Основы конструирования и технологии производства РЭС

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И
ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Учебная программа дисциплины
Министерство образования и науки российской
федерации
Владивостокский государственный университет экономики и сервиса
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И
ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Учебная программа дисциплины
специальности
210305.65 Средства радиоэлектронной борьбы
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
2
ББК 32.884
Учебная программа по дисциплине «Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных систем» составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО. Предназначена для студентов специальности 210305.65 Средства радиоэлектронной борьбы.
Составитель: Белоус И.А., к.ф.-м.н., доцент, кафедра электроники.
Утверждена на заседании кафедры электроники от 13.05.2009 г.,
протокол № 5, редакция 2014г. (заседание кафедры от 22.04.2014г.,
протокол №8).
Рекомендована к изданию УМК Института информатики, инноваций и бизнес систем ВГУЭС.
Издательство Владивостокского
государственного
университета
экономики и сервиса, 2014
3
ВВЕДЕНИЕ
Важным фактором, определяющим темпы научно-технического
прогресса в современном обществе, являются радиоэлектронные средства (РЭС). Конструирование, являясь составной частью процесса создания РЭС, представляет сложный комплекс взаимосвязанных задач,
решение которых возможно только на основе системного подхода с использованием знаний в области современной технологии, схемотехники, сопротивления материалов, теплофизики, эстетики и других теоретических и прикладных дисциплин. Ускорение создания РЭС можно
осуществить только при широком использовании средств автоматизированного конструкторского проектирования и гибких производственных систем. Это требует от современного инженера всестороннего
овладения компьютерной техникой.
Дисциплина «Основы конструирования и технологии производства
радиоэлектронных систем» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин по направлению подготовки специальности 210305.65 Средства
радиоэлектронной борьбы.
Основным содержанием курса является компоновка радиоэлементов в функциональные узлы, функциональных узлов в блоки, блоков в
приборы и аппараты, согласно принципиальной схемы РЭС, с учётом
дестабилизирующих факторов в процессе эксплуатации, при нахождении выходных параметров РЭС в заданных, согласно технических условий, пределах. Дисциплина тесно связана и опирается на ранее изученные дисциплины, как: Основы теории цепей; Радиотехнические цепи и
сигналы; Цифровые устройства и микропроцессоры; Электропитание и
основы электромеханики; Основы компьютерного проектирования и
моделирования РЭС.
Знания и навыки, полученные студентами в результате изучения
дисциплины, необходимы для освоения дисциплин: Диагностика и обслуживание радиоэлектронных средств бытового назначения; Основы
эргономики и дизайна радиоэлектронных средств бытового назначения;
при выполнении курсового и дипломного проектирования и в практической деятельности инженера.
Данная учебная программа составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.
4
1. ОРГАНИЗАЦИОННО - МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цели и задачи учебной дисциплины
Будучи комплексной, дисциплина «Основы конструирования и
технологии производства РЭС» включает в себя в том или ином объёме
основные положения обеспечивающих её курсов, при этом соответствующие разделы вводятся как логически обусловленные и связные
между собой темы единой дисциплины.
Целью настоящей дисциплины является: изучение теоретических
основ и общих принципов конструирования и технологии производства
РЭС;
Основные задачи дисциплины заключаются в:
 ознакомление с методологическими основами проектирования
конструкций и технологий РЭС; нормативной, элементной и конструктивной базами и основными стандартами конструирования РЭС;
 изучение основ защиты РЭС от воздействия климатических факторов окружающей среды; непреднамеренных помех и ионизирующих
излучений; теории надёжности;
 построение моделей и алгоритмов расчётов РЭС по главным критериям работоспособности;
 ознакомление с методами моделирования, анализа работы, синтеза, оптимизации электрических и конструктивных параметров РЭС;
 выработка практических навыков проектирования устройств различного бытового назначения с использованием САПР;
1.2. Перечень компетенций, приобретаемых при изучении
дисциплины
Дисциплина направлена на формирование следующих профессиональных качеств:
 умение анализировать состояние научно-технической проблемы
на основе подбора и изучения литературных источников и технического
задания; определение цели и постановка задач конструирования РЭС;
 компетентность в планировании, организации и проведении всех
этапов конструирования и комплексного проектирования радиоэлектронных устройств.
В процессе изучения дисциплины формируются навыки:
 сквозного конструирования и проектирования РЭС с использованием современных программных средств автоматизированного проектирования;
5
 выбора расчётной модели и умение проводить все необходимые
расчёты в процессе проектирования и оценки работы РЭС при её эксплуатации в условиях дестабилизирующих факторов.
Теоретические знания, полученные в процессе изучения дисциплины, формируют профессиональный взгляд на:
 основные принципы и концепции конструирования и технологии
производства РЭС;
 методы и математический аппарат теории конструирования;
 законы и алгоритмы оптимального конструирования РЭС;
 теорию электромагнитной совместимости и надёжности узлов и
конструкций РЭС;
 использование систем автоматизированного проектирования при
конструировании РЭС.
