Vipengele vya PCB: Aina, Kazi, na Sehemu za Vifaa

Bodi ya mzunguko hufanya kazi tu inapojazwa na vipengele vinavyofaa. Resistors, capacitors, diode, transistors, ICs, viunganishi, na sehemu za usalama kila moja ina jukumu katika kudhibiti, kuwasha, na kulinda saketi. Nakala hii inaelezea vifaa hivi, kazi zao, alama, na matumizi, ikitoa habari wazi na ya kina juu ya misingi ya bodi ya mzunguko.

Sehemu ya 9. Vifaa vya msingi vya PCB  

Muhtasari wa Vipengele vya Bodi ya Mzunguko

Bodi ya mzunguko ni zaidi ya athari za shaba zilizounganishwa na fiberglass; Ni moyo wa kila kifaa cha elektroniki. Bila vipengele, PCB ni karatasi tu ya njia za shaba za maboksi bila uwezo wa kufanya kazi. Mara baada ya kujazwa na vipingamizi, capacitors, semiconductors, viunganishi, na vifaa vya ulinzi, inabadilika kuwa mfumo kamili wa elektroniki wenye uwezo wa kuwasha, kuchakata, na kuwasiliana na vifaa vingine. Utendaji unatokana na usawa wa vipengele vya passiv, vinavyohusika na kudhibiti mtiririko wa sasa, ishara za kuchuja, na kugawanya voltages, na vipengele vya kazi, ambavyo hukuza, kudhibiti na kukokotoa.

Skrini ya hariri na polarity katika vipengele vya PCB

Lebo za Silkscreen kwenye Bodi za Mzunguko

Skrini ya hariri ni maandishi meupe na alama zilizochapishwa kwenye PCB. Inatoa marejeleo ya haraka ya kutambua vipengele wakati wa kusanyiko, kupima, au ukarabati. Alama hizi huokoa muda kwa kutoa mwongozo bila kuwahitaji kurejelea mpangilio kila wakati.

Wabunifu wa kawaida wa skrini ya hariri

Silkscreen hutumia herufi kuwakilisha vipengele:

• R = Upinzani

• C = Capacitor

• D = Diode

• Swali = Transistor

• U / IC = Mzunguko Jumuishi

• F = Fuse

• J au P = Kiunganishi

• K = Relay

Viashiria vya Polarity kwa Vipengele

Sehemu nyingi ni za mwelekeo na lazima ziwekwe kwa usahihi. Alama za polarity ni pamoja na:

• Diode - mstari unaashiria cathode

• Capacitors za elektroliti - ishara "-" kwenye mwili

• LEDs - upande wa gorofa unaashiria cathode

• IC - Pini 1 iliyotambuliwa na nukta, notch, au chamfer

Vipengele vya kawaida vya bodi ya mzunguko wa passiv

Vipengele vya Bodi ya Mzunguko wa Kipekee

Diodi

Diode ni vipengele vya msingi vya bodi ya mzunguko vinavyoruhusu sasa kutiririka katika mwelekeo mmoja tu. Mali hii inalinda saketi kutokana na uharibifu wa voltage ya nyuma na inahitajika katika virekebishaji, mitandao ya kubana, na mifumo ya ulinzi wa kuongezeka. Alama yao "D" kwenye skrini ya hariri husaidia utambuzi wa haraka.

Diodi zinazotoa mwanga (LEDs)

LED hufanya kazi kama viashiria na vyanzo vya mwanga kwenye PCB. Zinatumika kwa ishara za hali, kuonyesha taa za nyuma, na opto-kutengwa. Polarity lazima izingatiwe; Cathode imewekwa alama na makali ya gorofa au mstari. Ufanisi wao na matumizi ya chini ya nguvu huwafanya kuwa muhimu katika vifaa vya elektroniki vya kisasa.

