Условные графические обозначения электронных радиоэлементов
Без преувеличений, можно найти сотни различных символов, обозначающих электронные компоненты, потому что самих компонентов вы насчитаете, пожалуй, не меньше. К счастью, начинающий радиолюбитель вряд ли столкнется с большинством из них, и ему останется лишь выучить пару десятков простых символов.
Этот подраздел начнем с обсуждения текстовых обозначений, которые могут сопровождать схемотехнические символы электронных компонентов на схемах, и только затем перейдем к самой символике, разделив все радиоэлементы на категории.
По ходу дела не стоит стесняться возвращаться обратно к главам 4 и 5, чтобы обновить сведения об уже известных радиодеталях.
Символы радиоэлементов и их компания
Символы, обозначающие радиоэлектронные элементы, практически никогда не рисуются сами по себе: почти всегда их сопровождает дополнительная информация.
> Наименование элемента в схеме. Запись вида "R1" или "Q3". По договоренности тип элемента указывает буква (или несколько), а уж если элементов данного типа в схеме имеется несколько, то рядом ставятся порядковые номера. Так, буквой R принято обозначать резисторы, буквой С — конденсаторы, буквами VD (в зарубежных схемах D) — диоды, L — катушки индуктивности, Т — трансформаторы, VT (в зарубежных схемах Q) — транзисторы, и, наконец, литерой D (за рубежом — U) — интегральные микросхемы. — Примеч. ред.
> Номер (серия) элемента. Используется, если применяется стандартный электронный компонент, такой как транзистор или интегральная схема, с присвоенным фирмой-производителем шифром. Номер записывается согласно обозначению производителя: например, 2N2222 (широко применяемый биполярный транзистор) или 555 (интегральная схема таймера).
> Номинал (значение) компонента. Пишется, если номер элемента не полностью определяет его свойства. Значения величины какого-то параметра вписываются обычно для дискретных пассивных радиодеталей: это величина сопротивления для резисторов или емкости для конденсаторов. К примеру, возле резистора может стоять надпись, показывающая его сопротивление в омах, килоомах (если рядом стоит буква К) или мегаомах (рядом пишется буква М). Эти цифры, если, конечно, они применимы в данному радиоэлементу, пишутся рядом с наименованием электронного компонента. (Желательно справа от него или внизу. — Примеч. ред.)
Для обеспечения правильного функционирования устройства принципиальная схема может также содержать дополнительные сведения о радиоэлектронных компонентах. К примеру, если на схеме не указаны мощности резисторов, то можно с уверенностью предположить, что максимальная мощность всех имеющихся резисторов не превышает 1/4 или 1/8 Вт (стандартные значения). В случае же, если некоторые резисторы должны иметь номинальную мощность не менее 1 или даже 10 Вт, то эту цифру можно указать рядом с символом. То есть, необходимые специальные комментарии допускается использовать как в дополнительных документах на изделие (перечне элементов), так и на самой принципиальной схеме или в приложении к ней.
Стандартные наименования компонентов схем
Некоторые стандартные электрониые компоненты, как, например, конденсаторы, часто обозначается на принципиальных схемах при помощи литеры и соответствующего номера (скажем, С2). Номер радиоэлемента определяет каждый конкретный элемент схемы и служит для описания его свойств в перечне элементов, где укззыпают наименование компонента, его тип и номинал. В электронике принято применять одни и те же символы для радиодеталей одного типа. Следует помнить, однако, что для некоторых, более сложных элементов, могут применяться целые аббревиатуры, а не одна буква, но в целом смысл от этого не меняется .
Итак, ниже приведены стандартные буквы, с которых начинается наименования на принципиальной схеме устройства: (В скобках даны обозначения, принятые за рубежом. — Примеч. ред.)
С — конденсатор;
VD(D) - диод;
D (U) — интегральная микросхема;
L — катушка индуктивности (дроссель);
HL или VD (LED) — светоизлучающий диод; (Обозначение VD используется для полупроводниковых диодов, a HL — для средств индикации. — Примеч. ред.)
VT (Q) — транзистор;
R — резистор;
K(RLY) – реле;
G (XTAL) — кварцевый осциллятор.
Далее по тексту этой главы в заголовках перед описаниями всех радиоэлементов в скобках будут указываться и литеры, которыми принято обозначать элемент. Это поможет вам лучше запомнить применяемые аббревиатуры.
Конденсаторы (С)
Символ, которым обозначают конденсатор, отображает его внутреннее строение: две пластины из проводящего материала, разделенные небольшим зазором. Этот зазор (или материал, заполняющий его) является диэлектриком. Как уже обсуждалось в главе 4, диэлектриком может служить воздух, жидкость или любой тип изолятора (например, пластик или слюда).
Конденсаторы бывают полярными и неполярными. На принципиальных схемах полярные конденсаторы изображают тем же символом, что и обычные, но обязательно проставляют знак плюс возле соответствующего вывода. При этом на корпусе самого элемента может стоять как знак плюс, так и минус.