1.3. Основные виды занятий и особенности их проведения
Дисциплина «Конструирование и технология производства РЭС»
изучается студентами очной формы обучения в седьмом семестре. Общее количество часов, которое отводится для изучения дисциплины 110 часов. Для студентов очной формы обучения количество аудиторных часов - 51 час, из них лекций 17 часов, практических работ 17 часов, лабораторных работ 17 часов. На самостоятельную работу отводится 59 часов, из них 13 часов на подготовку к зачету, 15 часов на выполнение трех практических работ, 10 часов на подготовку к индивидуальным домашним заданиям - 14 часов на самостоятельное изучение материала и консультации.
1.3.1. Лекционные занятия
На лекциях рассматриваются наиболее сложные для понимания,
принципиальные вопросы, раскрывающие содержание и сущность темы
без излишней её детализации. При этом отдельные, не охваченные лекцией вопросы, выносятся для самостоятельной проработки их студентами. Кроме этого на самостоятельное изучение (под контролем преподавателя) выносить и разделы, имеющие информативный, описательный и справочный характер содержания.
1.3.2. Практические занятия
Практические занятия проводятся для закрепления основных теоретических положений курса и реализации их в практических расчётах
при анализе работоспособности типовых изделий бытовой радиоэлек6
троники. Кроме этого на практические занятия выносятся некоторые
теоретические разделы курса, как правило, описательного характера, не
освещённые ранее на лекционных занятиях.
Студентами данной специальности по важнейшим разделам курса
выполняются расчётно-графические работы, предшествующие курсовому проекту.
Практические работы расчетно-графического характера рекомендуется выполнять, используя программный пакет P-CAD, OrCAD, AutoCAD и MathCAD.
1.3.3 Лабораторные работы
Целью лабораторного практикума является закрепление теоретических навыков в разработке бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Лабораторные работы проводятся с использованием современного
программного обеспечения для сквозного автоматизированного проектирования. Особое внимание уделяется разработке печатных плат с использованием программного пакета P-CAD, который позволяет в единой системе создать электрическую принципиальную схему, произвести
размещение элементов на печатной плате, осуществить разводку печатной платы в ручном, интерактивном или автоматическом режимах, а
также оформить конструкторско-технологическую документацию с учетом всех правил ЕСКД и ГОСТ.
1.3.4 Курсовое проектирование
Итоговым этапом обучения является курсовое проектирование. Для
выполнения курсовой работы (проекта) рекомендуется использовать [4].
Цели курсового проектирования:
 закрепить и углубить теоретические знания студентов по дисциплине «Основы конструирования и технологии производства РЭС»;
 привить навыки самостоятельного решения конкретных инженерных задач, возникающих в результате ремонта и обслуживания бытовой РЭА;
 развивать навыки и умение пользоваться технической и справочной литературой, стандартами и руководящими техническими материалами;
 совершенствовать умение в составлении текстовой документации
и оформлении графической с соответствии с нормами ГОСТ и ЕСКД;
 подготовить студентов к выполнению индивидуального задания
во время прохождения технологической и преддипломной практик;
7
 содействовать приобретению студентами знаний, умений и навыков, необходимых для успешного выполнения дипломного проекта.
1.4. Виды контроля и отчётности по дисциплине
В ходе изучения дисциплины студент посещает лекции по теоретическому материалу, ряд вопросов выносится на самостоятельное изучение. Контроль усвоения материала проводится по результатам выполнения экспресс - контрольных работ и индивидуальных домашних заданий. Для помощи студенту в освоении теоретического материала лекционных занятий и самостоятельной работы предусматриваются консультации ведущего преподавателя.
Для защиты практических работ в рамках самостоятельной работы
студента предусмотрено время для сдачи работы и освоения теоретического материала для ответов на контрольные вопросы.
Помимо посещения лекции и практических занятий для освоения
теоретического материала и приобретения навыков расчета функциональных узлов и аппаратуры различного бытового назначения предусматривается выполнение трех контрольных работ в рамках самостоятельной работы студента.
Для подготовки к зачету студенту отводится 10 часов самостоятельной работы и консультация ведущего преподавателя перед зачетом.
В соответствии с Положением о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов во Владивостокском государственном университете
экономики и сервиса в ходе изучения дисциплины предусматриваются
следующие виды контроля знаний студентов: текущая и промежуточная
аттестации.
Текущая аттестация студентов осуществляется по результатам контроля уровня знаний в ходе проведения лекционных занятий, лабораторных работ и консультаций.
Текущая аттестация знаний студентов включает:
- защиту отчетов по выполняемым лабораторным работам;
- оценку знаний и умений студентов при проведении консультаций
по лекционным занятиями и лабораторному практикуму;
- контроль посещаемости занятий.
