140

Кобрин, В. Г. Козлов, А.К.Кондаков

Основы проектирования электронных средств

Методическое пособие по курсовому проектированию

для студентов специальности

«Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

Томск 2006

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Ю.П. Кобрин, В. Г. Козлов, А.К.Кондаков

Основы проектирования электронных средств

Методическое пособие по курсовому проектированию

для студентов специальности

«Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

Томск 2006

Рецензент: профессор кафедры КИПР ТУСУР,

д.т.н. Татаринов В.Н.

Технический редактор: доцент кафедры КИПР ТУСУР,

к.т.н. Озеркин Д.В.

Кобрин Ю.П., Кондаков А.К., Козлов В.Г.

Основы проектирования электронных средств. Методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2006. –141 с.

Пособие предназначено для использования при выполнении курсового проекта по дисциплине «Основы проектирования электронных средств» студентами всех форм обучения специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». Оно может быть использовано и при выполнении дипломных проектов студентами всех специальностей радиотехнического про­филя. В пособии подробно проанализирова­ны и освещены проблемы, возникающие в ходе выполнения курсового проекта по разработке конструкции изделия РЭС третьего структурного уровня. Сформулированы основные задачи курсового проекта, приведены методические указания по выполнению всех стадий проектирования. Даны необходимые теоретические и справочные данные, необходимые для выполнения курсового проекта, что позволяет свести к минимуму потребность в дополнительной литературе для студентов. При выполнении чертежей курсового проекта необходимо использовать системы КОМПАС, AutoCad, SolidWorks, CorelDraw. Для более детального знакомства с вопросами, изложенными в пособии, в нём приве­дены ссылки на обширный список нормативной и технической литературы.

 Кобрин Ю.П., Козлов В.Г., Кондаков А.К. 2006

 Кафедра КИПР Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2006.

Введение

Слово проект происходит от латинского слова projektus (брошенный вперёд). В современном понимании проект – это совокупность конструктор­ских документов, содержащих принципиальное (эскизный проект) и оконча­тельное (технический проект) решение, дающее необходимое представление об устройстве создаваемого изделия и исходные данные для разработки ра­бочей документации.

Проектирование изделий – это разработка комплекс­ной технической документации (проекта), содержащей технико-экономиче­ские обоснования, расчёты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для производства изделий [1]. Государст­венный стандарт (ГОСТ 22487-77) определяет проектирование как комплекс работ по изысканиям, исследо­ванию, расчетам, конструированию и оптими­зации, имеющих целью получение описания, не­обходимого и достаточного для создания еще не существующего нового изделия или алгоритма его функционирования, удовлетворяющих заданным требованиям.

В процессе проектирования электронных средств (ЭС) прогнозируется некоторая будущая структура на основании технического задания и совокупности знаний, нако­пленных в рассматриваемой предметной области. В формируемой проектной документации находятся и отражаются найденные между частями конструк­ции ЭС связи. При этом стремятся максимально использовать опыт проекти­рования похожих объектов. Вместе с тем, за счет использования новых физи­ческих явлений и принципов функционирования, более совершенной эле­ментной базы и структуры, усовершенствованных конструкций и передовых технологических процессов, новые ЭС должны быть гораздо качественнее и эффективнее своих аналогов и прототипов.

Проектирование современных ЭС – сложнейший, трудоемкий про­цесс, в котором должным образом нужно координировать весь комплекс во­просов по обеспечению условий технической эксплуатации, экономичности ЭС, эффективности системотехнических, схемотехнических, конструктор­ских и технологических решений.

В проектировании ЭС можно выделить три этапа:

• системное проектирование;

• функциональное проектирование;

• техническое проектирование.

Каждый последующий этап включает все предыдущие и, кроме того, решает некоторые новые задачи. Особенность системного подхода состоит в стремлении построить целостную картину исследуемого объекта.

Конструирование ЭС, являющееся важной частью проектирования из­делий, – это процесс поиска, нахождения и отражении в конструкторской до­кументации формы, размеров и состава изделия, входящих в него деталей и узлов, используемых материалов, комплектующих изделий, взаимного рас­положения частей и связей между ними, указаний на технологию изготовле­ния – с целью обеспечить производство изделия с заданными свойствами при наименьшей трудоёмкости изготовления [2 - 7].

Конструкция ЭС должна быть пригодной для повторения в произ­водстве и способной сохранять во времени в установленных пределах значе­ния всех парамет­ров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и ус­ловиях применения, технического обслу­живания, хранения и транспортирования.

Пригодность конструкции изделия к использованию по назначению определяется качеством конструкции изделия, которое оценивается совокуп­ностью свойств, присущих изделию. Показатели качества могут быть отра­жены в комплексной технической документации, в том числе в КД.

Проектирование современных электронных средств (ЭС) заключается в принятии множества проектных реше­ний по принципам действия функциональных узлов (ФУ), их схемам и построению конструкции, по элементной базе, а также по совокупности технологических процессов, предлагаемых для использования при их изготовлении, решению основных проблем технической эксплуатации [2 - 7]. Это процесс непрерывного уточнения модели проектируемого ЭС от замысла в виде технического задания до готового проекта.

Преодолевая многообразные противоречия технического задания, проектировщик в процессе создания изделия ЭС стремится выбрать оптимальную пространственную компоновку узлов и блоков, составляющих конструкцию ЭС, обеспечить их электрическое и механическое соединение и защиту от неблагоприятных воздействий внешних факторов и помех.

Первостепенное требование при проектировании ЭС заключается в том, чтобы создаваемое устройство было эффективнее своего аналога, т.е. превосходило его по качеству функционирования, степени ми­ниатюризации и технико-экономической целесообразности. Конструктор в процессе проектирования должен опираться на опыт работы высококвалифи­цированных разработчиков радиоаппаратуры, широко применять информационные технологии проектирова­ния РЭС, многочисленные решения, основанные на использовании ГОСТов, ОСТов и другой нормативно – конструкторской документации.

Такой системный подход способствует в процессе проектирова­ния ЭС выполнению основных требований, сформулированных в техническом задании на проект:

• обеспечению нормальных режимов работы изделия (защиту от влаги, тепловых, механических, радиационных, биологических, электромагнитных воздействий);

• снижению стоимости и энергопотребления;

• уменьшению габаритов и массы;

• всемерному применению современных высоконадежных микроэлектронных электрорадиоэлементов;

• увеличению степени интеграции, микроминиатюри­зации межэлементных соединений и элементов несущих конст­рукций;

• обеспечению электромагнитной совместимости;

• улучшению интенсификации теплоотводов;

• широкому внедрению ме­тодов оптимального проектирования;

• высокой технологичности, однородности структуры;

• максимального использования стандар­тизации;

• результативному формированию и удобной корректировке текстовой и графической конструкторско – технологической документации.