ПҚП-ны оқу және компоненттерді анықтау әдісі: Схемалық тақталар үшін толық нұсқаулық

Басылатын схемалық тақталар мен схемаларды талдауға кіріспе

Басылған электрондық схемалар ( PCB ) қазіргі заманның электрондық өнімдерінің негізі болып табылады; түрлі құрылғылар осы схемаларға негізделеді. Әртүрлі электрондық компоненттер PCB-лерге орнатылып, бір-бірімен жалғасады және құрылғылардың негізін құрайды.

Басылатын схемалық тақта (ПҚП) егжей-тегжейлі картамен салыстыруға болады. Оны интерпретациялауды үйрену үшін компоненттердің орналасуын ғана емес, сонымен қатар электрлік сигналдар мен қуатты тасымалдайтын трассалардың жолын да түсіну маңызды. Электроникадағы сіздің біліктілік деңгейіңізге қарамастан, сіз үш негізгі дағдыны меңгеруіңіз керек: компоненттерді анықтау, ПҚП-ны түсіндіру және толық электрондық схеманы талдау.

Не істеміз?

• Сізге ақауларды диагностикалауға және жөндеу жұмыстарын орындауға көмектеседі
• Өнімнің өнімділігі мен ұзақтығы үшін дизайндарды оптимизациялауға көмектеседі
• Бар электр тізбектерін өзгертуге немесе жаңартуға мүмкіндік береді
• Ескі өнімдердің құжаттамасын қалпына келтіруге немесе жасауға мүмкіндік береді

Бұл нұсқаулық сізді әрбір компонентті анықтауға, оның электрлік функциясын түсінуге және тізбек схемаларын оқуға ғана емес, сонымен қатар электронды құрылғыларыңыздың қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін тізбектерді талдау жасауға үйретеді.

Басып шығарылған тізбектің макросы: Анатомия, қабаттар және жиі кездесетін ерекшеліктер

Басылған электрондық плата (ПЕП) макроскопиялық құрылымы — оның негізгі сәулеттік элементтері — оны оқудың шектеулерін және күрделілігін анықтайды. Екі қабатты қарапайым тақтаны зерттесеңіз немесе жоғары жылдамдықты көпқабатты конструкцияны талдасаңыз да, келесі негізгі принциптерді түсіну маңызды:

ПП-ның қабаттары

Басылған электрондық плата (ПЕП) бір мыс қабатынан бастап ондаған қабаттарға дейін болуы мүмкін — әрбір қабат электрондық схема немесе қуат таратудың белгілі бір функциясын атқарады.

Қазіргі заманғы электрондық өнімдерде жоғары тығыздықты және жоғары жылдамдықты қамтамасыз ету үшін әдетте 4, 6 немесе тіпті 12 немесе одан да көп қабатты баспа панельдері қолданылады.

ПП макетіндегі басқа да негізгі қасиеттер

• Виа тесіктері: Виа тесіктері — баспа тақтаның әртүрлі қабаттары арасында компоненттердің байланысуына мүмкіндік беретін мыспен капилляцияланған тесіктер.
• Пайдаланылатын аймақтар: Компоненттердің шығыстарын немесе SMD бөлшектерді дәнекерлеу үшін арналған дөңгелек немесе тіктөртбұрышты мыс аймақтар.
• Трассалар: Сигналдар мен қуатты тасымалдайтын жұқа мыс сызықтар (ПЕП-тағы сымдар). Ені мен трассалау схеманың жұмыс істеуіне әсер етеді.
• Компоненттердің орналасу пішіндері: Нақты компоненттердің орнатылып, дәнекерленетін дәл құрылымдары.
• Тестілеу нүктелері: Схема тестілеу және талдау кезінде компоненттер арасындағы деректер сигналдарын зерттеу үшін қолданылатын кіші компоненттер немесе алаңдар.

