METODYKA PROJEKTOWANIA I TECHNIKA REALIZACJI
METODYKA PROJEKTOWANIA I TECHNIKA REALIZACJI
Laboratorium
Program
Celem ćwiczeń laboratoryjnych jest zapoznanie studentów z procesem projektowania i realizacji
podzespołów sprzętu elektronicznego przez wykonanie przy wspomaganiu komputerowym określo-
nych prac projektowo-dokumentacyjnych, a następnie przeprowadzenie montażu, uruchomienia i po-
miarów podstawowych dla danego układu parametrów oraz charakterystyk elektrycznych i funkcjo-
nalnych. Dla poprawnego wykonania zadań w tym laboratorium konieczne jest praktyczne wykorzy-
stanie wiedzy zdobytej w ramach przedmiotów Metodyka Projektowania i Technika Realizacji (wy-
kład), Inżynieria Materiałowa, Metrologia i Technika Eksperymentu, Przyrządy Półprzewodnikowe,
Technika Analogowa, Technika Cyfrowa.
Studenci w trzyosobowych grupach laboratoryjnych wybierają układ elektroniczny do realizacji
(wspólny dla grupy), któremu przypisany jest schemat elektryczny wraz z założeniami, opisem funk-
cjonalnym oraz podstawowymi parametrami elektrycznymi, a także narzuconą wstępnie lokalizacją
złączy (wraz z konfiguracją sygnałów doprowadzanych do wyprowadzeń złączy, które umożliwiają
połączenie tego podzespołu przy uruchamianiu z zasilaczami i przyrządami pomiarowymi). Następnie
otrzymują elementy niezbędne do realizacji układu (komplet na grupę laboratoryjną) mając za zadanie
wstępne ustalenie ich podstawowych parametrów elektrycznych oraz konstrukcyjno-technologicz-
nych, których znajomość jest wymagana w fazie projektowania. Zasadnicze zadania laboratoryjne to
edycja schematu ideowego, projekt płytki drukowanej, zmontowanie układu, uruchomienie i przeba-
danie jego działania.
1. Prace projektowe (sala 446)
Korzystając ze zintegrowanego pakietu PADS oprogramowania CAD firmy Mentor Graphics każ-
dy student, po nabyciu umiejętności pracy w programie przez wykonanie ćwiczenia wprowadzające-
go, identycznego dla wszystkich uczestników laboratorium, realizuje indywidualnie edycję schematu
projektowanego układu, korzystając z programu Power Logic, za pomocą elementów dostępnych w
bibliotekach programu oraz tworząc własne elementy biblioteczne. Po utworzeniu i zebraniu wszyst-
kich niezbędnych elementów bibliotecznych, student zgłasza zakończenie etapu ich kompletowania, a
prowadzący laboratorium dokonuje zapisu zbioru jego elementów bibliotecznych wraz z datą w labo-
ratoryjnej bazie danych. Elementy biblioteczne stanowią podstawę do sporządzenia schematu ideowe-
go projektowanego układu. Po edycji schematu następuje wygenerowanie plików wybranych raportów
stanowiących dokumentację projektu oraz jednocześnie element sprawozdania z laboratorium.
Rozpoczęcie fazy projektu obwodu drukowanego w programie Power PCB następuje przez wczy-
tanie pliku sieci połączeń (netlist), wygenerowanego jako jeden z raportów do sporządzonego schema-
tu ideowego wykonywanego układu. Zaprojektowanie płytki obwodu drukowanego PCB (Printed
Circuit Board), jej optymalizacja i sporządzenie raportów z tej części projektu kończy etap prac pro-
jektowych. Następuje teraz wykonanie indywidualnego sprawozdania z części projektowej zawierają-
cego wydruki wszystkich wymaganych raportów wraz z wydrukami schematu ideowego w programie
Power Logic oraz schematu montażowego (assembly drawing) w programie Power PCB, zapisane na
dyskietce pliki będące rezultatem wykonania poszczególnych zadań (łącznie z plikami bibliotek użyt-
kownika), a także program pomiarów przy uruchamianiu i badaniu układu (parametry i charakterysty-
ki, które należy pomierzyć aby sprawdzić poprawne działanie układu.) wraz ze schematami blokowy-
mi zestawów pomiarowych.
