Принципи монтажа радиоэлектронной аппаратуры на лампах и не только

Как выполнять монтаж радиоэлектронной аппаратуры, особенности размещения электронных компонентов, инструмент для монтажа, полезные рекомендации.

Специфической особенностью радиоаппаратуры является наличие в ней цепей с токами повышенных частот и большого усиления. Эти моменты предопределяют возможность появления существенных паразитных связей, не предусматриваемых принципиальной схемой, которые могут приводить к резкому ухудшению работы аппарата.

Правильное, грамотное взаимное размещение отдельных каскадов и цепей требует не только хороших знаний, но и .известного опыта. Если для монтируемого аппарата имеется опробованная монтажная схема, то рекомендуется вести монтаж в полном соответствии с такой схемой. Это может сэкономить много времени при настройке аппарата.

Если же монтажной схемы нет, то прежде всего надо руководствоваться соображениями, которые помогут избежать появления паразитных связей.

Предотвращение паразитных наводок

При монтаже радиоприборов следует различать четыре группы электрических цепей:

1. цепи питания постоянным током;
2. цепи питания переменным током частоты электросети (50 или 100 гц*I) при не слишком низком напряжении;
3. цепи звуковой частоты;
4. высокочастотные цепи.

Действие цепей первых двух групп не может быть нарушено какими-либо наводками со стороны других цепей любых групп, ибо наводимые в них потенциалы ничтожно малы в сравнении с действующими.

Тем не менее произвольное расположение и монтаж этих цепей в радиоаппарате могут привести к неприятным последствиям, так как они могут явиться переносчиками наведенных сигналов (главным образом высокочастотных) из одних цепей в другие.

Кроме того, цепи питания переменным током могут оказывать влияние на близрасположенные провода звуковой частоты (особенно сеточные), что проявляется в виде слышимого в громкоговорителе фона переменного тока.

Цепи третьей и четвертой групп при малых величинах действующих в них напряжений и токов могут воспринимать вредные для их нормальной работы паразитные сигналы со стороны других цепей, а при больших величинах напряжений и токов сами могут создавать наводки в других цепях.

При этом может возникнуть не предусмотренная принципиальной схемой положительная или отрицательная обратная связь. Положительная обратная связь возникает, когда .налагающиеся друг на друга переменные токи приблизительно совпадают по фазе: она вызывает сначала повышение усиления, а затем — генерацию.

Если между налагающимися друг на друга напряжениями сдвиг фаз равен приблизительно 180°, то возникает отрицательная обратная связь и как следствие ее — уменьшение усиления.

Чем больше каскадов усиления включено после того или иного проводника, несущего токи высокой или звуковой частоты, и чем этот проводник длиннее, тем опаснее влияние на «его внешних полей.

С другой стороны, чем больше каскадов усиления включено до него, тем большее напряжение получается в нем и тем сильнее его излучение. Поэтому, начиная с определенной длины проводника, в цепях высокой и низкой частот нельзя обойтись без его экранирования.

В каждом каскаде к посторонним полям звуковой и высокой частот наиболее чувствительны провода, соединенные с управляющей сеткой, анодом и теми из электродов лампы, к которым подводится напряжение звуковой или высокой частоты.

К этой же группе проводов относятся отводы катушек и трансформаторов, которые ни непосредственно, ни через конденсатор большой емкости не соединены с землей (корпуеом) или проводом минуса анодного напряжения. Все же провода, идущие к источникам питания, относятся к цепям первых двух категорий.

Все провода, несущие токи звуковой и высокой частот, должны быть как можно короче и прокладывать их надо по возможности прямолинейно. При длине провода больше 40—50 мм и если смежные провода идут к каскадам с большой разницей усиления (один-два каскада), необходимо эти провода экранировать.

Экранирование проводников

Характер экранирования определяется частотой проходящего по проводам тока и внутренним сопротивлением его источника (внутренним сопротивлением лампы, сопротивлением колебательного контура и т. п.).

Дело в том, что всякая экранировка увеличивает емкость экранируемых проводов и вносит потери, особенно ощутимые на высоких частотах. Поэтому прй экранировании высокочастотных цепей следует применять экранированные провода с минимальной емкостью и малым объемом диэлектрика (наилучшая изоляция — воздух).

