Пособие учебно-методическое для курсового проектирования по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования модулей рэс» для студентов специальности «Моделирование и компьютерное проектирование рэс» дневной и заочной форм обучения Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» Кафедра конструирования и технологии РЭС Т.В. Молодечкина Учебно-методическое пособие для курсового проектирования по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования модулей РЭС» для студентов специальности «Моделирование и компьютерное проектирование РЭС» дневной и заочной форм обучения Новополоцк 2006 УДК 681.8 (075.8) ББК32.973я73 Р88 Р е ц е н з е н т: Т. В. Молодечкина Р88 Учебно-методическое пособие для курсового проектирования по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования модулей РЭС» для студентов специальности «Моделирование и компьютерное проектирование РЭС» дневной и заочной форм обучения./ Т. В. Молодечкина – Новополоцк.: ПГУ, 2006. – 31 с.: ил. Данное пособие предназначено для студентов специальности " Моделирование и компьютерное проектирование РЭС" в качестве основного учебно-методического материала при выполнении курсового проекта по дисциплине " Системы автоматизированного проектирования модулей РЭС. В пособии содержатся методические указания по обоснованию и выбору методов и принципов конструирования, вариантов компоновочной схемы конструкции, методики выбора основных параметров конструкции, требования и рекомендации по выполнению и оформлению курсового проекта. Пособие может быть полезно и при дипломном проектировании. УДК 681.8 (075.8) ББК32.973 я 73 ©Т.В. Молодечкина., 2006 © ПГУ, 2006 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Системы автоматизированного проектирования модулей РЭС" занимает ведущее место в процессе подготовки инженеров-конструкторов РЭС. При изучении этого курса ставятся задачи формирования у студентов технического мышления, обучения будущих инженеров практическим навыкам инженерных методов проектирования, расчета, модернизации, технического обеспечения и производственной реализации изделий РЭС на новой элементной базе с применением ЭВМ и САПР. С целью закрепления указанных навыков выполняется курсовой проект, который является последним этапом конструкторско-технологической подготовки студентов, необходимым для успешной работы над дипломным проектом. Бурное развитие электронно-вычислительных средств, непрерывное совершенствование конструкций, появление принципиально новых технических решений, приводит к тому, что при работе над курсовым проектом основное внимание необходимо уделять системному подходу к конструированию, оптимизации принятых конструкторских решений, обоснованию их соответствующими конструкторскими расчетами, а также методам автоматизированного проектирования. 1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Целью выполнения курсового проекта по дисциплине « Системы автоматизированного проектирования модулей РЭС» является инженерная разработка конструкции печатного узла. Задачи курсового проектирования: - закрепление, углубление и систематизация знаний и конструкторских навыков, полученных при изучении теоретических и специальных схемотехнических, конструкторских и технологических дисциплин и особенно дисциплины «САПР модулей РЭС». - освоение современных методов автоматизированного проектирования РЭС с использованием средств вычислительной техники; - приобретение опыта работы со стандартами, нормативно-справочной и технической документацией; - получение навыков оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД, ГОСТ и другой нормативно-технической документацией; - выработка навыков обоснования инженерно-технических решений в расчетно-пояснительной записке; - подготовка студента к дипломному проектированию и к последующему самостоятельному решению сложных комплексных конструкторских задач при работе на предприятиях отрасли. 2 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ 2.1 Тематика курсового проектирования Курсовой проект по дисциплине «САПР модулей РЭС» должен представлять собой решение комплексной инженерно-технической задачи, отражающей специфику работы инженера-электроника-конструктора РЭС. Темы проектов могут охватывать все разнообразие современных РЭС, определяемое их функциональным назначением, технической сложностью, условиями производства и эксплуатации и др. Основное внимание при этом должно уделяться РЭС, построенным на современной элементной базе и контроллерах. Объектом курсового проектирования может быть схемотехнически и конструктивно законченное устройство РЭС, предназначенное для самостоятельного или подчиненного применения. Примерами та­ких объектов могут быть следующие сборочные единицы РЭС: прибор, блок, панель. Допускаются темы по разработке функциональных узлов повышенной сложности: субблоков, печатных узлов с микросхемами высокой степени интеграции. Предметом курсового проектирования является конструктивная разработка новой конструкции изделия РЭС или модернизация уже существующего опытного образца на уровне технического проекта с включением элементов эскизного проектирования. Примерные темы курсовых проектов по «САПР модулей РЭС» следующие: - автоматизированное проектирование печатной платы с использованием пакета прикладных программ PCAD; - исследование и сравнительный анализ программных модулей размещения элементов на печатной плате; - исследование и сравнительный анализ программных модулей автоматической трассировки соединений элементов на печатной плате; - математическое моделирование технологических систем и процессов с применением ЭВМ. 2.2 Задание на курсовое проектирование и исходные данные Индивидуальное задание на курсовое проектирование выдается студенту в течение первой недели текущего семестра преподавате­лем - руководителем проекта. Задание оформляется на специальном бланке. В задание включаются: 1. Тема проекта. 2. Сроки сдачи студентом законченного проекта. 3. Исходные данные к проекту. 4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов). 5. Перечень графического материала. 6. Календарный график работы над проектом. Исходными данными для проектирования являются: - назначение разрабатываемого изделия, выполняемые функции; -принципиальная электрическая схема с перечнем элементов. Могут быть указаны электрические параметры изделия и технические требования (быстродействие, частотный диапазон, мощность, разрядность и т.