Тізбектік плата элементтерін оқу мен компоненттерді анықтаудың маңызы

Плата дизайнері, жөндеу технигі немесе электроника энтузиасты болуыңыздан қате тұтастай платаны дұрыс оқу мен компоненттерді анықтаудан пайда табасыз:

• Ақауларды диагностикалау: Жабдық жұмысын тоқтатқан кезде тізбектік платаны оқу және компоненттерді анықтау проблемалық аймақты дәлме-дәл анықтауға мүмкіндік береді, бұл уақытты үнемдеуге көмектеседі.
• Дизайн бойынша пікірлер: Плата бойынша компоненттердің өзара байланысын талдау конструкция кемшіліктерін анықтауға және оптимизациялау мүмкіндіктерін ашуға тиімді болып табылады.
• Жаңарту және Өзгерту: Производительностьты жақсарту үшін конденсаторды ауыстыру немесе сүзгі қосу керек болса, сіз ППҚ компоненттерінің орналасуын оқуды меңгеруіңіз керек.
• Компоненттерді іріктеу және сатып алу: Схемаларды оқу өндірістік, жөндеу және техникалық қызмет көрсету үшін дәл материалдар тізімін құруға көмектеседі.
• Жас техниктерді оқыту: ППҚ құрылымын және компоненттерді анықтауды терең түсіну қызметкерлер мен студенттер үшін күрделі схемалық дизайнға енуінің негізгі базасы болып табылады.

Схемаларды, принципиалды белгілеулерді және ППҚ орындарын түсіну

Схемаларды түсіну баспа платадағы физикалық трасса орналасуына концептуалды схемалық дизайндарды аудару үшін маңызды.

Схемалық Символдар және PCB Пішіндері

• Схемалық Диаграмма: Плата мен компоненттерді және олардың электр қосылыстарын көрсету үшін стандартты графикалық символдар қолданылады.
• Компоненттің Белгілеуі: Жеке әріп-сан кодтары (R13, C5, U2) компонентті табуды жеңілдетеді.
• Пішіндер: Компоненттің схемалық символының PCB нұсқасы — компоненттердің платада қай жерге және қалай орнатылатынын көрсетеді.

Жиі Кездесетін Компоненттердің Белгілеулері

Тақтадағы компонент түрлері: Белсенді, Жартылай белсенді және Басқалар

Пассивті компоненттер

• Резисторлар: Ом заңы бойынша токтар/кернеулерді орнату, транзистор негіздерін ығыстыру, логикалық желілерді жоғары/төмен тарту үшін қолданылады.
• Конденсаторлар: Энергияны сақтайды (Фарад), сүзгілеу, бөлу және уақыттық тізбектер үшін қолданылады; әртүрлі түрлері (керамикалық, электролиттік, тантал) әртүрлі сигналдарға сәйкес келеді.
• Индуктивтік орамалар: Магнит өрістерінде энергияны сақтайды, қуат көздеріндегі токты тегістейді (сүзгілерде қолданылады).

Белсенді компоненттер (жалғасы)

• Диодтар: Күрделі тізбек схемаларында диодтар тек түзету ғана емес, сонымен қатар кернеуді реттеу (Зенер диодтары), жарық шығару (LED-тар) және сигналды бөлу сияқты әртүрлі функцияларды да орындай алады.
• Интегралдық схемалар (IC): Бұл интегралдық схемалар операциялық күшейткіштер, кернеу реттегіштер, микроконтроллерлер, аналогтық және сандық процессорлар сияқты толық электрондық тізбектерді бір ғана чипке біріктіреді. Әрбір интегралдық схема сигналды күшейту мен ауыстыру функцияларын орындау үшін өте тығыз, миниатюра компоновкада бір-бірімен байланысқан көптеген электрондық компоненттерден тұрады.

