Навесной монтаж
Навесной монтаж — способ монтажа электронных схем, когда расположенные на изолирующем шасси радиоэлементы соединяются друг с другом проводами или непосредственно выводами.
Содержание
Промышленные конструкции
Промышленные и любительские ламповые конструкции навесного монтажа используют металлические шасси (соединённые с общим проводом схемы или непосредственно выполняющие роль общего провода. Ламповые и релейные панели, трансформаторы, дроссели и прочие крупногабаритные детали крепятся непосредственно к шасси, мелкие резисторы и конденсаторы — распаиваются непосредственно к выводам панелей и крупных деталей, либо к контактным лепесткам (контактным колодкам), изолированным от шасси. При заводском изготовлении монтажники руководствуются технологическими картами, чтобы не пропустить элемент или перемычку. Надёжность промышленных изделий, выполненных навесным монтажом, в целом ниже, чем у аналогов на печатных платах. Ремонтопригодность — выше, в том числе за счёт меньшей плотности компонентов и простоты доступа к ним.
В массовой электронике навесной монтаж применялся до 50—60-х годов, впоследствии уступив место печатным платам; за навесным монтажом осталась ниша — коммутация трансформаторов и аналогичных крупногабаритных изделий.
Навесной монтаж остаётся наиболее уместным способом монтажа ламповой техники — как из-за конструктива ламповых панелей и крупногабаритных трансформаторов, так и из-за лучшего температурного режима отдельных компонентов, эффективной механической развязки ламп, возможности оптимального подбора сечения соединительных проводников и сокращения общего числа паяных соединений в цепи сигнала. Для лучшей механической развязки ламп соединительные провода (а также вывод резисторов и конденсаторов, распаиваемые непосредственно к ламповым панелям) формуются с S-образными изгибами, избегая прямых, жёстких перемычек.
Любительская практика
В любительских конструкциях монтаж ведётся на изолированных (диэлектрических) шасси. К шасси крепятся металлические стойки, к стойкам — компоненты схемы, соединяемые непосредственно или перемычками из проводов. Мелкие элементы (например, резисторы) могут припаиваться прямо к большим. Микросхемы при навесном монтаже прикрепляют к плате вверх выводами. Такой стиль монтажа на жаргоне радиолюбителей называется «мёртвый жук».
В любительской полупроводниковой практике его применяют и сейчас для создания простых конструкций, когда травить плату невыгодно. Также «мёртвым жуком» самодельщики делают высокочастотные схемы, в которых проводники должны быть как можно более короткими. Если в схеме есть крупные детали (потенциометры, тумблеры, большие конденсаторы и т. д.), часть элементов может закрепляться навесом на них, экономя пространство на печатной плате. Типичный пример — матрица кнопок в микроконтроллерном устройстве, когда последовательно с каждой кнопкой включается диод. В таком случае выгоднее всего припаивать диоды прямо к кнопкам: если, например, матрица состоит из 16 кнопок, подключенных квадратом 4×4, к плате идут всего 8 проводов (а не 20).
Источник
Печатная плата и навесной монтаж: в чем разница?
Не хочешь смотреть рекламу? Зарегистрируйся!
Вопрос, который уже не одно десятилетие занимает музыкальную общественность: что лучше раскрывает тональные характеристики усилителя? Ручная сборка и навесной монтаж деталей или автоматизированная установка компонентов на печатных платах? Мы решили привлечь к этой дискуссии трех гуру из мира создания усилителей, чтобы узнать ответ.
Некоторые пуристы утверждают, что усилители, схема которых собрана вручную способом навесного монтажа электроники, всегда звучат лучше, чем те, электронные компоненты которых монтируются на используемых в массовом производстве печатных платах (в англ. – PCB — printed circuit board).
Конечно, по нашим собственным ощущениям хорошая ручная сборка всегда должна быть лучше машинной штамповки. Однако усилители, собранные на печатных платах по своим характеристикам могут превосходить усилители ручной сборки, при условии продуманной и проработанной конструкции. В частности, в новой линейке усилителей Astoria от Marshall используется как навесной монтаж, так и печатные платы.