Экранированные провода с незначительной собственной емкостью имеют металлическую броню относительно большого диаметра (примерно 6—10 мм) и тонкую (0,3—0,1 мм) проволочную жилу (рис. 1,а).

Чем толще проволочная жила, тем больше должен быть диаметр экранирующей оболочки, чтобы получилась та же емкость. Провода с токами звуковой частоты менее требовательны к качеству экранирования (рис. 1,6), так как собственная емкость провода начинает сказываться на низких частотах лишь при значительной протяженности его.

В усилителях с широкой полосой частот экранирование с большой емкостью искажает частотную характеристику, срезая высшие частоты. Поэтому и здесь приходится применять укороченные соединения высокочастотным экранированным проводом.

Все экранирующие оболочки должны быть эффективно заземлены, так как иначе они совершенно не достигают своей цели. Места их заземлений должны быть тщательно продуманы или подобраны экспериментально.

Рис. 1. Экранированные провода. а—высокочастотные; б—низкочастотные (1—броня; 2—изоляционная трубка; 3—изолирующие втулки; 4—проводник; 5—воздух).

Провода питания постоянным током « переменным током низкого напряжения (для нитей накала ламп сетевых приемников) можно объединять в жгуты.

В эти жгуты можно также вплетать и экранированные провода с токами звуковой частоты, но нельзя вплетать провода, входящие в колебательный контур и несущие высокочастотные токи, даже если они экранированы.

Провода цепи накала, при последовательном соединении нитей накала, как и вообще провода, находящиеся под значительными сетевыми переменными напряжениями, следует прокладывать на максимальном расстоянии от всех чувствительных к звуковой частоте деталей и вплетать их в жгуты проводов питания не следует.

Магнитные поля

Источниками сильных полей являются катушки, дроссели и трансформаторы, особенно имеющие незамкнутые сердечники или сердечники с воздушным зазором. Эти же элементы одновременно являются наиболее чувствительными к посторонним магнитным полям. Переносчиком низкочастотного магнитного поля может являться стальное шасси приемника или усилителя.

Наиболее опасны связи между различными катушками и трансформаторами, работающими в одинаковых полосах частот, например между силовым и микрофонным трансформаторами, между катушками первого и последнего контуров усилителя промежуточной частоты.

Однако при достаточно сильных полях может оказаться вредным и воздействие, например, силового трансформатора на ферритовый сердечник высокочастотной катушки, причем может появиться модуляция принимаемого сигнала фоном переменного тока.

Средствами предотвращения паразитных связей через магнитные поля являются взаимное удаление катушек и трансформаторов, связь между которыми опасна, правильная взаимная ориентация их осей и экранирование.

При равном расстоянии между двумя катушками связь между ними максимальна, если они расположены соосно, и минимальна, если оси их взаимно перпендикулярны (рис. 2).

Рис. 2. Взаимное расположение катушек и трансформаторов, предрасполагающие к возникновению паразитных связей (а) и содействующие ослаблению их (б).

Эффективная экранировка магнитных полей достигается применением сплошных экранов без щелей и отверстий. Особенно ухудшают эффективность экранов вырезы, прерывающие линии индуктированных в них токов, т. е. идущие вдоль магнитных линий ПОЛЯ.

Для экранирования высокочастотных магнитных полей применяют материалы с высокой электропроводностью (алюминий, медь), а для экранирования низкочастотных полей — ферромагнитные материалы (мягкую сталь, листовую электротехническую сталь, пермаллой.).

В наиболее ответственных случаях прибегают к двойной и тронной экранировке (например, при экранировке микрофонных трансформаторов).

Можно экранировать как катушку или трансформатор, создающие сильное поле, так и катушку или трансформатор, которые надо защищать от воздействия этого поля.

Наилучшие результаты дает одновременное экранирование излучающего и воспринимающего элементов. Рисунок 3 иллюстрирует высказанные выше положения .на примере двух конкретных схем приемников.

Рис. 3. К вопросу о паразитных связях в радиоприемнике.

Паразитные связи в общих участках цепей

Предотвращение паразитных связей через общие участки цепей. Отличный от наводок механизм паразитных связей может возникнуть в радиоаппарате из-за прохождения по одним и тем же целям токов различных каскадов.