Қосымша компоненттер санаты

• Коннекторлар мен перемычкалар: Ол әртүрлі PCB немесе борттық нүктелер үшін электрлік және физикалық қосылыстарды қамтамасыз етеді, модульділікті, оңай жаңартуды және тестілеуді ықшамдайды.
• Сенсорлар мен электромеханикалық құрылғылар: Бұл құрылғыларға температура, жарық немесе қысым сенсорлары, релелер, сондай-ақ двигательдер мен бузzerлер сияқты кішігірім электромеханикалық компоненттер жатады.
• Қорғаныс және сүзу компоненттері: Сезімтал схемаларды импульстер кезінде қорғау және ЭМИ/РЭИ таспау үшін сақтандырғыштар, MOV (металл оксидті варисторлар) және феррит түйіндер қолданылады.

PCB-ны қалай оқу керек: Қадамдық үдеріс

Төменде схемаларды талдау және жөндеу үшін ППБ платаларын жүйелі түрде оқып, компоненттерді анықтау тәсілдері сипатталған:

1. ППБ бетін шолу

Алдымен печатьталған схемалық тақтаның бетін визуалды тексеріңіз. Төмендегілерді іздеңіз:

• Ең үлкен компоненттер (мысалы, трансформаторлар, IC, коннекторлар).
• Ток кірісі бөлігі (DC разъемі, аккумулятор контактілері немесе USB порты).
• Шеткі коннекторлар мен интерфейстік порттар.

2. Компонент белгілеулерін табу

Печаттық платадағы R, C, L, Q, U және D сияқты шелкографиялық белгілерге назар аударыңыз. Бұл схеманың немесе материалдар тізімінің символдарына сәйкес келетін компоненттік идентификаторлар. Әрбір компонентті схемадағы символымен сәйкестендірудің ең оңай жолы осындай.

3. Тізбектің бөліктерін түсіну

Қазіргі заманғы электроника көпшілік жағдайда печаттық платаны функционалдық блоктарға бөледі. Мысалы:

• Қорек беру бөлігі: Түзету (диодтар, көпір), сүзу (конденсаторлар), реттеу (микросхемалар, Зенер диодтары).
• Микроконтроллер/Логика бөлігі: Микросхемалар мен қосымша пассивтік компоненттер.
• Кіру/Шығу бөлімі: Коннекторлар, ажыратқыштар, сүзгіш конденсаторлар мен резисторлар сияқты кіші компоненттер.
• RF/Аналогтық бөлім: Күшейткіштер, сүзгіштер, антенналар үшін қолданылатын компоненттер — жиі ЭМИ үшін экранның ішінде орналасады.

4. Негізгі трассалар мен өткізу жолдарын анықтаңыз

Көпқабатты немесе жоғары компонент тығыздығы бар баспа платаларда трассалар бүкіл платаның бойымен немесе ішкі қабаттар арқылы өтуі мүмкін. Виалар сигналдық желілерді қабаттар арасында жалғау үшін қолданылады, ал мұқият тексеру (кейде үлкейткіш әйнек қажет) компоненттердің қалай байланысып жатқанын анықтауға көмектеседі.

5. Полюстік компоненттер үшін дұрыс бағытты тексеріңіз

Әрқашан полярлы компоненттер үшін дұрыс бағдарлауды тексеріңіз:

• Электролиттік және тантал конденсаторлар
• Диодтар (жолақ = катод)
• LED-тер (жазық жағы немесе қысқа шығысы = катод)
• ИС-тер (1-ші шығыс нүктемен немесе тілшемен белгіленеді)
• Трансформатордың нүктелері орамдардың полярлығын көрсетеді

Кері полярлықпен қосылған компонент тізбекті зақымдай алады немесе жалпы тізбектің жұмыс істеу сапасын төмендетуі мүмкін.

Компоненттің белгілері мен жазбалары: Әрбір компонентті қалай анықтау керек

Компоненттің идентификаторлары — баспа платалардың сызбасын оқып шығу және әрбір компонентті дәл анықтау үшін негізгі құрал болып табылады.