Текущая аттестация проводится в форме устного или письменного
опроса или теста по разделам дисциплины, изученных студентом в период между аттестациями, при этом учитывается посещение лекционных занятий, количество выполненных и защищенных лабораторных
работ, а также количество выполненных экспресс-контрольных работ за
отчетный период. Форма аттестации предлагается ведущим преподава8
телем и утверждается на заседании кафедры. Результаты аттестации
заносятся в ведомость установленной формы.
Дисциплина завершается зачетом в седьмом семестре. Итоговая
оценка формируется на основе текущей и промежуточной аттестаций и
в соответствии с требованиями Положения о рейтинговой системе
оценки успеваемости студентов во ВГУЭС.
Для получения положительной оценки при защите курсового проекта или сдаче зачета студент обязан знать теоретический материал
(50% вклада в оценку); уметь решать задачи, связанные с компоновкой
радиоэлементов на печатную плату функциональных узлов РЭС, узлов
в блоки, приборы, стойки и т.д. (30% вклада в оценку); при приёме зачета учитываются активность студента на занятиях и результаты тестирования.
1.5. Техническое и программное обеспечение дисциплины
При проведении лекционных занятий необходимо стандартное
офисное и мультимедийное оборудование.
Для проведения лабораторных работ необходимы рабочие станции
с установленной системой Windows (х86) и пакеты программ САПР.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Перечень тем лекционных занятий
Тема 1. Жизненный цикл РЭС
Классификация РЭС по функциональному назначению и условиям
эксплуатации. Общие технические требования, учитываемые при разработке РЭС. Особенности конструирования РЭС и объём работы конструктора. Методы стандартизации. Технологичность и долговечность
РЭС.
Понятие жизненного цикла, структура жизненного цикла радиоэлектронного изделия. Этапы жизненного цикла – замысел, исследование, проектирование, производство, эксплуатация модернизация, утилизация. Их характеристика. Параметры, обуславливающие конструкцию.
Условия эксплуатации РЭС и их физико-химическая природа. Климатические факторы и типы климатических районов. Холодоустойчивость, теплоустойчивость и влагоустойчивость РЭС. Пыле- и брызгозащищённость РЭС. Влияние климатических факторов на электрические
параметры РЭС. Эксплуатационные и экономико-технологические требования предъявляемые к РЭС. Комплексная микроминиатюризация.
Расширение функциональных возможностей РЭС. Снижение материа9
лоёмкости, стоимости. Повышение надёжности и удобств эксплуатации
РЭС. Решение задач в области разработки и конструирования РЭС не
только научных и комических проблем, но и промышленного и бытового назначения. (2 часа).
Тема 2. Конструкторская иерархия частей РЭС
Основные конструктивные уровни конструкции РЭС. Принцип
конструирования несущих конструкций РЭС. Ряды предпочтительных
чисел по ГОСТ 8032-56. Модульная система размеров. Антропометрическая модульная система. «Золотое сечение» и числа Фибоначчи. (1
час).
Тема 3. Основные принципы конструирования РЭС
Модульный принцип конструирования. Примеры применения этого
принципа. Функционально-узловой метод конструирования РЭС. Типы
функциональных узлов и особенности их выполнения. (1 час).
Тема 4. Компоновка РЭС
Цель компоновки. Методы компоновки: аналитические и модельные. Виды и особенности проведения аналитической компоновки РЭС.
Виды и особенности проведения модельных видов компоновки: номографическая, модельная, графическая, натурная и машинная. Компонование схемы носимой РЭС, возимой, стационарной, морской, авиационной, ракетно-космической. Выбор элементной базы: ИМС, дискретные
радио элементы. Комплексный показатель качества. Оценочная функция. Оценка массогабаритных параметров проектируемой РЭА. (2 часа).
Тема 5. Защита конструкции РЭС от механических воздействий
Вибрации, удары, линейные ускорения, их характеристика. Параметры механических воздействий. Влияние механических воздействий
на радиоэлектронные устройства. Расчёт вибраций, действующих на
реальную РЭС. Понятие собственной частоты конструкции РЭС. Расчёт
собственных частот печатных плат, радиоэлементов. (1 час).
Тема 6. Обеспечение тепловых режимов РЭС
Основные виды теплообмена. Тепловое излучение. Теплопроводность. Электротепловая аналогия и расчёт тепловых схем. Конвекция.
Степень черноты тела. Понятие нагретой зоны. Оценка теплового режима РЭС коэффициентным способом. (1 час).
10
Тема 7. Защита РЭС от паразитных электрических связей и
наводок.
Паразитная связь через общее сопротивление. Паразитная ёмкостная связь. Паразитная индуктивная связь. Паразитная ёмкостная и индуктивная связь с участием соединительных проводов. Паразитная связь
через электромагнитное поле и волноводная связь. Источники и приемники высокочастотной наводки на основной частоте и гармониках.
Экранирование и развязывающие цепи. Принципы экранирования электрического поля. Принципы экранирования магнитного поля. (2 часа).
Тема 8. Особенности конструирования усилителей низких и
высоких частот.
