Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
Учебно-методического объединение вузов Республики Беларусь
по образованию в области информатики и радиоэлектроники
Утверждаю
Председатель УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
______________М.П. Батура
11.01.2005.
Регистрационный номер № ТД-39-060/тип
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
РАДИЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Учебная программа для высших учебных заведений по специальности
1-39 02 01 Моделирование и компьютерное проектирование РЭС
Согласовано:
Учебно-методическое управление БГУИР
__________________А.М. Ткачук
Минск 2008
Составители:
Н.С. Образцов, заведующий кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики
ирадиоэлектроники», кандидат технических наук, профессор,
В.С. Колбун, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»,
А.И. Пинаев, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук,
В.В. Мельничук, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
С.Н. Сурова, доцент кафедры «Конструирование и производство приборов»
Учреждения образования «Белорусский национальный технический
университет»;
Кафедра общетехнических дисциплин Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
25.11.2004 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 5 от 01.11.2004 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 02 Конструкции радиоэлектронных средств УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 5 от
15.11.2004 г.)
Ответственный за редакцию: Т.Н. Крюкова
Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Системы автоматизированного проектирования
радиоэлектронных средств» разработана для специальности 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное проектирование РЭС высших учебных заведений.
Она предусматривает ознакомление с процессом автоматизированного проектирования печатных плат и конструкций РЭС, а также изучение методов
пространственного проектирования РЭС с использованием современных
САПР.
Цель изучения дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков проектирования печатных плат и конструкций РЭС и получения конструкторской документации с использованием САПР.
В результате освоения курса студент должен:
знать:
 организационную и функциональную структуру САПР;
 методы автоматизированного проектирования печатных плат;
 алгоритм проектирования печатной платы с помощью САПР;
 основы плоского и пространственного проектирования с использованием
поверхностных и твердых тел;
 параметрические возможности современных САПР;
 способы обмена данными между различными САПР;
уметь характеризовать:
 преимущества процесса автоматизированного проектирования конструкций;
 качественные показатели проекта на промежуточных стадиях;
составляющие проекта при плоском и пространственном проектировании;
 параметры моделей деталей и сборок, используемые при моделировании
поведения конструкций;
уметь анализировать:
 параметры электрической схемы с точки зрения их влияния на процесс
автоматизированного проектирования конструкции;
 качественные и количественные показатели проекта на различных этапах
процесса автоматизированного проектирования;
 геометрию изделий с целью выбора способа и элементов построения
моделей деталей и сборок;
приобрести навыки:
 создания библиотек компонентов для проектирования электрической
схемы и печатной платы;
 организации сквозного проектирования от электрической схемы до
подготовки производства;
 проектирования печатных плат с использованием ручной и автоматической трассировки;
 оформления документации средствами проекционного черчения; создания
пространственных твердотельных моделей деталей и сборок и чертежей на
их основе;
 использования размерных и геометрических ограничений при параметрическом проектировании.
Программа рассчитана на объем 190 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 125 часов, лабораторных работ - 35 часов, практических занятий - 15 часов, курсовой проект - 15
часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ РЭС
Краткий обзор развития САПР. Понятия и определения. Этапы автоматизированного проектирования РЭС. Основные характеристики САПР. Особенности проектирования конструкций, связанные с применением систем автоматизированного проектирования. Общая характеристика прикладного
программного обеспечения САПР. Обзор программных средств, используемых для решения вспомогательных задач при автоматизированном проектировании.
Раздел 2. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Алгоритм проектирования печатной платы с помощью САПР. Обзор
САПР печатных плат. Система проектирования печатных плат PCAD. Функциональные возможности и структура системы. Общие принципы работы и
возможности настройки редакторов PCAD.
Тема 2.1. БИБЛИОТЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ И ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Структура библиотек. Создание условных графических обозначений
элементов электрической схемы в редакторе символов. Создание посадочных
мест (корпусов) электрорадиоэлементов в редакторе корпусов. Описание
стеков контактных площадок и переходных отверстий. Создание компонентов с помощью менеджера библиотек. Компоненты с общими и скрытыми
выводами. Неоднородные компоненты.
Тема 2.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Схемный редактор. Подключение библиотек и размещение символов
на схеме. Создание соединений и использование линий групповой связи
(шин), назначение имен цепям. Создание многолистовых и иерархических
проектов. Проверка электрической схемы, генерация списка связей и отчетов.
Тема 2.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
Установка общих параметров проекта в редакторе РСВ. Конфигурация
слоев печатной платы. Выбор сеток проектирования. Создание контура печатной платы. Упаковка соединений на печатную плату. Размещение компонентов, отображение связей. Атрибуты компонентов и цепей. Установка правил проектирования, классы цепей, использование файла технологических
параметров.
