безліч граф алгоритм ітераційний
Завдання розміщення елементів і трасування їх з'єднань тісно пов'язані і за звичайних, «ручних», методах конструювання вирішуються одночасно. У процесі розміщення елементів уточнюються траси з'єднань, після чого положення деяких елементів може коригуватися. Залежно від прийнятої конструктивно-технологічної та схемотехнічної бази при вирішенні цих завдань використовуються різні критерії та обмеження. Проте всі конкретні різновиди згаданих завдань пов'язані із проблемою оптимізації схем з'єднань. В результаті виходить точне просторове розташування окремих елементів конструктивного вузла та геометрично визначений спосіб з'єднань висновків цих елементів.
Критерії якості та обмеження, пов'язані з конкретними завданнями розміщення та трасування, спираються на конкретні конструктивні та технологічні особливості реалізації комутаційної частини вузла. Усю сукупність критеріїв та обмежень можна розділити на дві групи відповідно до метричних та топологічних параметрів конструкції вузлів та схем.
До метричних параметрів відносяться розміри елементів та відстані між ними, розміри комутаційного поля, відстані між виводами елементів, допустимі довжини з'єднань тощо.
Топологічні параметри переважно визначаються прийнятим у конкретній конструкції способом усунення перетинів з'єднань і відносним розташуванням з'єднань на комутаційному полі. До них відносяться: число просторових перетинів з'єднань, число міжшарових переходів, близькість розташування один до одного тепловиділяючих елементів або несумісних в електромагнітному відношенні елементів та з'єднань.
У конкретних завданнях зазначені параметри в різних поєднаннях можуть бути або основними критеріями оптимізації, або виступати як обмеження.
У зв'язку з цим при алгоритмічному підході до їх вирішення вони розглядаються, як правило, окремо. Спочатку здійснюється розміщення елементів, а потім трасування міжз'єднань. Якщо необхідно, цей процес може бути повторений при іншому розташуванні окремих елементів.
Основною метою розміщення вважають створення найкращих умов для подальшого трасування з'єднань при задоволенні основних вимог, що забезпечують працездатність схем.
Критерієм у більшості випадків є критерій мінімуму зваженої довжини (МСВД) з'єднань, який інтегральним чином враховує численні вимоги, що пред'являються до розташування елементів та трас їх з'єднань. Це обумовлюється низкою факторів:
Зменшення довжин з'єднань покращує електричні параметри схеми;
Чим менша сумарна довжина з'єднань, тим, у середньому, простіше їх реалізація у процесі трасування;
Зменшення сумарної довжини з'єднань знижує трудомісткість виготовлення монтажних схем, особливо провідного схеми монтажу;
Даний критерій відносно простий з математичної точки зору і дозволяє опосередковано враховувати інші параметри схем шляхом присвоєння вагових оцінок окремим сполукам.
КАФЕДРА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Реле акустичне на польовому транзисторі
Пояснювальна записка
до курсової роботи з дисципліни:
ФКРЕ 467.740.001.ПЗ
Виконав ст. гр. 220541 Галкін Я.А.
Керівник Овчинніков О.В.
Федеральне агентство з освіти
Тульський державний університет
Кафедра радіоелектроніки
на курсову роботу з курсу
«Основи комп'ютерного проектування та моделювання РЕМ»
студенту гр. 220541 Галкіну Я.А.
1. Тема: Реле акустичне на польовому транзисторі
2. Вихідні дані: Схема електрична важлива.Пристрій призначений для експлуатації в приміщенні за робочих значень температури повітря +10 0+ 40 0 ± 5 0 С, атмосферному тиску 86,6-106,7 кПа та верхньому значенні відносної вологості 80% при температурі 25 0 С.Час напрацювання на відмову – 30 років. Надійність після напрацювання 5000 має бути більше 0,8.
3. Перелік питань, що вимагають опрацювання Розробити друковану плату цього пристрою, вибрати матеріали плати та корпусу, розрахунок конструктивних параметрів плати, розрахунок технологічності, розрахунок надійності.
4. Перелік графічного матеріалу: Схема електрична важлива, друкована плата.
5. Основний бібліографічний список: Акімов І.М. «Резистори, Конденсатори. Довідник», Романичева Е.Т. та ін Розробка та оформлення конструкторської документації РЕА: довід., проектування та виробництво друкованих плат: Навч. посібник/Л.П. Семенів.
Завдання прийняв Галкін Я. А.
(Підпис) (П. І. О)
Завдання видав Овчинніков А.В.
(Підпис) (П. І. О.)
Анотація
У цьому курсовому проекті я аналізую технічне завдання, з його основі проводжу вибір способу виготовлення друкованої плати, розрахунок конструктивно-технологічних параметрів друкованої плати, вибір елементів і матеріалів, і навіть розрахунок надійності.
Крім розрахункової частини у курсовому проекті розробляється технологічний процес виготовлення друкованої плати та заповнюються операційні картки процесу виготовлення друкованої плати.
Уся документація має відповідати стандартам ЄСКД.
Пояснювальна записка містить 25 аркушів.
