Компоненттерді тікелей қосып тізбек құрастыру

Кіріспе

Электрондық схеманы құрау компоненттердің қосымшаларын тікелей қосу арқылы жасалады.

Электроникада нүктеден нүктеге құрастыру – бұл схемаларды құрастырудың автоматтандырылмаған әдісі. Ол 1950 жылдары баспалы схема тақталарының (PCB) пайдалануына дейін кеңінен қолданылған, ал олар енгізілгеннен кейін автоматтандырылған құрастыру біртіндеп кеңіне тарады. Термиондық клапандарды (вакуумдық түтіктерді) пайдаланатын схемалар салыстырмалы түрде үлкен, қарапайым болған (ауыстыру қажет болатын үлкен, ыстық, қымбат құрылғылардың саны барынша азайтылған) және үлкен ұялар қолданылған. Бұл жағдайларда PCB кейінірек жасалған күрделі жартылай өткізгіш схемаларына қарағанда айқын артықшылықтар бермеген. Нүктеден нүктеге құрастыру қуат электроникасында әлі де кеңінен қолданылады, себебі компоненттер көлемді болады және техникалық қызмет көрсету маңызды. Сондай-ақ, оны аз немесе ауыр электрондық компоненттері бар прототиптік жабдықтарды жасау үшін де пайдаланады. Көбінесе, әсіресе ескі нүктеден нүктеге құрастыруда, кедергілер мен конденсаторлар сияқты компоненттердің қосымшаларын қосылыстар арасындағы қашықтықты мүмкіндігінше қысқарту үшін пайдалану қалыпты жағдай. Нүктеден нүктеге қосылмас бұрын, электрлік жиналымдар сымдарды оқшаулағыш ағаш немесе керамикалық тақтаға бекіту үшін бұрандалар немесе сым ұңғыларын қолданған. Мұндай құрылғылар тот басудан немесе қосылымдардың механикалық түрде босауынан бұзылуға бейім болған. Алғашқы жоғары сапалы теңіз радиолары, әсіресе Marconi компаниясынан шыққандары, кейде автобус тізбектерінде дәнекерленген мыс қолданған, бірақ бұл қымбат болған. Маңызды жаңалық – электрлік жиналымдарға дәнекерлеуді қолдану болды. Дәнекерлеу кезінде қалайы мен қорғасынның (немесе басқа металдардың) қорытпасы, яғни тігіс, балқытылып, мыс немесе қалайыланған болат сияқты балқымаған металдарға жабысады. Тігіс берік электрлік және механикалық байланыс жасауға мүмкіндік береді. Нүктеден нүктеге сымдау автоматтандырылған жиналымға жарамсыз (бірақ сым орамына ұқсас әдіс бар) және қолмен орындалады, бұл оны PCB-ге қарағанда қымбат әрі сымдау қателеріне осал етеді, себебі қосылыстарды схема тақтасы емес, құрастырушы адам анықтайды. Өндіріс үшін, прототиптеу емес, қателерді мұқият жасалған жұмыс процедураларымен азайтуға болады. Құрылыстың аралық түрі терминалдық тізбектер (кейде «таңбалау тақталары» деп аталады), көз тақталары немесе мұнара тақталары қолданылады. Егер компоненттер екі шетінде тегтер, көздер немесе мұнаралар бар тақталарға орналастырылса және келесі компоненттерге сымдар болса, онда құрылыс тиісінше тегтік, көздік немесе мұнаралық құрылыс деп аталады, себебі компоненттер нүктеден нүктеге өтпейді. Қылқалам ағашы құрылысын ұқсас жолмен сымдауға болады, бірақ тығыздығы компоненттердің орналасуын әдетте компоненттер енгізілетін негізге бекітеді дегенді білдіреді.

