отчет Практикум по монтажу РЭУ Шалабода Виталий Геннадьевич. Отчет по Учебной практике. Ознакомительная практика О. 01(У) на базе фгбоу во Ивановский государственный политехнический университет
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный политехнический университет» Кафедра мехатроники и радиоэлектроники  ОТЧЕТ по Учебной практике . Ознакомительная практикаБ2.О.01(У) на базе ФГБОУ ВО «Ивановский государственный политехнический университет» Период практики с 23.12.2020 по 27.12.2020 г. Студент: Шалабода Виталий Геннадьевич Группа: РТ-21з Номер зачётной книжки: 202049 Направление подготовки: 11.03.01 Радиотехника Руководитель практики от ИВГПУ: Зимин С.П.. Сдан на проверку «»_________2020 г. Допущен к защите «»_________2020 г. Защищен «»_ ________2020 г. О  ценка ____ХОРОШО __________________Иваново 2020 Задание на практику Индивидуальное задание на тему ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ЦИФРОВОЙ И ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ ВЫПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ РАБОТ Отчёт по практике Содержание Введение Основная часть Заключение Список использованных источников Задание получил: Шалабода Виталий Геннадьевич Содержание Задание на практику……………………………………………………………..2 Содержание………………………………………………………………………3 Организация производства радиоэлектронной ………………………….4 Организация рабочего …………………………………………………….4 Элементы и узлы радиоэлектронной аппаратуры цифровой и импульсной техники ……………………………………………………………5 Выпрямительные диоды…………………………………………………5 Светодиоды и лазерные диоды………………………………………….7 Фотодиоды ……………………………………………………………...10 Выполнение электромонтажных работ. Сборка сложных узлов радиоэлектронной аппаратуры………………………………………………….12 Заключение ……………………………………………………………………...20 Список использованных источников…………………………………………..22 Приложение ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА Стол радиомонтажника состоит из: столешницы покрытой пластиком, блока питания с напряжениями 36, 27 и 3 вольта (расположен с правой стороны под столешницей), ящика для личных вещей (расположен слева под столешницей), ящика для отходов производства (расположен по центру под столешницей), специальной подставки с изоляционным покрытием, или резиновый коврик, лампы индивидуального освещения (над столешницей) раструба вытяжной вентиляции. Освещение в помещениях, связанных с радиомонтажом, должно быть комбинированным. Комбинированное освещение = естественное + общее + местное. Вентиляция в помещениях, связанных с пайкой и лужением должна быть приточной и вытяжной. При подготовке рабочего места необходимо руководствоваться основным правилом: инструмент и приспособления, которые берутся правой рукой, кладут справа, которые берут левой рукой, кладут слева. Монтажный инструмент: Бокорезы (кусачки боковые 30°) предназначены для перекусывания провода или вывода радиоэлементов, в том числе и в труднодоступных местах. Утконосы (плоскогубцы с удлиненными губками) – для захвата и изгибания провода и выводов РЭ, в том числе и в труднодоступных местах. Круглогубцы – для захвата и выгибания конца провода и вывода РЭ по различным радиусам петель. Пинцет прямой – для поддержания концов провода и выводов РЭ при монтаже и пайке. Ножницы прямые – для резки различных материалов, трубок, ниток. Скальпель – для резки различных материалов. Электронож – для снятия изоляции с монтажных проводов. Инструмент для снятия изоляции - для снятия изоляции с монтажных проводов. Паяльник – для выполнения операции пайка ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ЦИФРОВОЙ И ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ Полупроводниковыми приборами называют электропреобразова-тельные приборы, принцип действия которых основан на явлениях, происходящих в самом полупроводнике или на границе контакта двух полупроводников с различными типами проводимости. К полупроводниковым приборам можно отнести: - выпрямительные диоды - ВЧ- и СВЧ-диоды - стабилитроны или опорные диоды - туннельные диоды - варикапы - тиристоры - биполярные и полевые транзисторы и др. Выпрямительные диоды Эти устройства служат для выпрямления синусоиды переменного тока. Их принцип действия основывается на свойстве устройства переходить в закрытое состояние при обратном смещении. В результате работы диодного прибора происходит срезание отрицательных полуволн синусоиды тока. По мощности рассеивания, которая зависит от наибольшего разрешенного прямого тока, выпрямительные диоды делят на три типа – маломощные, средней мощности, мощные. Слаботочные диоды могут использоваться в цепях, в которых величина тока не превышает 0,3 А. Изделия отличаются малой массой и компактными габаритами, поскольку их корпус изготавливается из полимерных материалов. Диоды средней мощности могут работать в диапазоне токов 0,3-10,0 А. В большинстве случаев они имеют металлический корпус и жесткие выводы. Производят их в основном из очищенного кремния. Со стороны катода изготавливается резьба для фиксации на теплоотводящем радиаторе. Мощные (силовые) диоды работают в цепях с током более 10 А. Их корпусы изготавливают из металлокерамики и металлостекла. Конструктивное исполнение – штыревое или таблеточное. Производители предлагают модели, рассчитанные на токи до 100 000 А и напряжение до 6 кВ. Изготавливаются в основном из кремния. Работа выпрямительного диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода. Вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда (из-за рекомбинации) и обладающий высоким электрическим сопротивлением, – так называемый запирающий слой. Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер). Если к p–n-переходу приложить внешнее напряжение, создающее электрическое поле в направлении, противоположном полю электрического слоя, то толщина этого слоя уменьшится и при напряжении 0,4 - 0,6 В запирающий слой исчезнет, а ток существенно возрастет (этот ток называют прямым). При подключении внешнего напряжения другой полярности запирающий слой увеличится и сопротивление p–n-перехода возрастет, а ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, будет незначительным даже при сравнительно больших напряжениях. Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Положительный (прямой) ток диод пропускает в направлении от анода к катоду. На рис. 1 показаны условное графическое обозначение (УГО) и характеристики выпрямительных диодов (их идеальная и реальная вольт-амперная характеристики). Видимый излом вольт-амперной характеристики диода (ВАХ) в начале координат связан с различными масштабами токов и напряжений в первом и третьем квадранте графика. Два вывода диода: анод А и катод К в УГО не обозначаются и на рисунке показаны для пояснения. На вольт-амперная характеристика реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает. Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя.  Рис. 1. Полупроводниковый выпрямительный диод: а – условное графическое изображение, б – идеальная вольт-амперная характеристика, в – реальная вольт-амперная характеристика Светодиоды и лазерные диоды Эти устройства при подключении к электрическому току излучают свет. Светодиоды, имеющие широкую цветовую гамму свечения и мощность, применяются в качестве индикаторов в различных приборах, излучателей света в оптронах, используются в мобильных телефонах для подсветки клавиатуры. Приборы высокой мощности востребованы в качестве современных источников света в фонарях.  При пропускании электрического тока через p-n-переход в прямом направлении носители заряда — электроны и дырки — движутся навстречу и рекомбинируют в обеднённом слое диода с излучением фотонов из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой[1]. Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Эффективные излучатели относятся к прямозонным полупроводникам, то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические межзонные переходы, типа AIIIBV (например, GaAs или InP) и типа AIIBVI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). Диоды, изготовленные из непрямозонных полупроводников например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. В связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. Советский жёлтый светодиод КЛ101 на основе карбида кремния выпускался ещё в 70-х годах, однако имел очень низкую яркость. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов Лазерные диоды Эти устройства, имеющие сложную структуру кристалла и сложный принцип действия, дают редкую возможность генерировать лазерный луч в бытовых условиях. Благодаря высокой оптической мощности и широким функциональным возможностям, приборы эффективны в высокоточных измерительных приборах бытового, медицинского, научного применения. Когда на анод обычного диода подаётся положительный потенциал, то говорят, что диод смещён в прямом направлении. При этом дырки из p-области инжектируются в n-область p-n перехода, а электроны из n-области инжектируются в p-область полупроводника. Если электрон и дырка оказываются «вблизи» (на расстоянии, когда возможно туннелирование), то они могут рекомбинировать с выделением энергии в виде фотона определённой длины волны (в силу сохранения энергии) и фонона (в силу сохранения импульса, потому что фотон уносит импульс). Такой процесс называется спонтанным излучением и является основным источником излучения в светодиодах. Однако, при определённых условиях, электрон и дырка перед рекомбинацией могут находиться в одной области пространства достаточно долгое время (до микросекунд). Если в этот момент через эту область пространства пройдёт фотон нужной (резонансной) частоты, он может вызвать вынужденную рекомбинацию с выделением второго фотона, причём его направление, вектор поляризации и фаза будут в точности совпадать с теми же характеристиками первого фотона. В лазерном диоде полупроводниковый кристалл изготавливают в виде очень тонкой прямоугольной пластинки. Такая пластинка по сути является оптическим волноводом, где излучение ограничено в относительно небольшом пространстве. Верхний слой кристалла легируется для создания n-области, а в нижнем слое создают p-область. В результате получается плоский p-n переход большой площади. Две боковые стороны (торцы) кристалла полируются для образования гладких параллельных плоскостей, которые образуют оптический резонатор, называемый резонатором Фабри-Перо. Случайный фотон спонтанного излучения, испущенный перпендикулярно этим плоскостям, пройдёт через весь оптический волновод и несколько раз отразится от торцов, прежде чем выйдет наружу. Проходя вдоль резонатора, он будет вызывать вынужденную рекомбинацию, создавая новые и новые фотоны с теми же параметрами, и излучение будет усиливаться (механизм вынужденного излучения). Как только усиление превысит