Схема електрична важлива акустичного реле на польовому транзисторі (формат А3);
Список елементів (формат А4).
Вступ…………………………………………………………………….6
- Аналіз технічного завдання……………………………………....7
- Вибір та обґрунтування застосовуваних елементів та матеріалів…..9
- Вибір та обґрунтування конструктивних рішень………………..10
- Вибір та обґрунтування способу виготовлення друкованої плати….11
- Опис конструкції приладу……………………………….....12
- Розрахунок технологічності конструкції………………………..….15
- Розрахунок конструктивних параметрів друкованої платы……….….18
- Розрахунок надійності…………………………………………….….20
- Заключение…………………………………………………….….23
Список використаної литературы……………………………….….24
Вступ
Конструкторською документацією (КД) називають сукупність конструкторських документів, що містять в залежності від їх призначення дані, необхідні для розробки, виготовлення, контролю, приймання, постачання, експлуатації та ремонту виробу. У конструкторській документації вказуються як креслення, але й описуються способи створення окремих деталей, і навіть складання вузлів.
Основне завдання конструювання – вибір оптимальних рішень при певних вимогах, що задаються у ТЗ (технічному завданні). Такими вимогами можуть бути: ціна, надійність, поширеність (матеріалів та (або) елементів) тощо.
Конструкція радіоелектронної апаратури (РЕА) відрізняється від інших особливістю формованих внутрішніх зв'язків між частинами: крім просторових та механічних повинні бути встановлені складні електричні, теплові та електромагнітні зв'язки. Ця особливість настільки суттєва, що відокремлює конструювання РЕА в окремий інженерний напрямок.
- Аналіз технічного завдання
У цій роботі потрібно розробити акустичне реле на польовому транзисторі. Для складання електронної частини пристрою використовується одностороння друкована плата, яка закріплюється у пластиковому корпусі.
Дане реле має такі параметри:
Корпус пристрою повинен бути зручним, для того щоб тримати його в руках, а органи управління розташовані так, щоб оператору не становило великої праці керувати моделлю.
Пристрій повинен надійно працювати за таких умов:
У даній схемі пристрою використовується мікрофон, а також його підсилювач на основі транзистора VT1 для відкриття реле, потужність посилення регулюється за допомогою резистора підстроювального R6. Також реле можна відкрити за допомогою одноразового натискання на кнопку S1.
Відкриття здійснюється за допомогою заряду накопичуваного на конденсаторі C5. Після відкриття даний конденсатор, а також конденсатор С9 (він регулює час відкриття реле) розріджуються через резистори R10, R11. Також прискорення розрядки використовується транзистор VT4.
Коли відбувається відкриття реле (відкриття транзистора VT5) струм у ланцюзі R12, HL1 припиняється, підсилювач мікрофона знеструмлюється, а також напруга на конденсаторі C4 падає до 0.
Закриття реле відбувається після закриття транзистора VT5. Після закриття живлення світлодіода та підсилювача мікрофона відновлюється – прилад переходить у вихідний стан.
Всі елементи є досить надійними у застосуванні, недорогими та відповідають усім експлуатаційним, електричним вимогам, а також мають допустимі габарити.
- Вибір та обґрунтування елементів та матеріалів.
2.1 Вибір резисторів.
Для виготовлення пристрою виберемо найбільш поширені в промисловому виробництві резистори типу МЛТ, що мають номінальну потужність розсіювання 0,125Вт, ці резистори розраховані на роботу за температури навколишнього середовища -60 год +70°С і відносної вологості до 98% при температурі +35° С, що задовольняє технічне завдання. Деякі резистори з ТЗ вимагають більшої потужності, відповідно до вимог вибираємо більш потужні.
Підстроювальний резистор вибираємо типу СП3 - 19.
Також для економії місця я використовував резистори К1-12 - безкорпусні.
Номінальний опір всіх резисторів зазначено у переліку елементів. Вони відповідають стандартному ряду опорів, рекомендований для даного типу резисторів.
2.2 Вибір конденсаторів.
Електролітичні конденсатори вибираємо типу К50, тому що вони досить дешеві та поширені. По можливості зменшення габаритів вибираємо безкорпусні конденсатори типу К10. Так само потрібні конденсатори високої напруги, вибираємо конденсатори, що задовольняють даній умові - К73. Ми їх вибрали, виходячи з того, що вони підходять за номінальною напругою і мають відносно малі розміри, так само вони підходять і за діапазоном робочих температур. Електролітичні конденсатори це оксидно-електролітичні конденсатори, призначені для роботи в ланцюгах постійного та імпульсного струму з температурами навколишнього середовища -20год +70°С і мають мінімальне напрацювання 5000 годин, призначені для монтажу на друкованій платі.
2.3 Вибір світлодіода.
Як індикатор роботи приладу використовується червоний світлодіод HL1 АЛ307 як найбільш дешевий, простий і надійний.
2.4 Вибір матеріалу корпусу.
Виберемо литий пластмасовий корпус, як найлегший, що забезпечує достатню міцність конструкції та малі габарити відповідно до технічного завдання.
2.6 Вибір живлення.
