1 Цель и задачи курсового проектирования

1.1 Целью курсового проектирования является разработка конструкции ФУ ЭС на печатной плате с применением САПР [1-3].

Основными задачами курсового проектирования являются:

- получение навыков решения задач конструкторского и технологического проектирования ФУ ЭС с применением САПР и общеинженерных пакетов программ;

- получение навыков по оформлению текстовой и графической документации согласно требованиям ЕСКД с применением типовых пакетов прикладных программ;

- развитие творческого мышления и самостоятельности в решении поставленных задач;

- активизация учебно-исследовательской работы студентов, за счет применения средств вычислительной техники для разработки программного обеспечения учебно-исследовательских САПР.

2 Тематика курсовых проектов

2.1 Типовое задание на курсовой проект предусматривает разработку ФУ на печатной плате (ПП) с использованием САПР (например, САПР PCAD, Protel). Для выполнения курсового проекта, в этом случае, студенту выдается задание, в котором указывается:

- тема проекта;

- исходные данные к проекту (объект проектирования, основные технические требования к нему, ссылка на литературный источник и т.д.);

- перечень подлежащих разработке вопросов;

- другие необходимые сведения (срок сдачи студентом законченного проекта, календарный план и т.п.).

Исследовательский курсовой проект может быть выдан студентам, обладающим навыками программирования. Для исследовательского курсового проекта студенту выдается индивидуальное задание, в котором формулируется цель работы, указывается перечень подлежащих разработке вопросов, приводится список литературы.

3 Комплектность курсового проекта

3.1 Комплектность курсового проекта определяется его основным документом - ведомостью курсового проекта (КП). Ведомость КП составляется согласно требованиям СТО1.505.

В ведомость записывают все документы, разработанные для данного КП и примененные из других проектов. При этом записываются только те документы, которые являются необходимыми и достаточными для рассмотрения, оценки и утверждения данного КП. Пример заполнения ведомости КП приведен в приложении А.

Графическая документация оформляется согласно требованиям ЕСКД.

Курсовой проект должен включать:

- ведомость КП;

- пояснительную записку (ПЗ);

- техническое задание на КП (ТЗ);

- перечень элементов (ПЭ3);

- схему электрическую принципиальную (Э3);

- спецификацию;

- сборочный чертеж ФУ (СБ);

- чертеж печатной платы.

ТЗ составляется по рекомендациям ГОСТ15.001 и МР121. Форма частного ТЗ выполняется согласно приложению Б.

4 Пояснительная записка

4.1 Пояснительная записка (ПЗ) оформляется в соответствии с ГОСТ2.105 Компьютерный набор. Шрифт 14, промежуток между строк 1,5. ПЗ имеет титульный лист, заполненный по форме, приведенной в приложении В. Непосредственно за титульным листом ПЗ должно быть “Содержание”. В “Содержании” необходимо проставить номера начальных страниц разделов и подразделов. Номера страниц на титульном листе и содержании при подсчете страниц учитываются. Во введении отражаются актуальность выбранной темы, цели и задачи исследования. В заключении даются краткие выводы по всей работе. Объем ПЗ должен быть не более 20 листов.

ПЗ содержит следующие разделы:

- анализ ТЗ;

- создание схемных и конструкторских изображений элементов;

- построение схемы электрической принципиальной;

- подготовка базы данных;

- размещение компонентов;

- трассировка;

- вывод на принтер созданных файлов;

4.2 В раздел “Анализ ТЗ” входят следующие подразделы:

- принцип работы Э3;

- конструкторский анализ Э3;

- определение группы жесткости, типа конструкции и класса точности, материала основания ПП.

4.2.1 В подразделе "Конструкторский анализ Э3" [4], при необходимости, рекомендуется проанализировать Э3 с позиций: электромагнитной совместимости; электрической прочности; тепловой совместимости; механической прочности; надежности; технологичности.

"Анализ Э3 с позиции электромагнитной совместимости". Исходя из электрических характеристик схемы, необходимо выявить изделия электронной техники (ИЭТ) выделяющие электромагнитное излучение и чувствительные к нему цепи, требующие экранирования или принятия конструкторских решений по компоновке. Например, проверка совместимости входных и выходных цепей усилителя; питание устройства 220В, 50Гц и т.д.

“Анализ Э3 с позиции электрической прочности”. Выявление цепей с большими значениями тока и принятие конструктивных решений (шины “питания” и т.д.)

"Анализ Э3 с позиции тепловой совместимости". Выявить теплоизлучающие и теплочувствительные ИЭТ (транзисторы, микросхемы и т.д.). Учесть взаимное влияние их по тепловому режиму и принять конструктивное решение по их размещению.

"Анализ Э3 с позиции механической прочности". Необходимо учесть наличие крупногабаритных изделий (трансформаторов, низкочастотных дросселей, мощных транзисторов, радиаторов) и принять решение по их размещению и креплению.

"Анализ Э3 с позиции надежности". Выявить ИЭТ, которые:

- требуют легкого доступа при изготовлении и настройке изделия (например, подстроечные конденсаторы, резисторы);

- подбираются при регулировке Э3 (установка их на лепестки);

- требуют (для сохранения их долговечности и работоспособности) применения специального крепления (например, скобы на реле, крупногабаритные конденсаторы), необходимость покрытий или отказ от него.

"Анализ Э3 с позиции технологичности". Рассмотреть возможность:

- уменьшения типоразмеров ИЭТ (например, для конденсаторов по номиналу емкости и рабочему напряжению);

- уменьшения числа типоразмеров выводов ИЭТ;

- уменьшения числа экранированных цепей;

- размещения выводов ИЭТ в один ряд и т. д.

4.2.2 В подразделе “Определение группы жесткости, типа конструкции и класса точности, материала основания ПП” группу жесткости устанавливают в зависимости от условий эксплуатации с учетом температуры перегрева по таблице 1, приведенной из ГОСТ23752.

Таблица 1

Наименование воздействующего фактора		Допускаемые значения воздействующего фактора по группам жесткости
		1		2	3		4
Температура окружающей	Верхнее значение	55		85	100		120
среды, °С	Нижнее значение	-25		-40	-60
Относительная влажность воздуха, %		75 98 при температуре до 35°С			98 при температуре до 40°С
Смена температур, °С		от -25 до +55	от -40 до +85		от -60 до +100	от -60 до +120
Атмосферное давление, Па (мм рт. ст.)		Нормаль-ное	53600 (400)			666 (5)

Типы конструкции ПП (односторонние, двусторонние, многослойные) выбираются согласно РД 50-708.

Класс точности ПП выбирают в соответствии с приложением Г, приведенным из РД 50-708.

Материал основания ПП выбирают по ГОСТ10316 или техническим условиям. Для ПП, предназначенных для эксплуатации в условиях 1 или 2 групп жесткости, выбирают материал на основе бумаги, а для 3 и 4 - на основе стеклоткани, лавсана, полиамида. Для ПП 1,2 класса точности выбирают материал на основе бумаги, а для 3 и 5 - на основе стеклоткани, лавсана.

4.3 В разделе “Создание схемных и конструкторских изображений элементов” кратко описать процесс создания библиотечных элементов. Эскизы созданных в КП элементов должны быть приведены в приложении к КП.

Варианты установки ИЭТ выбираются по ГОСТ29137 или для автоматизированной сборки - по РД 4.091.124.

4.4 В разделе “Построение схемы электрической принципиальной” кратко описать процесс создания Э3.

4.5 В разделе “Подготовка базы данных” описать получение конструктива ПП в графическом редакторе.

Размер ПП определяется в зависимости от способа крепления ПП, от установочных размеров ИЭТ, элементной базы, эксплуатационных характеристик, использования автоматизированной установки ИЭТ, пайки, контроля и технико-экономических показателей. По ГОСТ 10317 размеры каждой стороны ПП должны быть кратными:

2,5 - при длине до 100 мм;

5,0 - при длине до 350 мм;

10,0 - при длине более 350 мм.

Толщина ПП определяется используемым материалом, в зависимости от конструктивных особенностей и механических нагрузок, воздействующих на них в процессе эксплуатации.

4.6 В разделе “Размещение компонентов” кратко описать процесс размещения ИЭТ, который осуществляется в ручном режиме.

4.7 В разделе “Трассировка” кратко описать подготовку к трассировке в автоматическом режиме. Анализ технологических ограничений и коррекция печатного монтажа сводится к редактированию имеющейся стратегии. Коррекция стратегии заключается в выборе стратегии трассировки, в задании количества слоев ПП и т.д. Выбор размеров, форм и расположения элементов проводящего рисунка происходит в зависимости от класса точности, размеров и типа ПП в соответствии приложением Д, приведенным из РД50-708.

Редактирование класса цепей заключается в задании ширины проводников, шин типа “Земля”, “Питание”, “Экран” и т. п.

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника (t) рекомендуется устанавливать в зависимости от класса точности в соответствии с таблицей 2, приведенной из РД50-708

Таблица 2

В миллиметрах

			Номинальное значение для класса точности
Параметр		1		2	3	4	5
t		0,75		0,45	0,25	0,15	0,10

Результаты коррекции стратегии и обоснование тех или иных параметров должны быть отражены в ПЗ.

4.8 В разделе “Вывод на принтер созданных файлов” описать последовательность подготовительных работ графических файлов перед выводом на принтер.

Для доработки чертежей в соответствии с требованиями ЕСКД можно использовать пакет машинной графики AutoCAD;

Примеры оформления графической документации КП см. приложения Е - Л.

Значения допусков по ГОСТ 25346-89 при выполнении чертежа ПП см. приложение М.

Перечень стандартов используемых в курсовом проектировании приведен в приложении Н.

4.9 ПЗ исследовательского КП рекомендуется оформлять в соответствии с ГОСТ 7.32 и ГОСТ19.404. Структура и содержание КП, в конкретном случае, оговаривается с руководителем КП.