Основная часть ПЗ (объем 15-20 с.)
В этой части приводится обоснование всех принимаемых (выбираемых) проектных решений. Методические и технические решения излагаются, анализируются и иллюстрируются конкретными примерами, подтверждающими высказанные утверждения.
Естественно, что рассматриваемые примеры должны иметь непосредственное отношение к теме проекта.
Материал основной части следует разбить на такие разделы (главы):
1. Выбор принципов построения…;
2. Разработка функциональной схемы….;
3. Разработка принципиальной схемы….
(Вместо многоточия поставить наименование объекта проектирования).
Каждая глава в свою очередь разделяется на параграфы, параграфы на пункты. Количество таких подразделов зависит от объема рассматриваемого материала и определяется сложностью решаемой задачи. Так материал, объединяемый в одну главу, посвящается решению достаточно сложной задачи, а материал отдельных ее параграфов — решению подзадач. Таким образом, излагаемые сведения должны иметь логическую связь. И сведения различных глав должны быть логически взаимосвязаны. Это первое основное требование к изложению материала.
Логическая взаимосвязь разделов обеспечивается последовательностью изложения и ссылками на раннее приведенный материал: последующее должно являться следствием предыдущего и, соответственно, предыдущее содержать постановку задачи и предпосылки для выполнения последующего. Например, выбранные принципы построения устройства, предопределяя его структуру, должны являться основной для разработки функциональной схемы, а функциональная схема давать необходимые сведения для разработки принципиальной.
Cсылки позволяют исключить повторения, сократить текст и, тем самым, объем ПЗ. Все ссылки должны быть конкретными. Поэтому ссылочное место либо выделяется абзацем, либо имеет индивидуальный номер (метку), либо указывается страница текста.
Вторым основным требованием к изложению материала является его доказательность: все высказанные утверждения (неочевидные) необходимо доказать, то есть подтвердить их справедливость. Для этого используют ссылки на литературные источники или, выбрав метод анализа, рассматривают условия, при которых высказанное утверждение будет справедливо. Как известно, существует два метода доказательства – «прямое» и «от противного» (косвенное). Выбирается тот метод, который приводит к наиболее короткому доказательству. Сокращение объема доказательного материала достигается применением иллюстрации (рисунков, таблиц, диаграмм) и формализованных методов анализа и синтеза.
Описанный материал – неотъемлемая часть текста ПЗ. Он должен быть минимальным по объему не в ущерб полноте и ясности изложения. Это — третье требование к тексту пояснительной записки. Необходимость описания возникает при:
— обзоре литературных источников с целью выбора методов проектирования и способов реализации функций, выполняемых устройством (в целом либо его блоками);
— анализе процессов функционирования устройства и его составных частей;
— пояснении сущности выбранного метода (например, синтез) и принимаемых условий, при формулировании выводов.
Не следует описывать способы соединения элементов, если приведена соответствующая схема, так как это и так видно по схеме.
Сократить объем описательной части можно за счет использования формализованных методов анализа. Например, при описании логических зависимостей целесообразно воспользоваться их алгебраическими выражениями. Описывая процессы функционирования, следует использовать блок-схемы алгоритмов или временные диаграммы. Выбор вида иллюстрационного материала зависит как от метода анализа, так и от поставленной цели анализа.
Графическая часть проекта
К графической части относятся рисунки, диаграммы и схемы. Рисунок – небольшой по объему иллюстрационный материал, помещаемый по тексту в пояснительной записке и имеющий максимально тот же формат. На рисунках показывают схемы, диаграммы и специальные условные графические обозначения (например, карты Карно булевых функций). От чертежей они отличаются произвольным масштабом изображения и не имеют «силы» проектного документа. Рисунки должны располагаться непосредственно после ссылки на них в тексте и выполняться на листах пояснительной записки. Ссылки на рисунки выполняются в соответствии с ГОСТ 2.105-95, при этом указывается слово «рисунок» и далее следует порядковый номер без знака «№». Все иллюстрации имеют сквозную нумерацию. Возможна нумерация в пределах раздела арабскими цифрами. При этом номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстраций, разделенных точкой, например: рисунок 3.5.
Иллюстрации могут иметь пояснительные данные (подрисуночный текст) и наименование, которые помещают под иллюстрацией. Слово «Рисунок» и наименование помещают после пояснительных данных и располагают следующим образом:
Рисунок 1 – Функциональная схема блока приема информации.
Условные графические обозначения всех элементов и ИМС следует привести в одном масштабе.
Если рисунками являются фрагменты функциональных или принципиальных схем, то к ним предъявляются такие же требования, что и к чертежам названных схем. (Исключается необходимость спецификаций и регламентированных ГОСТами основных надписей).
Рисунки схем несут информацию о количестве и номенклатуре используемых функциональных элементов (и блоков) и об их взаимосвязях. А функциональные и принципиальные схемы дополнительно позволяют уяснить назначение «элемента» и даже назначение его входов/выходов. Это можно сделать по меткам и специальным символам, проставляемым на условно-графическом обозначении (УГО) «элемента». Поэтому такую информацию не следует приводить в тексте записки. Исключение составляют многофункциональные (универсальные) логические модули, функции которых меняются в зависимости от последовательности входных сигналов или от способа подключения входов.