Ручная и интерактивная трассировка.
Проектирование многослойных печатных плат.
Области металлизации на внутренних слоях. Области металлизации на
сигнальных слоях. Создание вырезов в областях металлизации.
Полигоны, электрическое соединение нескольких цепей.
Автоматическая трассировка печатных плат. Алгоритмы автотрассировки, сеточные и бессеточные алгоритмы. Проходы трассировщиков. Способы
задания параметров топологии для автотрассировки, иерархия правил
трассировки. Отчеты о трассировке.
Проверка топологии печатных плат на связность и технологические
ограничения.
Внесение изменений в проект, прямая и обратная корректировка проекта
Текстовый формат описания базы данных печатной платы. Программа
автоматического размещения компонентов и трассировки проводников
SPECCTRA. Передача данных в про грамму SPECCTRA и обратно. Правила
размещения и трассировки, их иерархия. Способы задания правил. Выбор
проходов трассировки.
Обмен данными с другими САПР. Получение графической и текстовой
документации.
Подготовка производства печатных плат средствами САПР.
Раздел 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ РЕАЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ
Развитие САПР печатного монтажа. Моделирование работы
электрической схемы. Типы, атрибуты компонентов, необходимые для
моделирования. Источники сигналов. Анализ переходных процессов. Расчет
частотных характеристик. Вариация параметров, статистический анализ.
Отображение результатов моделирования.
Анализ паразитных эффектов печатных плат. Выбор цепей для анализа
и представление проводников печатных плат. Представление компонентов в
виде моделей. Анализ переходных процессов. Согласование с нагрузкой выбранных цепей. Анализ перекрестных искажений. Проводники как источники
сигналов и как приемники сигналов.
Тепловой анализ печатной платы. Оценка температуры компонентов,
анализ теплового поля печатной платы и температурного градиента.
Преобразование печатной платы в объемную модель для
использования в САПР конструкций РЭС.
Развитие САПР печатного монтажа.
Раздел 4. ДВУМЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НА ПЛОСКОСТИ
Организация графических данных. Проектирование на плоскости. Режимы рисования. Графические примитивы чертежа. Общие свойства примитивов. Способы выбора объектов. Редактирование объектов чертежа. Получение информации об объектах. Средства создания библиотек, блоки и
внешние ссылки. Оформление чертежей, текст, текстовые стили, штриховка,
размеры, настройка размерных стилей. Доступ к среде проектирования и
объектам чертежа. Вывод чертежей на принтер и плоттер. Создании типов
линий и штриховок.
Раздел 5. ТРЕХМЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Тема 5.1. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Видовые экраны. Плоскости построения и системы координат. Виды в
трехмерном пространстве. Выбор точки зрения. Использование перспективных изображений.
Трехмерные полилинии. Пространственные грани. Трехмерные поверхности. Стандартные поверхности. Трехмерные многоугольные сети. Редактирование поверхностей, удаление скрытых линий, тонирование изображений.
Тема 5.2. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Стандартные твердотельные примитивы: ящик, клин, конус, цилиндр,
шар, тор, чаша, купол. Получение тел выдавливанием и вращением. Операции над телами. Редактирование твердотельных примитивов. Получение сечений и разрезов. Пространство модели и пространство листа. Видовые
экраны, управление видимостью и масштабом видовых экранов на листе.
Раздел 6. ЯЗЫК AutoLISP И МЕНЮ AutoCAD
Использование AutoLISPa в среде AutoCAD. Геометрические вычисления. Доступ к примитивам и системным переменным AutoCAD.
Структураменю
AutoCAD.
Разделы
меню,
модификация
меню.
Использование пользователями меню. Слайды. Использование слайдов для
создания графических меню. Сценарии в AutoCAD экраны, управление
видимостью и масштабом видовых экранов на листе.
Раздел 7. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЭС
Тема 7.1. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ
САПР
Параметрические возможности современных САПР; размерные и геометрические ограничения на параметры модели. Связь моделей деталей, сборок и чертежей.
Тема 7.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Плоскости проектирования. Построение эскиза и его свойства. Взаимосвязи эскиза. Создание детали, элементы, добавляющие и удаляющие материал, элементы по траектории и по сечениям. Дерево конструирования. Родительские/дочерние взаимосвязи. Взаимосвязь между элементами деталей.
Справочная геометрия. Конфигурации детали. Производные детали. Проверка геометрии модели. Разрез и сечение детали. Проектирование деталей из
листового материала, виды сгибов, инструменты формы.
Тема 7.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОК
Методы проектирования сборок. Дерево конструирования в сборке.
Сопряжения в сборках, взаимосвязи сопряжений. Создание детали в сборке.