Такими общими цепями обычно являются цепи пита.ніия и провода заземления (корпус шасси, общий провод). Паразитная связь в этих случаях тем сильнее и опаснее, чем больше полное сопротивление для токов данной частоты общего участка цепи и чем больше усиление между каскадами, токи которых проходят через этот общий участок.

Предотвращение паразитных связей через цепи общего источника питания достигается схемными методами: введением развязывающих RC- или LC-фильтров (рис. 4).

Рис. 4. Устранение паразитной связи через общий источник питания.

При этом, однако, не надо забывать о том, что сопротивление переменным токам развязывающего конденсатора и проводов, которыми он соединяется со схемой, не равно нулю и может сохранить паразитную связь, если развязка общая для двух-трех каскадов или если точка заземления конденсатора выбрана неудачно, так что по заземляющему проводу проходят токи разных каскадов.

Для эффективной развязки в каскадах усиления низкой частоты обычно достаточно лишь правильно выбрать величины R и С. Однако при большом усилении во входных низкочастотных каскадах неудачно выбранные места заземления могут явиться источниками проникновения фона, обусловленного токами, наводимыми в шасси полем силового трансформатора, или падениями напряжения по цепям накала ламп.

В связи с этим, в частности, питание нитей накала переменным током лучше всего производить с помощью двух самостоятельных проводов, один из которых только в одной точке соединяется с шасси. В высокочастотных же каскадах существенную роль могут играть также тип конденсатора (паразитная индуктивность) и длина соединительных проводов.

В общем случае конденсатор развязывающего фильтра следует располагать в непосредственной близости к тому каскаду, цепь питания которого он развязывает.

Общий провод (земля), особенности монтажа

В высокочастотных каскадах заземляющий провод надо рассматривать как часть колебательного контура. Если он явится общим для нескольких контуров, то индуктивность, присущая даже прямым проводам, вызовет в нем общее падение напряжения и, следовательно, создаст увеличивающуюся с частотой связь (часто нежелательнуюі), которую с трудом можно обнаружить.

Рис. 5. Соединение проводов, подлежащих заземлению в одной точке: а—усилитель высокой частоты; б—преобразователь частоты, в — усилитель промежуточной частоты; г—диодный детектор; д—усилитель низкой частоты.

Единственно правильное решение — это свести все заземляющие соединения, принадлежащие одному контуру и одному каскаду усиления (если даже соединение с землей производится через конденсаторы, как на рис. 5), в одну точку на катоде соответственной лампы.

Для звуковой и высокой частот катод образует нулевую точку каждого усилительного каскада и всегда должен быть соединен непосредственно или, если это невозможно из-за находящихся в цепч катода сопротивлений, через конденсатор с шасси. Исключение составляют только схемы с отрицательной обратной связью, напряжение которой выделяется в цепи катода, генераторы с катушкой обратной связи в цепи катода и усилители с катодным выходом.

Если шасси изготовлено из изоляционного материала, то точки заземления различных каскадов должны быть соединены между собой и с гнездом заземления одним проводом достаточно толстого диаметра (0,5—1,5 мм) проводом, по возможности прямым и коротким.

Заземление высокочастотных каскадов с контурами, настраивающимися конденсаторами переменной емкости, лучше всего производить в точке заземления ротора конденсатора. К этой же точке нужно присоединить возможно более коротким и прямым путем соответствующие концы контурных катушек и входящих в контур постоянных и подстроечных конденсаторов.

Монтажный инструмент

Хорошее качество монтажа требует правильного подбора монтажных инструментов и хорошего состояния их. Важнейшие монтажные инструменты, применяемые радиомастерами, показаны на рис. 6, 7, 8, 9.

Отвертки должны быть правильно заточены (рис. 10,б), иметь закаленные (но не перекаленные!) жала и выбираться по размеру в соответствии с длиной шліица на головке завинчиваемого винта (рис. 10,д). Гаечные ключи (рис. 6,6) применяются для завинчивания и фиксации шестигранных гаек и болтов.

Плоскогубцы (рис. 7,а) применяются для удерживания и изгибания проводов и выводов деталей при подготовке их к монтажу и во время монтажных операций. Круглогубцы (рис. 7,в) служат для сгибания проводов и образования колечек при креплении проводов под зажимы, винты.

Рис. 6. Отвертки (а) и гаечные ключи (б).