п.); - конструкторские требования (требования по компоновке, вид исполнения, габариты, масса, требования по соп­ряжению составных частей, другие специальные требования); -эксплуатационные и климатические требования (соответствие по климатическим и механическим требованиям ГОСТам, климатические условия: рабочие и предельные температуры, давление, относитель­ная влажность; механические условия: удары и вибрации при экс­плуатации и транспортировке; ремонтопригодность и др.); - экономические требования (условия производства изделия, годовой выпуск и тип производства). В перечне разрабатываемых вопросов оговариваются: - разработка общей конструкции печатного узла; - компоновочная работа; ана­лиз паразитных связей и тепловых режимов по выбранному компоновочному эскизу для оценки качества компоновочных работ и применения защиты; - разработка монтажа межсоединений и выбор средств сопряжения составных частей устройства; Теоретическая часть должна содержать задание на выполнение не менее 2-3 видов конструктивных расчетов. Преимущественно расчеты должны быть выполнены с помощью САПР и ЭВМ. В состав графической части курсового проекта должны входить: 1. Схема электрическая принципиальная устройства РЭС с перечнем элементов. 2. Чертеж печатной платы. 3. Сборочный чертеж печатного узла со спецификацией. В зависимости от сложности объекта конструирования комплект графической конструкторской документации может изменяться. 2.3 Содержание и объем курсового проекта Курсовой проект должен содержать: расчетно-теоретическую часть, помещаемую в пояснительной записке, и графическую часть, представленную комплектом чертежей. При изложении материала в пояснительной записке рекоменду­ется придерживаться следующего расположения разделов: 1. Титульный лист. 2. Содержание. 3. Задание на курсовое проектирование. 4. Введение. 5. Анализ требований технического задания. 6. Разработка развернутого технического задания и формулирование дополнительных частных технических требований к конструкции изделия. 8. Разработка конструкции изделия и его составных частей: - выбор и обоснование компоновочной схемы изделия; - выбор и обоснование применяемой элементной базы; - выбор, обоснование и разработка способов электромонтажа и соединений модулей; - разработка конструкции печатного узла. 9. Конструкторские расчеты: - расчет объемно-компоновочных характеристик изделия; - расчет элементов печатного монтажа. 10. Разработка печатной платы в PCAD: - выбор и обоснование способа размещения элементов на печатной плате; - выбор и обоснование способа трассировки проводников на печатной плате. 11. Выводы и заключение. 12. Литература. Общий объем расчетно-пояснительной записки 20-25 с. Графи­ческая часть проекта включает комплект чертежей на разрабатываемую конструкцию объемом не менее 3-х листов. 2.4 Организация курсового проектирования и защита проекта На выполнение курсового проекта по дисциплине «САПР модулей РЭС» по учеб­ному плану отводится примерно 13 недель. Работа над курсовым проектом является самостоятельной работой студента, проводимой под руководством и контролем руководителя проектирования. В установленные расписани­ем дни и часы студент консультируется у своего руководителя. Обычно время работы над курсовым проектом разбивается на три эта­па. После завершения определенного этапа про­ектирования следует окончательно оформить текстовую и графическую документацию. Объем выполненной студентом работы по каждому этапу оценива­ется руководителем проектирования в процентах от общего объема проектирования. Явка на опроцентовки студентов строго обязательна и учитывается при защите проекта. Оформленный курсовой проект сдается студентом руководителю на проверку не позднее, чем за 10 дней до назначенного срока защиты . После проверки и допуска к за­щите преподавателем проект может быть представлен к защите. Защита курсового проекта производится перед комиссией, назначаемой заведующим кафедрой К и Т РЭС и включает в себя доклад в течение 5-8 минут, а также ответы на вопросы членов комиссии. В докладе студент обязан изложить суть его курсового проекта и показать пути реализации решаемых задач, дать обоснование принятым в проекте техническим решениям (отметив оригинальные), кратко охарактеризо­вать каждый вывешенный для защиты лист, рассказать о проведенных расчетах. Принятые конструктивные решения и выполненные расчеты должны сопровождаться выводами. В заключение студент должен отразить соответствие разработанного проекта требованиям технического за­дания. Студенту на защите могут задаваться любые теоретические и практические вопросы по конструкции и технологии изготовления разработанной сборочной единицы. По выступлению студента и его ответам на вопросы комиссия судит о его способностях правильно и доходчиво излагать результа­ты своей работы, поэтому выступление рекомендуется подготавливать заранее. Общая продолжительность защиты с учетом ответов на вопросы 10-15 мин. 3 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 3.1 Общие указания Настоящие методические указания преследуют цель облегчить студентам работу над проектом, намечают основные направления вы­полнения курсового проекта. При этом не исключается самостоятель­ный выбор студентом путей решения тех или иных задач курсового проекта, применение других обоснованных методов проектирования и расчета. Рекомендуется начинать проектирование с анализа плана рабо­ты над проектом, в котором необходимо предусмотреть изучение ли­тературы, повторение некоторых дисциплин, разработку конструк­ции, оформление пояснительной записки, выполнение чертежей и т.д. На основании обязательного графика выполнения работ студент самостоятельно составляет развернутый календарный план выполнения курсового проекта с учетом контрольных точек, оговоренных заранее консультантом проекта. В этом случае обеспе­чивается самоконтроль, равномерное распределение нагрузок по этапам проектирования, что оказывает положительное влияние на качество разработки и облегчает работу. Желательно в течение одно­го рабочего дня чередовать различные виды работ, т.е. заниматься двумя-тремя разделами плана. Сведения, полученные из технической, нормативной литературы, рекомендации преподавателя и другое целесо­образно фиксировать в рабочей тетради. 