методичка / Лабораторный практикум_ТПЭС_5 семестр_2019_с листом согласований

2

ВВЕДЕНИЕ

Основным направлением повышения качества выпускаемой продукции и обеспечение конкурентоспособности промышленных предприятий является повышение технической и экономической эффективности конструкторско-технологической подготовки производства. В связи с частой сменой ассортимента выпускаемой продукции, сложностью по трудоемкости и большим временным интервалом разработки конструкторскотехнологической подготовки производства, особенно для производств единичного и мелкосерийного типов, повышение ее эффективности является актуальной и важной задачей на производстве. Технологическая подготовка производства представляет собой элемент конструкторско-технологической подготовки, которая должна решать задачи, направленные на обеспечение выпуска нового изделия с определенными качественными характеристиками и в требуемом количестве. Для повышения эффективности конструкторскотехнологической подготовки производства на современных предприятиях применяется научный подход и средства автоматизации, в частности системы автоматизированного проектирования (САПР).

Лабораторный практикум составлен в соответствии с программой дисциплины «Технология производства электронных средств» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Приводятся общие правила выполнения лабораторных работ, системные требования к средствам вычислительной техники, правила безопасности при выполнении и описания лабораторных работ. В описании лабораторных работ содержатся краткие теоретические сведения, экспериментальные задания и порядок их выполнения, контрольные вопросы.

Целью выполнения лабораторного практикума является формирование практических навыков по технологической подготовке производства электронных модулей и применения современных средств подготовки конструкторско-технологической документации.

Задачами выполнения лабораторных работ являются:

-создание символов электронных компонентов (ЭК) электрических схем;

-создание посадочного места ЭК на печатной плате;

-создание 3D моделей корпусов ЭК;

-построение схемы электрической принципиальной;

-создание конструктива печатной платы (ПП) и размещение электронных компонентов на ПП;

-трассировка электрических соединений ПП;

-создание реалистичных 3D моделей электронных модулей (ЭМ).

4

1.ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1.1.Подготовка к работе

Впроцессе подготовки к выполнению лабораторной работы необходимо:

–по материалам данных методических указаний, практических занятий и рекомендуемым источникам информации изучить теоретический материал, относящийся к данной работе;

–ознакомиться с методикой выполнения работы в соответствии с ее описанием;

–заготовить форму отчета, содержащую титульный лист, требуемый порядок выполнения работы.

1.2. Выполнение работ в лаборатории

Выполнению работы предшествует проверка преподавателем готовности студента к работе. При этом студент должен представить материалы, подготовленные в соответствии с п. 1.1 настоящего лабораторного практикума, и ответить на вопросы преподавателя по теории работы и методике ее выполнения. Если результаты проверки готовности студента к работе признаются преподавателем удовлетворительными, то студент получает допуск к выполнению работы.

Экспериментальная часть работы считается законченной после просмотра и одобрения преподавателем полученных результатов.

После выполнения экспериментальной части работы завершить все активные программы и корректно выключить компьютер.

1.3. Оформление отчета и зачет по работе

Отчет по лабораторной работе оформляется на стандартных листах формата А4. Отчет должен содержать:

–титульный лист, оформленный по установленному образцу;

–цель и задачи работы;

–краткие теоретические сведения;

–задание на выполнение работы;

–порядок выполнения задания;

–скриншоты полученных результатов;

–краткие пояснения и выводы по работе;

–список использованных источников.

Оформленный отчет предъявляется преподавателю на следующем занятии. Преподаватель проверяет правильность выполнения отчета и производит проверку знаний студента по теоретическому материалу, относящемуся к данной лабораторной работе. Проверка знаний производится либо индивидуально, либо фронтально путем тестирования. Работа считается зачтенной, если студент по результатам ее выполнения и защиты набирает количество баллов не ниже минимально установленного. После выполнения и защиты всех лабораторных работ баллы суммируется, и соответствующий модуль дисциплины считается освоенным, если набранная сумма баллов не ниже минимально установленной.

Студент, не представивший отчет по выполненной лабораторной работе, к последующей работе не допускается. Студенты, пропустившие занятия или не допущенные к очередным занятиям, ликвидируют свои задолженности по установленному графику.

2. ОПИСАНИЕ ТИПОВОГО ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Лабораторные работы выполняются в комплексной системе автоматизированного проектирования (САПР) радиоэлектронных средств Altium Designer на персональном компьютере в компьютерном классе.

