Бытовая радиоаппаратура и ее ремонт
Основные сведения. Интегральные микросхемы представляют
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ, ТРАНЗИСТОРЫ И ДИОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В БЫТОВОЙ РАДИОАППАРАТУРЕ
2.1. Классификация и система обозначений интегральных микросхем
Основные сведения. Интегральные микросхемы представляют собой микроэлект ронные приборы, состоящие из активных (транзисторов, диодов) и пассивных эле ментов (в основном резисторов). В соответствии с ОСТ 11 073.915 — 80 «Микросхемы интегральные. Классификация и система условных обозначений» все выпускаемые интегральные микросхемы по конструктивно-технологическому исполнению подразделяют на три группы, которым присвоены следующие обозначения:
1, 5, 6, 7 — полупроводниковые микросхемы; 2, 4, 8 — гибридные микросхемы; 3 — прочие (пленочные, вакуумные, керамические).
В производстве интегральных микросхем для бытовой радиоаппаратуры используют первые два вида электронной технологии: полупроводниковые и гибридные микросхемы.
Гибридные методы изготовления микросхем основываются на сочетании тонкопленочной или толстопленочной пассивной схемы с навесными бескорпусными полупроводниковыми приборами.
В полупроводниковых микросхемах [В данном пособии полупроводниковые приборы на принципиальных схемах микросхем обозначены.символом V (VI, V2 и т. д.) в отличие от других схем, на которых они обозначены символом VT (VT1, VT2, VDI, VD2 и т. д.).] все элементы (как активные, так и пассивные) формируются в полупроводниковом материале методом диффузии различных примесей.
Гибридные микросхемы являются как бы переходным вариантом между схемами, выполненными на дискретных элементах, и полностью полупроводниковыми интегральными микросхемами, имеющими высокую степень интеграции и большую многофункциональность.
Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры разрабатывают обычно в виде серий, прзволяющих создавать отдельные тракты или законченное радиоэлектронное устройство. Все микросхемы одной серии имеют одинаковую конструкцию и технологию изготовления. Они согласованы по напряжению питания, входным и выходным сопротивлениям и уровням сигналов.
По существующей системе условное обозначение микросхем состоит из следующих четырех элементов: первый элемент — цифра, обозначающая группу микросхемы (для микросхем, используемых в устройствах широкого применения, в том числе и для бытовой радиоаппаратуры, перед первым элементом обозначения добавляется буква К); второй элемент — три цифры (от 000 до 999) или две цифры (от 00 до 99), обозначающие порядковый номер разработки серии микросхем; третий элемент — две буквы, соответствующие подгруппе и виду микросхемы; четвертый элемент — условный номер разработки микросхемы по функциональному признаку в данной серии.
Два первых элемента обозначают серию микросхемы. В бытовой радиоаппаратуре используют интегральные микросхемы с трехзначным обозначением серий.
В обозначении некоторых микросхем после обозначения условного номера разработки, т. е. после четвертого элемента, дополнительно указывают буквенное обозначение, характеризующее отличие микросхем одного типа по электрическим параметрам. Иногда эта конечная буква при маркировке заменяется цветной точкой на корпусе, цвет которой указывается в технических условиях на микросхемы конкретных типов.
Обозначение микросхемы наносится на ее корпус, на котором имеется также ключ или специальная метка, относительно которых осуществляется нумерация выводов.
Для бытовой радиоаппаратуры выпускают две серии гибридных интегральных микросхем, изготавливаемых по различным технологиям: микросхема серии К224 — на основе толстопленочной технологии и микросхемы серии К.237 — на основе тонкопленочной технологии. Из полупроводниковых микросхем в бытовой радиоаппаратуре наиболее распространены серии К174, К157, К159, К553.
Перечень буквенных обозначений (третий элемент условного обозначения) и соответствующее им функциональное назначение микросхем приведены в табл. 2.1.
