Схемотехника

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Схемоте́хника — научно-техническое направление, занимающееся проектированием, созданием и отладкой (синтезом и анализом) электронных схем и устройств различного назначения[1].





Общие сведения

Понятие схемотехника применимо к широкому кругу электронных устройств, от сложных систем до отдельных транзисторов внутри интегральной схемы. При этом, реализация простых задач вполне по плечу и одному человеку без дополнительной помощи. Для решения сложных проблем необходим системный подход, компьютерное моделирование и привлечение специальных инженерных команд. Однако в любом случае, схемотехника на практике занимает промежуточное положение между возникновением идеи и производством готовой электронной схемы. Её основной задачей является разработка структур электронных схем, обеспечивающих выполнение заданных функций, а также расчёт параметров входящих в них элементов[1].

Необходимо также отметить, что грамотная схемотехника подразумевает баланс экономических и технических показателей. Негативным может стать как недостаток средств на проектирование, так и их переизбыток. Важно в ходе всех этапов работ осуществлять оценку их экономической эффективности[2].

Конечный результат схемотехнических работ должен отвечать принципам промышленного дизайна[2].

Подготовительный этап

После принятия решения о проведении схемотехнических работ, важное значение имеет прототипирование. Оно позволяет сократить сроки разработки электронных схем за счет снижения грубых конструкторских ошибок. Кроме того, сравнительно скромными средствами, прототип на практике позволяет опробовать идеи заложенные в электронную схему. В зависимости от особенностей конструкции, прототипирование применимо как ко всей разработке в целом, так и к отдельным её частям[3].

Основные этапы проведения схемотехнических работ

В общем случае, схемотехнические работы состоят из следующих основных этапов[4]:

  1. Создание технического задания на разработку электронной схемы, удовлетворяющей требованиям заказчика.
  2. Разработка принципиальной электронной схемы, соответствующей требованиям технического задания.
  3. Расчёт параметров компонентов электронной схемы и их выбор.
  4. Создание макета электронной схемы для проверки её конструкции и функционирования.
  5. Доработка электронной схемы по результатам тестирования конструкции и функционирования.
  6. Разработка технологии изготовления и окончательный выбор используемых комплектующих и материалов.
  7. Создание предсерийного изделия для проведения его испытаний.
  8. Испытания предсерийной электронной схемы с целью проверки её соответствия требованиям заказчика.
  9. Подписание приёмочных актов и утверждение производственных чертежей.
  10. При необходимости, сопровождение производства в части доработки электронной схемы из-за появления новых комплектующих изделий, материалов и конструкторских решений.

Техническое задание

Как и всякие проектные работы, схемотехника начинается с разработки технического задания. В нём формулируется перечень функций, которые должна обеспечить создаваемая электронная схема, но, как правило, не указывается как именно это следует обеспечить[5].

Техническое задание обычно представляет собой подробное описание требований заказчика предъявляемых к электронной схеме и может включать различные электрические параметры, как например, характеристики входных и выходных сигналов, источников питания, энергопотребления. Кроме того, могут оговариваться и физические параметры, такие как размер, вес, влагостойкость, диапазон рабочих температур, рассеиваемая тепловая мощность, защита от вибрации, устойчивость к перегрузкам и тому подобные. Для будущей эффективной работы создаваемой электронной схемы, техническое задание должно включать условия, так называемого, проектирования взаимодействия[6].

Конструирование

Конструирование электронной схемы, в зависимости от своей сложности, проходит ряд этапов. Исключение распространяется лишь на самые простые из них, создаваемые одномоментно. Первым из этапов является перевод требований технического задания к обработке сигналов, в блок-схему таких преобразований. При этом, блоки рассматриваются, чисто функционально, как своего рода, «чёрные ящики», не детализируя их физическое содержание. Такой подход позволяет, даже очень сложную задачу, разбить на более мелкие фрагменты, и их решения осуществлять либо последовательно, либо параллельно, распределив среди разных инженерных групп[7][8].