Минимальные системные требования:

5

–Windows 7 или выше;

–Процессор Intel® Core™ i3 или эквивалентный;

–4 ГБ ОЗУ;

–3,5 ГБ свободного пространства на жестком диске (установка и пользовательские файлы);

–Графическая карта Intel integrated graphics HD4000 (или аналоги), с поддержкой

DirectX 9.0c и технологией Shader model 3 (или лучше);

–Монитор с разрешением экрана минимум 1280x1024;

–Порт USB2.0 (для подключения NanoBoard-NB2 или NanoBoard-3000);

–Adobe® Reader® (версия 8 или более новая для просмотра 3D PDF);

–Актуальная версия веб-браузера;

–Microsoft Excel для формирования текстовых отчетных документов.

3.ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Без инструктажа и отметки в журнале преподавателю категорически запрещается допускать студента к лабораторным работам в компьютерном классе. Перед выполнением лабораторных работ на первом лабораторном занятии в целях исключения несчастных случаев, а также поломки оборудования все студенты обязаны расписаться в лабораторном журнале по технике безопасности после подробного ознакомления со следующими правилами:

–работа в компьютерном классе, включение и выключение системных блоков и мониторов разрешается исключительно в присутствии преподавателя;

–в случае обнаружения неполадок в работе компьютеров, сети, программного обеспечения, студенты обязаны незамедлительно сообщить о них преподавателю;

–запрещается входить в компьютерный класс в верхней одежде;

–запрещается входить в компьютерный класс с продуктами питания и напитками;

–запрещается работать на персональном компьютере мокрыми руками;

–запрещается самостоятельно включать/выключать питание компьютерного класса на электрическом щите ввода;

–в компьютерном классе запрещается громко разговаривать и мешать работать окружающим;

–запрещается самостоятельное переключение либо отключение силовых питающих кабелей, кабелей ЛВС и проводов связи с периферийными устройствами;

–запрещается оказывать механические усилия (наступать ногами, дергать) на силовые питающие кабели, кабели ЛВС и на провода связи с периферийными устройствами;

–запрещается отсоединять и менять местами клавиатуры, системные блоки и манипуляторы «мышь»;

–запрещается самостоятельно разбирать системный блок, монитор, клавиатуру, манипулятор «мышь», принтер, а также предпринимать какие-либо действия по их ремонту;

–запрещается самостоятельно удалять или устанавливать программное обеспечение;

–категорически запрещается осуществлять попытки доступа к данным и программам, не имея на это права; осуществлять несанкционированный доступ к иным сетевым ресурсам; совершать попытки подобрать пароли других пользователей; уничтожать или фальсифицировать данные и программы (в том числе, вследствие заражения компьютерными вирусами); незаконно копировать данные, нелегально модифицировать данные; распространять по сети информацию, оскорбляющую или мешающую работе других пользователей сети;

–не допускается внесение каких-либо изменений в конфигурацию компьютеров, как то: изменение настроек, изменение внешнего вида рабочего стола (добавление/удаление иконок, установка фоновых рисунков и т.д.).

6

4. ОПИСАНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

4.1. Лабораторная работа №1 «Создание символов электронных компонентов электрических схем»

4.1.1. Цель и задачи работы

Цель работы: формирование практических навыков по технологической подготовке производства электронных модулей и применения современных средств подготовки конструк- торско-технологической документации.

Задачи: создание символов электронных компонентов электрических схем.

4.1.2. Краткие теоретические сведения

Основу любой электрической схемы представляют условные графические обозначения (УГО) различных элементов и устройств, а также связей между ними. Язык современных схем подчеркивает в символах основные функции, которые выполняет в схеме изображенный элемент. Все условные графические обозначения элементов электрических схем и их отдельных частей выполняются в соответствии с ГОСТ ЕСКД.

Условные графические обозначения образуются из простых геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по специальной системе, которая предусмотрена стандартом, дает возможность легко изобразить все, что требуется: различные электрические аппараты, приборы, электрические машины, линии механической и электрической связей, виды соединений обмоток, род тока, характер и способы регулирования и т. п.

Кроме этого в условных графических обозначениях на электрических принципиальных схемах дополнительно используются специальные знаки, поясняющие особенности работы того или иного элемента схемы.

Компоненты разделяют на односекционные (включающие одну секцию) и многосекционные. К многосекционным компонентам относятся резисторные, конденсаторные, диодные и транзисторные сборки, электрические соединители, некоторые логические интегральные микросхемы.

Количество выводов УГО микросхемы (МС) цифровой логики обычно соответствует количеству выводов в корпусе за исключением выводов, которые всегда подключены к питанию или земле. Незадействованные на схеме выводы таких МС должны быть изображены в УГО, т.к. при повторном использовании ЭК могут быть задействованы все выводы (или иные чем при первичном использовании). Это необходимо для ведения библиотек – чтобы каждому ЭК соответствовал один единственный элемент библиотеки, созданный в полном соответствии с требованиями ГОСТ ЕСКД.