3.2 Требования к построению и содержанию пояснительной записки Ниже приводятся требования к последовательности разделов и содержанию пояснительной записки, вытекающие из логической пос­ледовательности процесса конструирования изделий РЭС. 3.2.1 Введение Этот раздел пояснительной записки должен кратко характери­зовать современное состояние научно-технической разработки, ре­шению которой посвящен данный курсовой проект. Здесь должна быть также сформулирована цель работы. Кроме того, во введении надо обосновать необходимость проведения подобной работы, ее значимость, показать актуальность темы. 3.2.2 Анализ требований технического задания В этом разделе должны быть тщательно проанализированы все пункты технического задания с целью определения возможности выполнения конструкции. Анализ технического задания рекомендуется начинать с изуче­ния особенностей электрической принципиальной схемы устройства, способных повлиять на конструкцию изделия. Для этого первоначально анализируют назначение устройства, его состав, принцип работы. Анализ электрической схемы ведется обычно по следующим направлениям: - выявление специфики схемы (частотный диапазон или быстро­действие, чувствительность, точность, энергетические показатели и т.д.); - выявление органов управления, коммутации и регулировки; - выбор нестандартных электрорадиоэлементов. В результате анализа схемы и схемотехнических данных (или поверочного расчета) выявляются также те участки схемы, которые могут быть источниками электрических, магнитных или тепловых полей, вызывающих нестабильность работы или снижение надежности устройства. Далее производится анализ эксплуатационных, конструкторско-технологических, экономических и специальных требований. Студент должен тщательно проанализировать каждое требование технического задания с точки зрения его влияния на выбор конструкции в целом и каждой ее составной части и составить перечень требований к их конструкции. Например, указанное в задании значение повышенной влажности может предъяв­лять к конструкции требование обеспечения влагозащиты элементов путем использования герметичного корпуса; малый объем выпуска - требования к конструкции деталей с точки зрения изготовления их на универсальном технологическом оборудовании без применения специального инструмента и специальной оснастки и т.п. 3.2.3 Разработка развернутого технического задания и формулирование дополнительных частных требований к конструкции Цель раздела: описать приемлемый конечный результат предстоящего процесса проектирования, независимый от проектных характеристик, которые могут свободно изменяться в зависимости от условий эксплуатации. 3.2.4 Разработка конструкции изделия и его составных частей В этом подразделе по сути дела должна быть произведена пред­варительная разработка конструкции и дано обоснование ее выбора и методов конструирования, а также - разработка первоначального ва­рианта компоновки с разработкой эскизных решений, исходя из тре­бований технического задания. Эта часть является наиболее сложной, поскольку от правиль­ности выбора метода конструирования, компоновочной схемы, принци­пов компоновки зависят многие важнейшие характеристики изделия, такие как габариты, масса, ремонтопригодность и т.д. Сложность изделий РЭС в большинстве случаев требует расчле­нения схемы устройства на отдельные структурные части (уровни). Наиболее широко при создании конструкций современных РЭС нашел применение модульный метод конструирования, когда определенная схемно-структурная часть реализуется в виде конструктивно-закон­ченных частей (уровней) - модулей. По этому методу изделия РЭС могут компоноваться из конструктивных модулей по следующим гео­метрическим компоновочным схемам: децентрализованной, централизо­ванной и централизованной с вынесенными пультами. Модульная компоновка позволяет "сворачивать", "выпрямлять" и "разносить" в пространстве принципиальные схемы отдельных конс­труктивных модулей в самых разнообразных вариантах и пропорциях, что удобно как при проектировании, так и при эксплуатации ЭВС. Вари­анты компоновки могут предусматривать полное или неполное выдви­гание модуля по направляющим из объема конструкции; поворот мо­дулей по шарнирным сочленениям, соединяющим ребра модулей ("книж­ный вариант"); раскрытие компоновочного объема по шарнирным соч­ленениям, расположенным в ребрах раскрывающихся частей и др. Как правило, задание на курсовое проектирование предусматри­вает обычно разработку конструкции изделия ЭВС невысокой функцио­нальной сложности, поэтому за основную компоновочную схему может быть принята одно- или многоблочная централизованная схема. При этом с учетом системного подхода конструкция обычно может быть реализована на уровне блока (панели), а в ряде случаев - в виде субблока, ячейки и даже микросборки. Одним из достоинств модульного метода конструирования явля­ется возможность использования при проектировании изделий ЭВС конкретных систем базовых конструкций микро- и персональных ЭВМ и др., обеспечивающих возможность применения типовых (унифицированных) конструкций модулей, их конструктивную входимость по всем иерархическим уровням, конструктивно-технологическую преемс­твенность возможных решений при модернизации; совместимость и единство художественно-конструктивного решения; использование современной и перспективной технологии производства изделий ЭВС. В ряде случаев, при разработке, например, спе­циализированных изделий РЭС применение систем базовых конструкций является нецелесообразным. Это объясняется тем, что высокий уро­вень стандартизации базовых конструкций не позволяет одновременно получить технические параметры проектируемого изделия выше значе­ний, определяемых на момент проектирования уровнем развития науки и техники. Поэтому в таких случаях необходимо выполнять ориги­нальные оптимальные конструкции и их компоновки. Отметим также, что при создании некоторых конструкций РЭС (например, отдельных узлов) наряду с модульным методом находят применение: машиност­роительный, геометрический, топологический и другие методы. Составные части электрической схемы устройства (узлы) в свою очередь могут быть реализованы по одному из следующих принципов: моносхемному, схемно-узловому, блочному и функционально-узловому. Предпочтение следует отдавать функционально-узловому принципу, позволяющему выполнять устройство как конструктивно, так и функ­ционально законченным. При предварительном выборе структуры конструкции и ее компо­новке приходится решать ряд задач, связанных как с необходимостью удовлетворения основных требований, обусловленных техническим за­данием, так и дополнительных, обусловленных методами конструирова­ния, компоновки, монтажа и др. Часто требования могут быть проти­воречивыми. Выбранное решение структуры конструкции должно удовлетворять: - основному назначению изделия; - нормальному режиму работы; - требованиям надежности, ремонтопригодности; - требованиям стандартизации и унификации; - требованиям эргономики и эстетичности; - требованиям технологичности и экономичности с учетом за­данных условий производства. 