Белгілер үшін тез анықтамалық кесте:

Поляризацияланған компоненттер үшін дұрыс орындау

Барлық полюстік компоненттердің дұрыс бағытталуын қамтамасыз ету кез-келген тізбектің қауіпсіз және сенімді жұмыс істеуі үшін негізгі маңызға ие:

• Электролиттік конденсаторлар: «–» (теріс) шығысы әдетте қысқа болады және корпус бойынша жолақпен, сонымен қатар PCB силкографиясында көрсетіледі.
• Диодтар/LED-тар: Жолақ — катод; SMD LED-тар үшін жазық шеті немесе нүкте катодты белгілейді.
• Танталум Капациторлары : Әдетте оң жағында ‘+’ белгісімен белгіленеді.
• ИС: 1-ші шығыс нүктемен, ойықпен немесе төртбұрышты плаумен белгіленеді; бұл PCB-дегі шелкографиялық белгіге сәйкес келуі тиіс.
• Трансформаторлар: Осы нүктелер орамдардың басталу орнын көрсету үшін қолданылады. Фаза қателіктерін болдырмау үшін барлық орам қосылыстары схема бойынша қатаң сақталуы керек.

Дұрыс бағдарлауды елемеу компоненттің дереу істен шығуына немесе тізбектің толық зақымдануына әкеп соғуы мүмкін.

Нақты компоненттерді тез табу бойынша кеңестер

• Схеманы және PCB орналасуын қолданыңыз: Схемалық диаграммада компоненттің сілтеме нөмірін іздеңіз және оның платадағы сәйкес шелкографиялық белгісін табыңыз.
• Ерекшелеу әдісі: Схеманы басып шығарғаннан кейін, нақты компоненттерді басып шығарылған схемада анықтаңыз және шатастыруды болдырмау үшін расталған компоненттерді ерекшелеңіз.
• PCB-ді бөліңіз: Плата функциясына қарай физикалық немесе логикалық бөліктерге (электр қорек, сигнал, енгізу/шығару, микроконтроллер, радиожиілік) бөлінуі мүмкін, осылайша мақсатты түрде дұрыстау жасау оңайлатылады.
• Үлкейтініс: Кішкентай немесе тығыз орналасқан PCB-ларды тексерген кезде, ұсақ силикондық немесе эрозияланған белгілерді бақылау үшін үлкейткіш шам немесе микроскоп қолданылуы мүмкін.
• Тұтастықты тексеру: Тізбектегі әртүрлі компоненттердің жалғауларының дұрыстығын тексеру немесе жасырын желілерді іздеу үшін көпфункционалды құралдың тұтастық режимін қолданыңыз.

Сүзгілерде, сақтауда, күшейтуде және ауыстыруда қолданылатын компоненттер

• Резисторлар мен конденсаторлар әртүрлі тізбектерде және көп контактілі компоненттерде кеңінен қолданылады, негізінен сүзгілеу мен деэлектрлендіру үшін. Мысалы, конденсаторлар кернеу импульстерін басу үшін тез зарядталып және разрядталу үшін электр қорек көзіне параллель жалғанады.
• Индуктивтік орамалар мен конденсаторлар жиі жұптармен (LC-тізбектерін құра отырып) сүзгілерде, тербелгіштерде немесе радиожиілікті реттеу тізбектеріндегі әртүрлі функционалды элементтер ретінде қолданылады.
• Транзисторлар/ИС: Бұл құрылғы күшейткіш және ажыратқыш тізбектерде, сонымен қатар сандық жүйелердегі логикалық операцияларды және ақпаратты сақтауды іске асыруда кеңінен қолданылады.
• Трансформаторлар: Айнымалы ток сигналын бөлу немесе кернеуді төмендету/көтеру үшін тиімді (әсіресе қуат пен дыбыс қолданбаларында).
• Диодтар: Бұл құрылғы негізінен тұрақты ток үшін қолданылады, кері кернеуге қосылуды болдырмау және сілтеме кернеуін орнату үшін пайдаланылады.
• Ажыратқыштар мен реле: Энергияны немесе деректерді сақтау үшін қолданылады (тізбектің күйін уақытша немесе тұрақты түрде өзгерту).