Интерференция в сборках. Разнесение вида сборки. Конфигурации сборки и
их использование. Проектирование литейных форм.
Тема 7.4. АВТОМА ТИЗИРОВАНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ
Переход от моделей детали и сборки к чертежу. Параметры листа.
Стандартные виды, ортогональная проекция, вспомогательный, именованный, местный, разъединенный виды, вид по модели. Разрезы, выровненный
разрез, разрезы сборок. Условные обозначения. Элементы оформления.
Тема 7.5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРИ АНАЛИЗЕ
КОНСТРУКЦИЙ
Твердотельные параметрические модели, форматы файлов для обмена с
другими приложениями. Моделирование процессов изготовления деталей.
Моделирование процессов сборки. Анализ поведения конструкций при наличии воздействующих факторов. Расчетные приложения для систем твердотельного проектирования.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.Расчет элементов топологии на основе сеток трассировки и классов
точности печатной платы при дюймовой и метрической системах единиц.
2. Численные параметры стратегии трассировки.
3. Текстовый формат описания базы данных печатной платы.
4. Элементы для моделирования электрических схем.
5. Расчет электрических характеристик проводников печатной платы.
6. Обмен данными между различными САПР.
7. Расчет теплового режима печатной платы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Создание библиотек компонентов.
2. Проектирование схемы электрической принципиальной.
3. Упаковка схемы на печатную плату и размещение компонентов.
4. Ручная и автоматическая трассировка печатной платы.
5. Автоматическое размещение и автотрассировка печатной платы с помощью
программы SPECCTRA.
6. Моделирование работы электрической схемы с учетом конструкции печатной платы.
7. Построение чертежа детали.
8. Построение и наблюдение объемных изображений.
9. Создание твердотельной параметрической модели детали.
10. Создание твердотельной параметрической модели сборки и автоматизированное получение чертежей.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
1. Разработка печатной платы на компонентах со штыревыми выводами.
2. Разработка печатной платы на компонентах с планарными выводами.
3. Разработка многослойной печатной платы.
4. Разработка печатной платы на компонентах с различным шагом выводов.
5. Разработка печатной платы с разделением слоев питания.
1.
2.
3.
4.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
САПР печатных плат PCAD.
Программа SPECCTRA.
Графический редактор AutoCAD 2004.
САПР Solid Works.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Жигалов А.Т и др. Конструирование и технология печатных плат. - М.:
Высшая школа, 1973 .
2. ГОСТ 23752-79. "ПЛаты печатные. Общие технические условия".
3. Акимов Ю.С., Цветков В.А. Паразитные связи и устойчивость аналоговых
интегральных схем. - М.: Радио и связь, 1984.
4. Наумов Ю.С. и др. Помехоустойчивость устройств на интегральных
логических схемах. - М.: Сов. Радио, 1975.
5. Разевиг В.Д. Проектирование печатных плат в PCAD 2001. - М.: СолонР,2001.
6. Уваров А. PCAD 2000, ACEEL EDA, Конструирование печатных плат.
Учебный курс. - СПб.: Питер, 2001.
7. Ёлшин Ю.М. Справочное руководство по работе с подсистемой SPECCTRA
в PCAD 2000. - М.: Солон-Р, 2002.
8. Саврушев Э. P-CAD дЛЯ Windows. Система проектирования печатных плат.
- М.: Эком, 2002.
9. Финкельштейн Э. Библия пользователя AutoCAD 2002. - М.: Вильямс, 2002.
10. Уваров А. AutoCAD 2002 для конструкторов. - М.: ДМК, 2002.
11. Полещук Н. Visual LISP и секреты адаптации AutoCAD. - М.: ВНУ, 2001.
12. Дэвид Мюррей. SolidW orks. - М.: Лори, 2001.
13. Голованов А., Степанов Н. Проектирование в Pro/ENGlNEER 2001. - М.:
КомпьютерПресс, 2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Сучков Д.И. Проектирование печатных плат в САПР PCAD 4.5, PCAD
8.5 и ACCEL EDA.- М.: "Малип", 1998.
2. Сучков Д.И. Адаптация САПР PCAD к отечественному технологическому
оборудованию. - Обнинск: Призма, 1993.
3. Стешенко В.Б. ACCEL EDA. Технология проектирования печатных плат. М.: "Нолидж", 2000.
4. Стешенко В.Б. EDA. Практика автоматизированного проектирования
радиоэлектронных устройств. - М.: Нолидж, 2002.
5. Джордж амура. AutoCAD 2002. - М.: Лори, 2002.
6. Джен Харрингтон. AutoCAD 2002 для конструкторов. - М.: ДиаСофт. 2002.
7. Джамп Д. AutoCAD. Программирование. Пер. сангл. - М.: Радио и связь,
1992.