Влияние паразитных обратных связей на работу усилителей. Входное сопротивление электронной лампы, транзистора. Влияние внутренних обратных связей на работу усилителей низкой частоты, видеоусилителей и повторителей. Наибольшее устойчивое усиление резонансного усилителя. Входная проводимость активного четырёхполюсника.
Устойчивость резонансных усилителей.
Паразитные наводки. Причины появления фона сети питания.
Наводка и излучение помех через сеть питания прибора. Подавление
импульсных наводок. Паразитная генерация отдельных усилительных
каскадов на СВЧ. (2 часа).
Тема 9. Особенности конструкций на печатных платах.
Типы печатных плат. Классы плотности. Критерии конструирования печатных плат. Шаг координатной сетки. Масштабы чертежей печатных плат. Оформление чертежей плат в соответствии с ГОСТ 2.413.72. Технология изготовления печатного монтажа. Химический и электрохимический методы изготовления печатных проводников на платах.
Комбинированный метод. Изготовление многослойных печатных плат.
Расчёт печатных проводников. Расчёт паразитных ёмкостей между двумя параллельными проводниками. Расчёт индуктивности печатного
проводника. Расчёт диаметров отверстий в печатных платах, диаметров
контактных площадок. Узкие и широкие печатные проводники на плате,
их конфигурация и обозначение на чертежах. (2 часа).
Тема 10. Надёжность и качество РЭС.
Основные понятия теории надёжности: интенсивность отказов, вероятность отказа, вероятность безотказной работы, среднее время наработки на отказ. Основные методы расчёта надёжности РЭС. Приближённый расчёт надёжности. Расчёт надёжности по среднегрупповым
интенсивностям отказов радиоэлементов. Коэффициент нагрузки различных элементов. Коэффициентный способ расчёта надёжности. По11
лый расчёт надёжности с учётом режимов работы элементов. Роль передовых методов в технологии производства РЭС. Причины механического резонанса в РЭС. Основные методы защиты конструкций РЭС от
механических воздействий. Основные типы амортизаторов, применяемых в РЭС для защиты от механических воздействий и их выбор. (2
часа).
2.2. Перечень практических занятий
Практическое занятие №1. Разработка технического задания.
Рассматриваются следующие разделы составления технического задания:
 Назначение.
 Состав.
 Технические требования.
 Требования по надёжности.
 Конструктивные требования.
 Порядок испытаний и приёмки опытных образцов.
Техническое задание является основным документом, которое
определяет последующие этапы конструирования РЭС и регламентируется ГОСТ 2114-70. (2 часа).
Практическое занятие №2. Анализ электрической принципиальной схемы БРЭА по элементной базе.
В соответствии с вариантом задания произвести, используя навыки,
полученные при изучении предыдущих курсов дисциплин, произвести
схемотехнический анализ электрической принципиальной схемы
устройства по элементной базе. (2 часа).
Практическое занятие №3. Расчёт теплового режима и систем
пассивного охлаждения РЭУ.
Определить температуры нагретой зоны при данных размерах корпуса РЭС и потребляемой мощности устройства, оценить эффективность и возможные способы отвода тепла от наиболее нагретой радиодетали, применяя теплоотвод в виде радиатора той или иной формы и
определённых размеров. (2 часа).
Практическое занятие №4. Расчет собственных частот вибраций
РЭС.
Рассчитать собственную частоту механического резонанса функционального узла, заданного преподавателем, выполненного объемным и
печатным способом монтажа. (2 часа).
Практическое занятие №5. Требования к оформлению текстовой
документации.
12
Это занятие предполагает изучение правил и стандартов выполнения
текстового материала “ручным”, машинным способом и с помощью
персонального компьютера. (2 часа).
Практическое занятие №6. Электрические структурные, функциональные и принципиальные схемы.
Изучить способы оформления элементов, спецификаций и перечня
компонент. Выполнить, перечисленные схемы, согласно заданию, в соответствии с нормами и правилам ГОСТ и ЕСКД. (2 часа).
Практическое занятие №7. Чертежи печатных плат, сборочные
чертежи плат с монтажом; чертежи общего вида.
Оформить, в соответствии с нормами и правилами ГОСТ, конструкторскую документацию по заданной электрической принципиальной
схеме РЭС. (2 часа).
Практическое занятие №8. Оценка надёжности и расчёт установочных характеристик РЭС.
Рассчитать параметры надёжности заданного устройства, используя
коэффициентный метод расчёта надёжности с учётом режимов работы
радиоэлементов. Вычислить вероятности безотказной работы, среднее
время наработки на отказ и интенсивность отказов проектируемой РЭС.
Рассчитать массогабаритные параметры - вычисление площадей,
занимаемых радиоэлементами на поверхности платы, весов этих радиоэлементов и определение коэффициента заполнения площади печатной
платы проектируемого аппарата. Значение массы платы с радиоэлементами используется при расчёте частот вибраций, действующих на аппаратуру. (2 часа).
