Компоненты печатной платы: как идентифицировать компоненты на печатной плате

Важно понимать основные компоненты печатной платы, независимо от того, начинаете ли вы свой путь в электронике или хотите повысить уровень своих навыков. Каждая часть печатной платы играет уникальную, но взаимодополняющую роль в воплощении проектов в жизнь, от резисторов и конденсаторов до интегральных схем и датчиков.

Однако, при наличии десятков компонентов, регулярно используемых даже на простых платах, навигация в море деталей может показаться непосильной задачей. Цель этого руководства — разбить основные компоненты печатной платы. Мы объясним, что делает каждый компонент печатной платы, как он работает, какие распространенные типы вы можете встретить, и приведем примеры их использования.

Каковы компоненты печатной платы?

Печатная плата (ПП) содержит несколько ключевых электронных компонентов, которые работают вместе для питания наших электронных устройств. Вот некоторые из наиболее важных и распространенных компонентов, которые можно найти на платах (список компонентов платы).

Интегральные схемы (ИС)

Интегральные схемы (ИС), также называемые чипами или микрочипами, являются одними из самых фундаментальных строительных блоков современной электроники. ИС позволяют создавать целые схемы в крошечном пространстве благодаря миниатюрным транзисторам и другим компонентам. ИС могут содержать тысячи крошечных электронных компонентов, таких как транзисторы, резисторы и конденсаторы, вытравленных на небольшом кремниевом чипе.

Этот уровень миниатюризации позволил создать мощные компьютеры, телефоны и другие устройства сегодня. Микросхемы выпускаются в разных корпусах: от простых устройств с сквозным отверстием до сложных микросхем поверхностного монтажа. Независимо от размера или формы, микросхемы действуют как «мозг» печатной платы, выполняя сложные операции и функции.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCBasic это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий Производитель печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Резисторы

Резисторы являются одними из самых основных и часто используемых компонентов печатной платы. Их основная функция — сопротивление или ограничение потока электрического тока в цепи. Резисторы имеют решающее значение для управления током, деления напряжения и обеспечения согласующих сопротивлений в электронных цепях. Они доступны с различными значениями сопротивления и уровнями допуска.

На печатных платах резисторы обычно представляют собой небольшие цилиндрические или прямоугольные компоненты с цветными полосами, указывающими их сопротивление. Их простая, но важная роль делает резисторы одной из самых распространенных деталей, встречающихся на большинстве печатных плат.

Конденсаторы

Конденсаторы являются вторым наиболее широко используемым компонентом печатной платы после резисторов. Их функция заключается в том, чтобы временно хранить электрический заряд и сглаживать напряжение в цепи. Конденсаторы используют две проводящие пластины, разделенные изолирующим материалом, известным как диэлектрик. Различные типы диэлектрических материалов обеспечивают различные значения емкости.

Конденсаторы бывают разных форм и размеров, но в основном идентифицируются по их номинальной емкости. Распространенные типы, включаемые в печатные платы, включают керамические дисковые конденсаторы, танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы. Конденсаторы играют важную роль в регулировании уровней напряжения, развязке шумов и фильтрации сигналов — ключевых функциях, необходимых для правильной работы схемы.

Индукторы

Индукторы — еще один важный компонент, который можно найти на печатных платах. Подобно конденсаторам, индукторы хранят энергию, но вместо электрического заряда они хранят энергию в виде магнитного поля. Индукторы представляют собой катушки из проволоки, намотанные вокруг сердечника, часто из ферромагнитного или ферритового материала. Когда ток проходит через катушку, он создает магнитное поле, пропорциональное току и количеству витков в катушке.

Индукторы обладают свойством сопротивления изменениям тока, что делает их неотъемлемой частью таких функций, как фильтрация шума и сглаживание колебаний в цепях переменного тока. Обычные индукторы, которые можно увидеть на печатных платах, включают в себя проволочные, многослойные и экранированные индуктивные компоненты, доступные с различными значениями индуктивности.

Разъемы

Разъемы являются важными компонентами интерфейса, которые позволяют платам соединяться с внешними схемами и другими устройствами. Распространенные типы разъемов, используемые в электронике, включают штыревые разъемы, клеммы провод-плата, ленточные кабели, разъемы плата-плата и внешние разъемы, такие как USB, HDMI и модульные разъемы.