Навесной монтаж
Начнем с навесного монтажа. Что он, собственно, из себя представляет? В него входит множество различных методов конструирования.
Усилители Fender до 1986 года использовали монтажные панели (так называемые eyelet board) из диэлектрического материала с проделанными отверстиями, компоненты же продевались сквозь эти отверстия и соединялись друг с другом.
Разъемы для ламп, а также передняя и задняя панели всегда монтируются навесным способом. Также в конструкции многих ранних британских усилителей применялись бакелитовые полоски с двухсторонними рядами клемм-башенок (turret board), на которые и монтировали компоненты.
Все это в совокупности является навесным монтажом – когда каждый электронный компонент монтируется вслед за предыдущим на одной или нескольких монтажных панелях.
Этот способ установки компонентов является самым простым, но также и самым трудоемким. Все компоненты должны быть не только вручную припаяны и правильно расположены, но также каждое звено схемы должно максимально соответствовать оригиналу по своим параметрам и характеристикам.
Ранние усилители Hiwatt и оригинальные Matchless создавались с навесным монтажом. На сегодняшний день очень мало серийных усилителей производятся с навесным монтажом, хотя усилители Carr являются одним из известных примеров. Также некоторые компании используют в усилителях обновленные версии «фендеровских» монтажных панелей с отверстиями.
Печатные платы
Первоначально идея сделать токопроводящие медные дорожки на одном куске непроводящего электрический ток материала (диэлектрика) восходят к 20-м годам XX века, но только после Второй Мировой войны их начали изготовлять в больших объемах.
Есть десятки различных видов печатных плат, от самых простых односторонних с медными дорожками на стеклотекстолите (или подобном диэлектрическом материале), до комплексных многослойных и технически сложных плат, используемых в компьютерной и космической технике.
В большинстве случаев в гитарных усилителях стоят односторонние или двухсторонние платы, в которых с одной стороны припаиваются электронные компоненты, а с другой стороны проходят маленькие металлические дорожки, соединяющие все детали схемы в единую конструкцию.
Когда электронный компонент запаивается в плату, он надежно фиксируется в ней, что дополнительно повышает надежность конструкции.
Наиболее важным моментом для производителей в производстве печатных плат является возможность полностью автоматизировать паяльный процесс. Вместо трудозатратного последовательного запаивания каждого компонента, автомат на конвейере может сразу вставить все компоненты в одну плату и опустить ее в ванну с расплавленным припоем, что сокращает временные затраты на производство каждой схемы в сотни раз. Однако, не все так просто. Некоторые типы печатных плат не переносят повторное нагревание и охлаждение – они могут привести к появлению трещин, что увеличивает электрическое сопротивление токопроводящих дорожек, влияя на звуковые характеристики аппаратуры. Увеличение сопротивления в сильноточных местах может привести к тому, что дорожка может попросту сгореть.
Есть еще одно преимущество печатных плат – их однотипность и возможность многократного точного воспроизведения изначального образца. Дело в том, что каскады хай-гейн аппаратуры очень чувствительны – малейшие сдвиги компонентов даже на 1мм могут иногда повлиять на звуковые характеристики усилителя. При ручной сборке схемы невозможно достичь абсолютно одинакового расположения компонентов, по этой причине многие производители Hi-End аппаратуры, в частности, такие как Bogner и Soldano используют печатные платы высокого качества, с большой толщиной платы и толстыми медными проводниками.
Навесной монтаж и печатные платы часто соседствуют друг с другом, используя преимущества обеих технологий. В таких высококлассных усилителях как Royalist от Tone King или Astoria от Marshall используются качественные печатные платы с ручной установкой компонентов и переключателей.
По нашему опыту, лучший результат всегда достигается, когда достоинства обеих методов конструирования сочетаются вместе.
