Из чего состоит материнская плата
Системная плата есть в каждом компьютере и является одной из его главных составляющих. К ней подключаются другие внутренние и внешние компоненты, образуя одну целую систему. Упомянутое выше комплектующее представляет собой набор микросхем и различных разъемов, расположенных на одной палитре и связанных между собой. Сегодня мы поговорим об основных деталях материнской платы.
Компоненты компьютерной материнской платы
Практически каждому пользователю понятна роль системной платы в ПК, однако существуют факты, о которых знают не все. Рекомендуем ознакомиться с другой нашей статьей по ссылке ниже, чтобы подробно изучить эту тему, а мы же переходим к разбору составляющих.
Чипсет
Начать стоит со связующего элемента – чипсета. Его структура бывает двух видов, которые различаются взаимосвязью мостов. Северный и южный мост могут идти раздельно или быть объединенными в одну систему. Каждый из них имеет на борту разнообразные контроллеры, например, южный мост обеспечивает взаимосвязь периферийного оборудования, содержит контроллеры жестких дисков. Северный мост выступает в роли объединяющего элемента процессора, графической карты, оперативной памяти и объектов под управлением южного моста.
Выше мы дали ссылку на статью «Как выбрать материнскую плату». В ней вы можете детально ознакомиться с модификациями и различиями чипсетов от популярных производителей комплектующих.
Сокет процессора
Сокетом процессора называется разъем, куда собственно и устанавливается это комплектующее. Сейчас главными производителями ЦП являются AMD и Intel, каждая из которых разработала уникальные сокеты, поэтому модель материнской платы и подбирается исходя из выбранного CPU. Что касается самого разъема, он представляет собой небольшой квадрат со множеством контактов. Сверху гнездо накрывается металлической пластиной с держателем — это помогает процессору держаться в гнезде.
Обычно рядом расположено гнездо CPU_FAN для подключения питания кулера, а на самой плате присутствует четыре отверстия под его установку.
Сокетов существует множество видов, многие из них несовместимы между собой, поскольку имеют разные контакты и форм-фактор. О том, как узнать эту характеристику, читайте в других наших материалах по ссылкам ниже.
PCI и PCI-Express
Аббревиатура PCI дословно расшифровывается и переводится как взаимосвязь периферийных компонентов. Такое название получила соответствующая шина на компьютерной системной плате. Ее основное предназначение – ввод и вывод информации. Модификаций PCI есть несколько, каждая из них различается пиковой пропускной способностью, напряжением и форм-фактором. Подключаются к такому разъему ТВ-тюнеры, звуковые карты, адаптеры SATA, модемы и старые видеокарты. PCI-Express только использует программную модель PCI, но является более новой разработкой, предназначенной для подключения множества более сложных устройств. В зависимости от форм-фактора гнезда к нему подсоединяются видеокарты, накопители SSD, беспроводные сетевые адаптеры, профессиональные звуковые карты и многое другое.
Количество разъемов PCI и PCI-E на материнских платах варьируется. При ее выборе нужно обращать внимание на описание, чтобы убедиться в наличии необходимых слотов.
Разъемы под ОЗУ
Слоты для установки оперативной памяти называются DIMM. Во всех современных системных платах используется именно этот форм-фактор. Существует несколько его разновидностей, различаются они по количеству контактов и несовместимы друг с другом. Чем больше контактов, тем новее плашка ОЗУ устанавливается в такой разъем. На данный момент актуальной является модификация DDR4. Как и в случае с PCI, количество слотов DIMM на моделях материнок разное. Чаще всего встречаются варианты с двумя или четырьмя разъемами, что позволяет работать в двух- или четырехканальном режиме.
Микросхема BIOS
Большинство пользователей знакомы с BIOS. Однако если вы впервые слышите о таком понятии, рекомендуем ознакомиться с другим нашим материалом по этой теме, который вы найдете по следующей ссылке.
Код БИОС располагается на отдельной микросхеме, что крепится на материнскую плату. Она носит название EEPROM. Память такого типа поддерживает многоразовое стирание и запись данных, однако имеет достаточно маленькую емкость. На скриншоте ниже вы видите, как выглядит микросхема BIOS на материнке.