In electronics, point to point construction is a non automated technique for constructing circuits which was widely used before the use of printed circuit boards (PCBs) and automated assembly gradually became widespread following their introduction in the 1950s. Circuits using thermionic valves (vacuum tubes) were relatively large, relatively simple (the number of large, hot, expensive devices which needed replacing was minimised), and used large sockets, all of which made the PCB less obviously advantageous than with later complex semiconductor circuits. Point to point construction is still widespread in power electronics, where components are bulky and serviceability is a consideration, and to construct prototype equipment with few or heavy electronic components. A common practice, especially in older point to point construction, is to use the leads of components such as resistors and capacitors to bridge as much of the distance between connections as possible, reducing the need to add additional wire between the components. Before point to point connection, electrical assemblies used screws or wire nuts to hold wires to an insulating wooden or ceramic board. The resulting devices were prone to fail from corroded contacts, or mechanical loosening of the connections. Early premium marine radios, especially from Marconi, sometimes used welded copper in the bus bar circuits, but this was expensive. The crucial invention was to apply soldering to electrical assembly. In soldering, an alloy of tin and lead (and/or other metals), known as solder, is melted and adheres to other, nonmolten metals, such as copper or tinned steel. Solder makes a strong electrical and mechanical connection. Point to point wiring is not suitable for automated assembly (though see wire wrap, a similar method that is) and is carried out manually, making it both more expensive and more susceptible to wiring errors than PCBs, as connections are determined by the person doing assembly rather than by an etched circuit board. For production, rather than prototyping, errors can be minimised by carefully designed operating procedures. An intermediate form of construction uses terminal strips (sometimes called "tag boards"), eyelet boards or turret boards. Note that if components are arranged on boards with tags, eyelets or turrets at both ends and wires going to the next components, then the construction is correctly called tag, eyelet or turret construction respectively, as the components are not going from point to point. Although cordwood construction can be wired in a similar way the density means that component placement is usually fixed by a substrate that components are inserted into.

Терминал жолағының құрылысы

Терминал жолағымен құрастыру, көбінесе түтік гитара күшейткіштері қауымдастығында нүктеден нүктеге құрастыру деп аталады, терминал жолақтарын (сондай-ақ "таг тақталары" деп аталады) пайдаланады. Терминал жолағында қалайымен қапталған мыс терминалдар болады, олардың әрқайсысында сым ұшын кіргізуге арналған тесік бар, және олар әдетте синтетикалық шайырмен байланыстырылған қағаз (FR 2) немесе мақтамен нығайтылған бакелит сияқты арзан, жылуға төзімді материалдан жасалған оқшаулағыш жолаққа орнатылады. Оқшаулағышта монтаждау тіректері бар, кейде оларды шассиге қосу үшін бірі немесе бірнеше мөрленген тізбектерге электрлік түрде қосады. Шасси алдымен металл немесе ағаштан жасалады. Содан кейін оқшауланған терминал жолақтары шассидің астыңғы жағына немесе ішкі жағына бұралып, шегеленеді немесе бұралады. Трансформаторлар, үлкен конденсаторлар, түтік ұялары және басқа да ірі компоненттер шассидің үстіңгі жағына орнатылады. Олардың сымдары тесіктер арқылы астыңғы немесе ішкі жағына шығарылады. Сым ұзындықтарының ұштары немесе конденсаторлар мен резисторлар сияқты сыммен аяқталатын компоненттер терминалдар арқылы итеріліп, әдетте бүгіліп, бұралады. Барлық сымдар терминалға орнатылғаннан кейін, олар бірге (және терминалға) лездеуленеді. Электрониканы құрастырушы мамандар фотосуреттер жинағынан жұмыс істеп, ешбір компонентті жібермеу үшін нақты құрастыру ретін сақтайтын. Бұл процесс еңбекке көп талап етеді, қатеге бейім және автоматтандырылған өндіріске жарамсыз. Басылған схемалық тақталар енгізілгеннен кейін де, оларды орналастыру және жасау қажет болған жоқ. Нүктеден нүктеге және терминал жолағымен құрастыру басылған схемалық тақталар енгізілгеннен кейін де кейбір вакуумдық түтіктермен жабдықталған құрылғылар үшін қолданыла берді. Түтіктердің қызуы схемалық тақталарды нашарлатып, оларды сындыруға әкелуі мүмкін. Схемалық тақтаның нашарлауы көбінесе 1960 жылдары шығарылған арзан түтік радиоларында, әсіресе ыстық шығыс және түзетуші түтіктердің маңында байқалады. Америкалық Zenith компаниясы 1970 жылдардың басына дейін түтік теледидарларында нүктеден нүктеге сымдарды пайдалануды жалғастырды. Кейбір аудиофильді жабдықтар, мысалы күшейткіштер, терминал штырғыларын пайдалана отырып, нүктеден нүктеге сыммен жалғастырылуда, көбінесе өте аз мөлшерде. Бұл жағдайда заманауи нүктеден нүктеге сымдар өте шағын көлемдегі өндірістің экономикасының нәтижесі емес, көбінесе маркетингтік дизайн ерекшелігі ретінде қолданылады. Кейде өте қысқа қосылыстармен нүктеден нүктеге дейін шын сымдар әлі де өте жоғары радиожиіліктерде (гигагерц диапазонында) адасқан сыйымдылық пен индукцияны азайту үшін қолданылады; схемалық тақта іздері мен басқа да өткізгіш арасындағы сыйымдылық және қысқа жолдың индукциясы жоғары жиіліктерде маңызды немесе басым болады. Кейбір жағдайларда жоғары жиілік қасиеттері жақсы (мысалы, керамикалық) субстратқа ПХБ-ны мұқият орналастыру жеткілікті. Бұл жобаның мысалы наносекундтың бөлшегімен импульстердің лавиноциклді транзисторлық генераторын сипаттайтын қосымша жазбада көрсетілген; (бірнеше) маңызды компоненттер бір-біріне және ең қысқа өткізгіштермен шығыс қосылымына тікелей қосылған. Әсіресе күрделі жабдықтарда сымдық схемалар жиі сымдық сілтемелер арқылы сатыларға немесе компоненттерге қосылуы қажет жанама құрамдас бөліктердің "саты" ретінде орналастырылады. Жақсы орналасу мұндай сілтемелер мен сымдардың күрделілігін азайтады, көбінесе тікелей нүктеден нүктеге дейін. Күрделі құрылғылардың ішінде, ПХБ-ға дейінгі Tektronix вакуумдық түтік осциллоскоптары өте жақсы жасалған нүктеден нүктеге дейін сымдарымен ерекшеленеді. Егер паразиттік әсерлер елеулі болса, нүктеден нүктеге және терминалдық жолақ сымдарының паразиттік компоненттері өзгермелі болады, ал ПХБ-ға байланысты индуктивтілік пен сыйымдылық барлық үлгілер үшін бірдей болады және сенімді түрде өтелуі мүмкін, бұл кейбір RF схемалары үшін маңызды болуы мүмкін. Кейбір оптималданған нүктеден нүктеге дейінгі радиодиапазондық конструкцияларда контурды сымдарды иістендіру арқылы баптау мүмкін. Аяқталған блокты қоршауға қою схеманы қоршаған ортадан және пайдаланушыларды электрлік қауіптерден қорғайды. Бірнеше ірі брендтер әлі де терминалдық жолақ түріндегі нүктеден нүктеге тақталарды қолданады, бірақ әдетте арнайы өнім желілері үшін. Электр гитара күшейткіштерін өндіруші Marshall өзінің ескі...