Цей пристрій живиться від мережі ~220В, 50 Гц через навантаження.
2.7 Вибір матеріалу друкованої плати.
У цьому пристрої використовується друкована плата, виготовлена зі склотекстоліту. Цей матеріал був узятий, як часто використовуваний на виробництві. Він більш міцний механічно, а як і в ньому ослаблені ємнісні зв'язку проти іншими матеріалами (наприклад гетинакс).
3. Вибір та обґрунтування конструкторського рішення.
Друкарський монтаж широко використовується в конструкції РЕМ. Він виконується як друкованих плат чи гнучких друкованих кабелів. Як основа для друкованої плати використовується діелектрик або покритий діелектриком метал, а для гнучких друкованих кабелів - діелектрик. Для виконання друкованих провідників діелектрик часто покритий мідною фольгою товщиною 35...50 мкмабо мідною або нікелевою фольгою товщиною 5…1 0 мкм. Ми не маємо можливості використовувати односторонню друковану плату, через складність пристрою, застосовуємо двосторонню. Друкарський монтаж виконується базовим комбінованим позитивним методом (з попереднім свердлінням отворів). Цей спосіб заснований на процесах гальванічного осадження міді.
При визначенні площі плати, габаритів і співвідношення розмірів сторін були враховані такі фактори: площа елементів, що розміщуються на платі, і площа допоміжних зон; допустимість габаритів з погляду технологічних можливостей та умов експлуатації. При визначенні площі плати сумарна площа елементів, що встановлюються на неї, множиться на коефіцієнт дезінтеграції, що дорівнює 1.5…3, і до цієї площі додається площа допоміжних зон. Дезінтеграція здійснюється з метою забезпечення проміжків для розміщення ліній зв'язку, тепловідведення. Надмірне зменшення зазорів між елементами плати може призвести до збільшення напруженості теплового режиму.
Разом з іншими деталями плату розміщують у корпусі гвинтами кріплення.
Так як питома потужність розсіювання мала, то застосовується природне охолодження.
4. Вибір та обґрунтування способу виготовлення друкованої плати.
Залежно від числа нанесених провідних шарів друковані плати (ПП) поділяються на одне - двосторонні та багатошарові. Двосторонні ПП виконуються на рельєфній литій основі без металізації або з металізацією. Їх застосовують для монтажу побутової радіоапаратури, блоків живлення та пристроїв техніки зв'язку.
Методи виготовлення ПП поділяються на дві групи: субтрактивні та аддітивні, а також комбіновані (змішані). У субтрактивних методах в якості основи для друкованого монтажу використовують фольговані діелектрики, на яких формується малюнок, що проводить, шляхом видалення фольги з непровідних ділянок. Аддетивні методи засновані на вибірковому осадженні струмопровідного покриття, яке попередньо може наноситися шар клейової композиції.
Незважаючи на переваги застосування аддітивного методу в масовому виробництві ПП обмежено низькою продуктивністю процесу хімічною металізацією, інтенсивним впливом електролітів на діелектрик, труднощами отримання металевих покриттів з хорошою адгезією. Домінуючою в цих умовах є субтрактивна технологія, але найвигіднішим (бо бере плюси з обох методів) є комбінований.
Основними методами, що застосовуються в промисловості для створення малюнка друкованого монтажу, є офсетний друк, сіткографія та фотодрук. Вибір методу визначається конструкцією ПП, необхідною точністю та щільністю монтажу, продуктивністю обладнання та економічністю процесу.
Так як ПП двостороння, щільність монтажу не велика (мінімальна ширина провідників не менше 1 мм) і виробництво визначено як серійне, то в цій роботі плата виготовляється сітково-хімічним способом. Даний спосіб широко використовується при масовому та серійному виробництві друкованих плат зі склотекстоліту. Як правило, виготовлення плат здійснюється на універсальних механізованих лініях, що складаються з окремих автоматів та напівавтоматів, що послідовно виконують операції технологічного процесу.
Весь процес виготовлення друкованих плат складається з таких основних технологічних операцій:
1. Розкрій матеріалу та виготовлення заготовок плат;
2. Нанесення малюнка схеми кислотостійкою фарбою;
3. Травлення;
4. Видалення захисного шару фарби;
5. Крацювання;
6. Нанесення захисної епоксидної маски;
7. Гаряче лудіння місць паяння;
8. Штампування;
9. Маркування;
10.Контроль плати.
З метою максимальної механізації та автоматизації процесу всі друковані плати виготовляються (проходять обробку на лінії) на одній із габаритних технологічних заготовок.
Докладніше технологічний процес описаний у додатку.
5. Опис конструкції приладу.
Прилад виконаний відповідно до технічного завдання, поміщений у корпус, який зроблений з пластмаси. Габарити корпусу 1359545. Усі радіоелементи розміщені на друкованій платі, розташованій горизонтально. Плата кріпиться до корпусу за допомогою шурупного з'єднання. Кришка корпусу кріпиться до корпусу двома шурупами.