Кроме этого значения параметров BIOS хранятся в микросхеме динамической памяти, которая называется CMOS. В нее также записываются определенные конфигурации компьютера. Питается данный элемент через отдельную батарейку, замена которой приводит к сбросу настроек БИОС до заводских.
Разъемы SATA и IDE
Ранее жесткие диски и оптические дисководы подключались к компьютеру с помощью интерфейса IDE (ATA), находящегося на материнской плате.
Сейчас более распространенными являются разъемы SATA разных ревизий, которые различаются между собой преимущественно скоростью передачи данных. Рассматриваемые интерфейсы служат для подключения накопителей информации (HDD или SSD). При подборе комплектующих важно учесть количество таких портов на материнке, поскольку их может быть от двух штук и выше.
Разъемы питания
Помимо разнообразных слотов на рассматриваемом комплектующем имеются различные разъемы для подключения питания. Самый массивный из всех — порт самой материнской платы. Туда втыкается кабель от блока питания, обеспечивая корректное поступление электроэнергии для всех остальных составляющих.
Все компьютеры находятся в корпусе, на котором также присутствуют разные кнопки, индикаторы и разъемы. Их питание подключается через отдельные контакты для Front Panel.
Отдельно выведены гнезда USB-интерфейсов. Обычно они имеют девять или десять контактов. Подключение их может различаться, поэтому внимательно изучайте инструкцию перед началом сборки.
Внешние интерфейсы
Все периферийное компьютерное оборудование подсоединяется к системной плате посредством специально отведенных разъемов. На боковой панели материнки вы можете наблюдать интерфейсы USB, последовательный порт, VGA, сетевой порт Ethernet, акустический выход и вход, куда вставляется кабель от микрофона, наушников и колонок. На каждой модели комплектующего набор разъемов отличается.
Мы детально рассмотрели основные составляющие материнской платы. Как видите, на панели находится множество слотов, микросхем и разъемов для подключения питания, внутренних комплектующих и периферийного оборудования. Надеемся, предоставленная выше информация помогла вам разобраться со строением этого компонента ПК.
Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.
Урок 2.1 — Печатная плата
Печатная плата — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата является основой любой современной радиолюбительской конструкции и предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой. Цвет печатной платы может быть любой: зелёный (по умолчанию), синий, красный. чёрный, на другие характеристики платы он не влияет.
Печатная плата имеет две стороны. Условно их можно назвать лицевой стороной и стороной печатных проводников. В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки к которым и припаиваются выводы радиодеталей. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С лицевой стороны наносится маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации), чтобы можно было разобраться, куда и в какой полярности установить ту или иную деталь.
На картинках ниже показана одна и та же печатная плата с разных сторон.
В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком печатные платы подразделяют на:
- односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика
- двухсторонние (ДПП): два слоя фольги
- многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат
По свойствам материала основы:
Печатные платы могут иметь свои особенности в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).
Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс.
Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору.
В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д)[2], и керамика.
Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.
Токопроводящие дорожки обычно покрыты слоем изолирующего лака (так называемой «маской»), и только контактные площадки открыты от маски и готовы к пайке. Контактные площадки подавляющего большинства плат Мастер Кит серебристые и блестящие, так как покрыты слоем олова, что защищает их от преждевременного окисления при длительном хранении. Такие платы легко паяются с помощью самого обычного припоя с каналом канифоли, и вам не потребуется приобретать дополнительно канифоль или флюс.
Если же вам встретится плата, контактные площадки которой не покрыты защитным слоем олова, а медные (характерного жёлтого цвета), то для снятия окислов и качественной пайки бывает необходимо применять канифоль и флюс. В запущенных случаях помогает шлифовка контактных площадок тонкой наждачной бумагой («нулёвкой»).
Иногда на печатной плате размещены отверстия для её крепежа в корпусе. Если таких отверстий не предусмотрено, можно самостоятельно просверлить их обычным сверлом в свободном от компонентов месте. Разумеется, нужно убедиться, что новое отверстие не нарушит какой-нибудь печатный проводник или контактную площадку.