Кеңейтілген оқу: PCB-ді тексеру, жобалау және талдау

ППТ-ді тексеру әдістері

Визуалды ППТ тексеру:

• Қақталған, ісінген, трескен, коррозияланған немесе түсі өзгерген компоненттерді іздеңіз.
• Трескен, қысқа тұйықталған немесе салқын балқыған буындар бар болса, құрамдарды тексеріңіз — қажет болса, қайта өңдеңіз.

Функционалдық сынау:

• Бақыланатын компоненттердегі кернеуді тікелей тақта бойынша өлшеңіз.
• Нақты сигналдарды зерттеу үшін сынақ нүктелерін пайдаланып, жұмыс істеуін растаңыз немесе ақауларды іздеңіз.

Рентген, АОТ және ICT:

• Жоғары тығыздықты/көп қабатты PCB-лердің сапасын тексеру көзге көрінбейтін жасырын ақауларды анықтау үшін АОТ, рентген немесе ICT сияқты арнайы жабдықтарды талап етеді.

Тізбекті талдау: Плата орналасуын түсіну

• Сигнал жолын басшылыққа алыңыз: Кірістен бастап, сүзгілер, күшейткіштер арқылы және шығысқа дейінгі трассаны қадағалаңыз.
• Қуат бүтіндігін тексеріңіз: Әрбір кернеу шинасы өзіне сәйкес келетін барлық компонентке жететінін растаңыз.
• Күмәнсіз болсаңыз, симуляция жасаңыз: Аппараттық дебагқа дейін PCB құрастыру бағдарламасын пайдаланып, теориялық құрылымға симуляциялық талдау жасауға болады.

Сенімділікке арналған дизайн

• Компоненттерді орналастыру: Сезімтал немесе жоғары жиілікті компоненттерді байланысты IC-лерге жақынырақ орналастырыңыз (мысалы, конденсаторларды кернеу шығыстарында декуплирование үшін қолданыңыз).
• Жылумен басқару: Біркелкі жылу шашырату мен компоненттің қызмет ету мерзімін ұзарту үшін термиялық виалар немесе үлкен ауданды мыс фольгалар қолданылады.
• ЭМИ және жерлендіру: Жоғары жылдамдықты тізбектерді қысқа ұстаңыз және сезімтал аналогтық бөліктерден алыс өткізіңіз.

ПҚБ оқу туралы жиі қойылатын сұрақтар (FAQ)

С: Мен формальды білім алмай-ақ ПҚБ оқуды үйрене аламын ба?

Ж: Әрине! Біз негізгі жинақтан бастап, онлайн ресурстар арқылы үйреніп және ескі платаларды бөлшектеп практика жасауды ұсынамыз.

С: Егер схема жоқ болса, мен схемалық тақтаны қалай оқимын?

Ж: Кері инженерия: дизайнерлерді белгілеңіз, үздіксіздік өлшеуішпен байланыстарды іздеңіз, әрбір компонентті анықтаңыз және оған сәйкес рефераттық схема сызыңыз.

Сұрақ: Тығыз орналасқан PCB-лерде кішкентай компоненттерді қалай ауыстыруға болады?

A: Бұл операцияға ұшы созыңқы пинцет, дәл температура реттелінетін қолданбалы паяльник (немесе беттік орнатылатын компоненттер үшін ыстық ауамен ажырату станциясы) және жақсы жарықтандыру мен үлкейту құрылғылары қажет. Кез келген компонентті ауыстырмас бұрын, компонент нөмірін және орнату бағытын мұқият тексеріңіз. Паялаудан кейін тізбектің қысқа тұйықталуынан тізбектің дұрыс жұмыс істемеуін болдырмау үшін паяу тігістері мен олардың айналасындағы тізбектерді мұқият тексеру керек.

Силкография әлсіз немесе жоқ болған кезде компоненттерді анықтаудың ең жақсы жолы қандай?

