Основы конструирования электронных средств: техническое задание

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Сибирский федеральный университет

С. И. Трегубов, А. А. Левицкий

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ  
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ:  
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Учебное пособие

Красноярск 
СФУ 
2020

УДК 621.382.2/.3.001.66(07)
ББК 32.85-2я73
Т660

Р е ц е н з е н т ы: 

Т. Т. Ереско, доктор технических наук, доцент кафедры «Основы 
конструирования машин» СибГУ им. М. Ф. Решетнева;
В. К. Симачев, ведущий инженер-конструктор АО НПП «Радиосвязь»

Трегубов, С. И.
Т660 
 
Основы конструирования электронных средств: техническое задание : учеб. пособие / С. И. Трегубов, А. А. Левицкий. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 180 c.
ISBN 978-5-7638-4257-9

Изложены основные теоретические сведения, необходимые для составления технического задания на проектирование изделий электронных средств 
различного назначения. Рассмотрен порядок анализа технического задания 
в зависимости от назначения, условий эксплуатации, объекта размещения 
и других ограничений. В приложении приведены примеры технических заданий на проектирование электронных средств и варианты анализа технического 
задания, а также график выполнения курсового проекта по дисциплине «Основы конструирования электронных средств».
Предназначено для бакалавров и магистрантов направлений подготовки 
110303 «Конструирование и технология электронных средств» и 110304 «Электроника и наноэлектроника». 

Электронный вариант издания см.: 
УДК  621.382.2/.3.001.66(07)
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 32.85-2я73

ISBN 978-5-7638-4257-9 
© Сибирский федеральный 
университет, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................................5

1. Электронные средства как объект проектирования ......................6
1.1. Классификация электронных средств .................................................6
1.2. Особенности современных электронных средств .............................7
1.3. Техническая совместимость электронных средств ...........................9
Контрольные вопросы и задания ............................................................. 14

2. Формирование технического задания ............................................. 15
2.1. Структура технического задания ...................................................... 16
2.2. Общие сведения о разработке ........................................................... 17
2.3. Сведения о мировом уровне данного вида продукции ................... 22
2.4. Технические требования ................................................................... 22
Контрольные вопросы и задания ............................................................. 54

3. Анализ технического задания ........................................................... 55
3.1. Применение и назначение изделия ................................................... 55
3.2. Условия эксплуатации электронных средств .................................. 57
3.2.1. Параметры климатических воздействий  
по ГОСТ 15150 ........................................................................ 57
3.2.2. Нормы внешних воздействий для ЭС  
различного назначения ........................................................... 60
3.3. Эксплуатационные воздействия ....................................................... 78
3.4. Требования к конструкции ................................................................ 85
3.5. Схемы электрические ........................................................................ 94
3.6. Требования технологичности ......................................................... 100
3.7. Требования по ремонтопригодности .............................................. 100
Контрольные вопросы и задания ........................................................... 101

4. Требования к электронным средствам различного  
функционального назначения ............................................................ 102
4.1. Бытовая радиоэлектронная аппаратура ......................................... 102
4.2. Средства вычислительной техники ................................................ 112
4.3. Изделия государственной системы приборов  
и средств автоматизации  ................................................................. 116
4.4. Возимые электронные средства ...................................................... 118
Контрольные вопросы и задания ........................................................... 121

Оглавление

Заключение ............................................................................................. 122

Библиографический список ................................................................ 123

Приложения ........................................................................................... 125
Приложение А  ........................................................................................ 125
Приложение Б .......................................................................................... 128
Приложение В  ........................................................................................ 131
Приложение Г  ......................................................................................... 137
Приложение Д  ........................................................................................ 141
Приложение Е  ......................................................................................... 164
Приложение Ж ........................................................................................ 175

ВВЕДЕНИЕ

Умение формулировать цели и задачи по разработке новых изделий является залогом создания аппаратуры, удовлетворяющей потребности человека и обеспечивающей спрос в течение определенного 
времени. Это умение развивается в процессе подготовки разработчика 
радиоэлектронной аппаратуры и определяется его способностью к пространственному мышлению и объемом знаний, полученных во время 
обучения.
Данное пособие ориентировано на выработку практических навыков самостоятельной работы при решении задач в области формирования и анализа технического задания (ТЗ) на разработку электронных 
средств (ЭС) различного функционального назначения. 
Техническое задание – это документ, который входит в обязательный комплект при выполнении научно-исследовательских (НИР) 
и опытно-конструкторских (ОКР) работ. Анализ ТЗ является, как правило, первым разделом отчета по НИР и ОКР.