Рисі 7. Основной монтажный инструмент: а —плоскогубцы; б— утиный нос; в—круглогубцы; г—кусачки д—бокорезы; в—монтерский нож; ж—пинцеты; з—ножницы.

Рис. 8. Приспособления для укладки и правки проводов.

Порядок образования петли шжазан на рис. 11. Кусачки (рис. 7,г) и бокорезы (рис. 7,д) применяются для откусывания проводов, тонких лепестков. Монтерский нож рис. 7,в) применяют для зачистки проводов. Пинцеты (рис. 7,ж) служат для поддержания припаиваемых проводов и мелких деталей.

Ножницы (рис. 7,а) применяются для обрезки изолирующих оплеток -проводов и нарезки тонких листовых материалов (бумаги, лакоткани, фольги, электрокартона).

При укладке и правке монтажных проводов полезны простые инструменты, представленные на рис. 8: прижимка (а), крючок (б) для вытягивания проводов и угольник (в) для укладки нескольких параллельно идущих проводов.

Для осмотра труднодоступных мест монтажа применяют зеркальце и миниатюрную переносную лампочку на длинных ручках (рис. 9).

Рис. 9. Приспособления для осмотра труднодоступных мест монтажа, а—зеркальце; б—осветительная лампочка.

Рис. 10. Заточка от вертки и выбор ее размера. а—неправильная; б—правильная; в и г —неправильно выбранный размер отвертки; д—правильно выбранный размер отвертки.

Зачистка и заделка концов монтажных проводов. Удаление внешней изоляции с концов монтажных проводов (хлопчатобумажной оплетки, хлорвиниловой трубки, резины!) надо производить очень осторожно, чтобы при этом не повреждались токопроводящие жилы.

Рис. 11. Последовательность выгибания петли на конце провода с помощью круглогубцев, а—провод; б—губки круглогубцев.

При известном навыке эту операцию можно удовлетворительно производить при помощи остро заточенного монтерского ножа, лезвия бритвы, ножниц, острых бокорезов. Применяются также специальные щипцы для удаления изоляции (рис. 12).

Рис. 12. Щипцы для удаления изоляции с проводов, 1—режущие кромки; 2—провод в изоляции.

Зачистку проводов с эмалевой изоляцией производят лезвием ножа или бритвы, надфилем или мелкой стеклянной шкуркой.

Во избежание загрязнения зачищаемой поверхности ііроводов надо избегать непосредственного касания ее пальцами. Скрутку многожильных проводов после их зачистки следует производить через бумажку.

Заделка изоляции у зачищенного конца провода

Заделка изоляции у зачищенного конца провода производится после его облуживания. Распространенные способы заделки концов проводов представлены на рис. 13. Закрепление концов нитки показано на рис. 14.

Рис. 13. Заделка монтажных проводов с волокнистой изоляцией. а — покрытие нитролаком или клеем БФ-4; б—закрепление капсюлем из органического стекла; в —закрепление наконечником из пресс-порошка; г — обвязка ниткой; І—слой приклеивающего материала.

Рис. 14. Последовательность закрепления проводника путем обвязки ниткой.

Заделка концов экранированного провода может осуществляться аналогично, с той лишь разницей, что экранирующую оболочку отрезают на большем протяжении, чем внутреннюю изоляцию, и снабжают бандажом из голого медного провода, который затем припаивают (рис. 15,а).

Рис. 15. Заделка экранированного провода при помощи бандажа (а) и последовательные стадии получения вывода от оплетки, из самой оплетки (б).

Но можно осуществить и непосредственный вывод конца экранирующей оплетки (рис. 15,б). Для этого сначала на .расстоянии 20—30 мм от конца провод изгибают и с внешней стороны изгиба жилки оплетки аккуратно раздвигают с помощью тупой иглы.

Затем через образовавшееся отверстие вытягивают конец провода. Свободный конец оплетки натягивают, причем из него формуется плоская гибкая шинка.

Вязка провода в жгуты

Вязка провода в жгуты (рис. 16) производится при помощи толстых ниток (№ 10). При наличии монтажной схемы жгуты заготовляются предварительно на специальных шаблонах (рис. 17).

Рис. 16. Вязка жгута проводов.