Terminal strip construction, which is often referred to as point to point construction within the tube guitar amplifier community, uses terminal strips (also called "tag boards"). A terminal strip has stamped tin plated copper terminals, each with a hole through which wire ends could be pushed, fitted on an insulating strip, usually made of a cheap, heat resistant material such as synthetic resin bonded paper (FR 2), or bakelite reinforced with cotton. The insulator has an integral mounting bracket, sometimes electrically connected to one or more of the stamped loops to ground them to the chassis. The chassis was constructed first, from sheet metal or wood. Insulated terminal strips were then riveted, nailed or screwed to the underside or interior of the chassis. Transformers, large capacitors, tube sockets and other large components were mounted to the top of the chassis. Their wires were led through holes to the underside or interior. The ends of lengths of wire or wire ended components such as capacitors and resistors were pushed through the terminals, and usually looped and twisted. When all wires to be connected had been fitted to the terminal, they were soldered together (and to the terminal). Professional electronics assemblers used to operate from books of photographs and follow an exact assembly sequence to ensure that they did not miss any components. This process is labor intensive, subject to error and not suitable for automated production. Even after the introduction of printed circuit boards, it did not require laying out and manufacturing circuit boards. Point to point and terminal strip construction continued to be used for some vacuum tube equipment even after the introduction of printed circuit boards. The heat of the tubes can degrade the circuit boards and cause them to become brittle and break. Circuit board degradation is often seen on inexpensive tube radios produced in the 1960s, especially around the hot output and rectifier tubes. American manufacturer Zenith continued to use point to point wiring in its tube based television sets until the early 1970s. Some audiophile equipment, such as amplifiers, continues to be point to point wired using terminal pins, often in very small quantities. In this application modern point to point wiring is often used as a marketing design feature rather than a result of the economics of very small scale production. Sometimes true point to point wiring—without terminal strips—with very short connections, is still used at very high radio frequencies (in the gigahertz range) to minimise stray capacitance and inductance; the capacitance between a circuit board trace and some other conductor, and the inductance of a short track, become significant or dominant at high frequencies. In some cases careful PCB layout on a substrate with good high frequency properties (e. g., ceramic) is sufficient. An example of this design is illustrated in an application note describing an avalanche transistor based generator of pulses with risetime of a fraction of a nanosecond; the (few) critical components are connected directly to each other and to the output connector with the shortest possible leads. Particularly in complex equipment, wired circuits are often laid out as a "ladder" of side by side components, which need connecting to ladders or components by wire links. A good layout minimizes such links and wiring complexity, often approaching that of direct point to point. Amongst complex devices, the pre PCB Tektronix vacuum tube oscilloscopes stand out for their very well designed point to point wiring. If parasitic effects are significant, point to point and terminal strip wiring have variable parasitic components, while the inductance and capacitance due to a PCB are the same for all samples and can be compensated for reliably which may be essential for some RF circuits. In some heavily optimised point to point RF constructions the circuit can be tuned by bending wires around. Placing the completed unit in an enclosure protects the circuit from its environment, and users from electrical hazards. A few large brand names still use terminal strip type point to point boards, but usually for special product lines. Electric guitar amplifier manufacturer Marshall have reissued some of their older models, using this type of construction as a design feature, although their standard products have long used PCBs. Thermionic valve equipment usually does not have the valves mounted on the PCB in order to avoid heat damage, but instead use PCBs for the wiring, achieving the economy of mass produced PCBs without the heat damage.