● Штыревые разъемы — это основные линейные разъемы, которые соединяют платы с такими вещами, как макетные платы, во время прототипирования.
● Клеммные колодки подключают провода от внешних устройств.
● Ленточные кабели и межплатные разъемы соединяют несколько печатных плат внутри или в более крупных устройствах.
● Внешние разъемы обеспечивают стандартизированные в отрасли интерфейсы для общих функций ввода-вывода.

Разъемы должны быть достаточно прочными, чтобы создавать и разрывать соединения в течение циклов сборки/обслуживания. Их конфигурации выводов соответствуют стандартам интерфейсов для обеспечения интеграции в системы.

Трансформаторы

Трансформаторы — это компоненты печатной платы, используемые для передачи электрической энергии из одной цепи в другую посредством электромагнитной индукции. Они состоят из двух или более катушек провода, намотанных вокруг общего сердечника. Изменение количества витков катушки изменяет передаваемое напряжение в соответствии с уравнением трансформатора.

Распространенное применение трансформаторов включает в себя источники питания, в которых понижающие трансформаторы снижают опасное напряжение для безопасного потребления, а повышающие трансформаторы повышают напряжение для целей передачи. 

Устройства связи также используют трансформаторы для согласования сопротивлений линий передачи.

Изоляторы сигналов используют трансформаторы для электрической изоляции чувствительных цепей от подверженных помехам сред. На печатных платах трансформаторы появляются как дискретные компоненты сквозного или поверхностного монтажа, предназначенные для приложений преобразования переменного напряжения.

Кристаллические генераторы

Кварцевые генераторы — это элементы синхронизации, которые можно найти на печатных платах. Они содержат часть пьезоэлектрического материала, обычно кварцевого кристалла, который физически колеблется с точной частотой при подаче электрического тока. Это колебание создает периодический электронный сигнал, который служит источником опорного тактового сигнала.

Встроенные часы имеют решающее значение, поскольку современные схемы полагаются на точную синхронизацию для корректной работы. Кристалл надежно колеблется, чтобы поддерживать синхронизацию микроконтроллеров и гарантировать, что процессы происходят с правильными интервалами. Их стабильность и небольшой размер делают кристаллы хорошо подходящими для приложений, требующих точности, таких как компьютеры и телефоны. Кристаллы обычно колеблются между 1 МГц и 100 МГц, попадая в диапазоны частот, необходимые для различных чипов.

Транзисторы

Транзисторы — это основные электронные компоненты, которые действуют как переключатели или усилители. Наиболее широко используемый тип — биполярный транзистор (BJT), который имеет три вывода: базу, коллектор и эмиттер. 

Когда к клемме базы прикладывается небольшой ток, он позволяет протекать гораздо большему току между клеммами коллектора и эмиттера. Это коммутационное действие усиливает электрические сигналы и регулирует ток, обеспечивая критические функции.

Биполярные транзисторы можно найти в различных устройствах, от простых радиоприемников до сложных процессоров. Транзисторы составляют основу цифровой электроники и компьютеров, поскольку их можно организовать для выполнения логических операций. Их надежное переключение при низком энергопотреблении — вот почему транзисторы стали фундаментальным строительным блоком всех современных электронных устройств.

Диоды

Диоды — это односторонние электронные клапаны, которые пропускают ток только в одном направлении. Наиболее распространенным типом является светодиод (LED), который излучает свет, когда через него протекает ток в прямом направлении смещения от анода к катоду. На печатных платах диоды защищают компоненты, блокируя ток, текущий в неправильном направлении, предотвращая повреждение. Светодиоды также широко используются в качестве индикаторных ламп.

Другие типы диодов обеспечивают такие функции, как выпрямление тока. Например, диодные выпрямители преобразуют переменный ток от источников питания в постоянный ток, используемый в схемах. Их направленная проводимость позволяет диодам контролировать сигнал и поток мощности и играть существенную роль в функциях сигнализации и регулирования мощности, что делает диоды повсеместными компонентами во всех современных электронных устройствах.

Кремниевые управляемые выпрямители (SCR)

SCR — это полупроводниковые приборы, похожие на диоды и транзисторы. Также известные как тиристоры, они имеют четыре чередующихся слоя полупроводникового материала, которые позволяют току течь только в одном направлении, когда на вывод затвора подается сигнал запуска. Это переключает SCR в режим проводимости.

На печатных платах тиристоры обычно используются в качестве электрически управляемых переключателей в таких приложениях, как диммеры света, где они регулируют ток. Их свойство проводить однократное срабатывание делает тиристоры хорошо подходящими для переключения более высоких токов только с маломощными управляющими сигналами.