2.3. Перечень лабораторных работ
Лабораторная работа №1. Создание компонентов интегрированной библиотеки.
Изучить справочную литературу и методические пособия по пакету
САПР. В соответствии с вариантом задания создать условнографическое изображение и посадочное место компонента. Упаковать
данные в библиотеку элементов. (4 часа).
Лабораторная работа №2. Выполнение электрической принципиальной схемы.
В соответствии с вариантом задания выполнить, по правилам ГОСТ
и ЕСКД, принципиальную электрическую схему радиоэлектронного
устройства и оформить список элементов. (4 часа).
Лабораторная работа №3. Размещение компонентов на печатной плате.
13
В соответствии с вариантом задания выполнить, по правилам ГОСТ
и ЕСКД, размещение радиоэлементов на печатной плате. (4 часа).
Лабораторная работа №4. Трассировка соединений.
Произвести разводку (трассировку) печатных проводников на печатной плате платы в ручном, полуавтоматическом и автоматическом
режимах. (4 часа).
2.4. Перечень тем курсовой работы
Тема 1. Разработка конструкторской документации блока регуляторов тембра.
Тема 2. Разработка конструкторской документации усилителякорректора магнитной головки.
Тема 3. Разработка конструкторской документации усилителякорректора магнитного звукоснимателя.
Тема 4. Разработка конструкторской документации усилителякорректора пьезоэлектрического звукоснимателя.
Тема 5. Разработка конструкторской документации предварительного усилителя.
Тема 6. Разработка конструкторской документации микрофонного
усилителя.
Тема 7. Разработка конструкторской документации усилителя
мощности звуковой частоты.
Тема 8. Разработка конструкторской документации усилителя передатчика 27 МГц.
Тема 9. Разработка конструкторской документации регулятора
мощности.
Тема 10. Разработка конструкторской документации датчика движения.
Тема 11. Разработка конструкторской документации радиовещательного приёмника ДВ диапазона.
Тема 12. Разработка конструкторской документации синтезатора
частот радиовещательного приёмника.
Тема 13. Разработка конструкторской документации радиовещательного приёмника СВ диапазона.
Тема 14. Разработка конструкторской документации регулятора
освещённости.
Тема 15. Разработка конструкторской документации FM передатчика.
Тема 16. Разработка конструкторской документации радиовещательного приёмника УКВ диапазона.
Тема 17. Разработка конструкторской документации активного
фильтра инфранизких частот.
14
Тема 18. Разработка конструкторской документации генератора
белого шума.
Тема 19. Разработка конструкторской документации электронного
таймера.
Тема 20. Разработка конструкторской документации терморегулятора.
Тема 21. Разработка конструкторской документации электронного
регулятора громкости.
Тема 22. Разработка конструкторской документации эквалайзера.
Тема 23. Разработка конструкторской документации логического
пробника.
Тема 24. Разработка конструкторской документации мультиметра.
Тема 25. Разработка конструкторской документации малошумящего усилителя МВ диапазона.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Перечень и тематика самостоятельных работ
студентов по дисциплине
В рамках общего объема часов, отведенных для изучения дисциплины, предусматривается выполнение следующих видов самостоятельных работ студентов (СРС): контрольные работы (индивидуальные
домашние задания), самостоятельное изучение теоретического материала с самоконтролем по приведенным ниже вопросам, изучение теоретического материала при подготовке к защите практических работ, итоговое повторение теоретического материала, методов и способов проектирования различных РЭС при подготовке к зачёту.
Для студентов очной формы обучения предусматривается выполнение трех контрольных работ (индивидуальных домашних заданий):
1. Выполнение сборочного чертежа функционального узла РЭС
Целью работы является закрепление теоретических знаний и приобретение навыков оформления чертежей данного вида по ЕСКД.
Планируемое время СРС – 3 часа.
2. Выполнение чертежей общего вида изделий различной по назначению РЭС.
Целью работы является приобретение навыков компоновки различной
бытовой РЭС, ознакомление с соответствующими стандартами и техническими условиями эксплуатации РЭС, приобретение навыков оформления чертежей данного вида по ЕСКД.
15
Планируемое время СРС – 3 часа.
3. Коэффициентные методы расчета теплового режима РЭС.
Целью работы является закрепление теоретических навыков и приобретение навыков анализа работы РЭС различного назначения и приобретение навыков оформления чертежей данного вида по ЕСКД.
Планируемое время СРС – 3 часа.
Задание на контрольные работы и методические указания по их
выполнению приведены в [5].
На самостоятельное изучение дисциплины выносится часть материала по всем темам дисциплины с самоконтролем по контрольным
вопросам и возможностью консультации у ведущего преподавателя общим объемом 10 часов СРС.
Кроме того для контроля этого вида самостоятельной работы на
лекционных занятиях предусматриваются следующие экспресс – контрольные работы:
1. Составление и оформление чертежа печатной платы
2. Оформление сборочного чертежа функциональных узлов РЭС
3. Расчет коэффициентов нагрузки различных радиоэлементов в составе функционального узла
4. Расчет допусков на выходные параметры РЭС
Задание и методические указания по их выполнению приведены в [5].