Если монтажная схема не разработана, то предварительно осуществляют монтаж одиночными проводами, располагая их так, чтобы они по мере монтажа формировала будущие жгуты.

При этом концы проводов, которые войдут в жгут, не запаивают. Затем эти провода прямо в монтаже обвязывают в нескольких местах нитками и вынимают из монтажа, стараясь не деформировать.

Рис. 17. Разложенный и обвязанный жгут из монтажных проводов на шаблоне.

После этого производят полную обвязку жгута, вновь укладывают его в аппарат и производят пайку. Некоторые специфические способы соединения проводов при помощи пайки представлены на рис. 18.

Рис. 18. Соединение нескольких проводов в одной точке, а —на изолированном лепестке; б— на проводе при помощи спиральки в.

Элементы механического монтажа

Наиболее мелкие детали (сопротивления, конденсаторы) часто монтируются без специального закрепления путем впаивания за выводы. Наряду с этим их иногда собирают на групповых монтажных планках, снабженных лепестками или стойками (рис. 19).

Рис 19. Групповые монтажные планки.

Для крепления деталей среднего размера (бумажных и электролитических конденсаторов, небольших трансформаторов и т. п.) широко применяются разнообразные крепежные скобки и угольники, изготавливаемые из листовой стали, алюминия, латуни толщиной 0,1—1 мм (рис. 20).

Рис. 20. Крепежные скобки, хомутики и угольники для поверхностного монтажа радиоэлектронных компонентов. Пример применения их для крепления электролитических конденсаторов. 1 —вертикальная панель; 2—горизонтальная панель; 3 — изолирующие подкладки (электрокартон); 4 — контактный лепесток.

В последнее время крепление таких деталей часто производят путем приклеивания к поверхности шасси клеем БФ. Клей БФ также применяют для скрепления половинок чашеобразных сердечников из карбонильного железа.

Крупные тяжелые детали (силовые и выходные трансформаторы, блоки переменных конденсаторов и т. п.) снабжаются готовыми приспособлениями для их механического монтажа.

Для придания жесткости длинным проводам или проводам высокочастотных цепей, стабильность настройки которых требует неизменного положения всех проводников, пользуются опорными лепестками на изолированных стойках (рис. 18,а), а при проходе провода через металлические шасси применяют жестко закрепленные изоляционные втулки или накладки (рис. 21).

Рис. 21. Проход проводов через металлические панели.

При соединении в одной. точке нескольких проводов в этой точке устанавливают изолированный лепесток или на место соединения их надевают спираль из голого луженого провода, пропаиваемую вместе с соединяемыми проводами (рис. 18,6).

При необходимости удлинить ось переменного сопротивления, переключателя или другого органа управления пользуются средствами, показанными на рис. 22.

Рис. 22. Удлинение осей. а и б—разъемные соединения; в и г—соединения на заклепках.

Порядок налаживания смонтированного . радиоприбора. По окончании монтажа, раньше, чем включать питание, надо проверить правильность монтажа, закрепление всех деталей и проводов, освободить монтаж от случайно попавших в него обрезков проводов, изоляции и капель припоя.

Осмотр монтажа

Осмотр монтажа требует большой тщательности. Попадающие иногда на ламповые панельки или монтажные планки капли припоя замыкают накоротко соседние контакты и могут привести к аварии еще неналаженного аппарата при первом же его включении.

После осмотра монтажа и устранения обнаруженных при этом дефектов очень полезно хотя бы с помощью пробника проверить отсутствие короткого замыкания в обшей анодной цепи ламп, убедившись в отсутствии его, можно включить питание. При этом в цепи питания обязательно должны стоять плавкие предохранители и — желательно — амперметр, контролирующий ток питания.

Если потребляемый ток оказывается значительно больше расчетного, то аппарат следует немедленно выключить и признать неисправным. Дальнейшая работа с неисправным аппаратом должна начинаться с отыскания я устранения имеющихся неисправностей.

Если потребляемый ток не вызывает опасений за исправность аппарата, то очередной работой является налаживание, состоящее в проверке и, если требуется, подгонке режимов питания всех каскадов, а затем настройке колебательных контуров.

При проведении этих работ, выполнению которых посвящены следующие две главы, могут также обнаружиться неисправности, связанные с ошибками в монтаже, неисправностью или несоответствием отдельных деталей, наличием самовозбуждения.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.