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА КАК ОБЪЕКТ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Классификация электронных средств

Конструктивные особенности ЭС определяются не только функциональным назначением, но и предметной областью их применения. 
Кроме того, конструкция ЭС может быть различна для аппаратуры бытового и профессионального назначения. На рис. 1.1 показана основная 
классификация ЭС. 

На основе классификации (рис. 1.1) можно выделить следующие 
предметные области применения ЭС [1]: 
• радио-, оптическая и проводная связь – передача радиосигналов от одного абонента к другому по линиям связи; 

Рис. 1.1 Основная классификация электронных средств

1 

 
 
Рис. 1.1  Основная классификация электронных средств 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

ССЭ

Назначение: 
меры 
приборы 
преобразователи 

Средства 
вычислительной  
техники 

Технические средства  
вычислительной техники: 
средство связи с реальным объектом 
периферийные устройства  

ЭЛЕКТРОННЫЕ 
СРЕДСТВА 

Радио-электронные 
средства 

Основной  
принцип: 
радиотехника 
электроника 

Системы связи: 
радио 
 проводная 
 оптическая 

Средства 
связи 

Средство 
измерений 

Способ обработки: 
аналоговый 
электронный

Средства 
автоматизации 

1.2. Особенности современных электронных средств

• радиовещание и телевидение – передача речевых, музыкальных 
и визуальных ознакомительных или развлекательных сообщений большим группам людей; 
• радиолокация – определение координат и характеристик объекта активными или пассивными методами; 
• радионавигация – особо точное определение координат объекта 
с помощью специальных источников радиоизлучения; 
• медицинская радиоэлектроника – использование методов 
и средств радиоэлектроники в электронных стимуляторах деятельности 
отдельных органов человека при создании диагностических систем; 
• радиоизмерения – создание и использование специальных 
устройств для измерения или имитации различных сигналов, преимущественно электромагнитной природы; 
• устройства обработки данных – системы электронных цифровых, аналоговых или клавишных вычислительных машин; 
• устройства записи и воспроизведения сигналов – приспособления для записи и воспроизведения акустических, визуальных и специальных сигналов на различной по физической природе носителях; 
• устройства энергетического характера – приспособления для 
непосредственного воздействия на свойства материалов или объекты 
управления и т. д.

1.2. Особенности современных электронных средств

Анализ современных ЭС различных классов как объектов проектирования [1–3] позволяет выделить ряд особенностей, основными из 
которых являются следующие:
1. Большое количество в ЭС устройств автоматики предполагает наличие сложных алгоритмов функционирования. Эти устройства 
выполняют как сервисные функции (например, защита от паразитных 
электромагнитных связей, тепловой перегрузки, автоматическое диагностирование и пр.), так и функции регулирования параметров отдельных узлов и устройств в зависимости от динамики передвижения объекта установки ЭС (например, управление системой приемопередающей 

1. Электронные средства как объект проектирования

аппаратуры искусственных спутников Земли на различных участках 
трассы – теневая или солнечная сторона и т. д.).
2. Неуклонная тенденция повышения показателей надежности 
и качества [4, 5]. Для современной космической аппаратуры, а также 
аппаратуры специального назначения срок службы должен составлять 
15–20 лет.
3. Высокие удельные массогабаритные показатели. Для отдельных 
устройств, например источников вторичного электропитания (ИВЭП), 
удельная мощность может достигать 600–800 Вт/дм3 [1, 6].
4. Применение гибридных устройств. Это ЭС, в состав которых 
могут входить как цифровые, так и аналоговые узлы и блоки, которые 
работают в широком интервале частот (от единиц герц до десятков гигагерц), напряжений (от десятых долей вольт до киловольт) и токов 
(от микроампер до сотен ампер).
5. Широкий спектр воздействия дестабилизирующих факторов [1, 5]. В общем случае ЭС должны правильно функционировать 
в условиях различных климатических и механических внешних воздействующих факторов (ВВФ): электрических, магнитных, электромагнитных полей; ионизирующего излучения (ИИ).
6. Применение в ЭС различных типов устройств, выполненных 
по интегральным и гибридно-интегральным технологиям [3, 7], позволяет иметь широкий диапазон схем конструкторско-технологических 
реализаций.
7. Внедрение процессоров и других устройств электронно-вычислительных средств (ЭВС) вызывает необходимость грамотного 
распределения функций между аппаратными и программными средствами. 
Таким образом, ЭС как объект проектирования представляют собой сложную как в схемотехническом, конструктивном, так и в технологическом плане систему, подвергающуюся широкому спектру ВВФ. 
При этом в ней протекает сразу несколько взаимосвязанных процессов 
(электрических, тепловых, аэродинамических, электромагнитных, электрохимических, деградационных и т. д.), характер протекания которых, 
в свою очередь, в значительной степени определяет потребительские 
свойства создаваемых ЭС.