Збоку корпусу вирізано паз для виведення мережного дроту. Зверху в корпусі просвердлено отвір для встановлення світлодіодного індикатора, також є проріз, який сприяє доступу звукових хвиль до динаміка, розташованого всередині пристрою. Для здешевлення виконання я вибрав червоний світлодіод.
6.Розрахунок технологічності конструкції.
Насправді, внаслідок того, що технологічність є однією з найважливіших характеристик, виникає необхідність її оцінки при виборі найкращого варіанта її виготовлення з кількох можливих.
Існує багато різних показників, на основі яких оцінюється як загальна, так і її окремі складові. Розглянемо деякі з них.
6.1 Розподіл деталей за наступністю
На основі таблиці 1 визначаються такі коефіцієнти:
|
Показники |
||||||
|
Спеціально виготовлені |
Нормальні |
Покупні |
||||
|
Для цього |
Запозичення з ін. виробів, |
кріпильні, |
Кріпильні, |
Нестанда-ртні |
Стандарт |
|
|
кількість найменувань, D |
||||||
|
кількість деталей, Ш |
||||||
Nш.н.- Кількість некріпильних деталей;
Nш.п.с.- Кількість стандартних деталей;
Nш.к.- кількість кріпильних деталей;
Nш.- Кількість всіх деталей.
Nш.з.- Кількість деталей, запозичених з інших виробів;
Nш.к.- Кількість кріпильних деталей.
Nш.с.- кількість деталей, виготовлених спеціально для цього виробу;
Nд.с.- кількість різновидів деталей, виготовлених спеціально для цього виробу.
Nш.п.- Кількість нестандартних деталей.
- Коефіцієнт нормалізації
2. Коефіцієнт запозичення:
3. Коефіцієнт повторюваності:
4. Коефіцієнт наступності:
6.2 Розподіл вузлів за складністю та взаємозамінністю всередині вузла
Тут на основі таблиці 2 визначаються такі коефіцієнти:
1. Коефіцієнт складності складання:
2. Коефіцієнт взаємозамінності всередині вузлів:
7 . Розрахунок конструктивних властивостей друкованої плати.
Як вихідні дані необхідно мати: конструкцію друкованої плати, спосіб отримання малюнка, мінімальну відстань між отворами, крок координатної сітки, форму контактних майданчиків, щільність монтажу. В результаті розраховується діаметр контактного майданчика, ширина провідника, відстань між провідними елементами.
Плата виготовляється сітково-хімічним методом за другим класом точності. Основні її конструктивні параметри такі:
Мінімальне значення номінальної ширини провідника t H = 1 мм;
Номінальна відстань між провідниками S H =0,5 мм;
Відношення діаметра отвору до товщини плати 0,33;
Допуск на отвір ∆d=±0,05 мм;
Допуск на ширину провідника мм;
Допуск на розташування отворів мм;
Допуск на розташування контактних майданчиків мм;
Допуск на розташування провідників мм;
Значення ширини провідника визначається за такою формулою:
де – нижнє граничне відхилення ширини провідника. І тут t=1,05 мм.
Діаметр монтажних отворів розраховується так:
де - діаметр виведення встановлюваного елемента; - нижнє граничне відхилення від номінального діаметра монтажного отвору; - різниця між мінімальним діаметром отвору та
максимальним діаметром виводу, що встановлюється.
Тоді d 1 = 0,5 мм, d 2 = 0,8 мм, d 3 = 1 мм, d 2 = 1,1 мм.
Визначимо діаметр контактних майданчиків:
де – верхнє граничне відхилення діаметра отвору; - Верхнє граничне відхилення ширини провідника.
Тоді D 1 = 1,8 мм, D 2 = 2 мм, D 3 = 2,2 мм, D 2 = 2,3 мм.
Знайдемо значення мінімальної відстані між сусідніми елементами малюнку, що проводить:
Підставивши значення отримаємо, що
Розраховані параметри відповідають кресленню друкованої плати. Вибраний метод виготовлення друкованої плати дозволяє виконати оплату з отриманими параметрами.
8. Розрахунок надійності.
Розрахунок надійності полягає у визначенні кількісних показників надійності системи за значеннями характеристик надійності елементів.
Залежно від повноти обліку факторів, що впливають на надійність системи, можуть проводитися підрахунковий розрахунок надійності, орієнтовний розрахунок та уточнений розрахунок.
Розрахунковий розрахунок проводиться на етапі проектування, коли принципових схем блоків системи ще немає. Кількість елементів у блоках визначається шляхом порівняння проектованої системи з аналогічними раніше розробленими системами.
Розрахунок надійності при доборі типів елементів проводиться після розробки важливих електричних схем. Метою розрахунку є визначення оптимального складу елементів.
Розрахунок надійності при уточненні режимів роботи елементів проводиться, коли основні конструктивні проблеми вирішені, але можна змінити режими роботи елементів.