Далее, функциональные задачи каждого блока рассматриваются детально, обращая внимание на особенности обработки сигнала. Этот этап может потребовать практических исследований или математического моделирования процессов. Не исключается, что итогом работы станет потребность изменения блок-схемы с перераспределением задач между её блоками[9][8].

Затем, на базе блок-схемы разрабатывают принципиальную. Выбирают её отдельные элементы, располагают их на плате, после чего, собирают «в железе», получая макет. Как правило, этот этап достаточно продолжителен, так как требует учёта длинного перечня практических ограничений. К ним относится и взаимовлияние компонентов схемы, и их доступность в части снабжения, и ремонтопригодность всей конструкции, и требование её соответствия стандартам и тому подобное.

Завершающим этапом является тестирование макета с последующей, при необходимости, его доработкой и создание предсерийной электронной схемы[10].

Проверка и тестирование

Предсерийная электронная схема фактически является аналогом окончательно доработанного макета. Она создаётся для проверки, в ходе предсерийных испытаний, соответствия полученных результатов требованиям заказчика. Иногда, для отладки взаимодействия элементов схемы, испытания предваряются формальной верификацией. По итогам предсерийных испытаний в схему вносятся окончательные изменения. При необходимости создают новый предсерийный образец и проводят новые испытания[5].

Оформление результатов

Результаты схемотехнических работ оформляются в виде законченных чертежей, а также, при необходимости, технологии производства и инструкции на использование[10].

См. также

Напишите отзыв о статье "Схемотехника"

Примечания

  1. ↑ 1 2 Схемотехника / Г. И. Веселов // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.</span>
  2. ↑ 1 2 Алексенко А. Г. Основы микросхемотехники — М.: Юнимедиастайл, 2009. — 448 с., 3000 экз. ISBN 978-5-94774-002-8
  3. ↑ Тодд Заки Варфел Прототипирование. Практическое руководство // Издательство: Манн, Иванов и Фербер, 2013 г., 240 стр., 2000 экз. ISBN 978-5-91657-725-9
  4. ↑ [protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=172019 ГОСТ 2.103-68. Единая система конструкторской документации.]. Стадии разработки. protect.gost.ru. Проверено 22 марта 2015.
  5. ↑ 1 2 [www.informit.com/articles/article.aspx?p=392278 William K. Lam Does Your Design Meet Its Specs?] (англ.). Introduction to Hardware Design Verification // Website Informit.com, Aug 19, 2005.. informit.com. Проверено 22 марта 2015.
  6. ↑ Alan Cooper, Robert Reimann, Dave Cronin About Face 3: The Essentials of Interaction Design. — Wiley, 2007. — 610 с. — ISBN 978-0-470-08411-3.  (англ.)
  7. ↑ Росс Эшби Глава 6. Чёрный ящик // Введение в кибернетику = An Introduction to Cybernetics. — Издательство иностранной литературы, 1959. — С. 127—169. — 432 с.
  8. ↑ 1 2 Поспелов Д. А. Логические методы анализа и синтеза схем, 3 изд., — М.: Энергия, 1974. — 368 с.
  9. ↑ [www.besttest.com/Courses/DFTBIST.cfm Design for Testability and for Built-In Self Test] (англ.). besttest.com. Проверено 22 марта 2015.
  10. ↑ 1 2 [protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=138230 ГОСТ Р 15.201-2000. Система разработки и постановки продукции на производство.]. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство. protect.gost.ru. Проверено 22 марта 2015.

    11. </ol>

Литература

  • Vladimir Gurevich Electronic Devices on Discrete Components for Industrial and Power Engineering, CRC Press, London — New York, 2008, 418 p.
  • Алексенко А. Г. Основы микросхемотехники. — М., 1971.
  • Поспелов Д. А. Логические методы анализа и синтеза схем. — 3 изд.. — М., 1974.