потери, начнётся лазерная генерация. Лазерные диоды могут быть нескольких типов. У основной их части слои сделаны очень тонкими, и такая структура может генерировать излучение только в направлении, параллельном этим слоям. С другой стороны, если волновод сделать достаточно широким по сравнению с длиной волны, он сможет работать уже в нескольких поперечных модах. Такой диод называется многомодовым (англ. «multi-mode»). Применение таких лазеров возможно в тех случаях, когда от устройства требуется высокая мощность излучения, и не ставится условие хорошей сходимости луча (то есть допускается его значительная расходимость). Такими областями применений являются: печатающие устройства, химическая промышленность, накачка других лазеров. С другой стороны, если требуется хорошая фокусировка луча, ширина волновода должна изготавливаться сравнимой с длиной волны излучения. Здесь уже ширина луча будет определяться только пределами, накладываемыми дифракцией. Такие устройства применяются в оптических запоминающих устройствах, лазерных целеуказателях, а также в волоконной технике. Следует, однако, заметить, что такие лазеры не могут поддерживать несколько продольных мод, то есть не могут излучать на разных длинах волн одновременно. Длина волны излучения лазерного диода зависит от ширины запрещённой зоны между энергетическими уровнями p- и n-областей полупроводника. В связи с тем, что излучающий элемент достаточно тонок, луч на выходе диода, вследствие дифракции, практически сразу расходится. Для компенсации этого эффекта и получения тонкого луча необходимо применять собирающие линзы. Для многомодовых широких лазеров наиболее часто применяются цилиндрические линзы. Для одномодовых лазеров, при использовании симметричных линз, сечение луча будет эллиптическим, так как расхождение в вертикальной плоскости превышает расхождение в горизонтальной. Нагляднее всего это видно на примере луча лазерной указки. В простейшем устройстве, которое было описано выше, невозможно выделить отдельную длину волны, исключая значение, характерное для оптического резонатора. Однако в устройствах с несколькими продольными модами и материалом, способным усиливать излучение в достаточно широком диапазоне частот, возможна работа на нескольких длинах волн. Во многих случаях, включая большинство лазеров с видимым излучением, они работают на единственной длине волны, которая, однако обладает сильной нестабильностью и зависит от множества факторов — изменения силы тока, внешней температуры и т. д. В последние годы описанная выше конструкция простейшего лазерного диода подвергалась многочисленным усовершенствованиям, чтобы устройства на их основе могли отвечать современным требованиям. Фотодиоды Работа и характеристики Особое место в электротехнике занимают фотодиоды, которые применяются в различных устройствах и приборах. Фотодиодом называется полупроводниковый элемент, по своим свойствам подобный простому диоду. Его обратный ток прямо зависит от интенсивности светового потока, падающего на него. Чаще всего в качестве фотодиода применяют полупроводниковые элементы с р-n переходом. Устройство и принцип действия Фотодиод входит в состав многих электронных устройств. Поэтому он и приобрел широкую популярность. Обычный светодиод – это диод с р-n переходом, проводимость которого зависит от падающего на него света. В темноте фотодиод обладает характеристиками обычного диода. При действии потока света на плоскость перехода фотоны поглощаются с энергией, превышающей предельную величину, поэтому в n-области образуются пары носителей заряда — фотоносители. При смешивании фотоносителей в глубине области «n» основная часть носителей не успевает рекомбинировать и проходит до границы р-n. На переходе фотоносители делятся электрическим полем. При этом дырки переходят в область «р», а электроны не способны пройти переход, поэтому накапливаются возле границы перехода р-n, а также области «n». Обратный ток диода при воздействии света повышается. Значение, на которое повышается обратный ток, называют фототоком. Фотоносители в виде дырок осуществляют положительный заряд области «р», по отношению к области «n». В свою очередь электроны производят отрицательный заряд «n» области относительно «р» области. Возникшая разность потенциалов называется фотоэлектродвижущей силой, и обозначается «Еф». Электрический ток, возникающий в фотодиоде, является обратным, и направлен от катода к аноду. При этом его величина зависит от величины освещенности. Режимы работы Фотодиоды способны функционировать в следующих режимах: Режим фотогенератора. Без подключения источника электричества. Режим фотопреобразователя. С подключением внешнего источника питания. В работе фотогенератора фотодиоды используются вместо источника питания, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Такие фотогенераторы называются солнечными элементами. Они являются основными частями солнечных батарей, применяемых в различных устройствах, в том числе и на космических кораблях. КПД солнечных батарей на основе кремния составляет 20%, у пленочных элементов этот параметр значительно больше. Важным свойством солнечных батарей является зависимость мощности выхода к весу и площади чувствительного слоя. Эти свойства достигают величин 200 Вт / кг и 1 кВт/м2. При функционировании фотодиода в качестве фотопреобразователя, источник напряжения