Плавкие предохранители

Предохранители — это защитные устройства на печатных платах, защищающие другие компоненты печатной платы и проводку от повреждения сверхтоками. Они содержат тонкую проволоку или полоску металла, которая плавится при прохождении слишком большого тока. Это прерывает цепь, предотвращая перегорание компонентов.

Предохранители имеют различные номиналы ампер и физические формы, такие как стеклянные цилиндры или электронный поверхностный монтаж. Их включение имеет жизненно важное значение, поскольку ограничивает ущерб от коротких замыканий или скачков напряжения только предохранителем, избегая каскадных отказов по всей плате.

Потенциометр

Потенциометры — это переменные резисторы, сопротивление которых можно изменять с помощью внешнего механического устройства, например, циферблата или ползунка. На печатных платах распространенными реализациями являются однооборотные потенциометры, регулируемые с помощью ручки, или линейные потенциометры с ползунками. Их универсальность позволяет в реальном времени настраивать параметры схемы, например, регуляторы громкости.

В процессе производства многооборотные потенциометры позволяют калибровать схемы. Потенциометры нашли широкое применение, поскольку любая схема, требующая непрерывно регулируемого входного значения, может использовать переменное сопротивление потенциометра.

Реле

Реле — это переключатели с электрическим приводом, дополненные катушками проводов, которые создают магнитные поля. На печатных платах реле — это детали, которые позволяют маломощным входным сигналам безопасно управлять цепями, обрабатывающими более высокие токи или напряжения. При включении магнитное поле замыкает набор контактов, чтобы замкнуть отдельную цепь.

Таким образом, реле интегрируют механические компоненты в электронные решения. Обычно используются для управления большими нагрузками, выходящими за пределы номинальных характеристик компонентов, и изоляции высоковольтных и низковольтных секций. Поскольку контакты катушки и переключателя электрически изолированы, реле обеспечивают более надежное переключение, чем твердотельные компоненты.

  

 

Как классифицировать компоненты печатной платы

При наличии множества деталей на любой печатной плате важно понимать, как они классифицируются, чтобы идентифицировать компоненты и понимать их назначение. В целом, компоненты печатной платы делятся на механические и электрические. Каждая классификация работает по-разному и предназначена для выполнения критически важных функций в проектировании и производстве печатных плат. Давайте подробнее рассмотрим каждую из них.

Механические компоненты

Механические компоненты играют неотъемлемую роль в печатных платах, обеспечивая физическую структуру, необходимую для надежного соединения электронных деталей. Эти механические элементы так же важны, как и сами электрические компоненты. Без надежной механической конструкции было бы невозможно собрать все необходимые детали в компактном, но прочном корпусе. Вот некоторые примеры механических компонентов на печатных платах:

● Разъемы
● Противостояния
● Винты и гайки
● Экранирование
● Следы

Печатным платам требуются различные механические детали для удержания электрических компонентов в точных положениях, соединения платы с другими устройствами, защиты чувствительных компонентов от повреждений и обеспечения изоляции. Эти механизмы обеспечивают жесткую физическую структуру, необходимую печатным платам для поддержания точного выравнивания и соединений.

Они надежно скрепляют все вместе, разделяя элементы по мере необходимости для предотвращения электрических проблем. Механическая конструкция гарантирует, что система выдержит транспортировку и обработку и будет работать правильно в конечных условиях. Это делает возможной вычислительную функцию платы. Таким образом, комплексная механическая интеграция является ключом к производству высококачественных печатных плат.

Электрические компоненты

Электрические компоненты печатных плат — это детали, которые управляют потоком электричества через плату. Они позволяют току проходить между различными областями схемы. Компоненты электрических печатных плат отличаются от механических компонентов тем, что механические детали используются для физической структуры и соединений, а не для электрических функций.

Механические компоненты обеспечивают опору и точки соединения для присоединения электрических частей, но не регулируют и не контролируют электричество, протекающее через цепь. Электрические компоненты — это то, что делает цепь функциональной, контролируя или направляя ток.

Существует два основных типа - пассивные и активные компоненты. Давайте рассмотрим их подробнее.

Пассивные электрические компоненты на печатных платах

Пассивные электрические компоненты являются неотъемлемой частью любой электронной схемы. Они определяются как компоненты, которым не требуется источник питания для функционирования, в отличие от активных компонентов, которым требуется источник питания. Пассивные компоненты изменяют поток электрического тока через схему без использования какой-либо энергии.