Спросим у экспертов
Все описанное выше наиболее часто встречается в подобных спорах. Но что думают профи? Мы решили узнать у троих именитых проектировщиков звукоусилительной техники, что они думают по этому поводу…
Адриан Эмсли (Adrian Emsley) – проектировщик всех усилителей Orange, от коммерчески успешной серии Crush до ограниченных изданий Custom Shop ручной сборки, которые зачастую собираются при участии самого Эмсли.
«Печатные платы и навесной монтаж имеют несколько главных отличий. Что хорошо в навесном монтаже – можно применять в конструкции большие полиэстровые конденсаторы и достойные резисторы. Эти компоненты оказывают большое влияние на звук создаваемого усилителя. К тому же, навесной монтаж проще обслуживать.
В то же время, нет ничего плохого в использовании качественных печатных плат. Хорошо продуманное расположение компонентов на печатной плате, в отличие от навесного монтажа, позволяет экономить место, это имеет особенное значение в больших и сложных схемах. Толщина медных дорожек в две унции (в метрических размерах – 2,8 мм – прим. переводчика) позволит сделать хорошо звучащий и простой в обслуживании усилитель на печатной плате. Я всегда делаю изогнутые дорожки, без прямых углов или срезов углов – таким образом достигается больше музыкальности и меньше шума.»
Марк Бартел (Mark Bartel) – основатель и разработчик бутиковых усилителей Tone King, которые являются одними из самых желанных в мире, и также известный исследованиями и разработками, применяемыми в усилителях Tone King.
«За последние 25 лет я спроектировал множество усилителей как на печатных платах, так и с использованием разных способов навесного монтажа. Я предпочитаю комбинацию из печатных плат и навесного монтажа для достижения лучшего качества звука и эксплуатационной надежности.
Надлежащее использование хорошо спроектированных печатных плат позволяет получить реальные преимущества над собранными вручную монтажными панелями с точки зрения расположения компонентов, размеров и направления, которые позволяют улучшить звучание и повысить надежность
Важнее всего на стадии проектирования свести к минимуму длину проводов и оптимизировать расположение компонентов. Многие собранные с использованием навесного монтажа схемы выглядят прекрасно, с расположенными в ряд компонентами и длинными линиями проводов с красивыми прямыми углами, но эстетическая сторона зачастую совершенно противоположна тому, что является действительно важным для технической составляющей усилителя.
За прошедшие 23 года мы построили тысячи усилителей с печатными платами, большая часть которых ездит по всему миру на постоянных гастролях. На сегодняшний день не возникло ни одной проблемы с платами в этих усилителях.»
Фил Тейлор (Phil Taylor) — признанный эксперт из Mullard Valve Company, разработчик и основатель компании Effectrode, чьи уникальные педали эффектов нашли свое место в педалбордах таких музыкантов, как Дэвид Гилмор, Питер Фремптон, Билли Корган и других.
«Если вы загляните внутрь старого усилителя Hiwatt, то вы увидите прекрасный пример навесного монтажа, где маленькие компоненты – резисторы и конденсаторы – смонтированы на платах с монтажными лепестками.
Хорошо сделанный навесной монтаж деталей выглядит красиво, однако это трудоемкая и высококвалифицированная работа. Каждый компонент припаивается вручную с осторожностью, чтобы избежать его повреждения. Сравните это с печатными платами, где все медные дорожки химически протравлены в плате. Печатная плата позволяет установить компоненты точно и без повреждений, а также упрощает и ускоряет сборку, позволяя автоматизировать процесс.
Есть также еще несколько преимуществ печатных плат: они позволяют проектировку с дополнительным заземлением, позволяя оптимизировать схему и уменьшить ее размер, а также сводя к минимуму шумы. Вдобавок это позволяет уменьшить длину проводников, а иногда и сократить количество точек пайки, гарантируя высокую целостность сигнала и надежность».
Не хочешь смотреть рекламу? Зарегистрируйся!
Источник
Путь от схемы до устройства. Часть 1: навесной монтаж
Процесс превращения схемы в функционирующее устройство наиболее актуален для начинающего (да и не только) радиолюбителя. Информации на эту тему много, но судя по тому что об этом приходится довольно часто рассказывать, эта тема очень актуальна. Потому я и решил написать несколько небольших заметок. В дальнейшем, вероятнее всего, появятся более развернутые статьи на эту тему. А пока постараюсь обойтись без лишней воды, только суть и фотографии.