Пример обозначения микросхемы. Полупроводниковая интегральная микросхема К174УН4Б, используемая в качестве УНЧ в радиоприемниках 4 класса («Ве-га-404», «Хазар-403»):
Таблица 2.1
Третий элемент условного обозначения интегральных микросхем
|
Подгруппа |
Вид 1 |
Буквенное обозначение |
|
Усилители |
Высокой частоты |
УВ |
|
Промежуточной частоты |
УР |
|
|
Низкой частоты |
УН |
|
|
Постоянного тока |
УТ |
|
|
Импульсных сигналов |
УИ |
|
|
Повторители |
УЕ |
|
|
Операционные и дифференциальные |
УД |
|
|
Прочие (например, для активных фильтров) |
УП |
|
|
Генераторы |
Гармонических сигналов |
ГС |
|
Прямоугольных сигналов |
гг |
|
|
Линейно-изменяющихся сигналов |
гл |
|
|
Сигналов специальной формы |
ГФ |
|
|
Детекторы |
Амплитудные |
ДА |
|
Частотные |
дс |
|
|
Импульсные |
ДИ |
|
|
Преобразователи |
Частоты |
ПС |
|
сигналов |
Напряжения |
ПН |
|
Аналого-цифровые |
ПА |
|
|
Прочие (например, диодный мост) |
ПП |
|
|
Триггеры |
Комбинированные |
тк |
|
Шмитта |
тл |
|
|
Модуляторы |
Амплитудные |
МА |
|
Частотные |
МС |
|
|
Фазовые |
МФ |
|
|
Коммутаторы |
Тока |
кт |
|
и ключи |
Напряжения |
кн |
|
Прочие |
кп |
|
|
Формирователи |
|
|
|
импульсов |
Прямоугольной формы |
АГ |
|
Специальной формы |
АФ |
|
|
Многофункцио- |
Аналоговые |
ХА |
|
нальные схемы, |
Цифровые |
ХЛ |
|
выполняющие |
Комбинированные |
хк |
|
несколько функций |
Прочие |
хп |
|
одновременно |
|
|
|
Схемы источников |
Стабилизаторы напряжения |
ЕН |
|
вторичного пита- |
непрерывные |
|
|
ния |
Прочие |
БП |
|
Фильтры |
Верхних частот |
ФВ |
|
Нижних частот |
ФН |
|
|
Полосовые |
ФЕ |
|
|
Прочие |
ФП |
|
|
Наборы элементов |
Транзисторов |
НТ |
|
Диодов |
нд |
|
|
Резисторов |
HP |
2.2. Классификация и система обозначений транзисторов и полупроводниковых диодов
Полупроводниковый диод представляет собой электропреобразовательный прибор, имеющий электрический переход между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет проводимость типа n, а другая — типа р. В зависимости от конструкций контакта между этими областями, т. е. типа перехода, диоды подразделяются на плоскостные (с плоскостным переходом) и точечные (с точечным переходом).
Полупроводниковые дирды изготавливаются в основном из германия и кремния и имеют два вывода. В бытовой радиоэлектронной аппаратуре диоды используются для работы в схемах выпрямления переменного тока, стабилизации напряжения питания, каскадах преобразования частоты и детекторах.
По назначению полупроводниковые диоды, применяемые в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, подразделяются на высокочастотные, выпрямительные, опорные (или стабилитроны), варикапы.
Высокочастотные диоды используются в схемах выпрямления токов в широком диапазоне частот (до сотен мегагерц), а также для детектирования и преобразования высокочастотных сигналов (ВЧ) и сигналов промежуточной частоты (ПЧ).
Выпрямительные диоды, используемые в цепях переменного тока низкой частоты (от 50 до 2000 Гц), подразделяют на маломощные — для выпрямления токов до 0,3 А, средней мощности — от 0,3 до 10 А и большой мощности — свыше 10 А. Диоды большой мощности иногда называют силовыми.
Опорные диоды, или стабилитроны, являются полупроводниковыми стабилизаторами напряжения при изменении тока, протекающего через них.
Варикапы — это специально сконструированные диоды, емкость которых изменяется в зависимости от приложенного к ним постоянного напряжения.
Транзистор представляет собой электропреобразовательный прибор, имеющий два р-n (n-р) перехода. Конструктивно транзисторы выполняют в виде цилиндрических или плоских герметизированных корпусов и имеют три вывода: эмиттер, базу и коллектор.
Полевые транзисторы имеют обозначения выводов: исток, затвор, сток, что соответствует выводам обычного транзистора: эмиттер, база, коллектор.
Транзисторы используют для усиления сигналов высокой, промежуточной и низкой частот, генерирования колебаний, а также в схемах преобразования и переключения сигналов.
Условное обозначение полупроводниковых приборов состоит из пяти элементов: первый — буква или цифра, обозначающая исходный материал прибора (Г или 1 — германий, К или 2 — кремний); для приборов, предназначенных для устройств широкого применения, используются буквы Г — для германиевых приборов, К — для кремниевых; второй — буква, обозначающая класс или группу приборов (Т — транзисторы, Д — выпрямительные и универсальные импульсные диоды, В — варикапы, Ц — выпрямительные столбы и блоки); для полевых транзисторов вместо буквы Т (транзистор) используется буква П (полевой); третий — цифра, указывающая назначение или электрические свойства прибора (группу мощностей); четвертый элемент — двухзначное число (от 01 до 99), указывающее на порядковый номер разработки (для стабилитронов — это двузначное число обозначает напряжение стабилизации); пятый — буква, указывающая разновидность типа из данной группы приборов (обычно применяются буквы А, Б, В, Г и т. д. по алфавиту). Условное обозначение второго и третьего элементов обозначения транзисторов и диодов приведено в табл. 2.2 и 2.3. Условное обозначение третьего и четвертого элементов в обозначении стабилитронов приведено в табл. 2.4.
Таблица 2.2
Второй и третий элементы условного обозначения транзисторов и диодов
|
Тип транзистора или диода |
Второй элемент |
Третий элемент для транзисторов и диодов с мощностями |
||
|
малой |
средней |
большой |
||
|
Транзисторы (германиевые или кремниевые): |
T |
|||
|
предельная частота усиления по току не более 3 МГц |
1 |
4 |
7 |
|
|
предельная частота усиления по току более 3 МГц, но не более 30 МГц |
2 |
5 |
8 |
|
|
предельная частота усиления по току более 30 МГц |
3 |
6 |
9 |
|
|
Транзисторы полевые: |
П |
|||
|
максимальная рабочая частота более 3 МГц |
1 |
4 |
7 |
|
|
максимальная рабочая частота более 3 МГц, но не более 30 МГц |
2 |
5 |
8 |
|
|
максимальная рабочая частота более 30 МГц |
3 |
6 |
9 |
|
|
Диоды выпрямительные |
Д |
1 |
2 |
— |
|
Диоды универсальные (с рабочей частотой не более 1000 МГц*) |
Д |
|||
|
Выпрямительные столбы |
Ц |
1 |
2 |
— |
|
Выпрямительные блоки |
Ц |
3 |
4 |
— |
|
Варикапы** |
В |
— |
— |
— |
* Диодам универсальным, независимо от мощности, присваивается обозначение 4.