Результати орієнтовного розрахунку надійності оформлені як таблиці.
|
Найменування та тип елементів |
Позначення |
Інтенсивність відмови |
|||
|
Діодний міст |
|||||
|
Діоди імпульсні сплавні |
|||||
|
Кнопка дуб. |
|||||
|
Конденсатори безкорпусні |
|||||
|
Конденсатори керамічні |
|||||
|
Конденсатори плівкові |
|||||
|
Конденсатори електролітичні |
|||||
|
Мікрофон |
|||||
|
Провід сполучний |
|||||
|
Резистори МЛТ-0.25 |
R2, R3, R10, R13-R15, R17 |
||||
|
Резистори МЛТ-1.0 |
|||||
|
Резистори безкорпусні |
R1, R4, R5, R7-R9, R11, R12, R16, R18 |
||||
|
Резистор підстроювальний |
|||||
|
Світлодіод |
|||||
|
Стабілітрон |
|||||
|
Транзистори польові |
|||||
|
Транзистори біполярні |
|||||
|
Роз'єм Вилка РС4ТВ |
Середнє напрацювання на відмову дорівнює:
Графік надійності будується за експонентним законом
Цей графік зображено на рис.1.
Рис.1. Графік надійності пристрою.
Ці результати задовольняють умові ТЗ.
9. Висновок.
При виконанні курсової роботи на тему «Реле акустичне на польовому транзисторі» було виконано розрахунки конструктивно-технологічних параметрів друкованої плати та надійності схеми. Було зроблено вибір та обґрунтування способу виготовлення друкованої плати та елементів.
В результаті роботи розроблено пристрій, що повністю відповідає технічному завданню.
Грунтуючись на результати розрахунку можна дійти невтішного висновку у тому, що пристрій може випускатися як серійно, і штучно без будь-яких обмежень.
Список використаної литературы.
1. Короткий довідник конструктора радіоелектронної апаратури. За ред. Р. Р. Варламова. М., «Рад. радіо», 1973, 856с.
2. Павловський У. У., Васильєв У. П., Гутман Т. М., Проектування ехнологических процесів виготовлення РЕА. Посібник з курсового проектування: Навч. посібник для вузів. - М: Радіо і зв'язок, 1982.-160с.
3. Розробка та оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник / Е.Т. Романовича, А. К. Іванова, А. С. Куликов та ін; за ред. е.т. Романичової. -2-ге вид., перераб. та дод. - М.: Радіо та зв'язок, 1989. - 448с.
4. Збірник завдань та вправ за технологією РЕА: С32 Навчальний посібник/Под ред. Е. М. Парфьонова. - М: Вищ. школа, 1982. - 255с.
5. Резистори: (довідник) / Ю. Н. Андрєєв, А. І. Антонян, та ін; За ред. І.І Четвертакова. - М: Енерговидав, 1981. - 352с.
6. Збірник завдань з теорії надійності. За ред. А. М. Половко та І. М. Малікова. М., Вид-во «Радянське радіо», 1972, 408 стор.
7. Технологія та автоматизація виробництва радіоелектронної апаратури: Підручник для вузів/І. П. Бушмінський, О.Ш. Даутов, А. П. Достанко та ін; За ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова. - М.: Радіо та зв'язок, 1989. - 624с.
8. Інтегральні мікросхеми: Довідник/Б.В. Тарабрін, Л.Ф. Лунін та ін; За ред. Б.В. Тарабріна. - М: Радіо і зв'язок. 1984 – 528 с.
Навчальний посібник розроблено для студентів факультету МРМ СібГУТІ, які вивчають дисципліну «Основи комп'ютерного проектування та моделювання РЕМ»
Вступ 8
Глава 1. Основні поняття, визначення, класифікація 9
1.1 Поняття системи, моделі та моделювання 9
1.2 Класифікація радіотехнічних пристроїв 10
1.3 Основні типи завдань у радіотехніці 12
1.4 Розвиток поняття моделі 14
1.4.2 Моделювання – найважливіший етап цілеспрямованої діяльності 15
1.4.3 Пізнавальні та прагматичні моделі 15
1.4.4 Статичні та динамічні моделі 16
1.5 Методи здійснення моделей 17
1.5.1 Абстрактні моделі та роль мов 17
1.5.2 Матеріальні моделі та види подоби 17
1.5.3 Умови реалізації властивостей моделей 18
1.6 Відповідність між моделлю та дійсністю в аспекті відмінності 19
1.6.1 Кінцевість моделей 19
1.6.2 Спрощеність моделей 19
1.6.3 Наближеність моделей 20
1.7 Відповідність між моделлю та дійсністю в аспекті подібності 21
1.7.1 Істинність моделей 21
1.7.2 Про поєднання істинного та хибного в моделі 21
1.7.3 Складність алгоритмізації моделювання 22
1.8 Основні типи моделей 23
1.8.1 Поняття проблемної ситуації під час створення системи 23
1.8.2 Основні типи формальних моделей 24
1.8.3 Математичне представлення моделі «чорної скриньки» 28
1.9 Взаємозв'язки моделювання та проектування 32
1.10 Точність моделювання 33
Розділ 2. Класифікація методів моделювання 37