Пассивные компоненты работают просто путем введения сопротивления, емкости или индуктивности в электрическую цепь. Сопротивление уменьшает или ограничивает ток, в то время как емкость сохраняет электрический заряд между проводниками, разделенными изолятором. Индуктивность — это способность проводника противостоять изменению электрического тока. Эти внутренние свойства позволяют пассивным компонентам контролировать напряжение, ток и уровни мощности в цепи.

Из-за их простого функционирования без внешнего источника питания пассивные компоненты классифицируются иначе, чем активные компоненты. Некоторые распространенные типы пассивных компонентов включают:

● резисторы
● Конденсаторы
● Индукторы
● Трансформеры
● Диоды
● Разъемы

Они выполняют простые, но важные функции по формированию электрических сигналов и распределению мощности как в аналоговых, так и в цифровых схемах.

Активные компоненты печатной платы 

Активные компоненты являются важнейшей частью любой электронной печатной платы (PCB), поскольку они способны генерировать, контролировать, изменять и усиливать электрические сигналы. В отличие от пассивных компонентов, которые могут только ослаблять, хранить или высвобождать энергию, активные компоненты печатной платы требуют внешнего питания для функционирования и способны контролировать или усиливать сигналы.

Активные компоненты служат «мозгами» печатной платы, поскольку они могут обрабатывать входы и использовать внутренние механизмы для генерации выходов. Они содержат полупроводники, такие как транзисторы и интегральные схемы, которые могут как управлять электрическим током, так и управляться изменяющимся напряжением входов. Активный поток электрических зарядов внутри их полупроводникового материала позволяет выполнять такие функции, как переключение, осцилляция, усиление сигнала и обработка данных.

Вот некоторые примеры распространенных активных компонентов, встречающихся на печатных платах:

● Транзисторы
● Интегральные схемы/чипы
● Микропроцессоры
● Оптопары
● Диоды
● Операционные усилители
● Тиристоры

Активные компоненты играют важнейшую роль в электронике, управляя уровнями сигналов, синхронизацией, включением/выключением питания, обрабатывая данные и выполняя другие важные логические функции, необходимые для работы печатной платы.

  

    

Как определить компоненты на печатной плате

Как мы уже видели, печатные платы содержат множество электрических компонентов, которые выполняют различные функции в электронных устройствах и системах. Однако идентификация отдельных частей иногда может быть сложной для тех, кто не знаком с конструкцией печатных плат.

Вот несколько полезных советов, которые помогут вам определить, что представляет собой каждая часть и для чего она предназначена.

Определить цель правления

Первый шаг — осмотреть всю плату, чтобы определить ее общую функцию. Найдите любые номера деталей, названия моделей или описательный текст, напечатанный на самой плате, которые могут предоставить контекст. Это основная системная плата, дополнительный модуль или выделенный контроллер?

Платы, предназначенные для компьютеров, промышленных машин и медицинского оборудования, часто имеют стандартизированные макеты и компоненты для своих функций. Принятие во внимание назначения платы поможет сузить круг ожиданий от нее.

Детальный осмотр пассивных компонентов

Пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и индукторы, являются хорошими местами для начала идентификации из-за их единообразной конструкции. Резисторы могут иметь цветные полосы, указывающие значение сопротивления. Посмотрите внимательно, так как некоторые имеют полностью цифровую печать.

Конденсаторы маркируются буквой C, за которой следует номинальная емкость в фарадах или кодированная система цифр и букв. Индукторы напоминают небольшие катушки с маркировкой L. Уделите время изучению физических характеристик пассивных частей, маркировок и относительного расположения для подсказок.

Тщательно оцените интегральные схемы

Интегральные схемы (ИС) — это сложные активные устройства, которые объединяют несколько транзисторов и других компонентов на одном кремниевом кристалле. Часто на их поверхности напечатаны номера деталей или маркировка производителя, которые можно исследовать.

В зависимости от возраста, ИС может просто иметь функциональную метку, например, 7400, вместо подробного номера. Различные формы и конфигурации выводов ИС также дают подсказки. Уделяйте ИС особое внимание, так как правильная идентификация раскрывает критические роли

Определите другие компоненты дискретной печатной платы

Трансформаторы, реле, разъемы и диоды обычно маркируются стандартизированными инициалами, такими как T, K, J или D. Трансформаторы напоминают небольшие многовитковые катушки. Напротив, реле выглядят как электрический переключатель.

