Elektronikai tervezés Dr. Burány, Nándor <buranyn@mail.duf.hu> Dr. Zachár, András <zachara@mail.duf.hu>
Elektronikai tervezés írta Dr. Burány, Nándor és Dr. Zachár, András Publication date 2013 Szerzői jog 2013 Dr. Burány Nándor, Dr. Zachár András Szerzői jog 2013 Dunaújvárosi Főiskola Kivonat Ez egy moodle kurzus amely az elektronikai tervezés videóvezérelt tananyagot tartalmazza. Minden jog fenntartva.
Tartalom 1. 1. A kors zerű elektronikai termékek életciklusa... 1 1. 1.1. A kezdetektől napjainkig... 1 2. 1.2. A tervezés... 1 3. 1.3. A gyártás... 1 4. 1.4. Az üzemeltetés... 1 5. 1.5. A forgalomból való kivonás, megsemmisítés... 2 2. 2. Az elektronikai alkatrészek formái és méretei... 3 1. 2.1. A passzív alkatrészek... 3 2. A passzív alkatrészek 2... 3 3. A passzív alkatrészek 3... 3 4. A passzív alkatrészek 4... 3 5. Az aktív alkatrészek 1... 3 6. Az aktív alkatrészek 2... 4 7. Az aktív alkatrészek 3... 4 8. 2.3. Az elektromechanikai alkatrészek... 4 3. 3. A nyomtatott huzalozású lapok gyártástechnológiája... 5 1. 3.1. Alapfogalmak, a gyártástechnológia rövid leírása... 5 2. 3.2. Az alaplemezek felépítése és típusai... 5 3. 3.3. Az alkalmazott eljárások is mertetése... 5 4. 3.4. Az alkatrészek elhelyezkedésének módozatai... 5 5. 3.5. A forrasztási felületekre és vezetékekre vonatkozó szabályok... 6 6. 3.6. A mechanikai korlátozások figyelembevétele... 6 4. 4. A számítógéppel támogatott elektronikai tervezés... 7 1. 4.1. A grafikus információk bevitele, tárolása és megjelenítése... 7 2. 4.2. A háttér-információk rögzítése... 7 3. 4.3. A tervezői környezet kialakítása... 7 5. 5. A kapcsolási rajz kidolgozása... 8 1. 5.1. Rajzjelek, szimbólumok az elektronikában... 8 2. 5.2. A rajzjelek elhelyezése a munkafelületen... 8 3. 5.3. A kötések rajzolása... 8 4. 5.4. Összetett kapcsolási rajz szerkesztése... 8 5. 5.5. A kötéslista készítése... 8 6. 5.6. Az alkatrészlista készítése... 8 7. 5.7. Grafikus objektumok elhelyezése a kapcsolási rajzon... 8 6. 6. Az áramkörök szimulációja... 9 1. 6.1. A szimuláció szerepe... 9 2. 6.2. Szimulációra alkalmas kapcsolási rajz készítése... 9 3. 6.3. A szimulációk típusai... 9 4. 6.4. Az eredmények kiértékelése és megjelenítése... 9 7. 7. A nyomtatott huzalozású lap tervezésének előkészítése... 10 1. 7.1. A nyomtatott huzalozású lap alakja és méretei... 10 2. 7.2. A rétegek száma és elrendezése... 10 3. 7.3. Az alkatrészek lenyomatai (footprint)... 10 4. 7.4. Az alkatrészek elhelyezésének szabályai... 10 5. 7.5. A vezetékekre vonatkozó általános szabályok... 10 6. 7.6. Az egyes szakterületek külön szabályai az alkatrészek és a vezetékek elhelyezésére... 10 7. 7.7. Hőtani megfontolások... 11 8. 8. A nyomtatott huzalozású lap rajzolása... 12 1. 8.1. A PCB tervezői felület... 12 2. 8.2. A PCB projekt... 12 3. 8.3. A PCB tervezői felület előkészítése... 12 4. 8.4. A tervezési információk átvitele a kapcsolási rajzról a nyomtatott áramkör tervezői felületre 12 5. 8.5. Az alkatrészek elhelyezése... 12 6. 8.6. A vezetékek kialakítása... 12 7. 8.7. A nyomtatott huzalozású lap tervének véglegesítése... 12 iii
