Практические навыки работы инженера-радиоэлектронщика

В программе даются базовые знания и навыки по разработке электрических принципиальных схем устройств и трассировке печатных плат. В качестве инструмента используется САПР KiCAD. Полученные на курсе знания остаются актуальны при использовании любой САПР.

Тематический план курса:

1. Законодательное регулирование профессиональной деятельности
Лекционный материал.

2. Профессиональные стандарты
Лекционный материал.

3. Теоретические основы профессиональной деятельности
Лекционный материал.

4. Производство, внедрение и эксплуатация радиоэлектронных средств и систем различного назначения
Лекционный материал.

5. Разработка и проектирование радиоэлектронных средств и систем различного назначения
Лекционный материал.

6. Основы электротехники. Пассивные радиоэлементы
Закон Ома. Резисторы, лампы. Последовательное и параллельное соединение. Смешанное соединение. Зависимости тока (ток, напряжение, сопротивление, работа и мощность). Расчет цепей. Переменный ток и переменное напряжение. Основная теория магнетизма. Катушка индуктивности, дроссель, соленоид. Трансформаторы. Теория работы конденсатора. Конденсатор. Ионистор. Резонансный контур. Трёхфазные цепи. Теория фильтров. RC-фильтр низких частот. RС-фильтр верхних частот. Полосовой фильтр. Режекторный фильтр. Асинхронные двигатели. Синхронные машины. Машины постоянного тока: генераторы, двигатели.
Практические задания для каждой темы

7. Полупроводники
Выпрямительный диод. Защитный диод. Туннельный диод. Лавинный диод. Стабилитрон, Тиристор, Симистор. Биполярный транзистор. Полевой транзистор. Эмиттерный повторитель. Усилитель с общим эмиттером. Токовое заркало. Усилительные схемы, ключи. Теория работы полупроводниковых приборов. Типовые схемы с применением полупроводниковых приборов: принципы работы, расчет схем (практические работы, расчеты для каждой темы).

8. Интегральные схемы: Преобразователи напряжения, операционный усилитель
DC-DC преобразователи. Преобразователи напряжения. StepUP и StepDOWN конвертеры. Импульсные преобразователи напряжения. Линейные преобразователи постоянного напряжения. Операционный усилитель. Инвертирующий усилитель. Не инвертирующий усилитель. Дифференциальный усилитель. Интегратор на ОУ. Компаратор на ОУ.
Активные фильтры. Принципы работы. Расчет типовых схем (практические работы, расчеты для каждой темы).

9. Теория цифровой электроники
Основы булевой алгебры. Бинарная арифметика. Логические операции над числами в двоичном коде. Базовые теоремы. Законы Булевой алгебры. Упрощение термов. Карты Карно. Представление чисел в двоичном коде и системы счисления. Представление отрицательных чисел. Бинарные коды (практические работы, расчеты для каждой темы).

10. Комбинационная логика
Принципы построения комбинаторных логических схем. "Гонки" в сигнальных цепях. Асинхронные последовательные схемы. Дешифраторы. Мультиплексоры. Цифровой компаратор. Счетчики (практические работы, расчеты для каждой темы).

11. Цифровая схемотехника
Триггеры, регистры, мультиплексоры, счетчики. Защелки. Т-триггер. RS-триггер. JK-триггер. D-триггер. Регистр с параллельной загрузкой и последовательной выгрузкой. Регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой (практические работы, расчеты для каждой темы).

12. Схемотехника микроконтроллеров
Архитектуры микроконтроллеров AVR и ARM. Схемы питания микроконтроллеров. Схемотехника портов ввода/вывода микроконтроллеров (практическая работа).

13. Черчение схем в САПР KiCAD
Оформление схем по ЕСКД. Создание компонентов схем в KiCAD. Формирование перечня компонентов на схему. Оформление КД. Заказ электронных компонентов на печатную плату (практические работа подготовка к итоговой работе).

14. Итоговая работа по схемотехнике

15. Конструирование печатных плат
Понятие стека печатной платы. Технологии изготовления печатных платы. Классы точности печатных плат. Формирование стека печатной платы в САПР KiCAD. 2-слойные, многослойные печатные платы (практические работы).

16. Трассировка линий передачи
Соотношение частоты, времени и расстояния. Собственная емкость и собственная индуктивность печатного проводника. Взаимная емкость, взаимная индуктивность печатных проводников. Перекрестная помеха. Идеальная линия передачи. Линия передачи с потерями. Поверхностный эффект (Скин-эффект). Полосковая линия. Микрополосковая линия. Формулы для расчета импеданса (практические работы).

17. Трассировка линий питания и "земли"
Слой земли и помехи. Основы дифференцильной передачи сигналов. Конструкция дифференциальной пары. Дифференциальное полное сопротивление. Помехи в дифференциальной паре (практика).

18. Рекомендации по трассировке
Трассировка скоростных последовательных интерфейсов: USB, Ethernet, PCIe. Трассировка скоростных параллельных интерфейсов: SDRAM, DDR, DDR2. Рекомендации по трассировке высокоскоростных линий передачи. Дифференциальная пара. Выбор геометрических размеров печатных проводников. Связь между плотностью трассировки и количеством слоев печатной платы (практика).

19. Трассировка печатной платы в САПР KiCAD
Создание стека платы. Задание правил трассировки. Создание посадочных мест для компонентов. Расстановка компонентов. Трассировка сигналов. Проверка платы на ошибки. Формирование КД для производства платы: GERBER-файлов и файлов сверловки. Формирование сборочных чертежей.
Заказ на производство (практические работы).

20. Итоговая работа по трассировке печатной платы

21. Монтаж печатной платы, проверка работающего устройства
Конструкторская документация для производства печатных плат и монтажа компонентов. Монтаж радиокомпонентов. Основные принципы монтажа радиокомпонентов, материалы и инструменты. Монтаж выводных компонентов в отверстия. Монтаж пассивных элементов SMD: Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы. Монтаж микросхем в разных корпусах (практика).

22. Итоговая аттестация