3.2.5 Выбор и обоснование применяемой элементной базы Выдаваемая студенту при курсовом проектировании электрическая принципиальная схема устройства обычно требует доработки. Ее следует даже рассматривать как функциональную и дорабатывать в соответствии с дополнительными электрическими и эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к изделию (например, быстродействие, помехоустойчивость, жесткие условия эксплуатации и т.п.). Доработанная или переработанная электрическая принципиальная схема вместе с перечнем элементов служит в дальнейшем в качестве основы разработки печатных узлов РЭС. Целью данного раздела является выбор конкретных серий и типов ИМС и электрорадиоэлементов, определение их габаритов, массы, установочных и присоединительных размеров, а также способов закрепления и монтажа ИМС. Естественно, что при разработке конструкций современных из­делий РЭС необходимо выбирать такие электрорадиоэлементы, которые в конструк­тивном, схемном и технологическом отношениях хорошо согласуются с параметрами, габаритами, конструкцией, методами сборки используе­мых в разрабатываемом устройстве ИМС. Выбор типов ИМС и электрорадиоэлементов должен также проводиться с учетом: а) номиналов и мощностей элементов; б) надежности и условий эксплуатации системы, составной частью которой является проектируемое изделие; в) технических требований к конструкции проектируемого из­делия и системы в целом; г) экономической целесообразности; д) наличия данных типов элементов в серийном производстве; е) унификации и стандартизации. Выбор типов ИМС и ЭРЭ должен также проводиться с учетом вида монтажа. Например, при использовании многослойных печатных плат (МПП), изготовленных методом металлизации сквозных отверстий, целесообразно применение ИМС и ЭРЭ со штыревыми выводами, а при использовании МПП, изготовленных методом открытых контактных площадок, необходимо применять элементы с планарными выводами. Кроме того, следует учитывать, что различное конструктивное исполнение ИМС и ЭРЭ позволяет получить и различную плотность монтажа. Ограничения габаритов и массы из­делия обуславливают выбор малогабаритных и микроминиатюрных эле­ментов, если это позволяют условия их работы в изделии. Однако следует помнить, что при уменьшении габаритов и массы ЭРЭ прямой микроминиатюризацией, себестоимость ЭРЭ резко возрастает, несмот­ря на снижение материалоемкости ЭРЭ. Задачу выбора типов микроми­ниатюрных ЭРЭ и ИМС следует решать на основе системного подхода и комплексной микроминиатюризации. Например, ряд серий и функцио­нальных наборов корпусных ИМС имеет различное конструктивное ис­полнение, отличающееся габаритами и массой. В частности, большинство серий микросхем имеют бескорпусные аналоги, либо могут выпускаться по требованию заказчика. Для совместной работы с ИМС в функциональных узлах ЭВС могут быть использованы резисторно-конденсаторные и конденсаторные сборки, совместимые с ИМС по конструкции и эксплуатационным парамет­рам. Если в проектируемом изделии имеются нестандартные элементы или узлы (оригинальные, частного применения), то необходимо при отсутствии в задании их конструктивных параметров, провести их поверочные расчеты, выбрать тип конструкции, определить габариты, массу, способы крепления и монтажа. Для выбранной элементной базы в тексте пояснительной записки должны быть приведены следующие характеристики: габаритные размеры, диаметр выводов, масса, электрические характеристики, рекомендуемые размеры контактных площадок (для поверхностно-монтируемых компонентов). Необходимо указать источник информации по каждому элементу (с указанием страницы). 3.2 .6 Выбор, обоснование и разработка способов электро­монтажа и соединений модулей Известно, что цель электрических соединений (электромонта­жа) в конструкциях изделий РЭС состоит в обеспечении электрических сигнальных связей между входными и выходными цепями конструктив­ных модулей различного иерархического уровня, а также подвода к ним напряжений питания и земли для нормальной работы изделий. По­этому все электрические соединения в изделиях, аналогично конс­труктивным модулям, входящим в изделия, и в соответствии с их ие­рархическими уровнями также можно разбить на несколько уровней коммутации. Например, можно выделить: ячейный электромонтаж (монтаж ИМС и ЭРЭ на печат­ные платы); внутриблочный монтаж (объединение ячеек на объедини­тельных платах и т.п.); межблочный монтаж; межстоечный и т.д. Следует помнить, что задача электромонтажа неразрывно связа­на с компоновкой, т.е. с размещением элементов по модулям различ­ного уровня конструктивной иерархии. Трудоемкость электромонтажных работ составляет до 50 и более процентов всей трудоемкости изготовления изделий ЭРЭС, а электри­ческие соединения - от 3 до 15% физического объема изделий. Конструкции электрических соединений во многом определяют надежность функционирования и другие показатели качества РЭС. В частности, задержка, затухания и искажения сигналов, перекрестные помехи в электрических цепях могут снизить технические характе­ристики быстродействия и вообще нарушить нормальное функциониро­вание РЭС. Кроме того, электромонтаж в большей части определяет и экономические показатели изделия, поскольку, например, длина сое­динений проводов в больших ЭВМ может достигать нескольких десят­ков километров. По этим причинам при разработке конструкции изделий РЭС не­обходимо стремиться, чтобы как можно большее количество электри­ческих соединений размещалось бы на низших конструктивных уровнях. Задача конструктивно-технологической реализации электричес­ких соединений между элементами и модулями РЭС подразделяется на две основных части: межконтактные соединения (линии связи моду­лей) и контактирование (контактные соединения). Межконтактные со­единения в конструкциях изделий РЭС выполняются в основном двумя способами: с помощью печатных плат (печатный монтаж) и объемными проводами (кабелями, жгутами, свитыми парами проводов, одиночными проводами). Преимущество следует отдавать печатному монтажу. Применяемые в конструкциях изделий РЭС контактные соединения можно условно разделить на постоянные, полупостоянные и временные. Постоянные соединения не позволяют демонтировать из конструк­ции модули без разрушения их выводов (например, сварные соедине­ния); в полупостоянных соединениях (например, паяных, либо полу­ченных накруткой и т.п.) разрушения выводов при демонтаже не про­исходит, однако для демонтажа модулей требуются специальные инс­трументы. К временным контактным соединениям относятся соедине­ния, получаемые с помощью разъемных соединителей, розеток и т.п. Поэтому в данном подразделе необходимо основное внимание уде­лить выбору и обоснованию структуры и конструкции элементов электрического соединения и средств сопряжения. В частности, должны быть выбраны способы обеспечения элект­рических соединений, марки припоев, марки флюсов, кабели и мон­тажные провода, конкретные типы разъемных соединителей. 3.2 .7 Разработка конструкции печатного узла В этом разделе необходимо обосновать массогабаритные и другие компоновочные характеристики печатного узла, определить конструктивные составляющие (планки, съемники, рамки, соединители, переходники, элементы закрепления и т.д.). Для выбранных (рассчитанных или заданных) габаритных размеров печатного узла определяется возможное максимальное число эквивалентных посадочных мест (зон), проводится ориентировочное размещение ИМС и ЭРЭ с выбором шагов размещения, оценивается трассировочная способность схемы узла и возможная слойность печатной платы. В этом разделе должны также быть сформулированы основные требования к защите печатных узлов от электрических, тепловых, механических, климатических и других воздействий. В разделе должны быть раскрыты следующие вопросы: сформулированы основные требования к конструкциям и технологии плат, выбрана требуемая группа жесткости, обоснован выбор типа печатной платы и класса точности выполнения размеров элементов печатного монтажа, выбраны размеры и конфигурация печатной платы, выбраны материалы печатных плат (оснований, покрытий); выбраны и размещены элементы печатного рисунка, осуществлена трассировка связей, выбраны требуемые элементы маркировки и контроля. Обязательно должны быть выполнены конструктивный и электрический (по постоянному и переменному току) расчеты печатных плат, оформлены соответствующие чертежи. 3.2 .8 Разработка печатной платы в PCAD 2002 В подразделе «Разработка УГО и схемы электрической принципиальной» необходимо дать полное описание разработанной схемы, организовать классы цепей, задать параметры классов. В подразделе «Разработка посадочных мест средствами программы Pattern Editor» необходимо на основании расчетов, проведенных в предыдущем пункте, дать полное описание всех разработанных посадочных мест для компонентов, устанавливаемых на ПП. В подразделе «Создание типовых компонентных модулей и разработка библиотек» необходимо привести описание созданной библиотеки, порядок создания ТКМ для всех компонентов. В подразделе «Размещение компонентов на печатной плате» необходимо привести критерии, по которым проведено размещение компонентов. В курсовом проекте необходимо провести автоматическое размещение компонентов на ПП средствами программы SPECTRA и ручное размещение компонентов. В тексте пояснительной записки привести оба варианта (в виде рисунков). В курсовом проекте необходимо выполнить трассировку ПП с помощью встроенного трассировщика (по выбору студента) и средствами программы SPECTRA. В подразделе «Трассировка печатной платы» дать описание параметров трассировки ПП для каждого варианта. В тексте пояснительной записки привести оба варианта (в виде рисунков). 3.2. 9 Выводы и заключение Этот раздел должен содержать выводы и оценку результатов ра­боты, в частности, с точки зрения их соответствия требованиям технического задания. Кроме того, здесь необходимо указать, чем закончена работа, а также наметить цели и пути дальнейшего совер­шенствования конструкции. 3.2.10 Литература В разделе приводится перечень книг, статей, учебных и методических пособий, нормативно-технических документов, на которые сделаны ссылки в поясни­тельной записке. 4 УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 4.1 Оформление пояснительной записки Пояснительную записку к курсовому проекту следует оформлять с соблюдением требований стандартов ГОСТ 2.105-95 "ЕСКД. Общие требования к текстовым документам". Пояснительная записка к курсовому проекту должна быть написана от руки или напечатана на одной стороне листа писчей бумаги формата А4 шрифтом Times New Roman 12 пт (межстрочный интервал – полуторный). По всем четырем сторонам листа должны оставляться по­ля с размерами: левое - 25, правое - 10, верхнее - 15, нижнее - 20 мм. Каждый раздел записки необходимо начинать с новой страни­цы. Описки и другие неточности, обнаруженные в процессе оформле­ния текстовой части, допускается исправлять аккуратной подчисткой и нанесением на том же листе исправленного текста. Пояснительная записка должна содержать титульный лист. Форма и содержание титульного листа регламентируются СТП-12-01. В начале пояснительной записки помещается содержание, вклю­чающее в себя наименование разделов и подразделов с указанием но­меров страниц, на которых они начинаются. Пояснительную записку к курсовому проекту следует разделять на разделы и подразделы. Разделы нумеруются по порядку в пределах всей записки. Нумерация производится арабскими цифрами с точкой. Подразделы нумеруются в пределах каждого раздела. При этом номер состоит из двух цифр, разделенных точкой, например: 5.1 - Пятый подраздел пятого раздела. Наименование разделов и подразделов должны быть краткими, соответствовать содержанию и записываться в виде заголовков. Пе­реносы в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Заголовки разделов рекомендуется писать прописными буквами, подразделов – строчными. Например: 2 РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ (центрировать) (один межстрочный интервал) 2.1 Общие сведения (с абзацного отступа) (два межстрочных интервала) Изложение содержания пояснительной записки должно быть вы­полнено кратко, грамотно, техническим языком. Следует избегать сложных и длинных предложений. Не рекомендуется повторять уже од­нажды изложенные мысли. При описании конструкций изделий и аппаратуры не следует смешивать в одной фразе настоящее время с прошедшим и будущим, совершенный вид с несовершенным, наличную форму с безналичной и т.д. Терминология, используемая в пояснительной записке, должна быть единой и соответствовать установленным стандартам, а при от­сутствии таковой - общепринятой в научно-технической литературе. Следует избегать употребления для одного и того же понятия двух или более терминов. В пояснительной записке допускается в виде исключений про­изводить сокращения отдельных слов. Такими исключениями являются сокращения, общепринятые в русском языке (например, ЭВМ, САПР и др.); сокращения слов, установленные правилами русской орфогра­фии и пунктуации (например, то есть - т.е., и так далее - и т.д. и т.п.); сокращения, установленные ГОСТ 2.316 "Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц". Применяемые в записке условные буквенные сокращения механи­ческих, физических, математических и других величин должны соот­ветствовать установленным в стандартах. Расшифровка символов, входящих в формулу, производится непосредственно под формулой. Значение каждого символа приводят с новой строки в той же после­довательности, в какой они приведены в формуле. После формулы ставится тот же знак препинания, который необходим, исходя из построения фразы. Все формулы в пределах пояснительной записки должны иметь сквозную нумерацию, которая производится арабскими цифрами, причем номер ставят с правой стороны страницы в круглых скобках. Номер для многострочной формулы ставится против послед­ней ее строки. Обозначение единицы измерения определяемой величи­ны рекомендуется проставлять после конечного результата вычисле­ния. Например: плотность материала плиты , вычисляют по формуле , (3) где m – масса платы, кг; V – объем образца, м3 . Для пояснения излагаемого в записке текста должны использоваться иллюстрации, которые рекомендуется располагать по мере ссылок на них. Количество иллюстраций должно быть достаточным для пояснения излагаемого текста. Иллюстрации могут быть расположены по тексту пояснительной записки. Иллюстрации, за исключением приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией. Если рисунок один, то он обозначается «Рисунок 1». Допускается нумеровать иллюстрации в пределах раздела. В этом случае номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой. Например, Рисунок 1.1. При ссылках на иллюстрации следует писать «... в соответствии с рисунком 2» при сквозной нумерации и «... в соответствии с рисунком 1.2» при нумерации в пределах раздела. Иллюстрации при необходимости могу иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Слово «Рисунок» и наименование помещают после пояснительных данных и располагают следующим образом: Рисунок 1 – Узлы блока. Если в тексте документа имеется иллюстрация, на которой изображены составные части изделия, то на этой иллюстрации должны быть указаны номера позиций этих составных частей в пределах данной иллюстрации, которые располагают в возрастающем порядке, за исключением повторяющихся позиций, а для электрорадиоэлементов – позиционные обозначена, установленные в схеме данного изделия. Пример выполнения рисунка изделия, имеющего составные части, приведен на рисунке 1. Рисунок 1 – Полосковая линия (сечение) Требования к оформлению графиков устанавливаются в соответствии с ГОСТ 1.5. Цифровой материал по тексту излагают в таблицах. Таблицы используются для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Название таблицы, при его наличии, должно отражать ее содержание, быть точным, кратким и его следует помещать над таблицей. При переносе части таблицы на ту же или другие страницы название помещают только над первой частью таблицы. Цифровой материал оформляют в виде таблиц в соответствии с рисунком 2. Рисунок 2 – Оформление цифрового материала в таблицах Таблицы нумеруют арабскими цифрами сквозной нумерацией. Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой. На все таблицы документа должны быть приведены ссылки в тексте документа, при ссылке следует писать слово «таблица» с указанием ее номера. Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы, а подзаголовки граф – со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят. Заголовки и подзаголовки граф указывают в единственном числе. Таблицы, как правило, ограничивают слева, справа и снизу линиями. Разделять заголовки и подзаголовки боковика и граф диагональными линиями не допускается. Горизонтальные и вертикальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не проводить, если их отсутствие не затрудняет пользование таблицей. Заголовки граф, как правило, записывают параллельно строкам таблицы. При необходимости допускается перпендикулярное расположение заголовков граф. Головка таблицы должна быть отделена линией от остальной части таблицы. Высота строк таблицы должна быть не менее 8 мм. Таблицу, в зависимости от ее размера, помещают под текстом, в котором впервые дана ссылка на нее, или на следующей странице, а при необходимости – в приложении к документу. Допускается помещать таблицу вдоль длинной стороны листа документа. Слово «Таблица» указывают один раз слева над первой частью таблицы, над другими частями пишут слова «Продолжение таблицы» с указанием номера. В конце пояснительной записки приводится список литературы, использованной при составлении. Выполнение списка и ссылки на него в тексте – по ГОСТ 7.32. Список литературы включают в содержание документа. Пример: 1. Пикуль М.И. и др. Конструирование и технология производства ЭВМ: Учебник / М.И.Пикуль, И.М.Русак, Н.А.Цырельчук. – Мн.:Выш. шк., 1996. – 263 с. 2. 2. Жданович В.М. и др. Технические средства ЭВМ. Элементная и конструктивная база: Справ. пособие /В.М.Жданович, В.П.Луговский, И.М.Русак. – Мн.:Выш. шк., 1991. – 637 с. 3. Русак И.м., Луговский В.П. Технические средства ПЭВМ / Под ред. И.М. Русака: Справочник. – Мн.:Выш. шк., 1996. – 437 с. При обращении к тому или иному литературному источнику в тексте документа делаются ссылки на приложенный список литературы. Пример: «Например в [2] сделан вывод использованной формулы». Иллюстрированный материал, таблицы и текст вспомогательного характера приводятся в виде приложений к пояснительной записке. Нумерация листов пояснительной записки и приложений должна быть сквозная. При наличии приложений в пояснительной записке по тексту должны быть ссылки на них. 4.2 Оформление графической части проекта При оформлении графической части курсового проекта необходимо руководствоваться действующими стандартами Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Содержание и объем графической части курсового проекта опре­деляется руководителем. Графическая документация выполняется на листах формата А1. Допускается применение листов и других форма­тов, предусмотренных ГОСТ 2.301-68. Однако, рекомендуется форматы меньше А2 на отдельные листы не разрезать. Графическую документацию курсового проекта допускается выполнять автоматизированным способом на печатающих устройствах и графопостроителях или вручную черной тушью или карандашом. Толщина линий должна быть одинакова для всех изображений в пределах выполняемых чертежей. Все надписи на чертежах должны выполняться стандартным чертежным шрифтом. Каждый чертеж должен содержать основную надпись, которую располагают в правом нижнем углу документа. Порядок заполнения основной надписи и дополнительных граф к ней регламентирует ГОСТ 2.104.Вся графическая документация к курсовому проекту подразделяется на три основных вида: - чертежи деталей; - сборочные чертежи; - схемы. Основные требования к выполнению чертежей на различные виды изделий регламентирует ГОСТ 2.109. Согласно требованиям данного стандарта чертеж детали должен содержать: - необходимое количество изображений и размеров, определяющих форму детали; - указания о предельных отклонениях размеров детали; - указания о шероховатости поверхностей и предельных отклонениях их формы; - сведения о материале, из которого изготовлена деталь; - указания о покрытиях. Деталь изображают на чертеже в том виде, в каком она посту­пает на сборку. Для упрощения графического изображения деталей рекомендуется максимально использовать местные виды и разрезы, развертки, выносные элементы, а также различные упрощения, предусмотренные стандартами. Количество размеров на чертеже детали должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля детали; указывается обозначение марки и сортамента материала, из которого изготав­ливают деталь. В основной надписи чертежа детали указывают не более одной разновидности материал. Если для изготовления детали предусматривается использование заменителей материала, то их указывают в технических требованиях, которые излагают на поле чертежа. Следует отметить, что все чертежи деталей содержат, как правило, технические требования, правила изложения которых рег­ламентирует ГОСТ 2.316. Одной из наиболее распространенных деталей, на которую при­ходится разрабатывать конструкторскую документацию в процессе вы­полнения курсового проекта, является двухсторонняя печатная пла­та. Характерно, что изложенные выше требования к чертежам деталей также распространяются и на оформление чертежей двухсторонних пе­чатных плат. Кроме того, специфику оформления чертежей печатных плат более полно учитывает ГОСТ 2.417. Согласно названному стандарту размеры на чертеже печатной платы задаются одним из следующих способов: - в соответствии с требованиями ГОСТ 2.307; - нанесением координатной сетки в прямоугольной или поляр­ной системе координат; - комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки. Если размеры и конфигурация рисунка печатной платы оговоре­ны в технических требованиях чертежа, допускается элементы пе­чатных плат изображать условно. Следует обратить внимание и на то, что первым пунктом в технических требованиях, излагаемых на поле чертежа платы, указывается способ изготовления платы. Ос­тальные требования излагаются в соответствии с требованиями ГОСТ 2.316. Чертежи печатных узлов, блоков, объединительных панелей, других составных сборочных единиц проектируемого изделия оформляют в виде сбороч­ных чертежей. Требования к оформлению таких чертежей также регламентируются ГОСТ 2.109. В общем случае сборочный чертеж должен содержать: - изображение сборочной единицы; - размеры и предельные отклонения, которые должны быть про­контролированы по данному чертежу; - указания о характере сопряжения деталей; - номера позиций составных деталей, входящих в изделие; - габаритные размеры изделия; - установочные, присоединительные и справочные размеры и т.д. Сборочные чертежи в курсовом проекте допускается выполнять с упрощениями, установленными ГОСТ 2.109 и ГОСТ 2.305. Сборочные чертежи должны содержать также технические требования, которые следует излагать на поле чертежа. Все составные части сборочной единицы нумеруют на сборочном чертеже в соответствии с номерами позиций, указанными в спецификации. Номера позиций на­носят на полях линий-выносок. Номера позиций располагают парал­лельно основной надписи чертежа вне контура изображения и груп­пируют в колонку или строчку по возможности на одной линии. Спецификацию на сборочные единицы следует составлять на от­дельных листах формата А4 для каждой сборочной единицы в отдель­ности и подшивать в виде приложений в пояснительную записку. Фор­му спецификации и порядок ее заполнения регламентирует ГОСТ 2.108. В спецификацию вносят составные части, входящие в спе­цифицируемое изделие, а также конструкторские документы, относя­щиеся к этому изделию и к его неспецифицируемым составным частям. Разделы спецификации располагают в такой последовательности: до­кументация, комплексы, сборочные единицы, детали, стандартные из­делия, прочие изделия, материалы, комплекты. Наименование каждого раздела следует подчеркивать. К графической части курсового проекта относятся и чертежи схем. В зависимости от основного назначения, схемы подразделяются на структурные, функциональные, принципиальные, соединения, подк­лючения, расположения. Как правило, в курсовом проекте чаще всего приходится оформлять чертежи электрических принципиальных схем. При оформлении таких чертежей следует руководствоваться соответствующими стандартами. Основные правила выполнения чертежей элект­рических схем, единые для всех видов изделий, в том числе и для изделий вычислительной техники, регламентируются ГОСТ 2.702. Кроме того, ГОСТ 2.708 устанавливает правила выполнения черте­жей электрических схем цифровой вычислительной техники. Условные графические обозначения двоичных логических элементов регламентируются ГОСТ 2.743, а условные графические обозначения резисто­ров и конденсаторов - ГОСТ 2.728. При оформлении чертежей схем следует особое внимание обращать на правильность буквенно-цифро­вых обозначений в электрических схемах. Такие обозначения регламентирует ГОСТ 2.710. 4.3 Общие указания по выполнению расчетов Особое внимание должно быть уделено правильному оформлению расчетов. Расчет - это один из видов конструкторских документов, предусмотренных ЕСКД и содержащий расчеты параметров и величин, например, расчет размерных цепей, тепловой расчет и т.д. Расчеты выполняются по формам 5 и 5А ГОСТ 2.301. Расчеты в общем случае должны содержать: а) эскиз и схему рассчитываемого изделия; б) задачу расчета (с указанием, что требуется определить при расчете); в) данные для расчета; г) условия расчета; д) расчет; е) заключение. Так, например, при оформлении конструкторских расчетов при курсовом и дипломном проектировании кафедра ЭВС рекомендует учитывать следующее. Допускается не приводить эскиз или схему рассчитываемого изделия, если выполнены соответствующие чертежи. В этом случае делается соответствующая ссылка, например: «См. сборочный чертеж рассчитываемого изделия БГУИ.436616.012СБ и схему электрическую принципиальную БГУИ.436618.012Э3». Особое внимание следует уделить обоснованию исходных данных для расчета и указанию, откуда эти данные получены (из ранее проведённых расчетов; из справочной, нормативно-технической (ГОСТ, ОСТ_ и технической литературы; из чертежей и т.д.). Например: «Плотность мощности, рассеиваемой в блоке (см. лист 25)», Габаритные размеры втулки взяты из чертежа детали БГУИ.753691.008» или «Диэлектрическая проницаемость стеклотекстолита » и т.п. При описании условий выполнения расчетов необходимо указать ограничения и допуски с учетом применимости методик расчета, оценивать возможную точность методик и получаемых результатов. При выполнении расчетов с помощью ЭВМ дополнительно необходимо приводить список используемых идентификаторов и обозначений с указанием размерности величин. Непосредственный расчет должен выполняться с подстановкой данных. В заключении по расчету обязательно указывается, где используются результаты расчетов. Например, для выполнения конкретных чертежей; для принятия необходимых технических решений; сравнения с базовыми величинами; выполнения других расчетов и т.д. 5 Литература 1. Куземин А.Я. Конструирование и микроминиатюризация ЭВА. – М.: Радио и связь, 1985. – 280 с. 2. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование ЭВМ и систем. - М.: Высшая школа., 1986, -512 с. 3. Шерстнев В.В. Конструирование и микроминиатюризация ЭВА. -М.: Радио и связь, 1984, -272 с. 4. Савельев А.Я., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем. -М.:Высшая школа, 1989, -248 с. 5. Жданович В.М.,Луговский В.П., Русак И.М. Технические средства ЭВМ. Элементная и конструктивная база. -Мн.:Высшая шко­ла, 1991, -637 с. 6. Гель П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация РЭА. -Лн.: Энергоиздат, 1984, -536 с. 7. Несущие конструкции РЭА. / Под ред. П.И. Овсищера. -М.: Радио и связь, 1988, -232с. 8. Савельев М.В. Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ: Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2001, - 319 с. 9. Пикуль М.И., Русак И.М., Цырельчук Н.А. Конструирование и технология производства ЭВМ: Учебник. – Мн.:Выш. школа, 1996. – 263 с. 10. Романов Ф.И.,Шахнов В.А. Конструкционные системы микро­и персональных ЭВМ. -М.: Высшая школа, 1991, -272 с. 11. Князев А.Д. и др. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. -М.:Радио и связь, 1989, -224 с. 12. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных ИМС. / Под ред. И.Н. Воженина. -М.: Радио и связь, 1985, -264 с. 13. Гуськов Г.Я. и др. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1986, -176 с. 14. Пронин Е.Г.,Шохат В.С. Проектирование технических средств ЭВА. -М.: Радио и связь, 1986, -192 с. 15. Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры / Под ред. Б.Ф. Высоцкого. -М.: Радио и связь, 1984, -208 с. 16. Русак И.М., Луговский В.П. Технические средства ПЭВМ: Справочник / Под. ред. И.М.Русака. – Мн.: Выш. шк. – 1996, - 504 с. 17. Русак И.М. Конструирование и расчет печатных плат. Учебное пособие по курсу «Конструирование ЭВС». – Мн.: МРТИ. – 1993, - 34 с. 18. Конструирование аппаратуры на БИС и СБИС / Под. ред. Б.Ф.Высоцкого. – М.: Радио и связь, 1989. 19. Валин М.Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Радимо и связь. – 1981. – 296 с. 20. Дульнев Г.Н. Тепло и массообмен в радиоэлектронной ап­паратуре. -М.: Высшая школа, 1984, -247 с. 21. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА./Романычева Э.Т. и др. -М.: Радио и связь, 1989, -256 с. 22. Конструирование и расчет БГИС, Микросборок и аппаратуры на их основе: Учебн. пос. для вузов / Под. ред. Б.Ф.Высоцкого. – М.:Радио и связь. – 1981. – 216 с. 23. Справочник конструктор РЭА: Общие принципы конструирования / Под. ред. Р.Г.Варламова. – М.: Сов. радио. – 1980. – 480 с. 24. Поляков К.П. Конструирование приборов и устройств радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Радио и связь. – 1982. – 240 с. 25. Русак И.М., Станкевич А.В. Автоматизированное проектирование печатных узлов ЭВС: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР. – 2005. – 52 с. 26. Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. – Л.: Машиностроение. – 1990. – 669 с. 27. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.: Машиностроение. – 1984. – 464с. 28. Токарев М.Ф. и др. Механические воздействия и защита РЭА / Под ред. В.А.Фролова. – М.: Радио и связь. – 1984. – 224 с. 29. Испытания радиоэлектронной аппаратуры и испытательное оборудование: / Глудкин О.П. и др. – М.: Радио и связь. – 1987. – 272 с. 30. Соломахо В.Л., Томилин Р.И., Цитович Б.В. и др. Справочник конструктора-приборостроителя. – Мн.: Выш. шк. – 1988. – 272 с. 31. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режи­мов при конструировании РЭА. -М.: Радио и связь, 1986, -496 с. 32. Применение ИМС в ЭВТ. / Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. -М.: Радио и связь, 1986, -384 с. 33. Ненашев А.П.Конструирование радиоэлектронных средств.М.: Высшая школа,1990.-432с. 34. Каленкович Н.И. и др. Механические воздействия и защита радиоэлектронных средств. -Мн.: Вышэйшая школа, 1989, -244 с. 35. ГОСТ 2.105. Межгосударственный стандарт ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. – Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – Мн.,1999. 36. ГОСТ 2.109 ЕСКД. Основные требования к чертежам. 37. ГОСТ 2417 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат. 38. ГОСТ2.708 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники. 39. ГОСТ 22732 ЕСКД. Методы оценки качества промышленной продукции. 40. ГОСТ 2.116. Карта технического уровня и качества продукции. 41. ОСТ 4ГО.010.009. Узлы и блоки ЭА на микросхемах. Конструирование. 42. ГОСТ 23752. ЕСКД, Платы печатные. Общие технические условия.