Elektronikai tervezés 9. 9. A nyomtatott áramköri rajz ellenőrzése... 13 1. 9.1. Kézi ellenőrzés... 13 2. 9.2. Szoftveres ellenőrzés... 13 3. 9.3. Hardveres ellenőrzés a gyártónál... 13 4. 9.4. Ellenőrzés a háromdimenziós nézet alapján... 13 10. 10. A gyártási dokumentáció generálása... 14 1. 10.1. A mesterrajzok... 14 2. 10.2. Furatozási dokumentáció... 14 3. 10.3. A szerelési dokumentáció... 14 4. 10.4. Papír alapú dokumentáció... 14 5. 10.5. Egyéb dokumentáció... 14 11. 11. Az alkatrész - könyvtárak... 15 1. 11.1. Az alkatrész - könyvtárak... 15 2. 11.2.... 15 3. 11.3.... 15 4. 11.4.... 15 5. 11.5.... 15 6. 11.6.... 15 12. 12. A jel-integritás vizsgálata... 16 1. 12.1. Az alkatrészek jel-integritás modellje... 16 2. 12.2. A nyomtatott huzalozású lap modellezése... 16 3. 12.3. Az áthallások... 16 4. 12.4. A visszaverődések... 16 13. 13. A VLSI áramkörök integrálása a tervezésbe... 17 1. 13.1. Az FPGA projekt... 17 2. 13.2. A processzormag projekt... 17 3. 13.3. Az FPGA terv illesztési feltételei (peremfeltételek)... 17 4. 13.4. Az FPGA projekt összekapcsolása a PCB projekttel... 17 Tárgymutató... 18 iv
1. fejezet - 1. A korszerű elektronikai termékek életciklusa 1. 1.1. A kezdetektől napjainkig A kezdetektől napjainkig A kezdetektől napjainkig 2. 1.2. A tervezés A tervezés A tervezés 3. 1.3. A gyártás A gyártás A gyártás 4. 1.4. Az üzemeltetés 1
1. A korszerű elektronikai termékek életciklusa 5. 1.5. A forgalomból való kivonás, megsemmisítés 2
2. fejezet - 2. Az elektronikai alkatrészek formái és méretei 1. 2.1. A passzív alkatrészek A passzív alkatrészek A passzív alkatrészek 2. A passzív alkatrészek 2 A passzív alkatrészek 2 A passzív alkatrészek 2 3. A passzív alkatrészek 3 A passzív alkatrészek 3 A passzív alkatrészek 3 4. A passzív alkatrészek 4 A passzív alkatrészek 4 A passzív alkatrészek 4 5. Az aktív alkatrészek 1 Az aktív alkatrészek 1 3
2. Az elektronikai alkatrészek formái és méretei Az aktív alkatrészek 1 6. Az aktív alkatrészek 2 Az aktív alkatrészek 2 Az aktív alkatrészek 2 7. Az aktív alkatrészek 3 Az aktív alkatrészek 3 Az aktív alkatrészek 3 8. 2.3. Az elektromechanikai alkatrészek Az elektromechanikai alkatrészek Az elektromechanikai alkatrészek 4
3. fejezet - 3. A nyomtatott huzalozású lapok gyártástechnológiája 1. 3.1. Alapfogalmak, a gyártástechnológia rövid leírása Alapfogalmak, a gyártástechnológia rövid leírása Alapfogalmak, a gyártástechnológia rövid leírása 2. 3.2. Az alaplemezek felépítése és típusai 3. 3.3. Az alkalmazott eljárások ismertetése Az alkalmazott eljárások ismertetése Az alkalmazott eljárások ismertetése 4. 3.4. Az alkatrészek elhelyezkedésének módozatai 5
3. A nyomtatott huzalozású lapok gyártástechnológiája 5. 3.5. A forrasztási felületekre és vezetékekre vonatkozó szabályok 6. 3.6. A mechanikai korlátozások figyelembevétele 6
4. fejezet - 4. A számítógéppel támogatott elektronikai tervezés 1. 4.1. A grafikus információk bevitele, tárolása és megjelenítése A grafikus információk bevitele, tárolása és megjelenítése A grafikus információk bevitele, tárolása és megjelenítése 2. 4.2. A háttér-információk rögzítése 3. 4.3. A tervezői környezet kialakítása 7