Отрывок, характеризующий Схемотехника

– A vos places! [По местам!] – вдруг закричал голос.
Между пленными и конвойными произошло радостное смятение и ожидание чего то счастливого и торжественного. Со всех сторон послышались крики команды, и с левой стороны, рысью объезжая пленных, показались кавалеристы, хорошо одетые, на хороших лошадях. На всех лицах было выражение напряженности, которая бывает у людей при близости высших властей. Пленные сбились в кучу, их столкнули с дороги; конвойные построились.
– L'Empereur! L'Empereur! Le marechal! Le duc! [Император! Император! Маршал! Герцог!] – и только что проехали сытые конвойные, как прогремела карета цугом, на серых лошадях. Пьер мельком увидал спокойное, красивое, толстое и белое лицо человека в треугольной шляпе. Это был один из маршалов. Взгляд маршала обратился на крупную, заметную фигуру Пьера, и в том выражении, с которым маршал этот нахмурился и отвернул лицо, Пьеру показалось сострадание и желание скрыть его.
Генерал, который вел депо, с красным испуганным лицом, погоняя свою худую лошадь, скакал за каретой. Несколько офицеров сошлось вместе, солдаты окружили их. У всех были взволнованно напряженные лица.
– Qu'est ce qu'il a dit? Qu'est ce qu'il a dit?.. [Что он сказал? Что? Что?..] – слышал Пьер.
Во время проезда маршала пленные сбились в кучу, и Пьер увидал Каратаева, которого он не видал еще в нынешнее утро. Каратаев в своей шинельке сидел, прислонившись к березе. В лице его, кроме выражения вчерашнего радостного умиления при рассказе о безвинном страдании купца, светилось еще выражение тихой торжественности.
Каратаев смотрел на Пьера своими добрыми, круглыми глазами, подернутыми теперь слезою, и, видимо, подзывал его к себе, хотел сказать что то. Но Пьеру слишком страшно было за себя. Он сделал так, как будто не видал его взгляда, и поспешно отошел.
Когда пленные опять тронулись, Пьер оглянулся назад. Каратаев сидел на краю дороги, у березы; и два француза что то говорили над ним. Пьер не оглядывался больше. Он шел, прихрамывая, в гору.
Сзади, с того места, где сидел Каратаев, послышался выстрел. Пьер слышал явственно этот выстрел, но в то же мгновение, как он услыхал его, Пьер вспомнил, что он не кончил еще начатое перед проездом маршала вычисление о том, сколько переходов оставалось до Смоленска. И он стал считать. Два французские солдата, из которых один держал в руке снятое, дымящееся ружье, пробежали мимо Пьера. Они оба были бледны, и в выражении их лиц – один из них робко взглянул на Пьера – было что то похожее на то, что он видел в молодом солдате на казни. Пьер посмотрел на солдата и вспомнил о том, как этот солдат третьего дня сжег, высушивая на костре, свою рубаху и как смеялись над ним.
Собака завыла сзади, с того места, где сидел Каратаев. «Экая дура, о чем она воет?» – подумал Пьер.
Солдаты товарищи, шедшие рядом с Пьером, не оглядывались, так же как и он, на то место, с которого послышался выстрел и потом вой собаки; но строгое выражение лежало на всех лицах.