Transistors (BJTs na MOSFETs)

Transistors hudhibiti sasa na voltage kwa kufanya kama amplifiers au swichi. Transistors za Bipolar Junction (BJTs) hufaulu katika ukuzaji, wakati MOSFET zinatawala ubadilishaji wa nguvu kwa sababu ya hasara ndogo na kasi ya juu. Kwenye PCB, ziko hasa katika udhibiti wa nguvu, mantiki ya dijiti, na usindikaji wa ishara.

Vidhibiti vya Voltage

Vidhibiti vya voltage huhakikisha mzunguko unapokea voltage ya mara kwa mara, thabiti, hata wakati usambazaji unatofautiana. Matokeo ya kawaida ni pamoja na 5V, 3.3V, na 12V. Inapatikana katika aina zote mbili za mstari na kubadili, ni muhimu kwa kuwasha IC na mizigo nyeti. Hizi zimeandikwa kama U au IC kwenye wabunifu wa skrini ya hariri.

Vipengele vya bodi ya mzunguko vilivyojumuishwa

Vipengele vya Uunganisho wa Bodi ya Mzunguko

Vichwa vya Pini na Soketi

Vichwa vya pini na soketi hutumiwa sana kwa miunganisho ya msimu. Wanaruhusu upanuzi rahisi, upimaji, au uingizwaji wa moduli. Inapatikana katika bodi za maendeleo, ngao za Arduino, na mifumo iliyopachikwa, hufanya prototyping na uboreshaji moja kwa moja.

Viunganishi vya USB

Viunganishi vya USB - Aina-A, Aina-B, Aina ya C, na Micro-USB- ni kiolesura cha ulimwengu wote cha uhamishaji wa data na utoaji wa nishati. Kwenye bodi za mzunguko, zinasaidia kuchaji, mawasiliano, na muunganisho wa pembeni kwenye vifaa vya elektroniki, kompyuta za mkononi na vifaa vya viwandani.

Viunganishi vya RF Coaxial

Viunganishi vya RF kama SMA, MMCX, na U.FL vimeundwa kwa matumizi ya masafa ya juu. Wanahakikisha upotezaji mdogo wa mawimbi na utendakazi thabiti katika vifaa vya mawasiliano visivyotumia waya, antena, na moduli za IoT.

Viunganishi vya Makali

Viunganishi vya makali vimeunganishwa kwenye ukingo wa PCB yenyewe na kuungana na nafasi kwenye bodi za mama au bodi za upanuzi. Kawaida katika GPU, kadi za PCIe, na moduli za kumbukumbu, hushughulikia mawimbi ya nguvu na kasi ya juu kwa ufanisi.

Vipengele vya Ulinzi wa Nguvu ya Bodi ya Mzunguko

Fuses

Fuses ni vifaa vya dhabihu vilivyoandikwa na F kwenye PCB. Wanavunja mzunguko wakati mkondo mwingi unapita, kuzuia joto kupita kiasi na hatari za moto. Imewekwa karibu na mistari ya pembejeo ya nguvu, ni kiwango cha kwanza cha ulinzi dhidi ya makosa.

Diode za TVS

Diodi za Kukandamiza Voltage ya Muda Mfupi (TVS), zilizowekwa alama kama D, hupunguza miiba ya ghafla ya voltage inayosababishwa na kutokwa kwa umeme (ESD) au kuongezeka. Zimewekwa karibu na bandari za USB, Ethernet, na HDMI ili kulinda laini za data na IC dhidi ya uharibifu wa muda mfupi.

Varistors za Metal-Oxide (MOVs)

MOV ni vipinga visivyo na mstari ambavyo huchukua mawimbi ya nishati ya juu kutoka kwa mtandao wa AC. Imewekwa kwenye sehemu za kuingilia mzunguko, hulinda vifaa kutokana na mgomo wa umeme au gridi za umeme zisizo thabiti kwa kugeuza nishati ya ziada kwa usalama.

Shanga za Ferrite

Shanga za Ferrite, zilizowekwa alama kama FB, hufanya kama vichungi ili kuzuia mwingiliano wa sumakuumeme wa masafa ya juu (EMI). Imewekwa karibu na vidhibiti na pini za pembejeo/pato, hukandamiza kelele ya kubadili na kuboresha utulivu wa mzunguko.

