппаратов, где предъявляются повышенные требования к точности установочного номинала резистора, применяют резисторы, выполненные по ряду E96. Номинальные сопротивления таких резисторов обозначаются тремя цифрами. Соответственно число цветовых колец в маркировке – 5: первые три кольца показывают численное значение сопротивления, четвертое – множитель, пятое – допуск.

Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами (в случае трех цифр последняя цифра не равна нулю) и множителем 10n, где n – любое число от –2 до +9 (табл. 3.1). Маркированные знаки сдвигают к одному из торцов резистора и располагают слева направо в следующем порядке: первая полоса – первая цифра; вторая полоса – вторая цифра; третья полоса – множитель; четвертая полоса – допуск.


Таблица 3.1. Цветовая маркировка резисторов в соответствии с ГОСТ 28883–90



Цвет полосы, точки

Номинальное сопротивление, Ом

Допускаемое отклонение, %


Первая цифра

Вторая цифра

Третья цифра

Множитель

Золотой
–
–
–
10–1
±5

Серебряный
–
–
–
10–2
±10

Черный
–
0
–
1
–

Коричневый
1
1
1
10
±1

Красный
2
2
2
102
±2

Оранжевый
3
3
3
103
–

Желтый
4
4
4
104
–

Зеленый
5
5
5
105
±0,5

Голубой
6
6
6
106
±0,25

Фиолетовый
7
7
7
107
±0,1

Серый
8
8
8
108
±0,05

Белый
9
9
9
109
–


Пример цветовой маркировки резистора с номинальным сопротивлением 47 кОм и допуском ±5% показан на рис. 3.2.





Рис. 3.2. Цветовая маркировка резисторов


Номинальное сопротивление указывают на электрических принципиальных схемах рядом с позиционным номером резистора (рис. 3.1, а). Резисторы сопротивлением от 0 до 999 Ом указывают без единицы измерения (R1 имеет сопротивление 51 Ом); от 1 до 999 килоом – буквой к (R2* имеет сопротивление 2 кОм; звездочка означает, что номинал резистора подбирают в процессе регулировки); от 1 до 999 МОм – буква М (R3 имеет сопротивление 1,3 МОм).

Класс точности (допустимое отклонение от номинального значения сопротивления), который обозначают буквами, соответствующими определенному отклонению в процентах, как это указано в табл. 3.2.


Таблица 3.2. Маркировка класса точности резисторов


Допустимое отклонение, %
±0,1
±0,2
±0,5
±1,0
±2
±5
±10
±20
±30

Буквенное обозначение
Ж
У
Д
Р
Л
И
С
В
Ф


Номинальная мощность рассеивания – предельная мощность, которая выделяется в виде теплоты и при которой резистор может длительное время работать, сохраняя параметры в заданных пределах. В соответствии с ГОСТ 9663–75 номинальную мощность рассеивания резисторов выбирают из номинального ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6,3; 8; 10 Вт и т.д. Мощность рассеивания обозначают условно черточками (рис. 3.1, б).

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует изменение сопротивления резистора относительно номинального значения при изменении температур. Резисторы могут иметь ТКС положительный или отрицательный (сопротивление при возрастании температуры соответственно увеличивается или уменьшается).

Предельное рабочее напряжение – максимальное напряжение для данного типа резистора, зависящее от его конструкции и размеров. При таком напряжении резистор может эксплуатироваться длительное время.

Собственные шумы – шумы, возникающие в проводящем слое резистора.

Переменные резисторы (их иногда называют реостатами) (рис. 3.1, в) дополнительно отличаются минимальным и максимальным значениями сопротивления, функциональной зависимостью изменения сопротивления при перемещении оси (или движка), устойчивостью значения сопротивления в зафиксированном состоянии, плавностью изменения сопротивления, разбалансом спаренных резисторов, шумами вращения и др.

Применяют также резисторы спаренные (рис. 3.1, г), с выключателями (рис. 3.1, д), подстроечные (рис. 3.1, е) и нелинейные (рис. 3.1, ж).

Сопротивление переменных резисторов зависит от угла поворота оси, их функциональные зависимости показаны на рис. 3.3.





Рис. 3.3. Функциональные характеристики переменных резисторов:

А – линейная; Б – логарифмическая; В – обратнологарифмическая


В настоящее время на передний план все более выдвигается наиболее прогрессивная сегодня технология производства электронной аппаратуры – технология поверхностного монтажа, или SMT-технология (SMT – Surface Mount Technology). Специально для нее был разработан широкий спектр миниатюрных электронных компонентов («чипов»), которые еще называют SMD (Surface Mount Devices)-компонентами. Использование SMD-компонентов позволило автоматизировать процесс монтажа печатных плат.

Резисторы для поверхностного монтажа маркируются тремя цифрами: первые две обозначают значение номинального сопротивления в омах, третья – показатель степени числа 10. Например, маркировка 330 обозначает 33 Ом · 100 = 33 Ом, а 473 – 47 Ом · 103 = 47 кОм.

Основной ряд используемых SMD-резисторов представлен зарубежными резисторами серии RMC, которые подробно описаны ниже. Из отечественных аналогов можно назвать резисторы типа Р1-12, имеющие номинальную рассеиваемую мощность 0,125 Вт, номинальные сопротивления ряда Е24 от 1 Ом до 6,8 МОм. Резисторы Р1-12 полностью соответствуют SMD-резисторам в корпусе типоразмера 1206.

На рис. 3.4 представлен внешний вид SMD-резисторов, а в табл. 3.3 и 3.4 приведены их габаритные размеры и основные технические данные. Типоразмеры SMD-резисторов стандартизованы. Они обозначаются четырехзначным числом по стандарту IEA.


Таблица 3.3. Габаритные размеры SMD-резисторов



Типоразмер EIA

Размеры, мм

L
W
H
D
T

0402
1,00
0,50
0,20
0,25
0,35

0603
1,60
0,85
0,30
0,30
0,45

0805
2,10
1,30
0,40
0,40
0,50

1206
3,10
1,60
0,50
0,50
0,55

1210
3,10
2,60
0,50
0,40
0,55

1218
3,10
4,50
0,50
0,40
0,55

1806
4,50
1,60
1,60
0,40
0,55

1808
4,50
2,00
2,00
0,40
0,55

1812
4,50
3,20
2,00
0,40
0,55

2010
5,00
2,50
0,60
0,40
0,55

2220
5,70
5,00
1,70
0,40
0,55

2225
5,70
6,30
2,00
0,40
0,55

2512
6,35
3,20
0,60
0,40
0,55

2824
7,10
6,10
3,90
0,40
0,55

3225
8,00
6,30
3,20
0,40
0,55

4030
10,2
7,60
3,90
0,40
0,55

4032
10,2
8,00
3,20
0,40
0,55

5040
12,7
10,2
4,80
0,40
0,55

6054
15,2
13,7
4,80
0,40
0,55