Депо, и пленные, и обоз маршала остановились в деревне Шамшеве. Все сбилось в кучу у костров. Пьер подошел к костру, поел жареного лошадиного мяса, лег спиной к огню и тотчас же заснул. Он спал опять тем же сном, каким он спал в Можайске после Бородина.
Опять события действительности соединялись с сновидениями, и опять кто то, сам ли он или кто другой, говорил ему мысли, и даже те же мысли, которые ему говорились в Можайске.
«Жизнь есть всё. Жизнь есть бог. Все перемещается и движется, и это движение есть бог. И пока есть жизнь, есть наслаждение самосознания божества. Любить жизнь, любить бога. Труднее и блаженнее всего любить эту жизнь в своих страданиях, в безвинности страданий».
«Каратаев» – вспомнилось Пьеру.
И вдруг Пьеру представился, как живой, давно забытый, кроткий старичок учитель, который в Швейцарии преподавал Пьеру географию. «Постой», – сказал старичок. И он показал Пьеру глобус. Глобус этот был живой, колеблющийся шар, не имеющий размеров. Вся поверхность шара состояла из капель, плотно сжатых между собой. И капли эти все двигались, перемещались и то сливались из нескольких в одну, то из одной разделялись на многие. Каждая капля стремилась разлиться, захватить наибольшее пространство, но другие, стремясь к тому же, сжимали ее, иногда уничтожали, иногда сливались с нею.
– Вот жизнь, – сказал старичок учитель.
«Как это просто и ясно, – подумал Пьер. – Как я мог не знать этого прежде».
– В середине бог, и каждая капля стремится расшириться, чтобы в наибольших размерах отражать его. И растет, сливается, и сжимается, и уничтожается на поверхности, уходит в глубину и опять всплывает. Вот он, Каратаев, вот разлился и исчез. – Vous avez compris, mon enfant, [Понимаешь ты.] – сказал учитель.
– Vous avez compris, sacre nom, [Понимаешь ты, черт тебя дери.] – закричал голос, и Пьер проснулся.
Он приподнялся и сел. У костра, присев на корточках, сидел француз, только что оттолкнувший русского солдата, и жарил надетое на шомпол мясо. Жилистые, засученные, обросшие волосами, красные руки с короткими пальцами ловко поворачивали шомпол. Коричневое мрачное лицо с насупленными бровями ясно виднелось в свете угольев.
– Ca lui est bien egal, – проворчал он, быстро обращаясь к солдату, стоявшему за ним. – …brigand. Va! [Ему все равно… разбойник, право!]
И солдат, вертя шомпол, мрачно взглянул на Пьера. Пьер отвернулся, вглядываясь в тени. Один русский солдат пленный, тот, которого оттолкнул француз, сидел у костра и трепал по чем то рукой. Вглядевшись ближе, Пьер узнал лиловую собачонку, которая, виляя хвостом, сидела подле солдата.
– А, пришла? – сказал Пьер. – А, Пла… – начал он и не договорил. В его воображении вдруг, одновременно, связываясь между собой, возникло воспоминание о взгляде, которым смотрел на него Платон, сидя под деревом, о выстреле, слышанном на том месте, о вое собаки, о преступных лицах двух французов, пробежавших мимо его, о снятом дымящемся ружье, об отсутствии Каратаева на этом привале, и он готов уже был понять, что Каратаев убит, но в то же самое мгновенье в его душе, взявшись бог знает откуда, возникло воспоминание о вечере, проведенном им с красавицей полькой, летом, на балконе своего киевского дома. И все таки не связав воспоминаний нынешнего дня и не сделав о них вывода, Пьер закрыл глаза, и картина летней природы смешалась с воспоминанием о купанье, о жидком колеблющемся шаре, и он опустился куда то в воду, так что вода сошлась над его головой.
Перед восходом солнца его разбудили громкие частые выстрелы и крики. Мимо Пьера пробежали французы.
– Les cosaques! [Казаки!] – прокричал один из них, и через минуту толпа русских лиц окружила Пьера.
Долго не мог понять Пьер того, что с ним было. Со всех сторон он слышал вопли радости товарищей.
– Братцы! Родимые мои, голубчики! – плача, кричали старые солдаты, обнимая казаков и гусар. Гусары и казаки окружали пленных и торопливо предлагали кто платья, кто сапоги, кто хлеба. Пьер рыдал, сидя посреди их, и не мог выговорить ни слова; он обнял первого подошедшего к нему солдата и, плача, целовал его.
Долохов стоял у ворот разваленного дома, пропуская мимо себя толпу обезоруженных французов. Французы, взволнованные всем происшедшим, громко говорили между собой; но когда они проходили мимо Долохова, который слегка хлестал себя по сапогам нагайкой и глядел на них своим холодным, стеклянным, ничего доброго не обещающим взглядом, говор их замолкал. С другой стороны стоял казак Долохова и считал пленных, отмечая сотни чертой мела на воротах.
– Сколько? – спросил Долохов у казака, считавшего пленных.
– На вторую сотню, – отвечал казак.
– Filez, filez, [Проходи, проходи.] – приговаривал Долохов, выучившись этому выражению у французов, и, встречаясь глазами с проходившими пленными, взгляд его вспыхивал жестоким блеском.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Схемотехника&oldid=79021766»