Если печатная плата чуть-чуть не влезает в планируемый для её размещения корпус, плату можно подточить с торцов напильником. Но следите за тем, чтобы напильник не нарушил токопроводящие дорожки платы.
Испортить печатную плату сложно, но, если постараться, всё-таки возможно. Во-первых, не следует чрезмерно сильно сгибать её — плата может сломаться! И не допускайте перегрева платы при пайке! Хотя токопроводящие дорожки и контактные площадки из фольги приклеены к основе платы очень качественным клеем, устойчивым к воздействию высоких температур, чрезмерно долгое непрерывное воздействие (более нескольких секунд) горячего жала паяльника на контактную площадку может привести к её отрыву от основы. Если это всё же произошло, можно приклеить оторвавшуюся дорожку. Если же дорожка не просто отклеилась, а оторвалась, для восстановления целостности электрической цепи можно применить отрезок провода.
Промывать печатную плату от остатков паяльных материалов можно с помощью спиртового раствора (спирта).
Печатные платы
Warning: file(http://www.radioingener.ru/wp-content/uploads/Книга1.txt): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 152
Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 211
Warning: array_shift() expects parameter 1 to be array, null given in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 215
Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 216
Современный мир невозможно представить без электроники. Основой любых сложных механизмов являются печатные платы. На них устанавливаются элементы радиоэлектроники, которые отвечают за различные функции, выполняют определённые задачи. Начинающим радиолюбителям нужно знать какие виды оснований существуют, как их можно сделать самостоятельно.
Что такое печатная плата?
Плата представляет собой один или несколько слоев диэлектрика, на которых нанесён токопроводящих рисунок. Проводящих рисунков может быть два или из них составлена сеть. Она является основанием для закрепления отдельных элементов радиоэлектроники, чтобы соединить их вместе. Чтобы соединять отдельные детали с токопроводящим рисунком используется припой или паяльная паста.
Технические характеристики
Чтобы иметь общее представление о возможностях, конструкции, предназначении оснований для создания электроники, необходимо знать их технические характеристики:
* тип — многослойные, однослойные, гибкие, жёсткие;
* проводящие слои — до 18 штук;
* максимальные габариты — для многослойных 610х470 мм, односторонние 1200х457 мм, гибкие 5000х340 мм;
* максимальная плотность — 3,2 мм;
* ширина токопроводящих дорожек — от 25 до 75 мкм;
* максимальная плотность наружных слоёв фольги — 400 мкм;
* максимальная плотность внутренних слоёв фольги — 105 мкм;
* допустимый диаметр для сверления — 6.35 мм.
Существует несколько видов финишных покрытий, которые выбираются зависимо от предназначения основания, требуемых характеристик. К ним относятся:
* лужение без свинца;
Контакты покрываются гальваническим золотом.
Виды печатных плат
Основания для изготовления электроники разделяются на несколько видов. Они отличаются по конструкции, характеристикам, предназначению. Разновидности плат:
1. Односторонние — конструкции представляющие собой диэлектрические пластинки, на которые с одной стороны нанесён токопроводящий рисунок. Для соединения отдельных контактов на верхнем диэлектрическом слое закрепляются металлические перемычки. Односторонние основания используются при изготовлении недорогой бытовой техники. Связано это с их малой надёжностью, недолговечностью, хрупкой конструкцией.
2. Двухсторонние — на диэлектрическим слое с двух сторон наносятся токопроводящие рисунки, что позволяет устанавливать на основание большее количество электрических элементов, расширить функционал, технические характеристики платы. Отверстия имеют металлизированные вставки. Благодаря им прочность скрепления отдельных деталей с основанием становится надёжнее. Двухсторонние
пластинки считаются наиболее популярными при изготовлении бытовой электроники, компьютеров.
3. Однослойные — элементарная конструкция, состоящая из одной пластинки, прослойки покрытой металлом.
