PCB6. Выпускная квалификационная работа

Длительность дисциплины: 66 ак.ч.

Аннотация

Модуль представляет собой практическую стажировку, в ходе которой слушатели закрепляют все полученные знания на реальном сквозном проекте, максимально приближенном к индустриальной задаче. На выбор предлагается два варианта дипломного проекта: модуль управления на STM32/Arduino с интерфейсами USB, RS-485, Ethernet либо коммутатор питания DC/DC с защитой. Под руководством преподавателя слушатель последовательно проходит все этапы проектирования: от технического задания до готовой печатной платы, включая разработку принципиальной схемы, топологию (2–4 слоя), создание 3D-модели и полного комплекта конструкторской документации. В процессе работы применяются все изученные ранее инструменты: иерархическое проектирование, SPICE-симуляция, SI-анализ, правила проектирования (Design Rules), трассировка высокоскоростных интерфейсов, работа с полигонами, генерация Gerber-файлов и оформление документации по ГОСТ. Итогом стажировки является защита полностью готового проекта с выходными файлами для производства, что полностью моделирует реальную инженерную деятельность и служит портфолио для трудоустройства.

Знания и умения, полученные в результате изучения

Знать:

Полный цикл проектирования электронного устройства: от технического задания до передачи готового пакета документации в производство.
Требования к проектированию устройств с интерфейсами USB, RS-485, Ethernet: подстройка длин дорожек, дифференциальные пары, волновое сопротивление, согласование линий.
Принципы построения DC/DC коммутаторов с защитой по току и напряжению (overcurrent, overvoltage protection).
Состав полного комплекта конструкторской документации (КД) по ГОСТ для передачи на завод-изготовитель.
Структуру и содержание пояснительной записки, презентации и других материалов для защиты дипломного проекта.

Уметь:

Самостоятельно разрабатывать принципиальную схему в Altium Designer под заданное техническое задание без пошаговых инструкций.
Выполнять топологию печатной платы сложностью 2–4 слоя с учетом высокоскоростных интерфейсов и требований по целостности сигналов (SI).
Проводить SPICE-симуляцию ключевых узлов схемы (переходные процессы, АЧХ, токи/напряжения) для верификации режимов работы.
Формировать полный комплект производственных файлов: Gerber, Drill, Pick and Place, 3D Step, DRC-отчет.
Оформлять конструкторскую документацию по ГОСТ (спецификации по формам, сборочные чертежи в Draftsman, ведомость покупных изделий, пояснительную записку).

Иметь навыки:

Самостоятельного сквозного проектирования электронного устройства «под ключ» без внешнего контроля и подсказок.
Принятия инженерных компромиссов между электрическими характеристиками, технологичностью (DFM), стоимостью компонентов и сроками разработки.
Поиска и выбора компонентов: работа с даташитами (на английском языке), сравнение аналогов, проверка наличия на рынке.
Публичной защиты и презентации готового проекта с обоснованием всех принятых конструкторских и схемотехнических решений.
Формирования профессионального портфолио, готового для демонстрации потенциальному работодателю.

Содержание дисциплины

Тема .1 Выполнение дипломного проекта:

Вариант A: Модуль управления (STM32/Arduino) с интерфейсами (USB, RS-485, Ethernet).
Вариант B: Коммутатор питания DC/DC с защитой.

Результат: Схема + Топология (2-4 слоя) + 3D-модель + Полный комплект КД.
Консультации с преподавателем

Для успешной защиты слушатель должен предоставить готовый продукт, демонстрирующий все навыки:

Принципиальная схема: Многостраничный проект с иерархией.
Библиотеки: УГО и Footprint для отсутствующих в стандартных библиотеках компонентов.
Печатная плата: Двух- или четырёхслойная плата с элементами SMD 0805/0603, микроконтроллером (QFP) и разъемами.
Документация: Файлы Gerber, спецификация по ГОСТ, 3D-модель платы в сборе.