подключается в схему обратной полярностью. При этом применяются обратные графики вольт-амперной характеристики при разных освещенностях. Напряжение и ток на нагрузке Rн определяются на графике по пересечениям характеристики фотодиода и нагрузочной линии, которая соответствует резистору Rн. В темноте фотодиод по своему действию равнозначен обычному диоду. Ток в режиме темноты для кремниевых диодов колеблется от 1 до 3 микроампер, для германиевых от 10 до 30 микроампер. Виды фотодиодов Существует несколько различных видов фотодиодов, которые имеют свои достоинства. p – i – n фотодиод В области р-n у этого диода имеется участок с большим сопротивлением и собственной проводимостью. При воздействии на него света возникают пары дырок и электронов. Электрическое поле в этой зоне имеет постоянное значение, пространственный заряд отсутствует. Этот вспомогательный слой значительно снижает емкость запирающего слоя, и не зависит от напряжения. Это расширяет полосу рабочих частот диодов. В результате скорость резко повышается, и частота достигает 1010 герц. Повышенное сопротивление этого слоя значительно уменьшает ток работы при отсутствии освещения. Чтобы световой поток смог проникнуть через р-слой, он не должен быть толстым. Сфера применения Фотодиоды являются основными элементами многих оптоэлектронных приборов. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ РАБОТ Сборка сложных узлов радиоэлектронной аппаратуры КОНСТРУКЦИЯ, СБОРКА И МОНТАЖ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ При сборке и монтаже источников питания (ИП) учитывают ряд факторов, определяемых условиями эксплуатации ЭА, свойствами нагрузки, требованиями к безопасности и т.д. Одними из важнейших параметров являются: ■ параметры сетевого напряжения; ■ потребляемый нагрузкой ток; ■ требуемый уровень стабилизации напряжения питания; ■ допустимый уровень пульсации напряжения питания. По конструкции различают два вида источников питания: ■ модульные, выполняемые в отдельном корпусе и на отдельном шасси, к которым потребители энергии (электронные схемы) подключаются через разъемы; их называют блоки питания (БП); ■ внутрисхемные, выполняемые на одном шасси с основной платой и соединяемые с ней электрически проводниками; их называют источниками питания (ИП), но в некоторых источниках [13] их называют — вторичные блоки питания. Главное назначение блоков и источников питания — вырабатывать стабилизированное постоянное напряжение. Существуют следующие основные способы схемной реализации этой задачи: ■ бестрансформаторные, с гасящим резистором или конденсатором; ■ линейные, выполненные по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямитель — фильтр — стабилизатор; ■ вторичные импульсные: выпрямительный мост — фильтр — высокочастотный преобразователь с частотой 20 — 400 кГц — импульсный трансформатор — вторичные выпрямители. Бестрансформаторные схемы используют при низкой требовательности нагрузки к стабильности напряжения и малом токе Потребления Линейные (силовые) БП используют для питания аппаратуры с большими токами потребления. При этом их коэффициент полезного действия значительно снижается при токах потребления более 1 А. Кроме того, существует большая зависимость коэффициента стабилизации колебания от изменения сетевого напряжения. Ограничивают их применение большие потери мощности из-за тепловыделения в обмотках силового трансформатора. Внешний вид и простейшая схема БП линейного типа показаны на рис. 2. Особенностью линейного БП является использование мощного понижающего трансформатора с многочисленными вторичными обмотками или отдельных трансформаторов (рис. 2, а) на каждое значение требуемого напряжения питания. Потери полезной мощности в трансформаторе очень большие и, как следствие, это Рис. 1. Схема бестрансформаторного источника питания ведет к перегреву обмоток как на холостом ходу (первичная обмотка), так и при больших нагрузках (вторичные обмотки). На выходе выпрямительного моста D1 — D4 устанавливают регулятор- стабилизатор на базе микросхемы LM317, которая отличается широким диапазоном выходных напряжений от 1,2 до 25 В, порог которого устанавливается резистором сопротивлением 5,1 кОм при входном напряжении 36 В. При больших нагрузках применяют стабилизатор компенсационного типа на дискретных элементах [36]. Использование мощного трансформатора, размеры которого зависят от потребляемой мощности, требует особого внимания к вибрации и механической прочности конструкции. Для уменьшения воздействия вибраций и ударов БП модульного исполнения его устанавливают на амортизаторы или применяют демпфирующие материалы. Для БП средней мощности (200 — 400 Вт) используют прочные стальные основания и балки. Для увеличения вибропрочности в конструкции отдельных элементов вводят дополнительные крепления, ребра и рельефы жесткости с высокими демпфирующими свойствами. В линейных БП даже малой мощности большим тепловым нагрузкам подвергаются регуляторы напряжения и стабилизаторы, через которые протекают большие токи. В этом случае актуально использование эффективного охлаждения. Применяют системы естественного охлаждения рассеиванием лучистой энергии. Транзисторы и регуляторы устанавливают на радиаторы; в целях увеличения эффективной площади радиаторы имеют ребристую поверхность. КОНСТРУКЦИЯ, СБОРКА И МОНТАЖ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ Одной