2.1 Реальне моделювання 37
2.2 Думкове моделювання 38
Глава 3. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ 40
3.1 Етапи створення математичних моделей 43
З.2 Компонентні та топологічні рівняння об'єкта, що моделюється 46
3.3 Компонентні та топологічні рівняння електричного ланцюга 46
Глава 4. Особливості комп'ютерних моделей 50
4.1 Комп'ютерне моделювання та обчислювальний експеримент 51
4.2 Програмні засоби комп'ютерного моделювання 52
Глава 5. ОСОБЛИВОСТІ РАДІОСИСТЕМИ ЯК ОБ'ЄКТУ ВИВЧЕННЯ МЕТОДАМИ МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ 57
5.1 Класи радіосистем 57
5.2 Формальний опис радіосистем 58
Глава 6. ЗАСТОСУВАННЯ ПАКЕТУ ПРИКЛАДНИХ ПРОГРАМ MATHCAD ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ПРИСТРІЙ 64
6.1 Основні відомості про універсальний математичний пакет програм MathCAD 64
6.2 Основи мови MathCAD 65
6.2.1 Тип вхідної мовиMathCAD 66
6.2.2 Опис текстового вікна MathCAD 67
6.2.3 Курсор введення 68
6.2.5 Керування елементами інтерфейсу 70
6.2.6 Виділення областей 71
6.2.7 Зміна масштабу документа 71
6.2.8 Оновлення екрана 72
6.3 Основні правила роботи у середовищі «MathCAD» 79
6.3.1 Видалення математичних виразів 79
6.3.2 Копіювання математичних виразів 80
6.3.3 Перенесення математичних виразів 80
6.3.4 Вписування у програму текстових коментарів 80
6.4 Побудова графіків 81
6.4.1 Побудова графіків у декартовій системі координат 81
6.4.2 Побудова графіків у полярній системі координат 83
6.4.3 Зміна формату графіків 85
6.4.4 Правила трасування графіків 85
6.4.5 Правила перегляду ділянок двовимірних графіків 86
6.5 Правила обчислень у середовищі «MathCAD» 87
6.6 Аналіз лінійних пристроїв 93
6.6.1 Передатна функція, коефіцієнт передачі, часові та частотні характеристики 94
6.6.2 Коефіцієнт передачі K(jω) 95
6.6.3 Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) 96
6.6.4 Визначення перехідної та імпульсної характеристик 98
6.7 Методи розв'язання в середовищі «MathCAD» алгебраїчних та трансцендентних рівнянь та організація обчислень за циклом 101
6.7.1 Визначення коренів рівнянь алгебри 101
6.7.2 Визначення коренів трансцендентних рівнянь 103
6.7.3 Обчислення за циклом 106
6.8 Обробка даних 108
6.8.1 Шматково-лінійна інтерполяція 108
6.8.2 Сплайн-інтерполяція 110
6.8.3 Екстраполяція 112
6.9 Символьні обчислення 115
6.10 Оптимізація у розрахунках РЕА 124
6.10.1 Стратегії одновимірної оптимізації 124
6.10.2 Локальні та глобальні екстремуми 126
6.10.3 Методи включення інтервалів невизначеності 127
6.10.4 Критерії оптимізації 135
6.10.6 Приклад запису цільової функції при синтезі фільтрів 141
6.11 Анімація графічного матеріалу в середовищі MathCAD 148
6.11.1 Підготовка до анімації 149
6.11.2 Приклад анімації графіка 149
6.11.3 Виклик програвача анімації графіків та відео файлів 151
6.12 Встановлення зв'язку MathCAD з іншими програмними середовищами 153
вміти:
Виконувати кількісну оцінку рівня якості конструкцій РЕМ із використанням одиничних та комплексних показників;
Застосовувати ймовірно - статистичні методи для аналізу точності та стабільності параметрів конструкцій РЕМ;
Розраховувати показники надійності проектованих РЕМ та впроваджувати методи підвищення надійності пристроїв на етапах проектування, виробництва та експлуатації;
Застосовувати методи прогнозуваннядля передбачення функціональних параметрів та надійності елементів та пристроїв;
Виконувати з використанням ЕОМ статистичне моделювання параметрів конструкцій РЕМ, систем масового обслуговування, надійності елементів та пристроїв.
Фізичні засади проектування радіоелектронних засобів
знати:
Характеристику впливів, яким піддаються РЕМ під час експлуатації;
Фізичні явища, що відбуваються в конструкціях РЕМ при дії теплових та механічних навантажень, електромагнітних перешкод та інших факторів;
Методи захисту РЕМ від дії дестабілізуючихфакторів;
вміти:
Вибирати конструкторськіспособи, що забезпечують захист РЕМ від дестабілізуючихфакторів;
- моделювати вплив факторів, що дестабілізують, на конструкцію РЕМ;
Виконувати розрахунки з оцінки ефективності захисту конструкції РЕМ від факторів, що дестабілізують.