На самом деле способов изготовления устройств очень много, от самых известных типа ЛУТ и до экзотических типа электроэрозионного способа изготовления плат. Я же затрону самые известные из них. Мы начнем с самого простого способа, в котором не понадобится ничего кроме радиодеталей, а закончим вполне качественной платой с паяльной маской и шелкографией. Если вам интересно такое развитие событий, то добро пожаловать.
В качестве устройства выберем что-то не очень сложное. Думаю, классический мультивибратор вполне подойдет.
У нас все готово, тогда начинаем.
И первый вариант — навесной монтаж.
Как видно из названия, все элементы устройства находятся на весу, и в самом простейшем случае, несущей конструкцией являются выводы радиодеталей. И сразу совет для начинающего радиолюбителя: сборка любого устройства начинается с подбора комплектующих и подготовки рабочего места. Очень неприятна ситуация, когда приходится в куче хлама искать нужную деталь или инструмент. Это раздражает и отвлекает, старайтесь этого избегать.
Схема есть, детали подготовлены, из инструментов нам понадобятся только кусачки и пинцет. Можно приступать к сборке. Сборка все же подразумевает начальные знания в области электроники, а значит с полярностью резисторов вы не напутаете, а вот цоколевку транзистора на схеме разместить можно, это поможет при сборке.
Очень удобным помощником является, так называемая «третья рука», с ней пайка проходит заметно веселее.
Собранное устройство не смотря на свой «несерьезный» вид вполне работоспособно.
- Способ прост, и не требует каких-либо дополнительных материалов. Позволяет довольно быстро оценить работоспособность схемы. Подходит для освоения навыков пайки.
- Низкая механическая прочность собранной конструкции. Не особо подходит для устройств серьезнее мигалки. Да, встречаются шедевры навесного монтажа, но это уже при должном опыте и любви к искусству.
Следующий способ чем-то похож на навесной монтаж, но в качестве основы устройства используется плотный картон. Перед сборкой чертим расположение деталей на листе бумаги. Давным-давно, когда паяльники были большими, эта увлекательная процедура делалась при помощи листа в клетку, простого карандаша и стирательной резинки. Сейчас же можно воспользоваться одной из программ для трассировки печатных плат (DipTrace, SprintLayout и т.п.). Дорожки рисовать пока рано, а вот расположить элементы и распечатать заготовку уже можно. После чего наклеиваем распечатанную заготовку на картон и вырезаем по периметру.
Для чего это нужно? Прокалываем иголкой отверстия под выводы деталей, и в результате все выглядит ровно, красиво, и расположено на своих местах. Да еще и бонусом на нашей «плате» получается, так называемая, шелкография с обозначением элементов. Такую конструкцию собирать гораздо проще. Собственно, именно с расположения элементов начинается создание настоящей платы, к чему мы еще вернемся, так что этот навык пригодится. А пока паяем наш девайс. Если не хотите чтобы следы флюса образовали малоприятные пятна картоне, можете подкладывать под выводы тот же картон. Токоведущими дорожками как и прежде являются выводы деталей.
Полностью собранное устройство. Как можно заметить, оно уже больше похоже на настоящее. А ведь все только начинается.
- Метод по прежнему прост, требуется лишь картон, который обычно есть под рукой. Вполне презентабельный вид, особенно когда речь идет о макетировании.
- Прочность по прежнему довольно низкая. Например, если устройство попадет под дождь и картон размокнет, оно автоматически перейдет в разряд навесного монтажа.
Эти способы были представлены больше для ознакомления. Впрочем, это вовсе не значит что ими нельзя пользоваться. Существует масса ситуаций, когда такие способы будут вполне к месту. В следующей части рассмотрим материал, из которого изготавливаются настоящие печатные платы — фольгированный стеклотекстолит. И не просто рассмотрим, а попробуем на нем собрать нашу мигалку.
Источник