Кристаллы и резонаторы (G)
Кварцевые кристаллы и резонаторы служат для обеспечения тактирования во времени электронных устройств. При использовании этих компонентов с соответствующей обвязкой пассивных элементов они генерируют импульсы строго определенной частоты, т.е. как бы представляют собой метроном, тактирующий работу всей схемы. Символ осциллятора выглядит почти так же, как и конденсатор, за исключением того, что в его зазор помещен прямоугольник, обозначающий кристалл генератора.
Диоды (VD)
Даже начинающий радиолюбитель сталкивается с большим количеством всевозможных диодов, включая выпрямительные, диоды Зенера (или стабилитроны) и светоизлучающие диоды. На рис. 6.4 показана только часть полного ассортимента схематических обозначений наиболее распространенных диодов: это выпрямительный диод, стабилитрон, СИД и фотодиод. На основе светодиода и фотодиода уже можно построить простую систему детектирования. Такое устройство представляет собой сенсор видеомагнитофона, принимающий инфракрасное излучение с пульта дистанционного управления. А выпрямительные диоды, соединенные в группу из четырех элементов в виде моста, можно встретить практически в любом преобразователе переменного тока в постоянный.
Катушки индуктивности (L)
К
атушки индуктивности представляют собой витки провода, намотанные на изолятор. Такие часто можно увидеть в радиосхемах, приемниках и передатчиках. Символы различных катушек индуктивности довольно схожи между собой, и их легко отличить от других элементов; единственная разница состоит в том, из какого материала сделан сердечник. Чаще всего сердечник выполняется из железа или отсутствует вообще.
Операционные усилители (D или DA)
О
перационный усилитель относится к классу интегральных схем, поскольку является логически завершенным устройством, выполненным как одно конструктивное целое. ОУ содержит в одном корпусе все необходимые для усиления сигнала компоненты. Схемотехнический символ, которым обозначают операционный усилитель, мало чем отличается от символа простого усилителя. Основной чертой ОУ является наличие двух входов (один из них дополнительно обозначается знаком плюс, второй — знаком минус) и одного выхода.
Реле (К)
Р
еле чаще всего используются для включения или отключения схемы при помощи сигнала, управляющего напряжением обмоток. Реле отличаются друг от друга количеством контактов. Так, символ, изображенный слева, показывает двухполюсное однополярное (DPST) реле. При работе с таким элементом необходимо следить, чтобы управляющее напряжение (оно показано подключенным к катушке) не попало на выходные контакты (подключенные к контактам реле), поскольку они, скорее всего, будут иметь различные уровни, не предназначенные для непосредственной коммутации.
Резисторы (R)
Р
езисторы обычно представляют собой наиболее востребованные компоненты любой электронной схемы. Они могут быть как постоянными, так и переменными. Сопротивление постоянного резистора всегда остается фиксированным, а у переменного может изменяться. То, как именно изменяется сопротивление потенциометра, зависит от его конструкции и предназначения. Так, у обычного подстроечного резистора присутствует ручка, с помощью которой можно выставлять необходимую величину сопротивления, а у других резисторов сопротивление меняется само под воздействием света, напряжения или температуры. Подробнее потенциометры описаны в разделе "Один элемент на все случаи жизни: радиодетали с переменным номиналом".
Транзисторы (VT или Q)
Т
ранзисторы очень часто используются в схемах; их основные функции заключаются либо в переключении сигнала либо в его усилении. Большинство транзисторов имеет три вывода (иногда встречаются экземпляры и с большим количеством). Стрелка на символе транзистора, изображенном слева, указывает тип транзистора. Для биполярного транзистора PNP-типа стрелка рисуется внутрь окружности — к базе. Для NPN-транзистора она идет от базы наружу (обозначения выводов транзисторов подробно рассматривались в главе 4).
Биполярные транзисторы являются, пожалуй, наиболее распространенными в электронике, однако часто встречаются и другие типы этих элементов: например, полевые или однопереходные транзисторы. Есть, как уже писалось ранее, светочувствительные транзисторы, которые переключаются из непроводящего состояния в проводящее тогда, когда на них попадает свет. В целом, к счастью, символы разных по свойствам транзисторов не сильно отличаются. На рис. 6.5 изображены схемотехнические символы биполярных и полевых транзисторов разной полярности.
Трансформаторы (T)
Т
рансформаторы выполняют функцию, о которой полностью свидетельствует их название: они преобразуют электрическое напряжение в более высокий или, наоборот, более низкий уровень. Трансформаторы обычно ставят в одном из двух определенных мест схемы.
> Источники питания. Здесь трансформаторы используются для понижения входного напряжения сети до уровня 12 или 18 В.
