Recunoasterea componentelor electronice
Cuprins Cuprins 1.
Introducere
2.
Aspecte generale
2.1
Obiective
2.2
Definitii
2.3
Clasificarea componentelor electronice
2.4
Orientare. Polarizare
3.
Componente electronice
3.1
Rezistorul si retele de rezistori
3.2
Condensatorul si retele (grupuri) de condensatori
3.3
Bobina (inductorul)
3.4
Dioda
3.5
Tranzistorul
3.6
Circuitul integrat
3.6.1 Tipuri de terminale 3.6.2 Tipuri de circuite integrate 3.7
Cristalul
3.8
Conectorul
4.
Simboluri ale componentelor electronice
1. Introducere Pentru a putea face fata la exigentele firmei SOLECTRON ROMÂNIA este necesara (printre altele) o cunoastere foarte buna a componentelor electronice utilizate în cadrul societatii. De aceea s-a încercat conceperea unui manual de componente electronice, în care sa se prezinte cele mai utilizate piese electronice, cu caracteristicile de interes strict necesare, pentru a asigura o calitate excelenta produsului final în componenta caruia intra aceste subansamble electronice. Manualul este conceput astfel încât sa permita o înteleger 19419l1119t e usoara, chiar si pentru o persoana cu liceu, care vine în contact pentru prima data cu aceste tipuri de componente electronice. Lucrarea reprezinta ghidul dupa care se preda cursul de "Recunoasterea Componentelor Electronice" si nu încearca o tratare exhaustiva a tuturor aspectelor legate de componentele electronice.
2. Aspecte generale 2.1
Obiective
La sfârsitul acestui curs angajatii vor stii: •
sa faca diferenta între componentele de tip THD si SMD;
•
sa recunoasca cele mai uzuale componente electronice;
•
sa recunoasca simbolurile pentru fiecare tip de componenta;
•
sa monteze corect pe placa o componenta la care trebuie sa tina cont de polarizare sau orientare;
2.2
Definitii •
Placa de baza (PCB - printed circuit board) - suport din material nonconductiv (de obicei fibra de sticla) care contine unul sau mai multe straturi de trasee conductive, pad-uri, vias-uri si pth-uri; Partea superioara a placii de baza se numeste TOP iar partea inferioara se numeste BOTTOM;
•
PAD-ul - aceea portiune (insulita) de circuit imprimat pe care se monteaza terminalele componentelor de tip SMD;
•
Land -inel metalizat de la capatul PTH-ului de care se cositoreste terminalele ("piciorusele") componentei THD;
•
Circuitul im prim at - reprezinta ansamblul de trasee conductive (de obicei din cupru) de pe PCB care vor face legatura între toate componentele electronice;
•
VIAS - gauri metalizate în PCB care fac legatura între trasee conductive aflate pe diferite straturi ale PCB-ului;
•
PTH - gaura metalizata în PCB prin care trec terminalele componentelor de tip THD;
•
Am prenta - este desenul de contur al componentei si ea se gaseste pe placa;
•
Sim bolul literar - litera în sistemul international corespunzatoare unei componente electronice;
•
Sim bolul grafic - desenul specific pentru componente si dispozitive electronice.
2.3
Clasificarea componentelor electronice
Dupa cum se cunoaste exista o mare varietate de componente electronice. Pentru a le recunoaste mai usor se impune sa facem o clasificare a lor. Astfel putem spune ca exista doua mari categorii de componente electronice: •
componente de tip THD (Through Hole Device);
•
componente de tip SMD (Surface Mount Device).
Componentele de tip THD sunt componente ale caror terminale strapung placa, iar tehnologia de montare a acestora se numeste THT (Through Hole Technology - Tehnologie de montare prin gauri). În figura 2.1 sunt exemplificate câteva din aceste componente.
Fig. 2.1 Com ponente de tip THD Componentele de tip SMD sunt componente care se monteaza pe suprafata placii, iar tehnologia de montare a acestora se numeste SMT (Surface Mount Technology - Tehnologie de montare pe suprafata). În figura 2.2 sunt exemplificate componentelede tip SMD.
Fig. 2.2 Com ponente de tip SMD În cazul acestor componente exista o varietate de forme constructive. Astfel în functie de forma avem: •
componente THD de forma axiala - figura 2.3;
•
componente THD de forma radiala - figura 2.4;
•
componente THD de forma Single in Line Package (SIL sau SIP) - figura 2.5;
•
componente THD si SMD de forma Dual in Line Package (DIL sau DIP) - figura 2.6. Fig. 2.3 Axial
Fig.2.4 Radial
Fig. 2.5 Single in Package
2.4
Fig. 2.6 Dual in Line Package
Orientare. Polarizare O serie de componente electronice montate pe placi au orientare (conteaza cum montam pe placa aceste componente).
Spunem ca o componenta are orientare, daca pe corpul ei gasim un semn distinctiv. Acest semn distinctiv poarta denumirea de CHEIE. Aceasta cheie poate fi: o adâncitura, o linie, un punct, o tesitura sau chiar o proeminenta. O astfel de componenta este montata corect pe placa daca semnul de pe corpul componentei este în concordanta cu semnul de pe placa (ca în figura 2.7). Pe placa putem întâlni semne ca: *, +, -, A, etc. În cazul în care pe placa nu exista astfel de semne care sa indice orientarea , se va da pentru acea placa, schema de amplasare. Aceasta va substitui semnele distinctive (amprenta) de pe placa. Vom vorbi de polarizare la acele componente care au un terminal pozitiv (este încarcat cu sarcini electrice pozitive) si un terminal negativ (este încarcat cu sarcini electrice negative). Toate componentele care au polarizare, implicit au si orientare. Inversul afirmatiei nu este
adevarata. Exemple de componente care au polarizare: dioda, condensatorii polarizati.
Fig. 2.7 Montarea corecta pe placa a unei componente cu orientare
3. Componente electronice 3.1
Rezistorul si retele de rezistori
Rolul unui rezistor în circuit este acela de a limita intensitatea curentului electric. Cu cât un rezistor are o rezistenta mai mare, cu atât intensitatea curentului electric din acel circuit va fi limitata mai mult (conform legii lui Ohm, aceste marimi sunt invers proportionale). Rezistorul este caracterizat de marimea fizica numita rezistenta. Unitatea de masura pentru rezistenta este ohmul (simbolul pentru ohm este Ω ). Simbolul literar din schemele de amplasare este R, iar la retelele de rezistori întâlnim RN (Resistor Netw ork) sau RP (Resistor Pack). Retelele de rezistori sunt formate din mai multi rezistori încapsulati în aceeasi capsula (corp de componenta). În functie de modul de amplasare a acestora, unele retele de rezistori au orientare, altele nu. Simbolurile grafice în circuitele electrice pot fi urmatoarele:
Amprenta cu care apare rezistorul în schemele de amplasare este urmatoarea:
- R - THD de tip axial
- R - SMD ( se numeste CHIP)
Pentru retelele de rezistori se folosesc urmatoarele amprente:
- RN - THD - SIL nu are orientare
- RN - THD - SIL are orientare
- RN - SMD - DIL are orientare
În cazul unui rezistor luat independent nu se tine c ont de orientare sau polarizare. În aceasta situatie el poate fi montat în orice pozitie, cu conditia sa faca contact cu padurile (respectând standardul IPC A610-C). În figura 3.1 se prezinta situatiile posibile de montare. Amândoua sunt corecte.
Fig. 3.1 Montarea rezistorilor de tip CHIP În cazul unui grup de rezistori format din rezistori independenti, de aceeasi valoare amplasati simetric fata de axul longitudinal al componentei, încapsulati în aceeasi piesa, nu se tine cont de orientare (figura 3.2). În cazul unui grup de rezistori format din rezistori interconectati, de valori diferite, amplasati nesimetric fata de axul longitudinal al componentei, încapsulati în aceeasi piesa, se tine cont de orientare (fig. 3.3).
180 °
Fig. 3.2 Retele de rezistori care nu au orientare
Fig. 3.3 Retele de rezistori care au orientare În figururile 3.4 si 3.5 sunt exemplificate montarea incorecta, respectiv montarea corecta a acestora pe placa.
Fig. 3.4 Montarea incorecta
Fig. 3.5 Montarea corecta
În cazul retelelor de rezistori de tip DIL, la care se tine cont de orientare, pinul numarul 1 este cel din stânga jos, daca se tine componenta cu scrisul citibil înspre operator - cheia în acest caz gasindu-se întotdeauna în partea stânga. Numerotarea celorlalti pini se face în sens invers acelor de ceasornic, ca în figura 3.6.
Fig. 3.6 Num erotarea pinilor la retelele de rezistori cu orientare Exista rezistori sau retele de rezistori atât de tip THD cât si de tip SMD. În figura 3.7 exemplificam câteva capsule de rezistori si retele de rezistori.
R - THD - de tip axial - nu are orientare
RN - THD - de tip DIL - are orientare
R - SMD - de tip chip - nu are orientare
RN - SMD - de tip chip - nu are orientare
R - SMD - de tip melf - nu are orientare
Fig. 3.7 Rezistori si retele (grupuri) de rezistori
3.2
Condensatorul si retele (grupuri) de condensatori
Rolul unui condensator în circuit este acela de a înmagazina sarcini electrice, pe care apoi, le returneaza acestuia. Descarcarea condensatorului se face mai lent sau mai rapid, în functie de rezistenta circuitului din care face parte. Capacitatea este cantitatea de sarcini electrice per volt stocata de un condensator. O capacitate de 1F este foarte mare si se atribuie capacitatii pamântului. Condensatorul este caracterizat de o marime fizica numita capacitate. Unitatea de masura pentru capacitate este faradul (F). Simbolul literar al condensatorului în schemele de amplasare este C, iar pentru retele de condensatori întâlnim CN sau CP. Exista doua mari grupe de condensatori: •
condensatori polarizati - au polarizare (implicit orientare);
•
condensatori nepolarizati - nu au orientare.
Din categoria condensatorilor polarizati fac parte condensatorii electrolitici si condensatorii cu tantal. Din categoria condensatorilor nepolarizati fac parte condensatorii de tip chip si condensatorii de tip molded. Condensatorii ceramici pot sa aiba sau nu polarizare. Un condensator polarizat este format din doua armaturi, separate printr-un material izolator numit dielectric, fiecare dintre acestea fiind încarcate cu sarcini electrice. Conditia ca o componenta sa aiba polarizare este aceea de a avea doua parti, una încarcata cu sarcini electrice pozitive, iar cealalta încarcata cu sarcini electrice negative. Simbolurile grafice cu care poate sa apara un condensator într-un circuit electric sunt:
+
+
Condensatori nepolarizati
Condensatori polarizati
Amprentele cu care apar condensatorii în schemele de amplasare sunt urmatoarele:
- C nepolarizat - THD de tip axial
- C polarizati (electrolitici) -THD
- C ceramic (nepolarizat) - THD +
- C în capsula "drum" - SMD
Evident ca un condensator polarizat nu poate fi montat oricum pe placa. Regula de montare corecta este aceeasi ca si în cazul retelelor de rezistori la care se tine cont de orientare (semnul de pe componenta - cheie trebuie sa fie în dreptul semnului de pe placa - amprenta). În figura 3.8 se dau exemple de condensatori polarizati si nepolarizati.
Condensatori electrolitici polarizati care nu se pot monta decât într-un singur mod. Pot fi atât de tip radial cât si de tip axial.
Condensator de tip chip nepolarizat care se poate monta oricum pe placa cu conditia sa se respecte standardul IPC.
Condensatori cu tantal polarizati care nu se pot monta oricum pe placa. Întotdeauna au polaritate, iar pe corpul componentei este indicata tensiunea maxima de lucru.
Condensatori în capsula drum (tip toba) la care se tine cont de polarizare. Valoarea este indicata în microfarazi.
Condensatori ceramici la care uneori se tine cont de polarizare, iar alteori nu. Oricum cei la care se tine cont de polarizare sunt marcati.
Condensatori de tip molded radial - nu sunt polarizati.
Fig. 3.8 Condensatori polarizati si nepolarizati
3.3
Bobina (inductorul)
Rolul unei bobine în circuit este acela de a concentra câmp magnetic în jurul ei. Bobina este caracterizata de marimea fizica numita inductanta. Unitatea de masura pentru inductanta este henry (H). Bobina este alcatuita dintr-un grup de spire, înfasurate în jurul unui miez ferromagnetic (de tip cilindric sau toroidal în general). Dupa cum se cunoaste sensul curentului electric care trece printr-o sârma, determina sensul liniilor de câmp magnetic. De aceea este foarte important sensul de bobinaj. În functie de acest lucru putem spune daca acea bobina are sau nu orientare. Oricum o bobina care are priza (prize) intermediara (iar aceasta nu este mediana) are si orientare. În figura 3.9 exemplificam aceasta situatie posibila, unde capatul 3 este priza intermediara. Acest caz este întâlnit la transformatoare.
Fig. 3.9 Bobina cu orientare Dupa cum se observa, distanta dintre priza intermediara si capatul superior al bobinei este diferita în cele doua situatii. De aceea trebuie sa tinem cont de orientare. În orice caz, daca avem o componenta la care trebuie sa tinem cont de orientare, aceasta va avea întotdeauna un semn distinctiv (cheie) care sa indice acest lucru. Simbolul literar al bobinei din schemele de amplasare este L, dar putem întâlnim si FB. Simbolul grafic cu care se întâlneste în circuitele electrice este foarte variat, cel mai raspândit fiind urmatorul:
Amprentele folosite pentru bobine difera si ele foarte mult. Cele mai uzuale sunt:
În figura 3.10 exemplificam câteva tipuri constructive de bobine.
Bobina înfasurata pe un miez de tip cilindric la care nu se tine cont de orientare.
Bobine pe miez toroidal. În unele cazuri se tine cont de orientare (daca au priza intermediara), iar în altele nu.
Bobine de tip chip si bobine SMD pe miez cilindric
Fig. 3.10 Bobine
3.4
Dioda
Dioda conduce curentul electric într-un singur sens, motiv pentru care se tine cont de polarizare (are un terminal încarcat cu sarcini electrice positive si unul încarcat cu sarcini electrice negative). Spre deosebire de alte componente, marcarea polaritatii se face pentru terminalul negativ (catod). O dioda conectata în sens invers se comporta ca un circuit deschis. Din acest motiv nu este permisa conectarea inversa a acestei componente. Simbolul literar cu care apare aceasta componenta în schemele de amplasare este D sau CR. Simbolurile grafice cu care apare în circuitele electrice sunt reprezentate mai jos.
Aceste simboluri sunt si în functie de rolul pe care îl au în scheme electrice. O dioda este montata corect daca semnul de pe componenta este în dreptul vârfului sagetii de pe simbol. Mai jos prezentam situatiile posibile.
Semnul de pe placa
Dioda montata corect
Dioda montata incorect
Formele constructive în care pot sa apara acestea sunt foarte variate, atât în constructie de tip THD cât si de tip SMD. În figura 3.11 exemplificam:
Dioda marcata cu 1N, de tip axial, la care se tine cont de polarizare. Face parte din categoria componentelor de tip THD.
Dioda de tip LED (Light Emitting Diode) sunt diode electroluminiscente. Pot fi atât de tip THD cât si de tip SMD.
LED de tip SMD.
Dioda de tip MELF (Metal Electrode Face Bonded). Este o componenta SMD si nu are terminale în sensul propriu al cuvântului ci doar capete metalizate (precositorite) care fac legatura între componenta si pad.
Dubla dioda de tip SOD (Small Outline Diode). Face parte din categoria componentelor SMD si poate fi usor confundata cu un tranzistor de tip SOT 23. Doar marcajul de pe capsula o deosebeste.
Fig. 3. 11 Diode
3.5
Tranzistorul
Tranzistorul este o componenta semiconductoare, fara unitate de masura. Ea are 3 sau mai multe terminale, în acest din urma caz doar 3 având rol functional, celelalte având rol de racire. Denumirea terminalelor functionale este baza, em itor si colector. Rolul unui tranzistor în circuit este acela de amplificare (în circuitele analogice) sau de comutatie (în circutele digitale). În figura 3.12 se indica simbolul unui tranzistor în circuit. Simbolul literar întâlnit în schemele de amplasare este Q. Simbolul grafic este prezentat mai jos:
Fig. 3.12 Sim bolul grafic tranzistorului Amprentele cu care apar tranzistorii în circuit sunt redate mai jos:
- Q - THD - are orientare
- Q - SMD - în capsula SOT 23 - are orientare
- Q - THD - de putere - are orientare
În cazul unui tranzistor este obligatoriu sa se tina cont de orientare. În figura 3.13 se exemplifica cei mai uzuali tranzistori.
Tranzistori în capsula SOT 23 (Small Outline Tranzistor). Are 3 terminale, toate având rol functional. Se poate confunda cu dioda de tip SOD.
Tranzistor de tip SOT 89. Acest tip de tranzistor (Small Outlined Transistor) are trei terminale desi s-ar parea ca are patru. Componenta este un tranzistor de putere si se poate usor supraîncalzi la trecerea curentului electric. Pentru a preveni supraîncalzirea, terminalul central este mult mai larg pentru a permite disiparea caldurii.
Tranzistori în capsula SOT 143. Acest tip de tranzistor (Small Outlined Transistor) se afla în interiorul unui învelis de plastic/ceramic si are patru terminale. Unul ditre aceste terminale este de dimensiune mai mare decât celelalte trei având rol de disipare a caldurii.
Tranzistori în capsula SOT 223. Acestia au patru terminale, dintre care unul mai lat pentru a asigura o racire corespunzatoare.
Tranzistori în capsula DPAK. Are 3 terminale, toate având rol functional.
Tranzistori de putere prevazuti cu o gaura tehnologica folosita la prinderea acestora pe radiatoare.
Fig. 3.13 Tranzistori
3.6
Circuitul integrat
Circuitul integrat este o componenta electronica care contine o multitudine de componente electronice mai simple (rezistori, condensatori, tranzistori, etc.) cuprinse în aceeasi capsula. Rolurile pe care le poate avea un circuit integrat sunt foarte variate, însa nu este scopul acestui curs de a le trata. Simbolul literar cu care întâlnim circuitul integrat în schemele de amplasare sunt: U sau IC. În cazul unui circuit integrat se tine cont de orientare, aceasta indicând pinul numarul 1, ceilalti pini numerotându-se în sens invers acelor de ceasornic. Vom exemplifica în figura 3.14 numerotarea pinilor la mai multe tipuri de circuit integrat.
Fig. 3.14 Num erotarea pinilor la circuitele integrate
3.6.1 Tipuri de terminale a)
Aripa de pescarus (Gull Winged) este un terminal folosit la componentele de tip SMD, fiind foarte sensibil la deteriorari;
Fig. 3.15 Term inal de tip aripa de pescarus b)
De tip "J" ("J" leaded) -este utilizat tot la componentele de tip SMD, însa mult mai rezistent decât cel de tip aripa de pescarus; Fig. 3.16 Term inal de tip "J" c)
Term inal de tip canelura (castellation) - are forma semicilindrica, fiind cel mai rezistent tip de terminal; este de tip SMD;
Fig. 3.17 Term inal de tip "canelura" d)
Term inal de tip BUTT (balam a) sau "I" - este un terminal folosit la unele componente de tip THD si in special la circuite integrate. Fig. 3.18 Term inal de tip BUTT (balam a) sau "I"
3.6.2 Tipuri de circuite integrate Cunoscând tipurile de terminale putem sa retinem foarte usor tipurile de capsule de circuit integrat. Mai jos se dau cele mai uzuale capsule de circuit integrat. (fig. 3.19)
Capsula de tip TSOP (Thin Small Outlined Package).
Capsula de tip SOIC (Small Outlined Integrated Circuit). Are distributie DIL a terminalelor si forma acestora de tip aripa de pescarus.
Capsula de tip SOJ (Small Outlined "J"). Are distributie DIL a terminalelor si forma acestora de tip J.
Capsula de tip PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier). Are patru rânduri de terminale de tip J.
Capsula de tip QFP (Quad Flat Pack) sau fine pitch. Are patru rânduri de terminale de tip aripa de pescarus.
Capsula de tip BGA cu terminale sub forma de bilute distribuite dupa o matrice.
Fig. 3.19 Form e constructive de circuite integrate
3.7
Cristalul
Cristalul este o componenta electronica cu rol de oscilatie. Acesta creeaza frecventa de oscilatie care controleaza temporizarea în echipamentele electronice cum sunt calculatoarele, receptoarele de televiziune. Marimea fizica ce caracterizeaza cristalul este frecventa. Unitatea de masura pentru frecventa este hertul (Hz). Simbolul literar al cristalului în schemele de amplasare poate fi . Cel mai raspândit cristal este cristalul de cuart, dar se mai întâlneste si mica. Exista mai multe forme constructive de cristale: axial, radial, cu doua sau mai multe terminale, forma si dimensiunile componentei variind în functie de aplicatie si te tipul placii. În cazul cristalului cu mai mult de 2 terminale se tine cont de orientare, la cele cu 2 terminale netinându-se cont. Oscilatoarele mici sunt introduse în învelisuri de plastic sau metal. Ele sunt de diferite dimensiuni si pot avea fie caneluri, fie terminale metalice simple sau în forma de "J".
Fig. 3.20 Form a constructive de cristale
3.8
Conectorul Conectorul este o componenta care face legatura între 2 circuite. Simbolul literar al conectorului, în circuitele electronice poate fi: J, P sau E (unii clienti folosesc si SK).
În unele cazuri (de cele mai multe ori) se tine cont de orientare, iar în altele nu. De cele mai multe ori forma conectorului indica orientarea corecta a acestuia, nefiind posibila montarea lor în mod gresit. Cheia (semnul care indica orientarea) poate fi o taietura pe un colt, o fanta pe o latura, un numar (numarul 1), acesta indicând pinul numarul 1. Exista conectori de tip mama si respectiv de tip tata. De obicei (ca regula) conectorii de tip mama sunt fixati într-un circuit alimentat, iar conectorii de tip tata se leaga la un circuit nealimentat. În figura 3.21 se indica câteva tipuri de conectori.
Fig. 3.21 Form e constructive de conectori
4. Simboluri ale componentelor electronice Pentru a fi recunoscute mai usor pe placi, componentele electronice sunt însotite de simboluri literare. Fiecare dintre aceste simboluri literare reprezinta un tip de componenta electronica. În tabelul de mai jos se prezinta lista simbolurilor literare pentru cele mai întâlnite componente electronice.
Nr. Crt. Simbol literar
Semnificatia
1
R
Rezistori
2
RN, RP
Retele sau grupuri de rezistori
3
C
Condensatori
4
CN, CP
Retele sau grupuri de condensatori
5
L, FB
Bobine (inductori)
6
T
Transformatoare
7
D, Cr
Diode
8
CR (VR)
Retele (punti) de diode
9
Q*
Tranzistori
10
U, IC
Circuite integrate
11
X, Y, Z
Cristale
12
F
Sigurante
13
S, SW
Comutatori
14
J, P, E
Conectori
15
K
Relee
16
FL
Filtre
17
XIC, XU
Socluri de circuite integrate
18
B, BAT
Baterii
19
HS
Radiatoare
20
XBT
Socluri de baterii
21
SPK
Speaker (difuzori)
22
MIC
Microfon
* Unele firme producatoare de placi electronice folosesc ca simbol literar T în cazul tranzistorului, netinând cont de notatia internationala. Exemple de componente electronice montate pe placi:
