УДК 621.38

Голиков С.П. Электроника и микросхемотехника. Методические указания к курсовому проектированию. – Керчь: КГМТУ, 2011. – 106 с.

Рецензенты: Дворак Н.М., к.т.н., доцент кафедры ЭСиАП КМТИ;

Ащепков О.Н., старший инженер-инспектор Регистра Украины.

Методические указания предназначены для студентов направления 6.050702 "Электромехаеика".

В методических указаниях рассмотрены порядок выполнения, структура и правила оформления курсового проекта по дисциплине «Электроника и микросхемотехника», а также методы расчета наиболее распространенных электронных схем и индивидуальные задания на проектирование. В приложениях приведены справочные данные, которые должны использоваться при проектировании.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ЭСиАП КГМТУ,

протокол № 6 от 10.02.2011 г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на методической комиссии МФ КГМТУ,

протокол № 3 от 16.02.2011 г.

Методические указания утверждены на заседании Методического совета КГМТУ,

протокол № 2 от 10.03.2011 г.

ã Керченский государственный морской технологический университет

1. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ НАД КУРСОВЫМ ПРОЕКТОМ

1.1. Цель курсового проектирования

Курсовым проектом по теме "Расчет и проектирование судовых электронных устройств на транзисторах" завершается изучение дисциплины "Электроника и микросхемотехника" студентами направления 6.050702 "Электромеханика" дневного и заочного отделений.

Самостоятельная разработка данного курсового проекта подготавливает студента к успешному выполнению других курсовых проектов, дипломного проекта и является важным этапом в формировании специалиста в области судовой электроэнергетики.

Работа над курсовым проектом предоставляет студенту следующие основные возможности:

· ознакомиться с организацией и основными этапами проектирования электронных устройств (ЭУ);

· усвоить основные понятия и термины, относящиеся к проектированию ЭУ;

· научиться анализировать техническое задание на проектирование;

· научиться анализировать работу ЭУ, которые применяются в судовой аппаратуре;

· составлять структурную и функциональную схемы, а на их основе создавать рациональную принципиальную схему ЭУ;

· закрепить и углубить знание методов расчета электронных цепей (ЭЦ);

· познакомиться с элементной базой ЭУ;

· получить представление о способах компоновки электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в ЭУ;

· приобрести навыки поиска научно-технической литературы и работы с ней, правильного составления и оформления конструкторской документации.

1.2. Порядок выполнения и защиты проекта

Над проектами студенты работают в часы самостоятельной работы. Кроме того, преподаватель устанавливает часы консультаций, на которых студенты могут решать возникающие у них в процессе работы над проектом вопросы. Консультации студент посещает при необходимости. Приходить на консультацию нужно с четко сформулированными вопросами. Если вопросы возникли при работе над книгой, то для их разрешения нужно эту книгу принести с собой или выписать из нее непонятные места дословно.

На консультациях руководитель проекта не обязан указывать решение того или иного вопроса. Он должен выслушать объяснения студента и указать, что в них правильно, а что неправильно, необоснованно и в каком направлении или в каких материалах следует искать правильные решения.

Готовый проект студент сдает на проверку руководителю не менее чем за 15 дней до даты защиты (зачетная неделя). Руководитель вправе не допустить проект к защите, если он не представлен в установленный срок на проверку. Руководитель в течение 10 дней проверяет проект и возвращает его студенту с рецензией и замечаниями, в соответствии с которыми студент должен сделать исправления в проекте, или подписанным, если проект допущен к защите.

Студент защищает свой проект перед комиссией, состоящей из двух преподавателей. Студент должен сделать короткий доклад по существу проекта, осветив наиболее важные и принципиальные его стороны, а затем ответить на вопросы. Решение об оценке принимается с учетом объема и качества проекта, степени самостоятельности при работе над проектом и уровня его защиты.

Студент, не представивший проект в назначенный срок, допускается к его защите только в сроки установленные для ликвидации задолженностей, после окончания экзаменационной сессии. В случае получения неудовлетворительной оценки повторная защита разрешается только после устранения всех замечаний по проекту.

2. СТРУКТУРА и правила оформления ПРОЕКТА

2.1.Основные понятия

Далее используются следующие общие термины и понятия, относящиеся к проектно-конструкторской работе.

Изделие — любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Компоновка ЭУ — размещение в пространстве или на плоскости элементов, имеющих электрические соединения в соответствии с принципиальной схемой, и обеспечение допустимого минимума паразитных взаимодействий, которые не нарушают значения расчетных выходных параметров ЭУ.

Проектирование — процесс создания проекта — прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта. Проектирование ЭУ — разработка проектной и конструкторской документации, предназначенной для создания новых видов и образцов ЭУ.

Конструирование — процесс отражения в чертежах структуры, размеров, формы, материалов, обработки и связей (внутренних и внешних) будущего изделия.

Проектный документ — документ, выполненный по заданной форме, в котором представлено какое-либо проектное решение, полученное при проектировании.

Проектное решение — промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования. Проектными решениями, например, являются принципиальная схема, чертеж общего вида и т. п.

Прототип — наиболее близкий по технической сущности и по достигаемому эффекту предшественник изделия, устройства. Например, транзисторный усилительный каскад с общим эмиттером (ОЭ) без термостабилизации является прототипом такого же каскада, но с термокомпенсирующим сопротивлением в цепи эмиттера, поскольку это усовершенствование было внесено в каскад ОЭ позднее.

Ячейка — конструктивно законченная сборочная единица, состоящая из узлов, интегральных микросхем (ИМС) и других навесных ЭРЭ, установленных на одну или несколько печатных плат (ПП). Ячейка, как правило, не имеет самостоятельного эксплуатационного назначения.

Блок — функционально и конструктивно законченная сборочная единица, состоящая из ячеек, кассет и ЭРЭ. Блок, как правило, не имеет самостоятельного эксплуатационного назначения.

Прибор — функционально и конструктивно законченная сборочная единица, состоящая из ячеек, кассет и ЭРЭ, имеющая самостоятельное эксплуатационное назначение. Например, осциллограф является прибором, так как он эксплуатируется автономно.

Функционально-узловой метод проектирования — метод, в основу которого положен принцип деления ЭУ на отдельные функционально и конструктивно законченные сборочные единицы (или только конструктивно законченные сборочные единицы).

Электрорадиоэлемент (ЭРЭ) — прибор или устройство, выполняющее функции преобразования, распределения, переключения электрических сигналов, реализуемых электрической схемой. К ЭРЭ следует относить: резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, трансформаторы, реле, переключатели, тумблеры, кнопки, предохранители и др.

Элементная база — совокупность ЭРЭ, применяемых в электрическом монтаже с учетом их конструктивно-функциональной принадлежности. Например, элементной базой современной электронной аппаратуры являются цифровые ИМС, аналоговые ИМС, дискретные ЭРЭ или их сочетание.

2.2. Стадии разработки ЭУ

ГОСТ 2.103—68 устанавливает следующие стадии промышленной разработки изделий: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация.

Техническое задание – это исходный документ, устанавливающий основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к изделию. Техническое задание на курсовое проектирование содержит:

1. наименование проектируемого изделия;

2. область его применения;

3. основные технические характеристики;

4. условия эксплуатации;

5. состав проекта;

6. перечень расчетных работ;

7. перечень графических работ;

8. сроки выполнения проекта.

Техническое предложение — совокупность проектных документов, содержащих обоснование целесообразности разработки изделия на основе анализа технического задания и различных вариантов возможных решений изделия, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных исследований. Этапы работы: подбор материалов, разработка технического предложения с присвоением документам литеры «П», утверждение технического предложения.

Эскизный проект — совокупность конструкторских документов, которые содержат принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие его назначение, основные параметры и габаритные размеры. Этапы работы: разработка проекта с присвоением документам литеры «Э», изготовление и испытание макетов (при необходимости), утверждение проекта.

Технический проект — совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. Этапы работы: разработка проекта с присвоением документам литеры «Т», изготовление и испытание макетов (при необходимости), утверждение проекта.

Так как объектом курсового проектирования является электронное устройство, а не электронный аппарат, то курсовое проектирование завершается на стадии эскизного проектирования, т.е. оно содержит только стадии технического предложения и эскизного проекта.

Курсовой проект является учебным проектом, но для приобретения правильных навыков разработки конструкторской документации входящие в него документы следует изготовлять в строгом соответствии с требованиями ЕСКД, которые в необходимом объеме приведены в данном пособии.

2.3. Виды конструкторской документации

В последние тридцать лет действует единая система конструкторской документации (ЕСКД). ЕСКД представляет комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой организациями и предприятиями.

К конструкторским документам в соответствии с ГОСТ 2.102—68 относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Ниже даны определения некоторых видов документов, разрабатываемых в курсовых проектах:

1. Чертеж детали — документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для его изготовления и контроля. Чертеж теплоотвода мощного транзистора — пример чертежа детали в курсовом проекте.

2. Габаритный чертеж — документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами.

3. Сборочный чертеж — документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля. Примером сборочного чертежа в курсовом проекте может служить чертеж печатной платы с установленными на ней ЭРЭ.

4. Электромонтажный чертеж — документ, содержащий данные, необходимые для выполнения электрического монтажа изделия.

5. Чертеж общего вида — документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия.

6. Пояснительная записка — документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений.

7. Схема — документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними.

2.4. Пояснительная записка

Основные требования к пояснительной записке устанавливает ДСТУ3008-95 "Документація, звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення" (ГОСТ 2.106—68). Определяя точно форму записки, стандарт допускает указанные в нем разделы объединять или исключать, а также вводить новые.

Пояснительная записка курсового проекта должна содержать следующие разделы:

1. Титульный лист и лист задания;

2. Литературный обзор электронных устройств данного класса;

3. Анализ технического задания и синтез структурной схемы ЭУ;

4. Разработка принципиальной схемы ЭУ;

5. Электрический расчет электронных схем;

6. Компоновка печатного узла и всего ЭУ;

7. Список литературы.

Она может быть дополнена одним из таких разделов (конкретный вид дополнительного раздела уточняется руководителем проекта):

1. Расчет одной или нескольких электрических характеристик;

2. Расчет надежности устройства или его частей;

3. Расчет температурной стабильности устройства;

4. Расчет точности параметров устройства или его частей;

5. Анализ рассчитанной схемы или ее части на ЭВМ.

Приведенный перечень разделов определяет виды проектно-конструкторских работ, но не рубрикацию записки, которая имеет более мелкие градации.