- > Оконечные каскады усилителей низкой частоты (УНЧ). Трансформатор служит для изменения импеданса (меры сопротивления электрической схемы переменному току) (Отличается от обычного сопротивления дополнительным учетом влияния на переменный ток реактивных элементов схемы (катушек индуктивности и конденсаторов). —Примеч. ред.) схемы с целью получения уровня сигнала, поступающего на аудиоколонки. (Их сопротивление очень мало и измеряется единицами ом. — Примеч. ред.)
Символы логических элементов
Очень многие принципиальные схемы содержат символы, обозначающие логические элементы. Эти обозначения в некоторой степени показывают функцию, выполняемую данным элементом в ответ на воздействие уровней напряжения на входах. В цифровых системах эти уровни одновременно могут иметь лишь одно из двух состояний (включен/ выключен), представляющих простейшую единицу информации. Символы наиболее распространенных логических элементов показаны в табл. 6.1.
- 9 - Свойство эффективно подавать ток на определенное количество подключенных к его выходу других элементов. — Примеч. ред.
Хотя элементы И, ИЛИ и другие состоят из транзисторов, включенных в той или иной комбинации, значительно удобнее использовать уже готовые интегральные микросхемы (ИМС или ИС). Одна такая микросхема может содержать сразу несколько логических элементов. К примеру, ИС 7400 состоит из четырех элементов И-НЕ, питание и земля которых являются общими.
Иногда на принципиальных схемах логические элементы одной микросхемы указывают по отдельности, иногда же их так и рисуют — в одном корпусе. Пример различного обозначения одних и тех же элементов показан на рис. 6.6. В любом случае, функциональность ИМС от этого не меняется; нужно только смотреть, чтобы на схеме были указаны выводы витания и земли. Если их не видно, то придется найти спецификацию микросхемы и изучить цоколевку. Цоколевкой называется чертеж, на котором изображены и пронумерованы все выводы ИМС и описаны функции каждого из них. Обычно такие рисунки являются неотъемлемым элементом любой спецификации фирмы-производителя. Сами же спецификации легче всего найти в Интернет, воспользовавшись любым поисковиком.
Другие символы
На принципиальных схемах время от времени можно встретить некоторые другие условные символы, обозначающие те или иные электрические либо электромеханические детали. Обычно символика принята такой, что элементы на схеме говорят сами за себя, т.е. понять их свойства можно даже чисто интуитивно; сейчас пришло время упомянуть и эти обозначения.
О переключателях следует сказать особо. Схемотехнические символы электрических ключей обязательно включают указание на количество полюсов (контактов) и позиций элемента. Каждый полюс служит для подключения к определенному напряжению тех или иных частей схемы. Подробнее о ключах и их типах будет написано в главе 7.
Теперь составим список наиболее широко распространенных типов переключателей и их вариаций, с которыми можно столкнуться при разработке электронных устройств.
> Однополюсный однонаправленный ключ (SPST) имеет две позиции (вкл./выкл.) и одну пару контактов.
> Двухполюсный двунаправленный ключ (DPDT) имеет три позиции (вкл./вкл. или вкл./выкл./вкл.) и два или три контакта.
> Другие варианты включают двухполюсный однонаправленный (DPST) ключ и вообще ключи с тремя и более полюсами.
> В дополнение к количеству полюсов и направлению переключения некоторые переключатели характеризуются подпружиненными контактами (они называются ключами без фиксации или ключами с самовозвратом). Такие элементы бывают нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми, т.е. уже по названию видно, в каком обычно положении они находятся. К примеру, контакты нормально разомкнутого ключа не соприкасаются до тех пор, пока ключ не будет нажат.
В табл. 6.2 показаны символы наиболее употребляемых переключателей, а также некоторых других элементов: динамиков, батареи, лампы накаливания.
Согласно принятым правилам изображения УГО, размыкающий контакт (т.е. нормально замкнутый ключ) изображается в замкнутом положении, а замыкающий (т.е. нормально разомкнутый) контакт — в разомкнутом. Следовательно, простая кнопка, которая замыкает контакт, имеет точно такой же символ, как и общее обозначение ключа, а размыкающая кнопка, отличается только положением своего контакта. —Примеч. ред.
Трансформаторами
имволы, которыми обозначают линии питания и земли выглядят так, как показано слева. Отвод на положительный потенциал имеет вид вертикальной линии со стрелкой или с кружком в верхней части, а заземление выглядит, как такая же линия, но с тремя горизонтальными черточками внизу. Питание схемы может отходить от источника переменного тока, например, бытовой электросети 220 В, или постоянного тока — батареи или пониженного с помощью трансформатора напряжения. Заземление представляет собой точку, от которой отсчитываются потенциалы всех точек схемы.
омпоненты схемы можно соединять между собой или просто проводами, или - проводящими дорожками на печатной плате. Подробнее о печатных платах и о том, как изготавливать их самостоятельно, вы узнаете в главе 12.