При выполнении практических работ в соответствии с разделом 2.2
настоящей учебной программы студент должен предварительно самостоятельно освоить теоретический материал соответствующих тем.
Для защиты работы он должен знать теоретический материал и продемонстрировать знания соответствующих конструкторских документов (технические условия, нормативные акты, ГОСТы, ЕСКД).
Объем СРС, отводимый на эту работу составляет 25 часов.
На подготовку к зачету отводится 10 часов.
3.2. Рекомендации по работе с техническими средствами и
программным обеспечением
При проведении практических, лабораторных работ и самостоятельном изучении дисциплины используется программный пакет PCAD. Методические указания по его использованию, при изучении дисциплины, содержится в [4, 8-12].
3.3. Рекомендации по работе с литературой
Для изучения теоретического материала по данному курсу необходимо использовать литературу [1 - 3, 13, 14], которая в полной мере закрывает все дидактические единицы программы дисциплины.
16
Для закрепления материала (приобретения практических навыков
решения задач), при выполнении индивидуальных заданий и практических работ необходимо использовать пособие [5].
В достаточной мере применение САПР в конструировании радиоэлектронных систем описано в изданиях [8-12].
Для выполнения лабораторных работ №1-4 рекомендуется использовать учебное пособие [4] и дополнительную литературу [8-12].
3.4. Контрольные вопросы для самостоятельной оценки
качества освоения дисциплины
Тема 1
1.1. Какая связь между организацией сборочно-монтажных работ и
стоимостью бытовой РЭC?
1.2. Дайте понятие «жизненного цикла».
Перечислите основные этапы жизненного цикла.
1.3. Сформулируйте определение конструкции РЭC.
1.4. Произведите классификацию РЭC по областям использования,
объектам-носителям и микроклимату в месте её расположения .
1.5. Произведите классификацию РЭC в зависимости от её функционального назначения.
1.6. Приведите пример влияния области использования и функционального назначения РЭC на ее конструкцию.
1.7. Назовите и охарактеризуйте основную элементную базу и РЭC,
на ее основе первого, второго, третьего и четвертого поколений.
1.8. Назовите и охарактеризуйте основные направления оптимизации РЭC.
1.9. Перечислите основные показатели, которые позволяют оценить технологичность конструкции.
1.10. Сформулируйте основные особенности технологических процессов производства РЭC.
1.11. В чём отличие производственного процесса от технологического?
1.12. Какими факторами определяется выбор дорогих, но высокопроизводительных технологических приёмов?
1.13. В чём смысл замены физической модели элемента компонента РЭА на его обобщённую геометрическую модель?
1.14. Классификация РЭС по назначению.
1.15. Методы конструирования РЭС.
1.16. В чем заключается разработка изделия РЭС?
1.17. Классификация РЭС по месту расположения.
1.18. Дайте понятие «жизненного цикла».
1.19. Перечислите основные этапы жизненного цикла.
17
1.20. Перечислите факторы, определяющие конструкцию РЭС.
1.21. Какие климатические районы Вы знаете?
1.22. Каково действие пыли на работоспособность РЭС?
1.23. Каково действие влаги на работоспособность РЭС?
1.24. Перечислите эксплуатационные требования, предъявляемые к
РЭС.
1.25. Перечислите экономико-технологические требования, предъявляемые к РЭС.
1.26. Сформулируйте определение конструкции РЭC.
1.27. Произведите классификацию РЭC по областям использования, объектам-носителям и микроклимату в месте её расположения.
Тема 2
2.1. Назовите и охарактеризуйте основные элементы схемотехнической базы РЭC.
2.2. Что такое конструктивная база РЭC?
2.3. Перечислите основные структурные уровни РЭС.
2.4. Произведите декомпозицию электрической схемы РЭС на конструктивы.
Тема 3
3.1. Перечислите основные требования, учитываемые при разработке РЭС.
3.2. Почему производство бытовой РЭС до сих пор использует деревянные детали?
3.3. В чём преимущество соединений склеиванием и элементами
самих деталей в бытовой РЭС?
3.4. В чем заключается модульный принцип конструирования
РЭС?
3.5. Что такое книжная конструкция модулей и в чем её преимущества?
Тема 4
4.1. В чём отличие компоновочных схем бытовой РЭС, различной
по назначению например телевизора и электрофона ?
4.2. Компоновка каких частей бытовой РЭС более «жёсткая»:
функциональных узлов, устройств управления или выходных
устройств?
4.3. Как влияет изменение элементной базы на конструктивнокомпоновочные схемы?
4.4. Сформулируйте преимущества и недостатки функциональных
узлов, выполненных на печатных платах.
18
4.5. В чём преимущества и недостатки моноблочных конструкций?
В чём преимущества и недостатки полиблочных конструкций?