Ж: Егерме сұлбасы бар болса, алдымен оған сілтеме жасаңыз. Егер болмаса, бір топ өнімдердің ұқсас PCB нұсқаларын немесе материалдар тізбесін (BOM) табу және салыстыруға тырысыңыз. Нақты талдау жүргізген кезде, тақтадағы белгілі сілтеме нүктесінен бастап, тізбектің жолын іздестіру үшін үздіксіздік режиміндегі көпфункциялы құралды пайдаланыңыз. Сонымен қатар, айқындалатын компоновка үлгілеріне назар аударыңыз. Кристалл генераторлары әдетте микроконтроллерге жақын орналасады, ал сүзгіш конденсаторлар электр кіріс порттарының айналасында шоғырланады. Сондай-ақ, стандартты PNP/NPN транзисторлар пакеттерін іздеңіз. Бір қатар желілік техникалық форумдар мен егерме сұлбаларын ұсынатын ашық кодты аппараттық жобалар тақтадағы белгіленбеген сынақ нүктелерін анықтау үшін сенімді ресурстар болып табылады.

Сұрақ: PCB-ның физикалық орналасуы тізбектің жұмысы үшін қаншалықты маңызды?

A: Бұл өте маңызды. Бұл факторлар компоненттер арасындағы байланысты, деректер мен қуат сигналдарының бағыттарын және тізбектің жобаланған мақсаттарына жетуін анықтайды. Қабаттық орналасу, трасса ені, компоненттерді орналастыру және өтулерді қолдану тізбекті талдау күрделілігіне, құрылғылардың электромагниттік интерференцияға төзімділігіне және жылу шашырату мүмкіндіктеріне әсер етеді. Бұлар қазіргі заманғы электрондық өнімдерді жобалаудағы негізгі факторлар.

С: Конденсаторлар, резисторлар және диодтар сияқты компоненттерді тікелей тақтаға тексеруге бола ма?

Ж: Бұл жалпы түрде мүмкін, бірақ тізбектің әсерін ескеру керек. Егер резистор басқа компоненттермен тізбектей немесе параллель қосылса, өлшенген мән номиналды мәннен өзгеше болуы мүмкін. Сүзгіш тізбектеріндегі конденсаторларды қысқа тұйықталуға тексеру керек; дәлірек деректер беретін LCR метрге ұсыныс жасалады. Кернеу қорғанысы тізбектерінде диодтар қолданылса, олардың тура және кері сипаттамаларын көпфункционалды құрылғының диодтық режимінде жеке-жеке тексеру керек. Егер өлшенген мәндер аномальды болса, тізбекті ашып қайта тексеру керек.

С: PCB дизайнерлері «компоненттер деректер ағынына сәйкес орнатылады» дегенді қалай түсінеді?

Ж: Компоненттерді орналастырғанда, жобалау инженерлері әдетте тізбектің кіріс/шығыс логикасына сәйкес олардың физикалық орындарына орналастырады. Бұл функционалдық бөлу тәсілінің үш артықшылығы бар: сигнал трассаларының қысқаруы, жоғары жүйелік өнімділік және қажетті компоненттерді тезірек анықтауға мүмкіндік беру арқылы қателерді іздеуді жеңілдету.

Қорытынды: Неліктен сіз баспа платаны оқуды білуіңіз керек

Плата құрылымын түсіну және компоненттерді анықтау электроника технологиясына кілт болып табылады! Бұл дағдыны меңгеру құрылғыларды жөндеуді, функционалдылықты оптимизациялауды және өз жүйелеріңізді жобалауды оңайлатады. Қарапайым екі қабатты плата мен күрделі көп қабатты плата немесе жеке компоненттерден жиналған схемалық жүйелермен кездескен кезде де сіз схемалық белгілеулер мен физикалық пакеттердің сәйкестігін түсінсеңіз, поляризацияланған компоненттерді орнату принциптерін игерсеңіз және заманауи талдау құралдарын қолдануды үйренсеңіз, электроника өнеркәсібіндегі әртүрлі қиыншылықтарды батыл шеше аласыз.