5. fejezet - 5. A kapcsolási rajz kidolgozása 1. 5.1. Rajzjelek, szimbólumok az elektronikában Rajzjelek, szimbólumok az elektronikában Rajzjelek, szimbólumok az elektronikában 2. 5.2. A rajzjelek elhelyezése a munkafelületen 3. 5.3. A kötések rajzolása 4. 5.4. Összetett kapcsolási rajz szerkesztése 5. 5.5. A kötéslista készítése 6. 5.6. Az alkatrészlista készítése 7. 5.7. Grafikus objektumok elhelyezése a kapcsolási rajzon 8
6. fejezet - 6. Az áramkörök szimulációja 1. 6.1. A szimuláció szerepe A szimuláció szerepe A szimuláció szerepe 2. 6.2. Szimulációra alkalmas kapcsolási rajz készítése 3. 6.3. A szimulációk típusai 4. 6.4. Az eredmények kiértékelése és megjelenítése 9
7. fejezet - 7. A nyomtatott huzalozású lap tervezésének előkészítése 1. 7.1. A nyomtatott huzalozású lap alakja és méretei A nyomtatott huzalozású lap alakja és méretei A nyomtatott huzalozású lap alakja és méretei 2. 7.2. A rétegek száma és elrendezése 3. 7.3. Az alkatrészek lenyomatai (footprint) 4. 7.4. Az alkatrészek elhelyezésének szabályai 5. 7.5. A vezetékekre vonatkozó általános szabályok 6. 7.6. Az egyes szakterületek külön szabályai az alkatrészek és a vezetékek elhelyezésére 10
7. A nyomtatott huzalozású lap tervezésének előkészítése 7. 7.7. Hőtani megfontolások 11
8. fejezet - 8. A nyomtatott huzalozású lap rajzolása 1. 8.1. A PCB tervezői felület A nyomtatott huzalozású lap rajzolása A nyomtatott huzalozású lap rajzolása 2. 8.2. A PCB projekt 3. 8.3. A PCB tervezői felület előkészítése 4. 8.4. A tervezési információk átvitele a kapcsolási rajzról a nyomtatott áramkör tervezői felületre 5. 8.5. Az alkatrészek elhelyezése 6. 8.6. A vezetékek kialakítása 7. 8.7. A nyomtatott huzalozású lap tervének véglegesítése 12
9. fejezet - 9. A nyomtatott áramköri rajz ellenőrzése 1. 9.1. Kézi ellenőrzés Kézi ellenőrzés Kézi ellenőrzés 2. 9.2. Szoftveres ellenőrzés 3. 9.3. Hardveres ellenőrzés a gyártónál 4. 9.4. Ellenőrzés a háromdimenziós nézet alapján 13
10. fejezet - 10. A gyártási dokumentáció generálása 1. 10.1. A mesterrajzok A gyártási dokumentáció generálása Media Player A gyártási dokumentáció generálása Media Player 2. 10.2. Furatozási dokumentáció 3. 10.3. A szerelési dokumentáció 4. 10.4. Papír alapú dokumentáció 5. 10.5. Egyéb dokumentáció 14
11. fejezet - 11. Az alkatrész - könyvtárak 1. 11.1. Az alkatrész - könyvtárak Az alkatrész - könyvtárak Az alkatrész - könyvtárak 2. 11.2. 3. 11.3. 4. 11.4. 5. 11.5. 6. 11.6. 15
12. fejezet - 12. A jel-integritás vizsgálata 1. 12.1. Az alkatrészek jel-integritás modellje Az alkatrészek jel-integritás modellje Az alkatrészek jel-integritás modellje 2. 12.2. A nyomtatott huzalozású lap modellezése 3. 12.3. Az áthallások 4. 12.4. A visszaverődések 16
13. fejezet - 13. A VLSI áramkörök integrálása a tervezésbe 1. 13.1. Az FPGA projekt Az FPGA projekt Az FPGA projekt 2. 13.2. A processzormag projekt 3. 13.3. Az FPGA terv illesztési feltételei (peremfeltételek) 4. 13.4. Az FPGA projekt összekapcsolása a PCB projekttel 17
Tárgymutató 18