Vipengele vya Electromechanical na Muda wa Bodi ya Mzunguko

Swichi

Swichi ni kati ya sehemu za msingi za kielektroniki kwenye PCB. Inapatikana kama aina za kugusa, slaidi au DIP, hukuruhusu kutoa ingizo moja kwa moja, kusanidi hali za mantiki, au vitendaji vya kuchochea kama vile kuweka upya, kuwasha/kuzima au uteuzi wa modi.

Relay

Relays huruhusu mzunguko wa udhibiti wa nguvu ya chini kubadili mizigo ya nguvu ya juu kwa usalama. Kwa kutumia coil ya sumakuumeme kufungua au kufunga mawasiliano, hutoa kutengwa kwa umeme kati ya ishara za mantiki na mizigo mizito. Kawaida katika automatisering, udhibiti wa magari, na PCB za viwandani.

Fuwele

Fuwele za Quartz hutoa ishara thabiti sana za saa katika safu ya MHz. Hizi ni muhimu katika muda wa kidhibiti kidogo, mawasiliano ya data, na saketi za maingiliano, kuhakikisha utendakazi wa kuaminika katika mifumo ya kidijitali.

Oscillators

Oscillators ni moduli za saa zinazojitosheleza ambazo hutoa masafa ya kudumu bila vipengele vya ziada vya nje. Zinatumika katika wasindikaji, moduli za mawasiliano, na saketi za muda ili kuhakikisha uendeshaji thabiti na sahihi.

Vifaa vya msingi vya PCB

Mzozo

Standoffs hutenganisha PCB kutoka kwa chasisi au uso wa kupachika. Kwa kuzuia mawasiliano ya moja kwa moja, hupunguza mkazo wa viungo vya solder, kulinda athari kutoka kwa kaptula, na kuruhusu mtiririko wa hewa chini ya ubao. Spacer hii ndogo husaidia kuzuia kupasuka kwa solder kutoka kwa ubao wa kubadilika au mtetemo.

Mabano

Mabano hulinda viunganishi kama vile bandari za USB, HDMI, au Ethernet kwenye chasi. Bila wao, kuziba na kuchomoa nyaya huweka mkazo wa mara kwa mara kwenye PCB yenyewe, na kusababisha nyufa na pedi zilizoinuliwa. Mabano huhamisha mzigo wa mitambo kwenye sura, kupanua maisha ya kontakt.

Miongozo ya Kadi

Miongozo ya kadi hupangilia na kuimarisha bodi za programu-jalizi. Wanapunguza mtetemo, hurahisisha kuingiza/kuondolewa, na kuzuia viunganishi vya makali kutoka kwa kuinama. Katika mazingira ya viwanda au magari na mshtuko wa mara kwa mara, miongozo ya kadi ni muhimu kwa uimara wa muda mrefu.

Pedi za joto na heatsinks

Vipengele kama vile vidhibiti vya voltage, MOSFETs, au CPU hutoa joto ambalo hupunguza utendakazi na kufupisha muda wa maisha. Pedi za joto huboresha uhamishaji wa joto kwa heatsinks, wakati heatsinks hutunya joto kwenye hewa inayozunguka. Wanazuia overheating na kudumisha kuegemea kwa mfumo.

Vifurushi vya PCB na Nyayo

Kupitia-Shimo (THT)

Sehemu za kupitia shimo hutumia miongozo iliyoingizwa kwenye mashimo yaliyochimbwa na kuuzwa kwa upande mwingine. Wanatoa msaada mkubwa wa mitambo, ni nzuri kwa vibration na mafadhaiko, na ni rahisi kwa mfano. Hata hivyo, huchukua nafasi zaidi, mkusanyiko wa polepole, na sio bora kwa mipangilio ya kompakt. Wao ni kawaida katika viunganishi, relays, na vifaa vya nguvu.

Vifaa vya Mlima wa Uso (SMD)

SMD hukaa moja kwa moja kwenye pedi za PCB bila kuchimba visima. Wao ni kompakt, nyepesi, na kamili kwa mkusanyiko wa kiotomatiki, wa juu-wiani. Mapungufu ni soldering ngumu ya mwongozo, mahitaji ya usahihi, na nguvu ndogo ya mitambo. Wanatawala vifaa vya elektroniki kama simu mahiri, kompyuta ndogo na vifaa vya IoT.

BGA / QFN na Vifurushi vya Juu

Vifurushi vya BGA na QFN huweka pedi za solder au mipira chini ya sehemu, kuwezesha hesabu za juu za pini na utendaji bora katika nafasi ndogo. Zinahitaji soldering ya reflow, ukaguzi wa X-ray, na ni vigumu kufanya kazi upya. Hizi hutumiwa katika CPUs, SoCs, GPUs, na chips za RF kwa mifumo ya utendaji wa juu.

Vipengele vya Usalama vya Bodi ya Mzunguko

• Kibali ni pengo la chini la hewa kati ya makondakta wawili. Inazuia arcing kupitia hewa wakati voltages ya juu iko.

• Creepage ni umbali wa chini wa uso kando ya PCB kati ya makondakta. Inazuia uvujaji wa sasa na ufuatiliaji wa uso.

• Umbali huu unahitajika kwa uendeshaji salama na wa kuaminika wa PCB katika saketi za voltage ya juu kama vile vifaa vya umeme, inverters, na viendeshi vya magari.

• Nafasi inayohitajika inategemea voltage ya uendeshaji: voltages za juu zinahitaji kutambaa zaidi na kibali.

• Kiwango cha uchafuzi wa mazingira huathiri hatari: mazingira safi huruhusu nafasi kali, wakati hali ya unyevunyevu, vumbi, au viwandani inahitaji umbali zaidi.

• Nyenzo CTI inafafanua ubora wa insulation. Ukadiriaji wa juu wa CTI unamaanisha kuwa PCB inaweza kuvumilia kwa usalama njia fupi za kutambaa.

• Viwango vya usalama vya kimataifa (IEC, UL) hutoa kibali cha chini na maadili ya kutambaa kwa voltages, vifaa na mazingira tofauti.

Hitimisho

Vipengele vya bodi ya mzunguko ni msingi wa kila kifaa cha elektroniki. Kuanzia sehemu tulivu kama vile vipingamizi hadi IC changamano na vifaa vya ulinzi, kila moja huhakikisha uthabiti, utendakazi na usalama. Kwa pamoja, wanafafanua jinsi mfumo unavyokuwa wa kuaminika na ufanisi, na kufanya uelewa wao kuwa misingi kwa mtu yeyote anayefanya kazi na vifaa vya elektroniki.

Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara [Maswali]

Capacitors za kutenganisha zinatumika kwa nini?

Wanaimarisha usambazaji wa umeme wa IC kwa kuchuja kelele na kutoa milipuko ya haraka ya nishati.

Unawezaje kuona vipengele bandia vya PCB?

Angalia alama duni, nembo zisizo sahihi, ufungaji usio sawa, na ununue kila wakati kutoka kwa wasambazaji wanaoaminika.

Pointi za mtihani kwenye PCB ni zipi?

Ni pedi au pini zinazokuwezesha kupima ishara na voltages kwa utatuzi na kupima.

Je, vias za joto husaidiaje katika muundo wa PCB?

Wanahamisha joto kutoka kwa vipengele hadi tabaka nyingine za shaba, kuboresha baridi na kuegemea.

Kuna tofauti gani kati ya mipako inayolingana na sufuria?

Mipako ni safu nyembamba ya kinga, wakati sufuria hufunika kikamilifu PCB kwa ulinzi mkali.

Kwa nini upunguzaji wa sehemu unahitajika?

Inapunguza mafadhaiko kwa kutumia sehemu zilizo chini ya ukadiriaji wao wa juu, kuboresha kuegemea na maisha.