Введение
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
В. А. Юзова
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
КОНСТРУИРОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ ПЕРВОГО
СТРУКТУРНОГО УРОВНЯ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением
по образованию в области радиотехники, электроники,
биомедицинской техники и автоматизации
в качестве учебного пособия для студентов вузов по
направлениям 210200, 211000, 210100, 230101,
13.12.10
Красноярск
СФУ
2012
1
Стр.2
Введение
УДК 621.38.001.63(07)
ББК 32.85–02я73
Ю207
Рецензенты: Б. А. Беляев, д-р техн. наук, проф., заслуженный изобретатель
России, зав. лабораторией «Электродинамика и СВЧэлектроника»
ИФ СО РАН;
А. Н. Ловчиков, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой ИВТ СибГАУ
Юзова, В. А.
Ю207
Основы проектирования электронных средств. Конструирование
электронных модулей первого структурного уровня :
лаб. практикум / В. А. Юзова. – Красноярск : Сиб. федер. ун -т,
2012. – 208 с.
ISBN 978–5 7638–2421–6
Представлены лабораторные работы, позволяющие освоить основы конструирования
модулей первого структурного уровня электронных средств, изложены
краткие теоретические сведения и даны рекомендации к выполнению
всех необходимых этапов конструирования и технологии производства печатных
плат.
Для студентов, обучающихся по направлениям 210200 «Проектирование
и технология электронных средств», 211000 «Конструирование и технология
электронных средств», 210100 «Электроника и микроэлектроника», «Электроника
и наноэлектроника», 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы
и сети»
УДК 621.38.001.63(07)
ББК 32.85–02я73
ISBN 978–5 7638–2421–6
2
© Сибирский федеральный
университет, 2012
Стр.3
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Упрощенно конструкцию любого изделия можно охарактеризовать
сложным составом и связями (взаимодействиями) между составными
частями, а также составными частями и внешней средой. Для
изделий, принцип работы которых основан на передаче и преобразовании
электрических, магнитных и электромагнитных сигналов, помимо
геометрических, механических, оптических и т. п. связей, наиважнейшими
являются именно электрические, магнитные и электромагнитные
связи. Такие изделия в общем случае называют электронными
средствами, электронными системами (ЭС). Независимо от вида
ЭС (электронно-вычислительное – ЭВС, радиоэлектронное – РЭС,
микроэлектронное – МЭС и т. п.) конструкцию электронного средства
(системы) в общем случае делят на три уровня разукрупнения: печатные
узлы (модули): приборы, комплексы.
В соответствии со сложившейся практикой исходными данными
для конструирования таких электронных средств (ЭС) являются
принципиальная электрическая схема и задание условий эксплуатации
ЭС. Современные методы конструирования электронных средств
из-за их функциональной сложности широко используют расчленение
электрических схем на функционально и конструктивно законченные
узлы или модули, выполняемые на печатных платах. В основах конструирования
печатных узлов различных ЭС много общего. Поэтому
данная методическая разработка одинаково будет полезна для студентов
всех форм обучения при освоении ими основ конструирования и
технологии изготовления такой важной составной части РЭС, ЭВС,
МЭС, как печатный узел.
Вопросы конструирования и технологии производства ЭС первого
конструкционного уровня излагаются в большом количестве
учебно-методических разработок. Однако подавляющее количество
этих разработок посвящено конструированию и производству конкретных
видов ЭС или излагаемый в них материал столь обширен,
что порой трудно самостоятельно в нем ориентироваться. Это касается
в первую очередь студентов безотрывной формы обучения.
Самостоятельное изучение основ конструирования и технологии
производства ЭС, а также выполнение конструкторской документации
на конструируемое изделие легче осуществлять отдельными бло3
Стр.4
Введение
ками. Блок должен быть независимым и законченным. Для него необходимо
формулировать определенную и небольшую цель. Однако
блоки должны последовательно раскрывать целостный процесс конструирования
и создания ЭС и конструкторской документации.
В данном лабораторном практикуме сделана попытка изложения
вопросов, посвященных конструированию и технологии производства
ЭС первого конструкционного уровня в виде отдельных блоков, представленных
лабораторными работами. Такая форма изложения материала
будет полезна всем, кто желает самостоятельно освоить некоторые
разделы конструкторско-технологических дисциплин, читаемых
студентам радиотехнического и смежных с ним профилей.
Автор старался органично соединить теоретические положения
с практическими решениями. Поэтому каждая лабораторная работа
сопровождается теоретическими сведениями, конкретными рекомендациями
по выполнению работы и использованию ее результатов в
процессе проектирования и изготовления конструкции ЭС. Более детальный
материал вынесен за рамки теоретических сведений и представлен
в приложениях. Лабораторные работы расположены примерно
в той последовательности, в которой осуществляется процесс конструирования
ЭС.
Несомненным достоинством учебной разработки является то, что в
нее включены все необходимые нормативно-технические документы.
В предлагаемом лабораторном практикуме излагаемый материал
максимально приближен к рабочим программам дисциплин «Конструирование
электронных модулей», «Основы конструирования электронных
средств» и «Конструкторско-технологическое обеспечение
производства ЭВМ», читаемых студентам очной и заочной форм обучения
направлений 210200 «Проектирование и технология электронных
средств», 211000 «Конструирование и технология электронных
средств», 210100 «Электроника и микроэлектроника», «Электроника
и наноэлектроника», 230101 «Вычислительные машины, комплексы,
системы и сети»
Однако изложенный материал может использоваться при изучении
дисциплин «Проектирование микросистем», «Основы конструирования
и технологии производства электронных средств», изучаемых
студентами направлений 210302 «Радиотехника», 210202.
(65;62) «Проектирование и технология электронно-вычислительных
средств».
4
Стр.5
Введение
В практикум включены сто вариантов заданий, которые могут
выдаваться студентам в качестве контрольной работы, расчетно-графического
задания, являться основой для выполнения курсового проекта
по изучению соответствующих дисциплин. Приводится подробный
план пояснительной записки конструкторско-технологического
практикума, который может являться планом расчетно-графического
задания или основой пояснительной записки курсового проекта по
дисциплине.
5
Стр.6
Приложения
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Задачи 1–10
1.2. План пояснительной записки
1.3. Краткие методические указания
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
3
6
6
17
18
20
Лабораторная работа 1 «Анализ элементной базы» 20
Лабораторная работа 2 «Структура изделия
и его обозначение в конструкторской документации» 24
Лабораторная работа 3 «Анализ элементной базы
для заданных условий эксплуатации» 30
Лабораторная работа 4 «Основные правила ЕСКД
выполнения схемы электрической принципиальной
и перечня элементов» 37
Лабораторная работа 5 «Компоновка печатного узла» 42
Лабораторная работа 6 «Конструирование печатного модуля» 51
Лабораторная работа 7 «Технология изготовления
печатного модуля» 62
Лабораторная работа 8 «Основные правила ЕСКД
выполнения чертежа печатной платы» 67
Лабораторная работа 9 «Основные правила ЕСКД
выполнения сборочного чертежа функционального узла (ФУ)
и спецификации»
76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Лабораторная работа 10 «Расчет собственной
частоты колебаний печатного модуля» 83
87
88
205
Стр.206