обычный гетинакс или текстолит можно наклеить проводники, вырезанные из медной или латунной фольги (см. § 11.5).

11.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Как правило, для каждого функционального узла или для малогабаритной радиоаппаратуры радиолюбители разрабатывают специальную печатную плату, основой которой является гетинакс или стеклотекстолит, облицованный медной фольгой с одной стороны, реже-с двух сторон.

Оригинал рисунка печатных проводников выполняют на координатной сетке, образуемой пересекающимися под прямым углом рядами параллельных линий. Для печатных плат промьпц-ленной аппаратуры принят стандартный шаг координатной сетки (расстояние между соседними параллельными линиями), равный 2,5 мм. В любительских конструкциях рекомендуется принимать такой же шаг либо шаг размером 5 мм. В узлах координатной сетки, т.е. на пересечениях ее линий, располагают контактные площади . В отверстия, просверленные в центрах контактных площадок, будут впаиваться выводы элементов. В некоторых случаях, например при малых расстояниях между выводами какого-либо элемента, контактные площадки приходится делать и иа линиях между узлами.

Электронная промышленность выпускает ряд типов элементов с расстояниями между осями выводов, равными стандартному шагу печатного монтажа 2,5 мм, с расстояниями, кратными по отношению к этому размеру: 5; 7,5 мм и т. д. или 1,25 мм. К числу таких элементов относятся, например, электролитические конденсаторы К50-6, керамические подстроечные конденсаторы

КПК-МП, транзисторы серий ГТ322, КТ306, КТ312, КТ315, КТ316, КТ325, КТ326, микросхемы серий К224, К237 и др.

Расстояния между выводами других элементов с гибкими проволочными выводами (например, резисторов ВС, МЛТ, конденсаторов КД, КТ, БМ, МБМ, КМ) легко привести к размеру, кратному шагу координатной сетки 2,5 или 5 мм, соответствующей формовкой (изгибом) выводов элементов.

На рис. 11.9 показан пример компоновки на печатной плате УЗЧ, в котором использована микросхема К2УС245. Здесь позиционные обозначения элементов усилителя соответствуют его принципиальной схеме.

11.4. ПРОСТЕЙШИЕ

КОНСТРУКТОРСКИЕ

РАСЧЕТЫ

Расчет установочвых параметров элементов

Установочный объем У^, элемента определяют исходя из максимальных (с учетом монтажа) размеров по ширине В, длине L и высоте Н. Произведение этих величин с коэффициентом запаса 1,5 определяет установочный объем большинства элементов (кроме полупроводниковых и электровакуумных приборов, резисторов с большой мощностью расеяния и элементов, работающих при высоких напряжениях): Уу = 1,5 BLH.

Сумма установочных объемов элементов меньше полного объема устройства.

На практике обычно пользуются отношением суммы установочных объемов элементов к общему объему устройства. Для таких радиолюби-

тельских конструкций, как блоки питания или радиоприемники, это отношение составляет ),3... 0,6, а для передающих устройств - 0,2... 0,3.

При компоновке элементов на плоских печатных платах оперируют понятием установочной площади элемента, которую для большинства элементов вычисляют по формуле S = = 1,25 BL. При определении полной площади платы вводят коэффициент ее увеличения, равный 2...3 (другими словами, полная площадь будет в 2-3 раза больше установочных площадей всех элементов).

Оценка тепловых режимов

Детали радиоаппаратуры могут нагреваться за счет как внешних источников тепла (солнечная или тепловая радиация, повышение температуры окружающей среды), так и внутренних (резисторы с большой мощностью рассеивания, мощные транзисторы и диоды, трансформаторы питания и лампы). Повьпнение температуры влияет на электрические параметры устройства ( уходит настройка на радиостанцию, ухудшается качество работы, повышается энергопотребление, выходят из строя отдельные элементы и т.п.) и на работу различных его механизмов (верньерно-шкальных, лентопротяжных и т.п.), что проявляется в заедании осей, детонации звука и т.д.

Часто причиной нарушения нормальной работы служит неправильное расположение элементов устройства при компоновке. Так, если в передатчике рядом должны быть расположены мощная генераторная лампа и кварцевый резонатор, то их надо разделить тепловьпм экраном, исключающим перегрев кварца. В этом случае конвективные потоки тепла от лампы 1 (рис. 11.10) не попадут на кварцевый резонатор 2. Полированная поверхность металлического экрана 3 отражает большую часть лучистых потоков тепла. Для дальнейшего разделения использован теплоизоляционный экран 4, изолирующий кронштейн 5 от металлического экрана.

Этот пример указывает на то, что при компоновке элементов следует быть внимательным к тепловым потокам в устройстве. Расчеты те-

Копвенцая

♦ \ \

пловых режимов аппаратуры весьма сложны и, как правило, недоступны радиолюбителю-конструктору. Поэтому следует внимательно анализировать конструкцию, чтобы правильно оценить качественную картину процессов теплообмена. Для приближенной оценки можно ограничиться вычислением среднего потока тепловой энергии с единицы поверхности футляра. Поскольку КПД радиоаппаратуры обычно намного меньше единицы, то для такой оценки можно пользоваться отношением мощности, потребляемой от источника питания, к поверхности футляра. Это отношение не должно превышать примерно 0,02 Вт/см для конструкций в металлическом корпусе и 0,01 Вт/см -в пластмассовом или деревянном корпусе.

