ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКУ
Дригалкин В. В.
Макетные платы
Макетная плата предназначена для тестовой сборки устройства, его наладки и
проверки. Платы такого типа бывают двух видов: для монтажа посредством пайки
(Рис. 1) и без таковой (Рис. 2). Первая разновидность представляет собой
стеклотекстолит с различными контактами, второй - пластмассовую платформу с
гнёздами.
В качестве платы первого вида очень удобной представляется самодельная  
макетная плата из стекла и медной фольги: из медной фольги вырезают небольшие
квадратные кусочки - контактные площадки, капают на кусок оконного стекла  
каплю клея БФ-2, прижимают к капле кусочек фольги и нагревают его паяльником.
Затем все контактные площадки залуживают припоем.
Макетную плату второго вида придется покупать.
В современных макетных платах с пластмассовой платформой имеются множества
отверстий, электрически связанных между собой, например, с помощью  
металлических полосок. Выводы радиодеталей и микросхем вставляются в эти отверстия, а
затем соединяются перемычками - кусочками зачищенных проводов. Длинные ряды
контактов вверху, посередине и внизу платы - шины питания (Рис. 2). Они  
служат для соединения многочисленных точек схемы с источником питания и землей.
Под каждым отверстием расположены упругие контакты специальной формы, обычно
из никелевых сплавов для обеспечения высокой проводимости и долговечности  
соединений .
Расстояние между отверстиями составляет 2,54 мм, что является стандартным
расстоянием между выводами большинства транзисторов и микросхем в DIP-
корпусах (резисторы, конденсаторы и другие радиодетали обычно имеют гибкие
длинные выводы, которые можно установить куда угодно). Для некоторых  
микросхем в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа производятся платы-
модули, позволяющие устанавливать их без пайки в предназначенные для DIP-
компонентов макетные платы. На многих платах для удобства работы нанесена  
координатная сетка.
DIP (Dual In-line Package, также DIL) — тип корпуса микросхем, микросборок
и некоторых других электронных компонентов. Имеет прямоугольную форму с двумя
рядами выводов по длинным сторонам.
Рис.1. Макетные платы под пайку и пример монтажа на них.
Для простых экспериментов достаточно и самой простой платы, но, если  
отсутствие разъемов для питания можно пережить, то отсутствие алюминиевой подложки
(которая входит в комплектацию более продвинутых плат и приклеивается с  
обратной стороны) - очень большой минус. При отладке аналоговых схем, если  
подложки нет или она не заземлена (подключена к общему проводу), возникают  
паразитные связи, наводки, что мешает правильной наладки устройства.
Рис.2. Макетные платы без пайки и пример монтажа на них.
Желательно не пропускать этап тестирования схемы на макетной плате. Часто,
немного "поиграв" номиналами элементов, из которых состоит схема, можно  
значительно улучшить ее параметры. На беспаечной макетной плате изменения  
подобного рода легко выполнить, просто заменив один радиоэлемент другим, без  
необходимости выпаивать один и впаивать другой.
Печатные платы
Печатная плата - это кусок гетинакса или стеклотекстолита, который покрыт
медной пленкой (фольгой). Именно эта пленка превращается позже в проводники.
Данный материал бывает односторонним и двусторонним (см. Рис.1). Это значит,
что в первом варианте медная пленка нанесена на одной стороне, а во втором -
на двух. При разработке различных устройств пользуются обычно двумя способами
изготовления печатных плат - прорезанием канавок и травлением рисунка, ис-
пользуя стойкую краску, лак или тонер лазерного принтера. Первый способ
прост, но непригоден для выполнения сложных устройств. Второй - более  
универсален, но порой пугает сложностью из-за незнания некоторых правил при  
проектировании и изготовлении плат. Об этих правилах и пойдет далее речь.
Не так давно проектировали печатные платы в масштабе 1:1 на миллиметровке
или другом материале, на котором нанесена сетка с шагом 5 мм (например,  
тетрадном листе). Теперь же на смену ручному рисованию пришло программное  
обеспечение . Но правила проектирования не изменились. Так, все отверстия под  
выводы деталей в печатной плате целесообразно размещать в узлах сетки, что  
соответствует шагу 2,5 мм на реальной плате. С таким шагом расположены выводы у
большинства микросхем в пластмассовом корпусе, у многих транзисторов и других
радиокомпонентов. Меньшее расстояние между отверстиями следует выбирать лишь
в тех случаях, когда это крайне необходимо.