4. Многослойные — сложные конструкции, которые используются при изготовлении сложных приборов, механизмов. Несколько слоёв, расположенных в определённой последовательности, позволяют надёжно закреплять основные компоненты. Количество слоёв выбирается зависимо от требуемых характеристик. Максимальное количество — 40. У многослойных оснований есть ряд недостатков. Это сложности во время изготовления, сложный процесс починки, дороговизна расходных материалов.
5. Гибкие — могут быть односторонними, двухсторонними, иметь несколько слоев. Изготавливаются на гибком основании. Предназначены для соединения отдельных элементов электрического оборудования. Могут заменять собой кабеля.
6. Гибко-жесткие — конструкция представляет собой шлейф, на котором в определённых местах закрепляются жесткие пластинки, с нанесёнными на них токопроводящими рисунками. Используются для соединение жестких плат между собой. Обеспечивают надёжную связку.
7. Жёсткие — плитки, выполненные из жёстких слоев, которые не дают платам деформироваться. Простой пример жёсткого основания — материнская плата, устанавливаемая в компьютерах.
8. Теплопроводные — другие названия этих пластинок ВЧ, СВЧ. Во время изготовления основания используется керамика, чтобы оно выдерживало воздействие высоких температур. Дополнительно керамика повышает жёсткость конструкции.
Зависимо от вида плат изменяются их характеристики, внешний вид, размер, возможности.
Принципы выбора готовых плат: цены и производители
Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники. При покупке важно учитывать некоторые факторы:
1. Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него.
2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.
3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.
4. Двухсторонний или односторонний рисунок.
5. Гибкое или жёсткое основание.
Платы нужны для всех устройств. Ниже представлены усредненная стоимость и производители на примере материнских плат для компьютера:
Нет смысла переплачивать за известный бренд, если собрать нужно простой электроприбор. Однако самая дешёвая плата быстро выйдет из строя и может привести к появлению возгорания. При выборе нужно проверять работоспособность электрических дорожек, целостность конструкции.
Материалы для изготовления плат
Существует несколько видов материалов, которые используют при изготовлении оснований для электроники:
1. Главная часть конструкции должна изготавливаться из диэлектрического материала. Это может быть стеклотекстолит, гетинакс.
2. Второй вариант изготовления плат — металлическое основание, на которое наносится диэлектрический слой. Чаще всего используется анодированный алюминий.
3. Для изготовления термоустойчивых оснований применяется фторопласт. Его дополнительно армируют стеклотканью. В состав добавляется керамика для повышения механических характеристик.
4. Чтобы сделать гибкую плитку, применяется каптон.
Материалы можно купить в любом магазине радиоэлектроники.
Изготовление печатной платы своими руками
Самостоятельно изготовить основание для электроприборов легко. Для этого нужно изучить теорию, подготовить расходные материалы, инструменты, выполнить определённый порядок действий. Для изготовления понадобятся:
1. Текстолит — должен иметь слой фольги. Может быть двухсторонним или односторонним. Изготовление фольгированного материала займёт много времени, лучше купить готовую плитку.
2. Утюг, промышленный фен с регулятором температур.
4. Ножницы по металлу.
5. Фотобумага с глянцевым покрытием.
7. Медицинский спирт.
8. Наждачная бумага мелкой фракции.
10.Сверлильный станок, бормашинка, гравер.
К дополнительным инструментам можно отнести паяльник, припой и флюс для монтажа электронных компонентов.
Этапы изготовления платы:
1. На листе текстолита отметить размеры будущей пластинки. Ножницами по металлу вырезать её.
2. Использую наждачную бумагу мелкой фракции, зашкурить стороны текстолита до появления блеска. Обработать торцы, чтобы избавиться от неровностей.
3. Намочить отрезок ткани спиртом, протереть пластинку. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы не пачкать жирными пальцами рабочие поверхности.
4. Заранее нарисовать на компьютере рисунок будущих токопроводящих дорожек. Просчитать соединительные узлы, места стыковки дополнительных компонентов, перемычки.
5. Получившийся рисунок проводников распечатать на фотобумагу.
6. Положить распечатку изображением вниз на текстолит. Подключить утюг к сети, подождать пока он разогреется. Медленными движениями разглаживать бумагу по твердой пластинке. Когда она начнёт желтеть, убрать утюг.