4.6. Перечислите виды компоновок РЭС и поясните их суть.
4.7. В каком виде, напольном или настольном, целесообразно решить внешнюю компоновку телевизора с большим экраном и где
следует расположить органы управления таким телевизором?
4.8. Что называется универсальной типовой конструкцией РЭС? В
чем заключается цель компоновки РЭС?
4.9. В чем заключается аналитическая компоновка РЭС?
4.10. Особенности модельной компоновки РЭС.
4.11. Определите компоновочные параметры РЭС разного назначения.
4.12. Что называется номографической компоновкой?
4.13. Какова компоновочная схема стационарной РЭС?
4.14. Как производится выбор элементной базы РЭС?
4.15. Произведите оценку массо-габаритных параметров РЭС.
4.16. Как производится выбор элементной базы РЭС?
4.17. Произведите оценку массо-габаритных параметров РЭС
Тема 5
5.1. Перечислите основные дестабилизирующие факторы, воздействующие на РЭС, в процессе её эксплуатации, и приведите пример их влияния на конструктивные и схемотехнические параметры.
5.2. Какие меры следует принять для защиты РЭС от биологических воздействий?
5.3. Какие виды механических воздействий Вы знаете?
5.4. Укажите основные виды механических воздействий.
5.5. Какие параметры механических воздействий Вы знаете?
5.6. В чём преимущество соединений склеиванием и элементами
своих деталей в бытовой РЭС?
5.7. Какие меры следует принять для защиты РЭС от техногенных
воздействий?
5.8. В чём заключается отличие терминов «вибропрочность» и
«вибростойкость» радиоаппарата?
5.9. Произведите оценку массо - габаритных параметров РЭС.
5.10. Укажите основные виды механических воздействий.
5.11. Какие параметры механических воздействий Вы знаете?
5.12. Укажите последствия механических воздействий на РЭС.
5.13. Как выбирается собственная резонансная частота механических воздействий РЭС?
5.14. Определите вес печатной платы с радиоэлементами и координаты ее центра тяжести.
19
Тема 6
6.1. Как можно изменить повысить или понизить собственную резонансную частоту амортизируемого радиоаппарата?
6.2. Что такое "нормальный тепловой режим" радиоаппарата?
6.3. В чём состоит электротепловая аналогия, при каких условиях
она справедлива?
6.4. Сформулируйте требования к конструкции, обеспечивающее
наилучшее естественное воздушное охлаждение радиоаппарата.
6.5. Объясните сущность коэффициентного метода расчёта теплового режима.
6.6. Определите вес печатной платы с радиоэлементами и координаты ее центра тяжести.
6.7. Как производится расчет собственных частот печатной платы?
6.8. Какие виды теплообмена Вы знаете?
Чем характеризуется теплопроводность?
6.9. Понятие электротепловой аналогии и ее применение в расчетах
теплового режима РЭС.
Тема 7
7.1. В чём смысл замены физической модели элемента / компонента / РЭС на его обобщённую геометрическую модель?
7.2. Какими конструктивными способами можно уменьшить паразитные связи?
7.3. Перечислите правила оформления конструкторской документации печатной платы.
7.4. Общая характеристика паразитных связей.
7.5. Емкостные связи в РЭС.
7.6. Методы экранирования емкостных связей на низких и высоких
частотах.
7.7. Индуктивные связи в РЭС.
7.8. Способы экранирования постоянного и переменных низкочастотных и высокочастотного полей.
7.9. Гальванические связи в РЭС.
Тема 8
8.1. Емкостные связи в РЭС.
8.2. Индуктивные связи в РЭС.
8.3. Способы экранирования постоянного и переменных низкочастотных и высокочастотного полей.
8.4. Гальванические связи в РЭС.
Тема 9
20
9.1. Суть объемно - плоскостного размещения радиоэлементов на
печатной плате.
9.2. Произведите декомпозицию электрической схемы РЭС на конструктивы.
9.3. Как выбирается собственная резонансная частота механических воздействий РЭС?
9.4. Определите вес печатной платы с радиоэлементами и координаты ее центра тяжести.
В чем заключается коэффициентный метод расчета теплового режима.
9.5. Перечислите типы печатных плат.
9.6. Какие классы плотности печатных плат Вы знаете?
9.7. Основные критерии конструирования печатных плат.
9.8. Технология изготовления печатных плат.
9.9. Из каких операций состоит разработка конструкции печатной
платы.
9.10. Перечислите основные правила конструирования печатных
плат.
9.11. Как ориентируются многовыводные элементы на печатной
плате?
9.12. Какие пункты технических условий указываются на чертежах
печатных плат?
9.13. Как производится расчет конструктивных параметров печатных плат?
9.14. Определите вес печатной платы с радиоэлементами и координаты ее центра тяжести.
9.15. Как производится расчет собственных частот печатной платы?
9.16. Перечислите типы печатных плат.
9.17. Какие классы плотности печатных плат Вы знаете?