1.3. Техническая совместимость электронных средств

Основные ограничения и конструкторско-технологические решения для проектируемого ЭС закладываются на этапах составления ТЗ. 
Следовательно, тщательная проработка ТЗ и его грамотный анализ являются основой для создания конкурентоспособных ЭС.

1.3. Техническая совместимость электронных средств

Современные ЭС должны удовлетворять требованиям по технической совместимости: функциональной, геометрической, биологической, 
электромагнитной, электрической, программной, технологической, метрологической, диагностической, и другим видам совместимости. Так, 
ГОСТ 30709 дает классификацию технической совместимости по видам 
и объектам совместимости и определяет совместимые и несовместимые 
объекты. 
1. Функциональная совместимость. Понятия, которые вкладываются в термин «функциональная совместимость» (ФС), могут быть 
разными для электронных средств различного назначения, но все они 
так или иначе связаны с информацией. 
Так, например, для систем связи ФС – это способность обеспечить совместную работу между собой или с другими системами по обмену информацией без дополнительных сопрягающих устройств. 
Для электронно-вычислительных средств ФС – это возможность 
взаимодействия программных и аппаратных средств разных поставщиков.
С точки зрения информационных технологий ФС – это способность двух или более систем обмениваться информацией и использовать эту информацию.
В соответствии с ГОСТ Р ИСО/ТО 16056-1 для систем телездравоохранния ФС – это способность двух и более систем (компьютеры, 
устройства связи, сети, программное обеспечение и другие компоненты 
информационных технологий) взаимодействовать друг с другом и обмениваться информацией предписанным методом для получения предсказуемого результата.
Для ЭС она обеспечивается их электрической, информационной, 
алгоритмической и программной совместимостью. 

1. Электронные средства как объект проектирования

Оценка функциональной совместимости проводится при испытаниях изделия или системы.
2. Геометрическая совместимость – это часть конструктивной 
совместимости, к ней относят следующие виды:
Техническая совместимость составных частей изделия. Этот 
вид характеризует пригодность составных частей изделия к взаимодействию в соответствии с установленными требованиями. 
Наиболее актуально это для встраиваемых узлов и блоков. Например, габаритные размеры встраиваемой автомобильной радиоаппаратуры должны точно соответствовать размерам отсеков под эти изделия. 
Так, ГОСТ 17692 устанавливает возможные габаритно-присоединительные размеры автомобильных радиоприемников в зависимости от варианта крепления.
Техническая совместимость размерная. Этот вид совместимости 
определяет возможность совместного использования изделий, конструктивно реализуемых в унифицированных и типовых несущих конструкциях. 
Для радиотехнической аппаратуры и электронно-вычислительной 
техники в системе несущих конструкций серии 482,6 мм основные размеры панелей и стоек устанавливает ГОСТ 28601.1, для шкафов и стоечных конструкций – ГОСТ 28601.2, для каркасов блочных и частично 
вдвижных – ГОСТ 28601.3, а ГОСТ 20504 оговаривает типы и основные 
размеры системы унифицированных типовых конструкций агрегатных 
комплексов государственной системы приборов (ГСП). 
Техническая совместимость вида «изделие – объект установки» 
характеризует возможность установки изделия на месте его использования. Это касается таких изделий, как комплексы и составные части 
систем. Аппаратура, установленная на борту воздушного судна, корабля, морского судна, автомобиля, а также в помещениях, должна иметь 
определенные габаритные размеры, соответствующие размерам дверных проемов, дверей и т. п.
Техническая совместимость вида «человек – изделие». Этот вид 
совместимости аналогичен предыдущему, но здесь в качестве объекта 
установки выступает человек. В данном случае должно быть определено соответствие размеров и свойств изделия эргономическим особенностям человека. Следует отметить, антропометрические, физиологические и другие данные человека зависят от расы, пола и возраста.