Электроника для начинающих

Максим Исаев
Время чтения: 7 мин
706

Электроника в bgacenter

Любой специалист занимающийся ремонтом электронной техники или ее разработкой

должен знать элементную базу. Основное внимание на курсах электроников, необходимо уделить принципу взаимодействия электронных приборов:

  • резисторов 
  • конденсаторов
  • диодов 
  • транзисторов
  • микросхем

Помимо изучения данных приборов, важно знать и применять на практике базовые законы электротехники: Закон Ома, Правила Кирхгофа. А также различные виды соединения электронных компонентов (последовательное, параллельное, смешанное).

На курсах электроников изучают законы взаимодействия заряженных частиц с электромагнитными полями. 

Независимо от видов электронной техники, все они имеют одинаковые электронные компоненты, но отличаются схемотехническими и конструктивными построениями.

В области электронной техники существуют пассивные и полупроводниковые элементы.

К пассивным элементам относятся: 

  • резисторы
  • конденсаторы 
  • катушки индуктивности
  • трансформаторы 

К полупроводниковым приборам относятся:

  • диоды
  • транзисторы
  • варисторы
  • микросхемы

Закон Ома

Интерпретация Закона Ома для участка цепи, на курсах электроников:

Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению

Закон Ома
Закон Ома

Предохранитель

Предохранитель – элемент электрической схемы, выполняющий защитную функцию. Он защищает электрическую цепь от короткого замыкания в схеме и протекания тока большой силы. В электрических принципиальных схемах обозначается буквой “F”, “FL” или “Пр”. 

Графически обозначается прямоугольником со сплошной линией в центре. Предохранители исполняются в стеклянном, керамическом, интегральном корпусах. Рассчитаны на определенный номинальный ток, значение которого указывается на корпусе предохранителя.

Контрольная точка

Контрольная точка – это место в электрической схеме, которое используется для измерения или контроля работы электронной схемы, ее диагностики при ремонте или настройки. Значения электрических параметров в ней указывается производителем или разработчиками электронной техники. 

При измерениях значений в контрольных точках и несоответствия их с заданными может подсказать пути поиска, что удобно при ремонте, отладке, настройке любой электронной аппаратуры. На электронных платах обозначается TP (КТ).

Узел

Узлом электрической цепи называется точка (место), где соединяются три или более элементов электрической схемы. Сопротивление в узле ничтожно мало. Узел необходим для анализа электрической цепи. В нем происходит разветвление токов. Самым крупным узлом в электрических схемах является узел с нулевым потенциалом (как правило это минусовой потенциал).

Первое правило Кирхгофа
Первое правило Кирхгофа

Резистор

Резисторы самые распространенные элементы электронных схем. Они предназначены для: 

  • ограничения тока в электрических цепях
  • задания рабочих точек полупроводниковых приборов
  • выполняют роль делителей напряжения

Курсы электроников включают в себя изучение принципиальных схем самых распространенных электронных устройств. На схемах, резистор обозначается буквой R, измеряется в Омах. Существуют различные виды резисторов: общего назначения, высокоомные, высоковольтные, прецизионные.

Резистор
Резистор

В свою очередь резисторы имеют определенную мощность рассеивания. В современной электронике более часто применяют SMD – резисторы (поверхностный монтаж). Вышеописанные резисторы являются постоянными. Их величина всегда постоянна, отличается погрешностью прибора.

Резисторы имеют свою маркировку и обозначение (либо номинал указан цифрами, либо при помощи цветных полос). Например: полоски на корпусе резистора желтая, черная, коричневая. Что соответствует 40 (коричневый, 1, указывает количество нулей после значения) = 400 Ом.

На курсах электроников, помимо постоянных изучают переменные и подстроечные резисторы. Данные приборы могут изменять свои значения при помощи конструктивных решений. При помощи подстроечных резисторов осуществляется подстройка электрических режимов, а при  помощи переменных осуществляются многократные регулировки.

Различают следующие виды соединения резисторов: 

  • последовательное
  • параллельное 
  • смешанное 

Для расчета всех видов соединения применяется закон Ома для участка цепи I=U/R.

У резисторов имеются основные параметры: 

  • номинальное сопротивление 
  • допустимое отклонение 
  • мощность рассеивания
  • рабочее напряжение

Маркировка резисторов может иметь полное обозначение или кодироваться в виде цветных полос, или 3-4 цифровыми знаками и имеющие дополнительную букву.

Виды резисторов
Виды резисторов

На практике кроме линейных и переменных резисторов используются термозависимые и нелинейные резисторы. Терморезисторы при протекании через них электрического тока нагреваются. Если их сопротивление увеличивается, то они называются – позисторы (PTC). А если их сопротивление уменьшается, то они называются – термисторы (NTC). 

Нелинейные резисторы, сопротивление которых зависит от напряжения – называют варисторами. Они чаще всего применяются для защиты от превышения напряжения в блоках питания. В электронных устройствах используют вместе с предохранителями. 

Виды соединений резисторов

Последовательное соединение резисторов
Последовательное соединение резисторов
Параллельное соединение резисторов
Параллельное соединение резисторов

Мощность любого прибора определяется по формуле: P = I * U. При отсутствии прибора необходимо измерить напряжение источника питания, измерить сопротивление нагрузки, и по формуле Закона Ома для участка цепи рассчитать необходимый параметр. Полученное значение и есть мощность нагрузки, которую должен показывать ваттметр. 

Конденсатор

Проходя курсы электроников вы узнаете назначение конденсатора, методы выявления неисправных “емкостей”.

