3.1. Содержание основных разделов текста пояснительной записки

3.1.1. Введение. Во введении дается определение электронных устройств данного вида, указываются области их применения и пути совершенствования. В тексте введения должны быть сформулированы цели и задачи, решаемые в процессе проектирования данного электронного устройства, рассмотрение которых позволяло бы сделать выводы о содержании как расчетной части проекта, так и его графической части. Введение заканчивается кратким изложением подлежащих рассмотрению вопросов каждого из основных разделов текста пояснительной записки.

3.1.2. Обзор технической литературы. Так как любой вид электронных устройств представляет собой множество разновидностей, выполняющих одинаковые функции, но имеющих отличия либо в структуре, либо в элементной базе, либо в схемной реализации, то перед началом расчетов необходимо ознакомиться с классом таких устройств, их структурой, параметрами и характеристиками по учебникам.

После получения первичной информации из учебной литературы следует углубить свои знания, подобрав техническую литературу по заданному классу электронных устройств. При этом следует рассматривать как монографии, так и журнальные статьи, патенты и описания изобретений.

Результатом изучения научно-технической литературы является обзор, который представляет собой краткий литературно обработанный конспект проработанных исполнителем источников информации. В этом разделе обычно содержится классификация электронных устройств, сжатое изложение принципов их действия, особенности структуры, применения, достоинств и недостатков.

В обзоре приводятся простые в изготовлении структурные и функциональные схемы, но в необходимых случаях изложение сопровождают фрагментами принципиальных схем и диаграммами.

Детальная работа над обзором значительно расширяет кругозор и является залогом успешного выполнения проекта. Средний объем обзора 6 - 8 страниц.

3.1.3. Разработка структурной схемы электронного устройства. На основании обзора патентно-технической и научной литературы, а также анализа технического задания на проект производится выбор и обоснование структуры электронного устройства. Структурная схема является первой моделью электронного устройства. Достоинством структурной схемы является то, что по ней можно быстро получить представление о составе, структуре и выполняемой электронным устройством функции, не отвлекая внимание на схемную реализацию его функциональных частей.

При разработке структурной схемы устройства следует предусматривать не только основные узлы, но и все дополнительные, обеспечивающие нормальную работу электронного устройства. Так, для источников вторичного питания, содержащих компенсационный стабилизатор последовательного типа, в структурной схеме электронного устройства должны быть представлены и узлы защиты от короткого замыкания, и узлы защиты от превышения выходным напряжением заданных пределов.

Структурные схемы сложных устройств могут быть подчинены иерархической структуре, когда первоначальная укрупненная структурная схема затем детализируется в структурных схемах ее узлов. Обычно в курсовом проекте используются структурные схемы низшей иерархии, состоящие из простейших функциональных узлов.

Представленная в данном разделе пояснительной записки структурная схема электронного устройства должна быть снабжена алгоритмом функционирования, который может быть выполнен в виде словесного описания работы схемы, либо представлен графически.

В заключение данного раздела пояснительной записки выполняется рисунок, полностью повторяющий чертеж схемы электрической структурной рассмотренного электронного устройства. Требования к оформлению структурной схемы в виде одного из чертежей в графической части проекта даны в разделе 3.2.

3.1.4. Разработка принципиальной схемы электронного устройства. В данном разделе производится дальнейшая разработка схемы, для каждого функционального узла выбирается его схемная реализация на той или иной элементной базе. При разработке принципиальных схем узлов следует проводить электрический расчет принципиальных схем, повторно анализируя техническое задание. Разработка принципиальной схемы функционального узла заключается в выборе одной из известных схем, наиболее полно удовлетворяющей совокупности технико-экономических требований при максимальной ее простоте и надежности.

При проведении электрических расчетов элементов схемы все используемые формулы должны даваться со ссылками на литературу, а все расчеты должны быть выполнены так, чтобы имелась возможность их проверки. Полученные при расчетах значения номиналов резисторов и емкостей должны быть округлены до ближайших стандартных значений.

При разработке принципиальных схем возможно построение схем как на дискретных элементах, так и на интегральных схемах. На дискретных элементах следует создавать электронные устройства, которые не могут быть построены на одних интегральных схемах по следующим причинам: значения некоторых электрических параметров электронных устройств не могут быть получены с применением только интегральных схем; промышленность не выпускает интегральных схем нужного функционального назначения.

В соответствии с целями и задачами учебной дисциплины «Электротехника и электроника» при разработке принципиальной схемы заданного типа устройства следует отдавать предпочтение схеме, содержащей интегральные элементы в сочетании с дискретными активными и пассивными элементами. При этом должны быть рассмотрены типовые схемы включения интегральных элементов, возможные схемы минимизации погрешностей интегральных элементов, а также способы и элементы согласования интегральных элементов с окружающими их дискретными элементами.

По окончании разработки принципиальная схема со всеми необходимыми элементами контроля, управления и сигнализации оформляется в виде рисунка в тексте пояснительной записки, а также в виде чертежа в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 3.2.

3.1.5. Расчет характеристик и параметров электронного устройства. В процессе проектирования электронного устройства решаются обычно две задачи: определение значений электрических параметров компонентов принципиальной схемы и расчет выходных параметров электронного устройства с целью проверки их соответствия значениям, определенным техническим заданием.

Расчет любого сложного электронного устройства сводится к последовательному расчету функциональных элементов, из которых построена структурная схема электронного устройства. В литературе приводятся методы расчета как отдельных функциональных элементов (усилительных каскадов, выпрямителей, трансформаторов и т.д.), так и наиболее распространенных типов сложных устройств (электронных стабилизаторов, активных фильтров и т.д.). Поскольку в техническом задании всегда в достаточной мере приводятся параметры и выходные величины предлагаемых для проектирования электронных устройств, то расчет электронного устройства, состоящего из ряда последовательно соединенных звеньев, начинается с последнего (выходного) звена.

При проектировании электронных устройств расчеты проводят в несколько этапов, последовательность которых обычно такова:

1) ориентировочный расчет выходных параметров функциональных элементов и узлов структурной схемы, производимый при выборе их принципиальных схем;

2) расчеты, на основе которых выбирают типы и рабочие режимы активных элементов устройства;

3) расчеты значений параметров пассивных электрорадиоэлементов принципиальных схем, обеспечивающих выбранные режимы активных элементов, включая их термостабилизацию и балансировку;

4) определение номинальных значений параметров остальных пассивных электрорадиоэлементов и выбор их типов;

5) расчет основных характеристик электронных устройств по их математическим моделям с целью определения выходных параметров устройств.

При этом расчеты по п.п.1 – 4 производятся с целью синтеза принципиальной схемы устройства и обеспечивают решение первой задачи проектирования, а расчеты по п. 5 позволяют провести анализ работы схемы и решить вторую задачу проектирования электронного устройства.

Первые четыре этапа расчета электронного устройства носят характер последовательного приближения к конечной цели - принципиальной схеме устройства и чаще всего производятся не единственным образом, поэтому при проектировании каждый студент должен учитывать возможные дополнительные затраты времени при расчете устройства. На этих этапах проектирования, как правило, не может быть достигнута высокая точность расчетов, поскольку применяемые при расчетах формулы дают погрешности заметно больше 1%.

Задача анализа электронного устройства наиболее ответственная, результаты его должны быть достаточно точными. Поскольку аналитические методы оценки параметров не обеспечивают требуемой точности, то анализ электрических схем разработанных устройств производят на ЭВМ, пользуясь математической моделью электронного устройства, или в процессе создания реального прибора, используя макет устройства.