** Варикапам присваивается обозначение 1.
Таблица 2.3
Классификация групп мощностей транзисторов, диодов, выпрямительных столбов и блоков
|
Тип прибора |
Тараметр, опреде- ляющий группу мощности |
Значение параметров для групп мощностей |
||
|
малой |
средней |
большой |
||
|
Транзистор |
Мощность, рассеиваемая транзисто- ром, Вт |
Не более 0,3 |
Более 0,3, но не более 1,5 Вт |
Более 1,5 |
|
Диод выпрями- тельный |
Среднее зна- чение прямого тока, А |
Не более 0,3 . |
Более 0,3, но не более 10 |
— |
|
Выпрямительные столбы |
То же |
Не более 0,3 |
Более 0,3, но не более 10 |
— |
|
Выпрямительные блоки |
— » — |
Не более 0,3 |
Более 0,3, но не более 10 |
— |
Третий и четвертый элементы условного обозначения стабилитронов
|
Диаметр |
Третий элемент |
Четвертый элемент |
|
Мощность не более 0,3 Вт |
||
|
Напряжение стабилизации: |
||
|
менее 10 |
1 |
От 01 до 99 |
|
не менее 10 и не более 99 В |
2 |
От 10 до 99 |
|
не менее 100 и не более 199 В |
3 |
От 00 до 99 |
|
Мощность более 0,3 Вт, но не более 5 Вт |
||
|
Напряжение стабилизации: |
||
|
менее 10 В |
4 |
От 01 до 99 |
|
не менее 10 и не более 99 В |
5 |
От 10 до 99 |
|
не менее 100 и не более 199 В |
6 |
От 00 до 99 |
|
Мощность более 5 Вт, но не более 25 Вт |
||
|
Напряжение стабилизации: |
||
|
не менее 10 В |
7 |
От 10 до 99 |
|
не менее 10 и не более 99 В |
8 |
От 01 до 99 |
|
не менее 100 и не более 199 В |
9 |
От 00 до 99 |
2.3. Особенности эксплуатации полупроводниковых приборов
При эксплуатации полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, интег ральных микросхем) прежде всего необходимо соблюдать полярность подводимых к их выводам напряжений. Транзисторы со структурой р-n-р должны иметь отридательный потенциал на коллекторе по отношению к эмиттеру и базе. Потенциал базы в схеме включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) должен быть отрицательным по отношению к эмиттеру. Транзисторы с n-р-n структурой должны иметь положительный потенциал на коллекторе и базе по отношению к эмиттеру. Потенциал базы в схеме включения с ОЭ для этого типа транзисторов должен быть положительный.
Неправильное включение транзисторов и интегральных микросхем может привести к выводу их из строя даже при подаче на выводы небольших напряжений обратной полярности.
При впаивании транзисторов и интегральных микросхем необходимо соблюдать меры предосторожности, поскольку выводы их могут сильно нагреваться, а чрезмерный перегрев приведет к выходу их из строя. Время пайки должно быть по возможности минимальным. Для отвода тепла при пайке выводы транзисторов необходимо охватить пинцетом.
Для избежания выхода из строя транзисторов и интегральных микросхем во время пайки за счет возникновения токов утечки между стержнем паяльника, включенного в сетевую розетку, и выводами приборов паяльник должен быть заземлен или включен в сеть через трансформатор.
В случае необходимости при монтаже выводы транзисторов можно сгибать с помощью плоскогубцев с большой осторожностью — места выводов транзисторов и диодов очень чувствительны к механическим нагрузкам. Изгибать выводы ближе 5 мм от корпуса и использовать их для крепления транзисторов недопустимо.
В процессе монтажа микросхем должны быть также приняты меры, исключающие повреждение из-за перегрева и механических усилий. Пайка микросхем должна производиться групповым паяльником для одновременного прогрева всех выводов микросхемы.
Время пайки должно быть не более 3 с. Допускается поочередная пайка выводов микросхемы. При этом интервал между пайками соседних выводов должен быть не менее 10 с. Жало паяльника должно быть заземлено.
Транзисторы и микросхемы при эксплуатации очень чувствительны к температуре окружающей среды. Поэтому необходимо обеспечить условия отвода тепла от транзисторов за счет нагревания тепловыделяющими элементами конструкции.
Контрольные вопросы
1. Какие группы конструктивно-технологического исполнения микросхем используются в бытовой радиоаппаратуре? Расскажите об их особенностях.
2. Объясните систему обозначений интегральных микросхем.
3. На какие типы подразделяются полупроводниковые диоды в зависимости от назначения?
4. Объясните систему обозначений транзисторов и полупроводниковых диодов.
5. Какими параметрами определяется назначение полупроводниковых диодов и транзисторов?
6. Расскажите об особенностях эксплуатации транзисторов и интегральных микросхем.