Елементна база радіоелектронних засобів
Класифікація, загальна характеристика та еволюція елементної бази РЕМ. Конденсатори, резистори, котушки індуктивності та трансформатори (конструкції, параметри, характеристики точності та стабільності). Активні та пасивні безвихідні компоненти. Базові конструкції та основні характеристики електронних компонентів. Комутаційні пристрої та з'єднувачі. Принципи побудови та роботи фільтрів, ліній затримок та резонаторів на поверхнево-акустичних хвилях. Принципи побудови та роботи приладів із зарядним зв'язком у пристроях обробки сигналів та приймачах зображення. Класифікація та основні властивості пристроїв пам'яті. Елементи пам'яті магнітних доменах. Напівпровідникові великі інтегральні схеми (ВІС) пристроїв, що запам'ятовують. Елементи оптоелектронних систем обробки інформації. Рідкокристалічні індикатори. Кріотрони та прилади на основі ефекту Джозефсона. Хемотрони та інші пристрої функціональної електроніки.
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати:
- принципи дії та фізичні ефекти, що використовуються в елементах РЕМ;
- основні властивості, характеристики та конструктивно-технологічні особливості елементної бази РЕМ;
вміти:
- аналізувати роботу різних типів елементів та визначати можливість їх функціонального застосування у конструкціях РЕМ;
- обґрунтовано вибирати типи елементів залежно від призначення та умов експлуатації РЕМ.
Технологія радіоелектронних засобів та моделювання технологічних систем
Особливості об'єкта та принципи побудови процесів виробництва РЕМ. Технологічні системи у виробництві РЕМ. Технологічна точність та надійність технологічних систем та процесів. Виробничі та технологічні процеси, їх структура та елементи. Вибір оптимального варіанта технологічного процесу із використанням техніко-економічних показників. Технології друкованих, багатошарових та комутаційних плат. Технологія електричного монтажу та механічних з'єднань. Технологія та обладнання намотувальних робіт. Складання та монтаж функціональних осередків, блоків та мікроблоків. Поверхневий монтаж. Герметизація, контроль, діагностика та регулювання параметрів РЕМ. Наукові засади комплексної автоматизації; автоматизоване технологічне оснащення; проектування автоматичних ліній. Структура та технічне забезпечення управління гнучкими виробничими системами; структура автоматизованої системи технологічної підготовки виробництва; функції підсистем; автоматизоване проектування технологічних процесів та спеціального оснащення. Комп'ютерне проектування технологічних процесів виготовлення РЕМ. Інтегровані комп'ютерні виробництва РЕМ. Статистичне моделювання технологічних систем та процесів. Експлуатація технологічних систем.
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати:
Фізико - технологічніоснови технологічнихпроцесів складання та монтажу, контролю, регулювання у виробництві РЕМ;
Прикладні пакети програм комп'ютерного проектування моделювання та оптимізації технологічних процесів та систем виробництва;
Принципи організації, побудови та управління гнучкими технологічнимисистемами та інтегрованими виробництвами РЕМ;
вміти:
Проектувати технологічніпроцеси та системи автоматизованоговиробництва із застосуванням прикладних програм;
Моделювати та оптимізувати технологічніпроцеси автоматизованого виробництва РЕМ з використанням промислових роботів та мікропроцесорних систем;
Виконувати оцінку точності та налаштованості технологічних процесів інтегрованого виробництва РЕМ і забезпечувати технологічну надійність і якість виробів, що випускаються;
Розробляти технологічнудокументацію.
Проектування та системи автоматизованого проектування інтегральних мікросхем
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати:
Матеріали, що використовуються для виробництва ІМС;
Зміст основних технологічних операцій виробництва ІМС;
Конструкції елементів напівпровідниковихта гібридних ІМС;
Математичні моделі та еквівалентні схеми елементів ІМС для різних режимів роботи;
Програмне забезпечення автоматизованогопроектування ІМС ( технологічного, елементного, топологічного та схемотехнічного);
вміти:
Виконувати розрахунок елементів напівпровідниковихта гібридних ІМС;
Розробляти топологію та проектувати монтажно-складальні операції гібридних ІМС;
Визначати параметри математичних моделей елементів та використовувати ці параметри у завданнях автоматизованого проектування ІМС;
Застосовувати програмне забезпечення автоматизованогопроектування для розробки ІМС.
Конструювання радіоелектронних пристроїв
Класифікація конструкцій РЕМ залежно від місця використання та умов експлуатації, функціонального призначення, принципу обробки сигналів та інших факторів. Методологія конструювання РЕМ. Стадії розробки РЕМ. Характеристика основних етапів конструкторського проектування РЕМ (аналіз технічних вимог та електричних схем, розробка технічного завдання на конструкторське проектування РЕМ, вибір компунувальної схеми конструкції, вибір елементної бази та матеріалів, що несуть конструкцій). Оцінка якості та надійності конструкції РЕМ. Характеристика методів електричного монтажу, що у конструкціях РЕМ. Електромонтаж. Проектування друкованого монтажу та функціональних вузлів на його основі. Розв'язання задач розміщення елементів та трасування з'єднань, використання пакетів автоматизованого проектування. Компонування функціональних вузлів, блоків, апаратів, приладів та систем. Компонування на основі уніфікованих несучих конструкцій. Кількісна оцінка якості компонування. Забезпечення захисту РЕМ від дії факторів, що дестабілізують. Моделювання впливу дестабілізуючих факторів та кількісна оцінка ефективності використовуваних методів захисту. Забезпечення сумісності конструкції РЕМ із оператором: проектування передніх панелей, художнє конструювання. Конструкторське проектування РЕМ різного функціонального призначення, різних категорій (наземної, бортової, морської) та видів (стаціонарної, возимої, що носиться тощо). Особливості конструкторського проектування пристроїв надвисокої частоти (НВЧ) діапазону. Конструкторські документи та їх класифікація. Правила виконання схем, креслень деталей, складання специфікацій та розробки складальних креслень на пристрої (складальні одиниці), розробки та виконання інших конструкторських документів.
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати:
Основні етапи конструкторськогопроектування РЕМ (методологію конструювання);
Види компонування та основні компонувальні схеми функціональних вузлів, блоків, апаратів, приладів та систем; методи проектування друкарського монтажу;
Принципи зовнішнього проектування конструкцій РЕМ, включаючи питання дизайну;
Особливості конструкторськогопроектування РЕМ різного призначення;
Основні правила розроблення конструкторської документації на вироби радіоелектроніки;
вміти:
Вибирати компонувальні схеми функціональних вузлів , блоків , апаратів , що проектуються . приладів, систем та виконувати внутрішньоблочне та зовнішнє компонування РЕМ;
Проектувати друковані плати та функціональні вузли на їх основі;
Забезпечувати сумісність конструкцій РЕМ та їх частин із зовнішнім середовищем, об'єктом встановлення та оператором;
Оцінювати якість спроектованоюконструкції РЕМ;
Оформляти конструкторськудокументацію.
Мікропроцесорні системи у радіоелектронних пристроях
Предмет, мета та зміст курсу. Базові визначення та принципи організації мікропроцесорних систем (МПС). Режими роботи МПС. Архітектура МПС. Типи МПС. Шини МПС. Цикли у МПС. Функції пристроїв магістралі (процесора, пам'яті, пристроїв введення/виведення). Класифікація та структура мікроконтролерів (МК). Процесорне ядро МК. Схема синхронізації МК. Пам'ять програм та даних МК. Регістри МК. Стек та зовнішня пам'ять МК. Порти введення/виведення. Таймери та процесори подій. Додаткові модулі МК. Апаратні засоби МК. Особливості архітектури. Організація пам'яті програм та стека. Організація пам'яті даних. Види адресації. Порти введення/виведення. Модуль таймера та регістр таймера. Пам'ять даних у ППЗП (EEPROM). Організація переривань. Спеціальні функції та система команд МК. Особливості розробки цифрових пристроїв з урахуванням МПС. Особливості процесорів різних типів. Пристрої, що входять до складу персонального комп'ютера. Системна магістраль обміну даними. Додаткові інтерфейси персонального комп'ютера. Системи команд мікропроцесорів та МК різних типів. Використання мікропроцесорів та МК у конструкціях РЕМ різного функціонального призначення.
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати :
- основоположні принципи мікропроцесорної техніки, базову термінологію, архітектурні особливості МПС та їх основні типи, а також принципи організації обміну інформацією МПС;
- основні принципи функціонуванняпроцесора, його можливості та структурні елементи, систему команд та методи адресації;
- організацію МК та персональних комп'ютерів.
вміти:
- проектувати апаратні та програмні засоби МПС;
- застосовувати МПС у конструкціях РЕМ різного функціонального призначення.
Системи автоматизованого проектування радіоелектронних засобів
Призначення та сфери застосування систем автоматизованого проектування радіоелектронних засобів (САПР) РЕМ. Проектування друкованих плат за допомогою САПР: бібліотечні елементи при проектуванні електричних схем та друкованих плат; проектування електричної схеми; розміщення компонентів на друкованій платі; автотрасування провідників, перевірка топології друкованих плат; підготовка виробництва друкованих плат; аналіз цілісності сигналів із урахуванням геометрії друкованих провідників; обмін даними з іншими САПР; проектування багатошарових друкованих плат. Організація графічних даних; площинне креслення; графічні примітиви креслення; редагування об'єктів креслення; оформлення креслень: штрихування, розміри; просторове моделювання конструкцій; поверхневе та твердотільне проектування об'єктів; зображення тривимірних об'єктів; використання систем програмування у САПР; організація діалогу в САПР і стандарти інтерфейсу користувача. Параметричні можливості сучасних САПР; розмірні та геометричні обмеження на параметри моделей; проектування моделей деталей та складання; одержання креслень деталей та збірок за моделями. Аналіз, верифікація та оптимізація проектних рішень засобами САПР; моделювання процесів складання, виготовлення деталей, поведінки конструкцій при факторах, що впливають. Формати обміну даними у САПР.
В результаті вивчення дисципліни учень повинен:
знати:
- характеристики сучасних систем автоматизованого проектування радіоелектронних засобів;
- методику проектування електричних схем та друкованих плат за допомогою систем автоматизованого проектування радіоелектронних засобів;
- алгоритми розміщення та трасування друкованих плат, що використовуються в сучасних САПР;
- методи проектування конструкцій з використанням двовимірного та просторового проектування;
вміти:
- проектувати електричні схеми та друковані плати за допомогою САПР;