Конденсатор – прибор способный накапливать и хранить длительное время электрический заряд. Он представляет из себя две пластины разделенные диэлектриком. При приложении напряжения к этим пластинам на них накапливается электрический заряд. 

Виды конденсаторов
Виды конденсаторов

Заряд обозначается буквой “q”. Конденсатор на электрических схемах обозначается буквой “C” и измеряется емкость конденсатора в Фарадах (Ф). Так как Фарад величина очень большая на практике используют гораздо меньшее значения: 

  • микрофарад (10 в минус шестой степени)
  • нанофарад (10 в минус девятой степени)
  • пикофарад (10 в минус двенадцатой степени)

Соответственно величина заряда определяется емкостью конденсатора и приложенным напряжением. q=C*U

Конденсаторы широко распространены в электрических схем. Они бывают: 

  • электролитические
  • не электролитические
  • переменные
  • постоянные 

Конденсаторы проводят электрический переменный ток, а постоянный ток не проводят. Сопротивление переменному току определяется формулой 

Xc=1/wC 

где w=2пf, 

где f- частота переменного тока

Конденсаторы можно соединять последовательно, параллельно или смешанно. Это необходимо для получения необходимой емкости и приложенного напряжения. Они имеют полные и сокращенные условные обозначения. Для определения по надписи емкости существуют таблицы, где указаны параметры и значения данных приборов. 

Также существуют SMD конденсаторы. Они не имеют надписи и кодировки. Значение их параметров можно определить только при помощи измерения прибором, что существенно затрудняет ремонт техники при отсутствии технической документации на устройство.

Конденсаторы имеют основные параметры: 

  • номинальное значение емкости
  • допустимые отклонения от нормы
  •  ток утечки
  • температурный коэффициент
  •  номинальное напряжение 
  • эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
  • зависимость ESR от температуры (с увеличением температуры ESR уменьшается). Именно поэтому правильное показание ESR у холодного конденсатора.

Катушка индуктивности

Индуктивные элементы способны накапливать электромагнитную энергию при прохождении через них электрического тока. К ним относятся катушки индуктивности. В отличие от конденсаторов они менее распространены в электрических схемах. Применяются строго для изготовления определенной аппаратуры, имеют параметры необходимые для конкретных устройств. 

Индуктивность
Индуктивность

Катушки имеют большие габариты и массу поэтому область определения их ограничена. Но при разработке электронной техники обойтись без них невозможно. По конструкции они имеют цилиндрическую или спиралевидную форму витков. Могут наматываться в один или несколько слоев. 

Индуктивность обозначается буквой L, измеряется в генри Гн. Так как эта величина является большой на практике применяется меньшее значение – миллигенри и микрогенри. Для увеличения индуктивности катушки применяется магнитопровод. Катушки могут быть постоянными и регулируемыми. Регулировка осуществляется при помощи сердечника. 

Данные приборы могут работать на высоких и низких частотах переменного тока. Соответственно сопротивление катушки переменному току определяется формулой 

XL=wL 

где w=2пf 

f – частота переменного тока

L- индуктивность.

Важнейшим параметром катушки является добротность. Это отношение реактивного сопротивления к резистивному. 

Q=X/R 

Данное значение зависит от частоты переменного тока. На постоянном токе сопротивление катушки мало. Параллельное и последовательное соединение индуктивностей рассчитывается по тем же формулам, что и для сопротивлений.

Разновидностями катушки являются дроссели. Они обеспечивают большое сопротивление переменному току и маленькое постоянному. Работают на низких и высоких частотах. 

Катушки индуктивности имеют основные параметры: 

  • номинальная индуктивность
  • допустимые отклонения
  • добротность
  • температурный коэффициент индуктивности
  • рабочий диапазон температур

Трансформатор

Пройдя курсы электроников, вы научитесь выявлять неисправности трансформаторов на электронных платах. Трансформатор – устройство для преобразования параметров переменных напряжений и токов. Трансформаторы позволяют согласовывать сопротивление источника сигнала и нагрузки, разделять цепи по постоянному току, изменять форму переменного напряжения и тока.

Трансформатор
Трансформатор

Принцип работы трансформатора основан на преобразовании энергии электрического поля в магнитное и наоборот.

В конструкции трансформатора существует два вида обмоток: первичная и вторичная.

Трансформаторов существует множество: 

  • силовые
  • развязывающие
  • импульсные
  • сигнальные

Важным параметром трансформатора является коэффициент трансформации, определяющий как изменилось напряжение и ток на выходе относительно напряжения и тока поданного на вход. Обозначается Ku и определяется по формуле: 

Ku=U1/U2=I2/I1

Основными параметрами трансформаторов являются: 

  • напряжение и ток первичной обмотки
  • напряжение и ток вторичной обмотки
  • напряжение холостого хода
  • мощность
  • коэффициент трансформации
  • частота

Выводы

  • Для того чтобы научиться ремонтировать электронные платы, обязательным условием является знание элементной базы.
  • Научившись работе с диагностическими приборами (мультиметр, осциллограф, ESR-метр) можно выявлять неисправные компоненты на материнской плате или блоке управления. Работе с измерительными приборами, уделяется значительная часть времени программы обучения.
  • Курсы электроников проводятся в Bgacenter с 2017 года. Этот учебный курс подходит для всех специалистов занимающихся ремонтом электроники. 
Оцените материал:
Загрузка...

Комментарии

guest
0 Комментарий
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии