Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

Все магнитные материалы подразделяют на два класса.

Магнитно-мягкие материалы обладают большой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис. К подобным материалам относят листовую электротехническую сталь, железоникелевые сплавы (пермаллой), магнитодиэлектрики (например, карбонильное железо) и высокочастотные ферриты. Эти материалы применяют в сердечниках трансформаторов, электродвигателей, реле и индуктивных катушек. Ферриты используют также для «магнитных антенн» радиоприемников.

Магнитно-твердые материалы имеют большую коэрцитивную силу и способны длительное время сохранять свое намагничивание. Именно это их свойство, а также способность притягивать железные предметы и привели человечество к открытию ферромагнетиков и исследованиям магнитных явлений. Магнитно-твердые материалы классифицируют по способу их получения.

Литые материалы получают на основе сплавов Fe-Ni-AI и Fe-Ni-AI–Co, легированных медью, титаном, ниобием и некоторыми другими элементами.

Порошковые материалы получают путем прессования и спекания различных порошков, например ферритов бария и кобальта.

Магнитно-твердые материалы широко используют для изготовления постоянных магнитов динамических головок, измерительных приборов, в электродвигателях, устройствах магнитной памяти.

Печатные платы

По мере роста интеграции компонентов в микроэлектронике, когда отдельные функциональные блоки устройств в виде интегральных микросхем в устройстве стали миниатюрными и уменьшились напряжения и токи их питания, старые способы проводного монтажа стали бессмысленны. Произошел переход к печатному монтажу, в основу которого была положена печатная плата.

Свое название печатная плата получила по первоначальному процессу изготовления путем печати фотошаблонов. В настоящее время подобные платы изготавливают травлением, но название сохранилось.

Плата является пластиной из электроизоляционного материала (стеклотекстолита или гетинакса) с поверхностным слоем фольги, которой травлением придан рисунок необходимых соединений выводов компонентов. В плате выполняются отверстия для крепления компонентов и контактные площадки для крепления и пайки деталей (рис. 35).

Рис. 35. Печатные и макетные платы

Платы могут быть одно- и двухсторонними, а также многослойными. Соединительные проводники из тонкой медной фольги, остающиеся после травления, называют дорожками. В конечном счете, проводящий рисунок из дорожек и контактных площадок представляет собой своеобразную монтажную электрическую схему устройства. Таким образом, печатная плата несет двойную функцию, играя роль универсального межкомпонентного соединителя и, одновременно, несущей конструкции для навесных компонентов, разъемов и т. п. деталей.

Опытные радиолюбители самостоятельно разрабатывают разводки печатных плат и изготавливают их. В литературе имеется на этот счет множество полезных рекомендаций. Однако следует отметить, что разработка рисунка (по научному — топологии) разводки проводников и размещения компонентов на плате является даже для сравнительно простых устройств не простой задачей. Дело в том, что при этом необходимо учесть множество самых разных факторов: минимизация длины дорожек, отсутствие их пересечения на одной плоскости, взаимные электромагнитные наводки, теплоотвод и т. д.

В профессиональной деятельности для этих целей используются специальные компьютерные программы автоматизированного проектирования. Процесс нанесения фотошаблона, например на лазерном принтере, конечно, не так сложен, но вот последующее химическое травление требует большой аккуратности и терпения. Поэтому начинающим радиолюбителям рекомендуется на первых порах ограничиться более простыми макетными платами, на которых закрепляются компоненты, а соединения выполняется тонкими проводниками, или готовыми печатными платами.

Радиаторы охлаждения

Работа электронных устройств с неизбежностью приводит к их нагреву вследствие потерь при протекании тока, поглощения переменных высокочастотных полей и других факторов. В то же время многие характеристики компонентов сильно зависят от температуры. Поэтому на практике принимают меры, не только уменьшая рабочие токи и применяя специальные материалы, но и непосредственно по их охлаждению.

Тепло от нагретого тела может отводиться излучением, теплопроводностью и конвекцией. В любом случае развитие охлаждающей поверхности существенно увеличивает теплоотдачу.

Наиболее простой прием заключается в использовании специальных радиаторов, закрепляемых на соответствующих компонентах.

Радиаторы изготавливают из легких сплавов, снабжая их большим числом разнообразных ребер, увеличивающих теплоотдачу в окружающий воздух за счет конвекции (естественной) и вынужденной (обдув). Кроме того, внешнюю поверхность радиаторов зачерняют для увеличения теплового излучения. В теле радиаторов выполняют посадочные поверхности, сопрягаемые с соответствующими корпусами компонентов: диодов, транзисторов и интегральных схем (рис. 36).

Рис. 36. Радиаторы охлаждения

Основным параметром радиаторов является так называемое «тепловое сопротивление». Это «сопротивление» вводится из аналогии процессов теплопроводности и электропроводности. В рассматриваемом случае причиной передачи тепла выступает разность температур (аналог разности потенциалов) между нагретым телом и окружающей средой (измеряется в градусах), а следствием (аналогом электрического тока) — тепловой поток (измеряется в ваттах). Деля количественную меру причины на количественную меру следствия, получаем количественную меру теплового сопротивления в град/Вт.

Выпускаются радиаторы малой мощности с тепловым сопротивлением от 4 до 10 град/Вт, средней — от 2 до 4 град/Вт, большой мощности — от 2 до 1 град/Вт и очень большой, для которых оно меньше.

Необходимо иметь в виду, что дополнительный обдув радиаторов потоком воздуха от вентилятора сильно снижает величину теплового сопротивления.

Поскольку радиаторы выполняют из металла, то в случае, если корпус компонента не должен заземляться, между ним и радиатором вводят проводник тепла, обладающий электроизоляционными свойствами: слюда, окись алюминия или специальная термическая смазка (компаунд). Смазки приготовляют из смесей окиси бериллия, нитрита бора, силиконового каучука и стекловолокна. Смазки имеют тепловые сопротивления от 0,1 до 0,45 град/Вт. Тепловое сопротивление смазки и радиатора в процессе теплопередачи включаются последовательно (складываются).

Смазку обязательно используют, например, при фиксации радиатора с микровентилятором на центральном процессоре компьютера.