из основных сборочных единиц электронной техники является усилитель. Это электронное устройство позволяет при наличии на входе сигналов с определенным значением электрических параметров (напряжение, частота) получить на выходе сигнал той же формы, но с большим амплитудным значением. С точки зрения сборочно-монтажных операций усилитель представляет собой комплексное устройство (блок), состоящее из трех основных узлов. Они могут быть выполнены в виде отдельных модулей, соединенных друг с другом кабелями и проводами, а маломощные усилители — на одной плате или в корпусе одной микросхемы. С этих позиций в состав данного блока входят: входной усилитель; предварительный усилитель; выходной усилитель. Каждый из названных усилителей имеет свое функциональное назначение, а, следовательно, параметры, характеристики и принципы построения, которые должны учитываться в процессе сборки В качестве активного усилительного элемента, как правило, выбирается полевой транзистор малой мощности [11]. Для борьбы с шумами и помехами предпочтение отдается составным каскадам и дифференциальным усилителям. Составной каскад (каскадная схема) состоит из каскада, сформированного из двух транзисторов, связанных гальванически по принципу общая база — общий эмиттер или общий затвор — общий исток. На рис.4 показан входной каскад, который включает в себя двухзатворный полевой транзистор и схему с общей базой на VT2. Такая схема дает высокий коэффициент усиления, успешно борется с самовозбуждением и шумами Предварительный усилитель выполняет роль «раскачивающего» каскада для обеспечения стартовых условий оконечного усилителя мощности. К нему предъявляют следующие требования: усиление сигнала без искажений (низкий уровень гармоник) в широкой полосе частот; температурная стабильность; корректировка частотных составляющих сигнала; низкий уровень собственных шумов. Исходя из этих задач, предварительный каскад должен работать на линейной части входной характеристики транзистора (лампы), быть широкополосным с отрицательными и положительными обратными связями, иметь эффективную систему термостабилизации. Пример подобного усилителя показан на рис. 5. Этот простейший предварительный усилитель дает усиление сигнала в 32 раза, обеспечивая высокое качество его за счет полярденсаторов С1СЗ, термостабилизацию с помощью конденсатора С2, стабильность выходных характеристик за счет транзистора 02. Основной усилительный элемент 01 включен по схеме с общим эмиттером и обеспечивает максимальный коэффициент усиления. Высококачественный предварительный усилитель выполняют в отдельном корпусе и подключают к усилителю мощности с помощью коаксиального разъема и экранированного провода; монтируют его навесным монтажом на плате из стеклотекстолита. Все конденсаторы — фольговые (медная фольга и фторопластовый диэлектрик), резисторы — прецизионные (допуск не более ±0,5 %) проволочные и металлопленочные. Монтаж выполняется с применением посеребренных проводов и специального серебросодержащего припоя. Используют биполярные транзисторы средней мощности, иногда — операционные усилители. Усилитель мощности (оконечный усилитель) имеет основную задачу — достичь максимального коэффициента усиления при допустимых уровнях шумов и искажений. Для решения этой задачи могут быть выбраны ламповые усилители (с высокими частотными характеристиками и низкими шумами), транзисторные (экономичные, с большим КДД), микросхемные (с малым уровнем помех). Самый популярный класс оконечных усилителей класс D реализуется в микросхемном исполнении. Эти усилители среднего уровня мощности (20—100 Вт) имеют КПД до 90 % при коэффициенте гармоник 0,03 %. Особенность этих усилителей заключается в использовании цифровых каналов управления. Конечные каскады таких усилителей аналоговые. На рис. 18.7 показана схема реализации подобного усилителя. Усилители, реализованные на микросхемах, не требуют выполнения особых условий сборки и монтажа, а для их охлаждения используется радиатор КОНСТРУКЦИЯ, СБОРКА И МОНТАЖ ЭЛЕКТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ Электронные генераторы преобразуют энергию источника питания в электромагнитные колебания напряжения или тока. По области применения генераторы классифицируются: на задающие генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний; генераторы прямоугольных импульсов; генераторы пилообракачестве тактовых генераторов в цифровой и микропроцессорной технике; гетеродинов в схемах тюнеров; задающих генераторов в радиопередатчиках; источников опорной несущей частоты в преобразователях. Конструктивно их преимущественно реализуют на регенераторах [11]. Простейшая схема RC-генератора синусоидальных колебаний на операционном усилителе приведена на рис. 8. Этот ГЕНЕРАТОР АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ. В качестве активного элемента в нем используется операционный усилитель ОУ, обратную связь образует полосовой фильтр R3C1. Гетеродин относится к особым генераторам гармонических колебаний. Используется он в радиоприемной и телевизионной. Рис. 9. Схема простейшего гетеродина технике. Его частота меняется в такт с изменением входного ВЧ- сигнала, тем самым разница между ними всегда постоянна. Эти изменения происходят за счет изменения емкости варикапа, включенного в цепь LC-контура (рис. 9) Монтаж генераторов гармонических колебаний заключается в тщательном