Prowadzący zajęcia w laboratorium wybiera najlepszy projekt w grupie laboratoryjnej (jeden
z trzech), a następnie studenci przygotowują dokumenty technologiczne niezbędne do wykonania
płytki PCB według wybranego projektu. Po jej wytworzeniu dalsza część zajęć oraz sprawozdanie
z tego etapu prac jest realizowane w grupie trzyosobowej.
2. Prace konstrukcyjno-pomiarowe (sala 450)
1
Po otrzymaniu płytki obwodu drukowanego grupa wykonuje następujące zadania:
" przygotowanie płytki do montażu (wiercenie otworów, przycięcie i obróbka mecha-
niczna płytki) oraz montaż elementów (lutowanie),
" uruchomienie układu: podłączenie zasilania, pomiar prądu zasilającego oraz stałoprą-
dowych punktów pracy, usunięcie ewentualnych usterek,
" pomiar parametrów i charakterystyk układu zgodnie z planem badań.
Ta część zajęć kończy się oddaniem sprawozdania (jednego na grupę laboratoryjną trzyosobową)
zawierającego wykonany układ oraz wyniki pomiarów i wnioski końcowe.
3. Harmonogram prac
Zadania do wykonania w laboratorium komputerowym:
I. Wprowadzenie, podział na laboratoryjne grupy trzyosobowe, zapoznanie się z układami do
realizacji w laboratorium oraz ze strukturą i elementami pakietu oprogramowania wspoma-
gającego prace projektowe.
II. Wybór układu, nabywanie umiejętności obsługi programów (graficzny interfejs użytkow-
nika, struktura menu, polecenia okna obszaru roboczego, rozkazy bezpośrednie, konfigu-
rowanie programu, cross-probing między Power Logic i Power PCB), przegląd bibliotek
elementów.
III. Wykonanie projektu prostego układu według wskazówek zawartych w instrukcji laborato-
ryjnej do ćwiczenia wprowadzającego (edycja schematu w programie Power Logic, pro-
jekt mozaiki obwodu drukowanego wykonany nie automatycznie w programie PowerPCB,
a następnie z wykorzystaniem programu BlazeRouter).
IV. Pobranie elementów oraz zapisu konfiguracji złączy dla wybranego układu, określenie
podstawowych parametrów funkcjonalnych elementów (elektrycznych i projektowych).
Selekcja elementów bibliotecznych do realizacji wykonywanego układu z bibliotek ele-
mentów programu, tworzenie własnych elementów biblioteki użytkownika.
V. Skompletowanie bibliotek użytkownika dla realizowanego układu, zapis własnych plików
bibliotek użytkownika wraz z plikami zawierającymi ich wykaz do laboratoryjnej ba-
zy danych u prowadzącego.
VI. Edycja schematu wybranego układu w programie Power Logic.
VII. Przygotowanie wydruku schematu oraz niezbędnych raportów w programie Power Logic:
" lista połączeń sieci (netlist),
" wykaz elementów (bill of materials),
" pliki innych raportów;
import listy połączeń sieci (netlist) do programu Power PCB.
VIII. Rozmieszczanie elementów, ręcznie i automatycznie, z redukcją długości połączeń, traso-
wanie połączeń, wprowadzanie opisów tekstowych.
IX. Dokonywanie zmian w projekcie PCB za pomocą opcji ECO, sprawdzanie poprawności
projektu zgodnie z zadeklarowanymi regułami projektowania, tworzenie raportów w pro-
gramie Power PCB.
X. Ustawianie parametrów wydruku oraz wydruk schematu montażowego (połączenia druko-
wane oraz widok elementów) do pliku, przygotowanie dokumentacji do realizacji płytki
obwodu drukowanego, oddanie indywidualnych sprawozdań z części projektowej wy-
konanej w laboratorium komputerowym.