7. Отнести плату с припаянной бумагой к умывальнику. Опустить под струю воды. Зубной щёткой оттереть остатки бумаги.
8. Расположить пластинку под ярким светом чтобы она просохла.
9. Подготовка состава для травления. Понадобится хлорное железо, которое продаётся порошком в магазинах радиоэлектроники. Взять ёмкость из пластика, налить в неё три части воды, добавить одну часть хлорного железа. Тщательно перемешать раствор.
10.Сухую плату опустить в готовую смесь для травления. На скорость обработки платы влияет качество реактивов, температура состава, толщина фольгированного слоя. Для ускорения процесса жидкость можно разогреть. Однако слишком высокая температура повредит рисунок. Чтобы ускорить процесс безопасно, можно присоединить к ёмкости моторчик от телефона. Лёгкие вибрации воздействуют на травление.
11.После травления, плату нужно промыть под проточной водой. Протереть тряпочкой, смоченной в спирте.
12.Следующий процесс обработки — сверление. Для этого желательно использовать специальный станок, гравер или бормашинку. Инструмент закрепляется неподвижно с помощью тисков, чтобы можно было делать точные отверстия. По рисунку происходит сверление. После изготовления отверстий, по поверхности платы нужно пройти наждачной бумагой, удалив заусенцы.
13.Лужение основания. Плата смачивается медицинским спиртом. Его нужно нанести тряпкой лёгкими движениями без прижимов. Смочить другую тряпку в растворе для травления. Смазать стороны платы. Нагреть паяльником припой, быстрыми движениями нанести его на электрические каналы.
14.Наждачной бумагой с мелкой фракцией пройтись по сторонам плитки.
Лужение считается необязательным этапом при изготовления плат. Однако его делают из-за нескольких преимуществ:
1. Увеличивается показатель устойчивости к коррозии.
2. Толщина токопроводящего слоя увеличивается, благодаря чему снижается сопротивление, улучшается эффективность платы.
3. Проще припаивать радиодетали.
При соблюдении правил проведения работы сборка самодельной платы не покажется сложным процессом. Перед закреплением других деталей важно провести проверку токопроводящих рисунков.
Типичные ошибки при конструировании плат
При сборке самодельных оснований люди допускают различные ошибки. К наиболее часто встречаемым относятся:
1. Неправильно выбранная ширина токопроводящих дорожек. Это приводит к потере напряжения, перегреву проводников, низкой механической прочности. Чтобы не столкнуться с такими проблемами, необходимо делать максимально допустимую ширину токопроводящих дорожек.
2. Неправильное проектирование цепей питания. Приводит к снижению выходящего напряжения, большие пульсации на выходе, помехам
вместо постоянного напряжения. Решение проблемы — максимальная ширина дорожек, подающий конденсатор из керамики.
3. Проблемы заземления. Использование обычного проводника минимальной ширины. Приводит к нестабильности рабочего процесса, перегреву основания. Решение — использование отдельного слоя изоляции для разводки.
4. Небольшой зазор между медными проводниками, нанесёнными на плату. Приводит к нарушению целостности основания. Необходимо увеличить расстояние между проводниками, чтобы справиться с проблемой.
5. Большое количество соединительных отверстий на одной пластинке. Это приводит к увеличения токопроводящих дорожек, повышению сопротивления. Использовать максимум два отверстия на пластинках малого размера.
Существуют и другие проблемы. Однако они менее популярны и требуют вмешательства специалистов.
Печатные платы являются основанием электрических приборов, механизмов. На них напаиваются ключевые элементы, которые выполняют определённые функции. Собрать основание можно своими руками. Для этого нужно определиться с тем, где оно будет использоваться, нарисовать чертёж, подобрать рисунок, выполнить определённую последовательность действий.
Но печатные платы это лишь основа для изделий на нее припаиваются диоды или стабилитроны или транзисторы или другие элементы радиоэлектронных схем, о который вы можете прочесть на нашем сайте — ссылка на оглавление.