Расчет радиаторов для полупроводниковых приборов

Для обеспечения нормального режима работы мощных полупроводниковых приборов используют радиаторы различной конструкции, которые увеличивают эффективность теплоотво-да, понижают температуру приборов, увеличивают надежность и срок их службы.

Для расчетов радиаторов необходимо знать параметры, определяющие так называемые тепловые сопротивления отдельных участков системы полупроводниковый прибор-радиатор . К ним относятся тепловые сопротивления коллекторный переход-корпус транзистора , корпус транзистора-радиатор и радиатор-окружающая среда .

Тепловое сопротивление коллекторный переход-корпус транзистора (диода) определяется конструкцией самого прибора и, естественно, не может быть изменено. Для уменьшения теплового сопротивления корпус транзистора (диода)-радиатор поверхность радиатора в месте крепления полупроводникового прибора необходимо отшлифовать, проложить между ними тонкую свинцовую прокладку или смазать соприкасающиеся плоскости транзистора и радиатора невысыхающим маслом (например, си-

S, си -

Рис. 11.10 Рис. 11.11

2 h 6 8 10 1г 11 Р,Вт

ликоновым). Если корпус транзистора или диода необходимо изолировать от радиатора, то лучше изолировать весь радиатор от шасси.

Для изготовления в любительских условиях наиболее подходят радиаторы в виде прямой или изогнутой пластины. Расчет таких радиаторов несложен и может быть выполнен по графику, показанному на рис. 11.11. Зная рассеиваемую полупроводниковыми приборами мощность Р (Вт) и допустимую температуру перегрева At (от 10 до 70°С), определяют площадь поверхности радиатора в виде пластины; ее толщина должна быть 2... 4 мм. Следует учесть, что при введении слюдяной прокладки эффективность радиатора уменьшается на 20... 50%, а это требует соответствующего увеличения его поверхности.

Конструкция радиаторов

Для изготовления радиаторов радиолюбителям наиболее доступны листовой алюминий или его сплавы. Использование для этого меди и ее сплавов нецелесообразно, хотя и несколько увеличивает эффективность радиатора. Дело в том, что радиаторы из этих материалов втрое тяжелее, к тому же медь очень вязка и поэтому плохо обрабатывается резанием.

Простейший радиатор представляет собой пластину (рис. 11.12, о). Для уменьшения теплового сопротивления между корпусом полупроводникового прибора и радиатором достаточно зачистить место установки полупроводникового прибора наждачной бумагой. Такой радиатор необходимо располагать вертикально, так как при этом почти вдвое увеличивается его эффективность. Если коллектор мощного транзистора должен быть соединен с металлической монтажной платой, ее можно использовать в качестве радиатора. Место установки диода или транзистора на радиаторе П-образной формы (рис. 11.12,6) необходимо обработать торцевой фрезой, чтобы получился ровный плоский участок необходимых размеров.

Основной недостаток самодельного ребристого радиатора (рис. 11.12, в) - большое тепловое соединение в местах прилегания отдельных пластин (на рисунке эти места выделены жирными линиями), вследствие чего часть поверхности пластин используется неэффективно. От этого

недостатка свободны радиаторы, изготовленные из целого куска материала, например, фрезерованием (рис. И. 12,г).

Недопустимо для всех выводов транзистора средней или большой мощности делать в радиаторе общую прорезь. Отверстия в радиаторе, через которые проходят выводы электродов полупроводниковых приборов и винты, крепящие их накидные фланцы, должны быть возможно меньшего диаметра. Исключением из этого правила является крепление транзисторов серии ГТ403, которые накидными фланцами не комплектуются: отверстие в радиаторе должно иметь диаметр, при котором обеспечивается тугая посадка цилиндрической части корпуса транзистора в его отверстие.

Для эффективного отвода тепла к радиатору должен быть открыт доступ воздуха, поэтому всегда следует стремиться к тому, чтобы радиаторы были расположены вне корпуса устройства, например на его задней стенке. Горизонтальное расположение пластинчатого радиатора (рис. \ \Л2,д) менее целесообразно, чем вертикальное (рис. 11.12,е).

Конструкция уплотнений

Уплотнения применяют для защиты аппаратуры от проникания влаги и пыли. Уплот-нительные прокладки (чаще всего резиновые) используют для герметизации мест стыка кожухов с крышками и вводов кабелей. Так, уплотни-тельная прокладка из резинового шнура (рис. 11.13, о) обеспечивает герметичность устройства при погружении его в воду на глубину до 2 м. Для герметизации мест вывода осей регулировочных элементов (осей переменных резисторов, валиков настройки и т.п.) применяют набор фетровых шайб толщиной 3 ... 10 мм (рис. 11.13,6), пропитанных жидкими смазочными материалами.

Оценка паразитных связей. Конструкция экранов

При конструировании радиоаппаратуры важно учесть паразитные электрические связи, которые могут возникнуть между элементами устройства. Расчет этих связей очень сложен.

Уплотиательные шайбы

Резиновый шнур