Сначала Вам надо примерно расставить детали. В первую очередь рисуете точки
под выводы микросхемы, потом располагаете мелкие элементы - резисторы,  
конденсаторы , а далее более большие - реле и т.п. Их размещение обычно связано с
общей конструкцией устройства, определяемой размерами имеющегося корпуса или
свободного места в нем. Часто, особенно при разработке портативных приборов,
размеры корпуса определяют по результатам разводки печатной платы. Иногда
приходится рисунок печатных проводников перерисовывать несколько раз, чтобы
получить желаемый результат - минимизацию и функциональность.
двухсторонний %^ ш односторонний
Рис. 1. Фольгированный стеклотекстолит или текстолит.
Если микросхем в вашей самоделке не более пяти, все печатные проводники
обычно удается разместить на одной стороне платы и обойтись небольшим числом
проволочных перемычек, впаиваемых со стороны деталей. Попытки изготовить  
одностороннюю печатную плату для большего числа цифровых микросхем приводят к
резкому увеличению трудоемкости разводки и чрезмерно большому числу  
перемычек . В этих случаях разумнее перейти к двусторонней печатной плате.
Условимся называть ту сторону платы, где размещены печатные проводники,
стороной проводников, а обратную - стороной деталей, даже если на ней вместе
с деталями проложена часть проводников. Особый случай представляют платы, у
которых и проводники, и детали размещены на одной стороне, причем детали  
припаяны к проводникам без отверстий. Платы такой конструкции применяют редко.
Микросхемы размещают так, чтобы все соединения на плате были по возможности
короче, а число перемычек было минимальным. В процессе разводки проводников
взаимное размещение микросхем приходится менять не раз.
Рисунок печатных проводников аналоговых устройств любой сложности обычно
удается развести на одной стороне платы. Аналоговые устройства, работающие со
слабыми сигналами, и цифровые на быстродействующих микросхемах независимо от
частоты их работы целесообразно собирать на платах с двусторонним фольгирова-
нием, причем фольга той стороны платы, где располагают детали, будет играть
роль общего провода и экрана. Фольгу общего провода не следует использовать в
качестве проводника для большого тока, например, от выпрямителя блока  
питания, от выходных ступеней, от динамической головки.
Далее можно начинать собственно разводку. Полезно заранее измерить и  
записать размеры мест, занимаемых используемыми элементами. Резисторы МЛТ-0,125
устанавливают рядом, соблюдая расстояние между их осями 2,5 мм, а между  
отверстиями под выводы одного резистора - 10 мм. Так же размечают места для  
чередующихся резисторов МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25, либо двух резисторов МЛТ-0,25,
если при монтаже слегка отогнуть один от другого (три таких резистора  
поставить вплотную к плате уже не удастся).
С такими же расстояниями между выводами и осями элементов устанавливают
большинство малогабаритных диодов и конденсаторов; не надо размещать бок о
бок две "толстые" (более 2,5 мм) детали, их следует чередовать с "тонкими".
Если необходимо, расстояние между контактными площадками той или иной детали
увеличивают относительно необходимого.
В этой работе удобно использовать небольшую пластину-шаблон из  
стеклотекстолита или другого материала, в которой с шагом 2,5 мм насверлены рядами  
отверстия диаметром 1...1,1 мм, и на ней примерять возможное взаимное  
расположение элементов.
Если резисторы, диоды и другие детали с осевыми выводами располагать  
перпендикулярно печатной плате, можно существенно уменьшить ее площадь, однако
рисунок печатных проводников усложнится. При разводке следует учитывать  
ограничения в числе проводников, умещающихся между контактными площадками,  
предназначенными для подпайки выводов радиоэлементов. Для большинства  
используемых в конструкциях деталей диаметр отверстий под выводы может быть равен 0,8
мм. Ограничения на число проводников для типичных вариантов расположения  
контактных площадок с отверстиями такого диаметра приведены на Рис.2 (сетка  
соответствует шагу 2,5 мм на плате).