подборе элементов и экранировании колебательных контуров. Конструкция генераторов должна обеспечивать высокую степень их защиты от помех. Как правило, они реализуются на микросхемах (для вычислительной техники) либо в составе тюнеров радио- и телеустройств. Источник питания этих узлов должен быть высокостабильным и шунтированным керамическими и электролитическими конденсаторами для исключения высокочастотных помех и колебаний напряжения питания при переключениях. Гетеродин, как правило, реализуется на одном элементе вместе с преобразователем — формирователем сигнала разностной частоты, что исключает наведенные помехи за счет прохождения сигналов по проводам. Генераторы прямоугольных импульсов относят к элементам импульсной техники и применяют в радиосвязи, телевидении, радиолокации, вычислительной технике в качестве источников синхроимпульсов и в составе измерительных приборов для проверки цифровых и аналоговый цепей. Одной из разновидностей генератора прямоугольный импульсов является МУЛЬТИВИБРАТОР. Он представляет собой релаксационный генератор с накопителем энергии и электронным ключом, переключение которого обусловлено запасом энергии в накопителе [4, 11]. КОНСТРУКЦИЯ, СБОРКА И МОНТАЖ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ Радиоприемные устройства предназначены для приема радиосигналов и преобразования их в звук, для чего в них осуществляются следующие действия: ■ формирование с помощью приемной антенны из электромагнитного излучения (радиоволн) электрического сигнала (радиосигнала); ■. выделение (фильтрация по частоте) полезных радиосигналов из совокупности других сигналов и помех; ■ усиление выбранного сигнала для обеспечения качественной работы детектора и декодера в целях увеличения соотношения сигнал/ шум; ■. демодуляция (детектирование) принятого сигнала для выделения полезной информации (звука), содержащейся в радиосигнале; ■ усиление звукового сигнала по мощности. Радиоприемные устройства предназначены для приема радиосигналов и преобразования их в звук, для чего в них осуществляются следующие действия: ■ формирование с помощью приемной антенны из электромагнитного излучения (радиоволн) электрического сигнала (радиосигнала); К основным характеристикам приемника относят: чувствительность, избирательность, помехоустойчивость и динамический диапазон. Чувствительность приемника — способность осуществлять прием очень слабых полезных сигналов. Ее оценивают по минимальной мощности входного радиосигнала, который обеспечивает на выходе приемника сигнал номинальной (требуемой) мощности при заданном отношении сигнал/шум. Избирательность или селективность — способность выделять полезный сигнал из множества других сигналов и помех, принятых антенной. Измеряется как отношение амплитуды полезного сигнала к помехе в децибелах (дБ). Децибел в радиотехнике — это десятичный логарифм отношения амплитуды полезного сигнала к помехе. Помехоустойчивость — способность радиоприемника обеспечивать стабильный прием на уровне помех. Динамический диапазон — определяет полосу частот звукового сигнала на уровне 70 % коэффициента усиления Структурная схема простейшего приемника прямого усиления (рис. 10, а) включает в себя входную цепь с малошумящим усилителем, усилитель высокой (радио) частоты (УВЧ, УРЧ), детектор (Д) и усилитель низкой (звуковой) частоты (УНЧ, УЗЧ). Супергетеродинный приемник (рис. 10, б] обеспечивает прием сигналов вещания, выделяя из них необходимый сигнал выбранной радиостанции путем ручной или автоматической настройки. Автоматическая регулировка усиления обеспечивает на выходе приемника практически неизменный уровень полезного сигнала при больших (50—100 дБ) колебаниях амплитуд входного сигнала. Действие АРУ основано на автоматическом изменении коэффициентов усиления отдельный каскадов приемника при колебаниях уровня входного сигнала. КОНСТРУКЦИЯ, СБОРКА И НАЛАДКА ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРИЕМНИКОВ Современные телевизионные приемники представляют собой электронные устройства технического и бытового назначения, предназначенные для формирования видеоизображения и звукового сопровождения из сигнала, переданного из телевизионного центра Сборка и монтаж телевизоров включает в себя следующие этапы: электрический монтаж элементов на печатной плате; установка на плате установочных деталей (трансформаторов, дросселей и т.д.); установка органов управления и контроля; укладка внутри корпуса проводов и распайка элементов сложного монтажа; проведение операций для повышения надежности, долговечности и термостабильности параметров ТВ-приемников; настройка и регулировка параметров изображения и звука. Прежде чем приступить к реализации названных этапов сборки и монтажа, рассмотрим основные принципы построения телевизионного приемника, структурная схема которого показана на рис. 11. В качестве источника питания используют встроенный импульсный ИП. Эта структурная схема относится к аналоговым телевизорам с использованием в качестве экрана кинескопа. Несмотря на то что в настоящее время электроннолучевые трубки не используют: их заменили ЖК-панели и плазменные экраны, — принципы формирования телевизионных сигналов остаются неизменными. В телевизорах с ЖКИ для сборки используют три модуля: высокочастотный аналоговый блок (тюнер), основную плату цифровой обработки сигналов звука и изображения и матрицу ЖКИ. Конструкция и сборка телевизоров с матрицами ЖКИ с подсветкой светоизлучающими диодами существенных отличий не имеют. Все регулировки изображения и звука проводятся программно в сервисном меню. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И СБОРКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Вычислительная техника — это набор устройств, которые выполняют вычислительные и логические операции под управлением программ общего и специального назначения. К вычислительной технике относят: микроЭВМ; стационарные ЭВМ; персональные, переносные (ноутбуки); карманные ЭВМ; периферийные устройства — внешние накопители, аудио- и видеоустройства и т. д. МикроЭВМ, которая по назначению и конструкции схожа с микроконтроллером, но по вычислительным возможностям превышает его, может быть выполнена на одной микросхеме (чипе) со встроенными периферийными узлами управления. Обрабатываемые данные и выполняемая программа находятся в запоминающем устройстве — памяти ЭВМ, откуда они вводятся в процессор через устройство ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту (8 двоичных чисел). Память функционально подразделяется на две части: внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память имеет небольшой объем и реализуется в микросхеме процессора. Внешняя память создается в виде модулей, устанавливают на материнскую плату ЭВМ в соответствующие разъемы. Она реализована как микросхема BIOS — память ПЗУ, которая хранит программу запуска компьютера и заводские установки; модули динамической ОЗУ и КЭШ-памяти (буферная память между процессором и основной ОЗУ) и на накопителях, соединяемых с платой ЭВМ через интерфейсы. Устройства ввода-вывода ЭВМ служат для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, обеспечивая общение пользователя с машиной. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными, или внешнимиустройствами, ЭВМ. К ним, в частности, относят дисплеи (мониторы), клавиатуру, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. Типовые конструкции построены по принципу входимости модуля предыдущего уровня в модуль последующего уровня, это позволяет выполнять компоновку ЭВМ единой системы в виде возрастающих конструкций по модульному принципу: Модульпервого уровня — интегральная микросхема (ИС) и электрорадиоэлементы; Модульвторого уровня — типовой элемент замены (ТЭЗ), осуществляющий операции логического преобразования информации. Основу конструкции ТЭЗ составляет двусторонняя или многослойная печатная плата. Интегральные схемы устанавливают с одной стороны платы; Модуль третьего уровня — панель, содержащая элементы установки, крепления и электрического соединения ТЭЗ; Модуль четвертого уровня (длябольших ЭВМ)—рама, представляющая собой сварной каркас, в котором имеются окна для размещения панелей (плат) и устройств охлаждения; Модуль пятого уровня — стойка (шкаф), которая служит для размещения рам с панелями, имеет несущий каркас с щитами и фильтрами. Сварной каркас изготовляют из профилированного материала. В стойке монтируют системы приточновытяжной вентиляции. После сборочных операций элементы и узлы вычислительной техники должны проходить обязательное тестирование на производительность. Процесс первичного тестирования программно записан в микросхему типа BIOS. ЭВМ, не прошедшая тестирования, не выходит в рабочий режим до устранения причины сбоя. Заключение Таким образом при сборке и монтаже источников питания (ИП) учитывают ряд факторов, определяемых условиями эксплуатации ЭА, свойствами нагрузки, требованиями к безопасности и т.д. Существенным недостатком вторичных импульсных преобразователей напряжения является большой уровень помех. Для борьбы с ними используются следующие меры: импульсный трансформатор оборачивают в специальную металлическую фольгу, уменьшая уровень радиотехнических излучений; «землю» «горячей» части схемы (левая часть блока питания, подключенная к сети) отделяют от «корпуса» основной схемы, что уменьшает гальванические токи; в импульсных БП и ИП не используют провода, электрические соединения выполняют по токопроводящим дорожкам на плате; для гашения «дребезга» импульсов обратного хода используется цепочка VD6C8; схему нагрузки («холодную» часть) и «горячую» часть блока питания соединяют гальванически через большое сопротивление в несколько сот мегаом, зашунтированное конденсатором. Подключение импульсного БП к сети рекомендуется выполнять по европейскому стандарту с защитным заземлением, иначе меры борьбы с помехами, изложенные выше, будут неэффективны. Существуют несколько диапазонов сетки радиосигналов — длинноволновый (ДВ) с длиной волны 1 —10 км; средневолновый (СВ) с длиной волны 100—1 000 м, коротковолновый (КВ) диапазон с длиной волны 10—100 м, ультракоротковолновый (УКВ) с длиной волны, измеряемой в дециметрах от 1 до 10. В УКВ- диапазоне используется частотная модуляция (ЧМ, FM), в остальных — амплитудная модуляция (AM). Тем самым сигналы, передаваемые в УКВ-диапазоне, более защищены от помех, но распро-страняются в пределах прямой видимости. Волны АМ-диапазона распространяются на большие расстояния, чем волны УКВ- диапазона, но менее защищены Прием телевизионных каналов обеспечивает тюнер (селектор), который внешне представляет собой модуль, экранированный от внешних воздействий. Тюнер по принципу действия мало чем отличается от входных узлов радиоприемника. Все тюнеры имеют цифровую настройку, которой управляет видеопроцессор. С тюнера выходит сигнал промежуточной частоты изображения и звука, центральная частота которой равна 38 МГц. Эти сигналы поступают на видеопроцессор — микросхему БИС, в которой происходит выделение и обработка видеосигнала и сигнала звука. Далее сигнал звука поступает на аудиопроцессор, в котором происходит его дополнительная обработка в соответствии со стандартом, принятым в той или иной стране; в России — это DIK NICAM. В отдельной микросхеме — усилителе звуковой частоты (УЗЧ) — происходит оконечное усиление звукового сигнала. Сигнал изображения поступает на видеоусилитель, который может быть выполнен на отдельной микросхеме или дискретных элементах — транзисторах. При сборке и монтаже вычислительной техники необходимо учитывать, что колебания температуры приводят к изменению характера посадок, ослаблению креплений, возникновению значительных напряжений, вызывающих деформацию деталей, и изменению параметров отдельных элементов. Температурное влияние сказывается тем сильнее, чем больше скорость и частота работы процессора. Особенно вредное воздействие оказывает тепло - вой удар, заключающийся в быстром чередовании нагрева и охлаждения, что приводит к растрескиванию изделий, состоящих из материалов с разными коэффициентами линейного расширения, неравномерно изменяющих свои размеры. Повышенная температура способствует распаду органических материалов, ухудшает теплоотдачу и уменьшает срок службы отдельных элементов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ а) основная литература: 1. Шелухин, О.И. Радиоэлектронные средства бытового назначения: учебник для студ. вузов / О. И. Шелухин, К. Е. Румянцев; под ред. К. Е. Румянцева. - М.: Академия, 2008. - 480 с.: ил. 2. Ткаченко, Ф.А. Электронные приборы и устройства: учебник для студентов вузов / Ф.А. Ткаченко. - Минск М.: Новое знание: ИНФРА-М, 2011. - 682 с. 3. Ямпурин, Н.П. Электроника: учебное пособие для студентов вузов / Н.П. Ямпурин, А.В. Баранова, В.И. Обухов. - М.: Академия, 2011. - 240 с. 4. Медведев А.М. Сборка и монтаж электронных устройств – М.:Техносфера, 2007.- 256 с. 5. Баканов Г.Ф. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Г.Ф. Баканов, С.С. Соколов, В.Ю. Суходольский; под ред. И.Г. Мироненко. – М.: Издательский центр «Академия», 2007 -368 с. 6. Нестеренко, Иван Иванович. Цветовая и кодовая маркировка радиоэлектронных компонентов отечественных и зарубежных / Нестеренко, Иван Иванович. — Изд. 9-е, испр. и доп. — М.: СОЛОН-Пресс; Запорожье: Розбудова, 2006. — 123 с.: ил. — Библи-огр.: с. 123. — ISBN 5-98003-072-7. 7. Грачёв А.А., Мельник А.А., Панов Л.И. Конструирование электронной аппаратуры на основе поверхностного монтажа компонентов – М.: НТ Пресс, 2006. – 384 с 8. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: учебник.– М.: Форум, Инфра-М, 2005. – 560 с. б) дополнительная литература: 1. Вершанин О.Е., Мироненко И.Г. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Учеб. для ПТУ. – М.: Высш. шк., 1991. – 208с. 2. Городилин В.М., Городилин В. В. Регулировка радиоаппаратуры. Учеб. для сред. ПТУ. – 3-е изд., исправ. и доп.– М.: Высш. школа, 1986. 3. Измерения в электронике: Справочник/ В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др.; Под ред. В.А. Кузнецова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 512с. 4. Парфёнов Е.М., Камышная Э.Н., Усачов В.П. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1989. – 272 с. 5. Журнал Известия вузов. Радиоэлектроника 6. Журнал Радиотехника и электроника 7. Журнал Технологии и средства связи в) интернет-ресурсы: - http://www.kodges.ru/ - тексты книг по электротехническим дисциплинам бесплатного перекачивания. - http://www.electrolibrary.info - электронная электротехническая библиотека. - http://schemes.azz.ru - Схемы, статьи, документация на микросхемы. - http://cxem.net - Огромное количество схем. - http://radiobusiness.narod.ru - Радиодело. Ресурс предназначен для радиолюбителей, студентов и людей занимающихся и интересующихся ремонтом сложной бытовой электроники. - http://raguo.ru - Журнал «Радио» - официальный сайт. г) ресурсы электронно-информационной образовательной среды университета по дисциплине https://lib.ivgpu.com/ - Электронная библиотека ИВГПУ. Кафедра института текстильной индустрии и моды: https://ivgpu.com/ob-universitete/instituty/itim/kafedry-itim . Портал электронного образования E-learning https://moodle.ivgpu.com/ для дистанционного обучения по дисциплине. ПРИЛОЖЕНИЕ  Рис.1 схема бестрансформаторного источника питания.  Рис2. Внешний вид линейного блока питания (а) и его принципиальная схема(б)  Рис.3 схема импульсного блока питания.  Рис.4 пример схемы включения входного каскада.  Рис.5 схема реализации предварительного усилительного каскада.  Рис.6 усилитель мощности класса В на транзисторах.  Рис.7 схема усилителя мощности на микросхеме.  Рис.8 схема RC-гетеродина синусоидальных колебаний.  Рис.9 схема простейшего гетеродина.  Рис.10 структурные схемы приемника прямого усиления (а) и супергетеродинного приемника (б).  Рис. 11. Структурная схема телевизора: УПЧИ — усилитель промежуточной частоты изображения (входит в состав видеопроцессора]; УПЧЗ — усилитель промежуточной частоты звука (аудиопроцессор); БР — блок разверток; ИП — источник питания; ОС — отклоняющая система; УЗЧ — усилитель мощности звука |