УГО многосекционного компонента может быть построено целиком, со всеми секциями единым УГО. Однако для формирования принципиальной электрической схемы, которая бы легко читалась и наглядно демонстрировала принцип действия функционального узла, такое изображение не всегда удобно т.к.:

–в схеме могут быть задействованы не все секции, а отображение не используемых невозможно отключить, в результате схема загромождается лишними УГО;

–при едином УГО на весь компонент невозможно изобразить схему разнесенным способом, приходится тянуть к нему линии электрической связи издалека, что затрудняет чтение схемы.

При необходимости в УГО нужно задать эквивалентность выводов. Эквивалентность – это электрическая взаимозаменяемость. Например, эквивалентными могут быть входы элементов цифровой логики, а вход резистора эквивалентен выходу. Эквивалентность в Altium Designer рекомендуется задавать цифрами.

Микросхема может состоять из нескольких вентилей, под вентилем МС понимают повторяющийся законченный логический блок. Для таких МС необходимо указать экви-

7

валентность секций (она в таких МС одинаковая и обозначается одной и той же цифрой). Наличие развитой библиотеки ЭК является необходимым условием для нормальной

работы системы. Поскольку стандартные библиотеки Altium Designer практически непригодны для работы российских проектировщиков, то они вынуждены создавать свои библиотеки, содержащие условные графические изображения, как компонентов российского производства, так и зарубежного, в соответствии с действующими стандартами. Размеры условных графических обозначений приведены в ГОСТ 2.728-74, 2.730-73, 2.743-91.

УГО компонента создается в графическом редакторе Schematic Library.

4.1.3. Порядок выполнения лабораторной работы

Задание 1. Создать символ (УГО) односекционного ЭК, заданного преподавателем, как библиотечного элемента принципиальной электрической схемы.

Порядок создания УГО

Рассмотрим порядок создания УГО односекционного ЭК на примере операционного усилителя 544УД2 (рис. 1).

Рис. 1 ‒ Назначение выводов операционного усилителя 544УД2: 1 ‒ баланс, коррекция; 2 ‒ вход инвертирующий; 3 ‒ вход неинвертирующий; 4 ‒ источник питания (минус); 5 ‒ баланс; 6 ‒ выход; 7 ‒ источник питания (плюс); 8 ‒ коррекция

Создание библиотеки символов Для создания новой библиотеки необходимо выполнить:

File→New→Library→Schematic Library. Сохранить вновь созданную библиотеку можно командой File→Save. Для работы с библиотекой символов необходимо открыть панель (которая вызывается по кнопке SCH→SCH Library в нижней левой части окна) и поместить ее слева от рабочей области, после чего интерфейс Altium Designer будет иметь вид, представленный на рис. 2.

Рис. 2 ‒ Интерфейс программы

8

Настройка атрибутов компонента

При создании символа в программе PCAD после вышеописанных шагов требовалось указать точку привязки и установить обязательный атрибут RefDes. Здесь точка привязки определяется началом координат рабочей области (перекрестие в центре экрана), а позиционное обозначение (RefDes) автоматически добавляется над корпусом микросхемы. Для этого дважды щелкаем на компонент или нажимаем кнопку Edit. В поле Default Designator вводим «R?». R- буквенный префикс элемента, «?» в дальнейшем в схеме будет заменен на цифру.

Следующим этапом при создании символа является добавление атрибутов, которые в дальнейшем могут быть использованы для оформления текстовой документации. Для установки атрибутов компонента необходимо выполнить двойной щелчок мыши на его названии в панели SCH Library. В появившемся окне свойств компонента (рис. 3) необходимо указать префикс позиционного обозначения компонента и при необходимости добавить параметры, которые в дальнейшем могут быть использованы для создания спецификации и перечня элементов.

Рис. 3 ‒ Окно свойств компонента

Начальные настройки рабочей области Прежде чем приступить к разработке нового символа, необходимо настроить рабочую

область, т.е. выбрать необходимые единицы измерения и сетки. Данная настройка проводится

вокне Library Editor Workspace, которое вызывается командой Tool→Document Options. В

появившемся окне на вкладке Units выбираются единицы измерения, причем они могут быть метрические и дюймовые (в нашем случае следует установить миллиметры). На вкладке Library Editor Options рекомендуется установить шаг сетки 2,5 мм (при необходимости в ходе работы можно сменить шаг сетки), для двух видов сеток (Snap – сетка перемещения курсора

врежиме графической команды, Visible – сетка, отображаемая на экране). Кроме сеток на данной вкладке могут быть установлены дополнительные параметры (рис. 4). Из всех этих настроек рекомендуется включить лишь отображение скрытых выводов.

Рис. 4 ‒ Настройки рабочей области редактора символов

9