Диоды могут иметь полосатые узоры на цилиндрических корпусах, указывающие на полярность. Аккумуляторы обычно имеют маркировку BT. Дискретные детали не содержат столько внутренних деталей, как ИС, но понимание общих символов помогает распознавать.

Ознакомьтесь со встроенными ссылочными обозначениями

Некоторые печатные платы включают буквенно-цифровые обозначения ссылок непосредственно на дорожках около каждой части для справки. Хотя форматы различаются, эти сокращения в паре с размещением указывают на идентичность компонента печатной платы и его назначение в схеме. Воспользуйтесь преимуществами четко обозначенных ссылок при расшифровке функций неясных компонентов. 

Сокращения, перечисленные в таблице ниже, представляют собой некоторые из наиболее часто используемых обозначений и их стандартные сокращения для различных электронных компонентов печатных плат.

Обозначение	Компоненты
ATT	аттенюатор
BR	Мостовой выпрямитель
BT	Аккумулятор
C	Конденсатор
CB	Автоматический выключатель
CN	Конденсаторная сеть
DC	Направленная муфта
D	Диод
F	взрыватель
G	Генератор
IC	Интегральная схема
J	Джампер или Джек
K	Реле или контактор
L	Индуктор
LED	Светоизлучающий диод
LS	Громкоговоритель
MOV	Металлооксидный варистор
P	Конический клапан
POT	Потенциометр
PS	Напряжение питания
Q	Транзистор
R	резистор
Ю или ЮЗ	Коммутатор
TB	Клеммный блок
TC	термопара
TP	Контрольная точка
TR	Преобразователь
T	Трансформатор
U	Интегральная схема
VR	Переменный резистор
X	Преобразователь
Хтал	Crystal
Z	Стабилитрон
ZD	Стабилитрон

Тщательно исследуйте неизвестные компоненты

Если после тщательного изучения физических свойств, маркировок и условных обозначений компонент печатной платы остался неидентифицированным, обратитесь к другим ресурсам, таким как руководства, схемы или онлайн-базы данных компонентов с возможностью поиска по номерам деталей, прежде чем делать предположения. 

Методическая проверка с перекрестными ссылками на документацию максимизирует распознавание даже устаревших элементов печатной платы. В сложных случаях могут также потребоваться схемы профессионального уровня.

Как компоненты печатной платы соединены в печатную плату?

Компоненты соединены на печатной плате через сеть путей, называемых трассами. Трасса — это тонкие медные полоски, ламинированные между слоями непроводящей подложки, например, стекловолокна. 

Такие компоненты, как интегральные схемы, резисторы и конденсаторы, имеют на своих корпусах миниатюрные металлические площадки, к которым можно припаивать провода или вставлять компоненты непосредственно в отверстия на печатной плате, называемые переходными отверстиями.

Дорожки переносят сигналы и ток по всей печатной плате, соединяя штырьки или площадки одного компонента с другим для передачи данных и питания по схеме. Компоненты могут быть установлены на поверхности непосредственно на дорожки печатной платы или вставлены вертикально в сквозные металлизированные переходные отверстия, которые электрически соединяют верхний и нижний слои платы. Наклейки, известные как паяльные маски, экранируются на плате для защиты дорожек и обеспечения изоляции между соединениями.

Отверстия в плате, называемые металлизированными сквозными отверстиями, позволяют дорожкам на внутренних слоях печатной платы соединяться с верхними и нижними внешними слоями, значительно увеличивая количество возможных маршрутов цепей и взаимосвязей. Вместе дорожки и металлизированные отверстия образуют плотную матрицу проводки, которая распространяет сигналы и управляет током между кремниевыми чипами и другими частями электронного устройства.

Заключение

По своей сути печатные платы обманчиво просты — это просто соединения между электронными компонентами. Однако, как мы выяснили, на печатной плате может быть бесчисленное множество компонентов, каждый из которых выполняет уникальную и важную роль.

Освоение основ компонентов печатной платы, таких как резисторы, конденсаторы, транзисторы и интегральные схемы, является важным первым шагом для любого, кто интересуется электроникой или проектированием схем. С постоянным обучением и практической практикой вы поймете, как взаимодействуют части печатной платы и какие возможности они предоставляют при комбинировании в различных конфигурациях на печатной плате.