Zadania do wykonania w laboratorium montażowo-pomiarowym (wspólne dla trzyosobowej grupy
laboratoryjnej):
XI. Przygotowanie mechaniczne płytki, wiercenie otworów, montaż.
XII, XIII. Uruchomienie układu, pomiary podstawowych parametrów elektrycznych zgodnie z przy-
gotowanym uprzednio planem badań.
XIV. Opracowanie oraz oddanie grupowego sprawozdania zawierającego protokół z uru-
chamiania i pomiarów oraz wnioski końcowe.
2
W celu umożliwienia studentom pracy własnej z pakietem oprogramowania Innoveda jest on
udostępniany do kopiowania wraz z pełną dokumentacją w języku angielskim w formie elektronicz-
nej. Dostępna jest również do powielenia instrukcja obsługi oprogramowania w języku polskim.
4. Sprawozdanie z laboratorium
Sprawozdanie, opracowane przez każdego studenta indywidualnie po części ćwiczeń wykona-
nych w laboratorium komputerowym, powinno zawierać następujące elementy:
1) krótki opis zawartości sprawozdania wraz ze szczegółowymi danymi dla określonego układu
oraz nazwami plików na dołączonej dyskietce, zawierających zrealizowane zadania cząst-
kowe laboratorium, a także podsumowanie ćwiczeń wykonanych w laboratorium kompute-
rowym,
2) wydruk schematu ideowego,
3) wydruk pliku tekstowego (*.asc) listy połączeń (netlist),
4) wydruk plików tekstowych wykazów elementów (bill of materials, wykaz elementów biblio-
teki użytkownika Part Types, wykaz obudów PCB Decals, wykaz symboli graficznych
CAE),
5) wydruk plików tekstowych pozostałych raportów (Statistics, Limits),
6) wydruk schematu montażowego (assembly drawing),
7) plan uruchomienia i pomiarów (schemat i opis układu pomiarowego oraz parametrów i cha-
rakterystyk niezbędnych do weryfikacji przy uruchamianiu wykonywanego układu).
Wspólne sprawozdanie (dla trzyosobowej grupy laboratoryjnej) zawierać powinno protokół
z uruchamiania i pomiarów (mierzone parametry, schematy blokowe układów pomiarowych, wyniki
pomiarów  tabele i wykresy) oraz wnioski końcowe.
Końcowa ocena zaliczenia laboratorium zależy od sumarycznej liczby punktów uzyskanych za
poszczególne zadania (poniżej podano wartości maksymalne możliwe do uzyskania):
3 termin przekazania i zawartość bibliotek użytkownika
1.5 zawartość i organizacja plików na dyskietce
4 wykonanie ćwiczenia wprowadzającego
2 krótki opis zawartości sprawozdania, szczegółowe dane dla określonego zestawu oraz spis pli-
ków na dyskietce, podsumowanie ćwiczeń wykonanych w laboratorium komputerowym
7 schemat układu w programie PowerLogic, symbole graficzne elementów w bibliotece użyt-
kownika, lista połączeń
10 projekt obwodu drukowanego w programie PowerPCB, symbole obudów elementów w biblio-
tece użytkownika, parametry w raporcie Statistics
1.5 specyfikacja parametrów do weryfikacji przy uruchamianiu wraz ze schematami blokowymi
zestawów pomiarowych
3 jakość montażu
2 opis zestawu uruchomieniowego i pomiarowego oraz sposób oprogramowania mikroprocesora
AT98C2051 (dla układu 6 i 7)
3.5 wyniki pomiarów, oprogramowanie mikroprocesora AT98C2051 (dla układu 6 i 7)
3.5 podsumowanie i wnioski
1 termin oddania sprawozdania indywidualnego (+1 - na ostatnich zajęciach w sali 446, 0  na
pierwszych zajęciach w sali 450, -1  za każdy następny tydzień po tym terminie)
-1 każda nieusprawiedliwiona nieobecność na zajęciach w laboratorium
Maksymalna liczba punktów możliwych do uzyskania  42.
3