Нан тақтасы

Өзгерістерге ұшырайтын прототиптер көбінесе басылған тізбек тақтасында (ПТТ) жасалмайды, оның орнына макеттік құрылым қолданылады. Тарихи тұрғыдан, бұл әдепкіде нан пісіру тақтасы, яғни бөлшектері бекітілген және сымдармен қосылған ағаш тақта болуы мүмкін. Кейінгі уақытта бұл термин стандартты 0,1 дюймдік қадаммен тесілген жұқа оқшаулағыш материалдан жасалған тақтаға қолданылады; бөлшектер бекіту үшін тесіктерге итеріледі және тақтаның екінші жағында нүктеден нүктеге сыммен жалғастырылады. Прототиптеуге арналған макеттік тақтаның бір түрі осындай орналасуға ие, бірақ тесіктер торының астында металл серіппелі контакттардан жасалған жолақтар болады, олар бөлшектерді кез келген алынып-қойылатын қосылыш сияқты электрлік байланыс жасау үшін итеруге мүмкіндік береді. Бір бағыттағы түзу сызықтағы терминалдардың бір бөлігі электрлік тұрғыдан байланыстырылған, әдетте, әр қатарда 5-10 терминалдан бірнеше топқа бөлінген, және олар жиі қолданылатын қосылымдар үшін (әдетте, қуат көзінің желілері) тақтаның биіктігі бойынша созылатын бағаналармен араласады. Мұндай макеттік тақталар мен жолақты тақталар ПТТ мен нүктеден нүктеге дейінгі құрылымдардың арасында орналасады; оларға ПТТ жобалау және өндіру қажет емес, және оларды нүктеден нүктеге орнату сияқты оңай өзгертуге болады.

Стрипборд

Стрипборд – квадраттық тор түріндегі тесіктері бар, көбінесе 0,1 дюйм қадаммен жасалған тақта. Тік сызықтағы барлық тесіктер басылған платадағыдай мыс жолақтармен байланысқан. Компоненттер жолақтарсыз жағынан салынып, орнына тістеледі. Мыс жолақтың бір бөлігін сыпырып тастау арқылы жолақтарды үзуге болады, мұндай жұмыс үшін стрипборд кескіштері қолданылады – олар тұтқасы бар бұрғы сияқты, және тақтадағы тесіктерді айналдыру арқылы қолданылады.

"Өлі жәндік" құрылымы

Еркін пішінді құрастыру, егер басылған плата (PCB) кішкентай компоненттер саны үшін тым үлкен немесе жасауға тым қиын болған жағдайларда қолданылуы мүмкін. Құрастырудың бірнеше әдісі бар. Бір жағынан, перфорацияланған платамен сымдарды қаламмен қосуға болады, бұл шағын және кәсіби нәтиже береді. Екінші жағынан, "өлген қоңыз" стилі бар, онда интегралды схемалар (IC) қосқанда тік тұрып, қозғалтқыштары ауаға қарап шығып тұрады. Компоненттердің қосылыстары мүмкіндігінше тікелей басқа компоненттерге дәнекерленеді, ал көптеген кішкентай тізбектерде қосымша сымдар болмайды. Көрінісі шалаң болғанымен, еркін пішінді құрастыру басқа әдістерге қарағанда ықшам тізбектер жасауға мүмкіндік береді. Бұл көбінесе BEAM робототехникасында және компоненттердің қосылыстарын қысқа ұстау қажет болған радиожиілікті (RF) тізбектерде қолданылады. Осы құрастыру түрін әуесқойлар бір реттік тізбектер үшін, сондай-ақ кәсіби мамандар тізбектерді әзірлеу үшін, әсіресе жоғары жиіліктерде пайдаланады.