9.18. Основные критерии конструирования печатных плат.
9.19. Какие пункты технических условий указываются на чертежах
печатных плат?
9.20. Как производится расчет конструктивных параметров печатных плат?
9.21. Перечислите правила оформления конструкторской документации печатной платы.
Тема 10
10.1. Как учитывается влияние окружающей среды и старения при
расчёте ремонтных и эксплуатационных допусков?
10.2. За счёт чего обеспечивается надёжность работы РЭС в течение заданного времени?
21
10.3. Могут ли быть внезапные отказы отдельных элементов причинами выхода из строя других и почему?
10.4. Разъясните суть терминов: работоспособность, наработка,
безотказность, интенсивность отказов, вероятность безотказной
работы.
10.5. Почему интенсивность отказов является основным параметром надёжности комплектующих элементов РЭС?
10.6. Какой из законов распределения отказов чаще всего используется для оценки надёжности радиоизделий и почему?
10.7. Как связана вероятность безотказной работы с интенсивностью отказов?
10.8. Что такое «основное соединение элементов» и «элемент расчёта надёжности»?
10.9.Как и зачем осуществляется приработка РЭС?
10.10. Приведите основные показатели надёжности ремонтируемой
РЭС?
10.11.В чем заключается магнитостатическое экранирование?
10.12. Дайте определение надежности.
10.13. Какие Вы знаете количественные показатели надежности?
10.14. Какая связь между организацией сборочно-монтажных работ
и стоимостью бытовой РЭC?
10.15. Укажите разницу между производственными, ремонтными и
эксплуатационными допусками.
10.16. Перечислите способы увеличения точности работы радиоизделия.
10.17. В каких случаях можно использовать расчётноаналитические методы определения коэффициентов влияния?
10.18. В чём преимущество вероятностного расчёта допусков по
сравнению с методом "максимума-минимума"?
10.19. Что такое коэффициент гарантированной надёжности?
10.20. Как производится оценка надёжности РЭC с учётом режимов её работы и условий эксплуатации?
10.21. Коэффициенты нагрузки различных радиоэлементов и расчет их надежности.
10.22. Перечислите основные этапы жизненного цикла.
10.23. Какие климатические районы Вы знаете?
10.24. Каково действие пыли на работоспособность РЭС?
10.25. Какие параметры механических воздействий Вы знаете?
22
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных
средств: учебное пособие для студ. вузов / Г. Ф. Баканов, С. С. Соколов,
В. Ю. Суходольский. - М.: Академия, 2007. - 368 с. : ил.
2. Романычева Э. Т., Соколова Т. Ю., Шандурина Г. Ф. Инженерная и компьютерная графика. Уч-к для вузов, изд.2-е перер. и доп. / Э.
Т. Романычева. - М, изд. ДМК Пресс, 2001. - 592с.
3. В. В. Жаднов, Ю. Н.Кофанов, Н. В.Малютин. Автоматизация
проектных исследований надежности радиоэлектронной аппаратуры. /
В. В. Жаднов. - М.: Радио и связь, 2003. - 156с.
4. Левашова Н.П. Конструкторско-технологическое обеспечение
производства ЭВМ: Практикум. Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2005. –
128с.
5. В.И. Накрайников. Конструкторские расчёты в курсовых и домашних проектах. Учебное пособие, ч.1, 2. – Владивосток: ВГУЭС,
1997.
Дополнительная
6. Ненашев А. П. Конструирование радиоэлектронных средств:
Учебник для радиотехнич. спец. Вузов. / А. П. Ненашев. - М.: Высшая
школа, 1990. - 431с.
7. Стешенко В. Б. P-CAD. Технология проектирования печатных
плат. / В. Б. Стешенко. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 720 с.
8. А. С. Уваров. PCAD 2002 и SPECCTRA. Разработка печатных
плат. / В. Б. Стешенко. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. – 544с.
9. Мактас М. Я. Восемь уроков по P-CAD 2001. / М. Я. Мактас. М.:Солон-Пресс, 2003. - 226с.
10. Елшин Ю. М. Справочное руководство по работе с подсистемой SPECCTRA в PCAD 2000. / Ю. М. Елшин. - М.: СОЛОН-Р, 2002 г. 272 с.
11. Саврушев Э. Ц. P-CAD для Windows. Система проектирования
печатных плат. Практ. Пособие. М.: ЭКОМ, 2002 г. - 320с.
12. Потапов Ю. В. Система проектирования печатных плат Protel. /
Ю. В. Потапов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003 г., 704с.
13. Пестриков В. М. Уроки радиотехника. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов:
Учебно-справочное пособие. / В. М. Пестриков. - СПб.- Корона, 2000. –
586с.
23
14. Ярочкина Г. В. Радиоэлектронная аппаратура и приборы: монтаж и регулировка: Учебник для нач. проф образовании. / Г. В. Ярочкина.- М.: ИРПО: ПрофОбрИздат, 2002.-234с.
24