В проекте, при анализе функционирования устройства во времени, строятся временные диаграммы. Они вычерчиваются как для устройства в целом, так и для какой-либо его части. На диаграммах показывают состояние каждого «элемента», условно отображаемое значениями сигналов на его входах и выходах в любой момент времени. Функционирование рассматривается в дискретном, так называемом машинном времени, за «единицу» которого принимается некоторый интервал. Величина интервала определяет масштаб по оси абсцисс (масштаб времени) и может выбираться произвольно, но так чтобы наглядно и соразмерно отобразить длительность сигналов и длительность переходных процессов при переходе элемента из одного состояния в другое. Если длительностью перехода можно пренебречь либо она существенно меньше длительности устойчивого состояния, то переход показывают вертикальной линией («скачком») от одного значения к другому. В противном случае переходы изображают наклонными линиями. Их наклон выбирают в зависимости от длительностей переходных процессов.
Временные диаграммы, построенные с учетом длительности переходных процессов, позволяют установить временные соотношения для оценки быстродействия устройства в целом и каждой его части. Для этого на диаграммах следует указать характерные моменты времени (ti, i – 0,.1,2…).
Функциональные схемы микроэлектронных устройств оформляют, руководствуясь следующими требованиями:
2.3.1. Все УГО электрических элементов и ИМС должны соответствовать государственным стандартам ЕСКД.
2.3.2. Исполнитель самостоятельно, следуя рекомендациям ГОСТ 2.743-82, может формировать УГО ИМС и функциональных узлов без учета существующих ИМС промышленного выпуска.
2.3.3. Размеры УГО должны соответствовать указанным в стандартах. Если стандарт не содержит прямых сведений о размерах, то УГО вычерчивается в тех размерах, в которых оно приведено в стандарте.
2.3.4. Масштаб изображения УГО можно пропорционально (уменьшать либо увеличивать), сохраняя коэффициент пропорциональности постоянным для всех элементов рассматриваемой схемы. Минимальный шаг базового коэффициента «а» следует выбирать равным 5 мм.
2.3.5. Все элементы функциональной схемы должны иметь позиционные обозначения, формируемые по ГОСТ 2.710-81 (Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах). При этом в обозначениях допускается сведения о конструктивном расположении элемента не указывать.
2.3.6. УГО функциональных модулей (шифраторов, дешифраторов, регистров, счетчиков и т.д.) должны содержать метки основных функций и метки входов/выходов. Все метки на УГО элементов цифровой техники следует составлять по ГОСТ 2.743-82.
2.3.7. Если ГОСТами не предусмотрено УГО требуемого элемента или модуля и его нельзя сформировать в соответствии с рекомендациями ГОСТов, такие модули и элементы показывают как на принципиальных схемах. В некоторых случаях можно ввести новое графическое обозначение и обязательно пояснить его на свободном поле чертежа.
2.3.8. Функциональные схемы, по формату не превышающие размеры листа пояснительной записки, следует располагать по тексту, в противном случае – в приложении к записке.
Таким образом, функциональные схемы, благодаря применению сложных УГО модулей и элементов, отсутствию информации о типономиналах стандартных ИМС и о конструктивном расположении (по корпусам ИМС) элементов, дают ясное представление о способах реализации функций и более просты в чтении и анализе.
Принципиальные схемы, как и функциональные, должны удовлетворять требованиям 2.3.1., 2.3.3., 2.3.4. , 2.3.6., 2.3.8 (см. выше.).
В отличие от требования 2.3.5., на принципиальных схемах позиционные обозначения цифровых элементов должны содержать сведения о конструктивной принадлежности к ИМС стандартного вида (промышленного выпуска). Например, микросхема К155ЛАЗ содержит 4 логических элемента 2И-НЕ, имеющих индивидуальные входы и выходы ее можно показать одним УГО в виде прямоугольника, разделенного линиями на 4 одинаковые части (по числу элементов), либо УГО каждого элемента расположить в различных местах схемы.
В последнем случае позиционные обозначения необходимо сформировать с учетом принадлежности элемента к названной микросхеме. Позиционное обозначение состоит из одной или двух букв латинского алфавита, порядкового номера ИМС в схеме и номера элемента в составе ИМС.
Буквенный код указывает вид ИМС (цифровая или аналоговая). Если в схеме имеются и цифровые и аналоговые ИМС, то применяют двухбуквенный код: DD – для цифровых; DA – для аналоговых. Однобуквенный код из одной буквы D следует использовать, когда в схеме нет аналоговых ИМС.
Микросхемы нумеруются десятичными числами слева-направо и сверху-вниз чертежа или рисунка принципиальной схемы. Номер микросхемы записывают после буквенного кода позиционного обозначения без пробела (например, D23 – двадцать третья цифровая ИМС).
Номер элемента в составе ИМС записывается через точку после номера ИМС. Например, D23.4 будет соответствовать позиционному обозначению 4-го элемента в ИМС с позиционным обозначением D23.
Так как принципиальные схемы разрабатываются только на ИМС и электрорадиоэлементах промышленного выпуска, то все УГО элементов и ИМС промышленного выпуска имеют ограниченное число входов и выходов. Данный факт приводит к необходимости разрабатывать схемы с большим числом входов (или выходов) на ИМС с меньшим числом выводов. Тогда как на функциональной схеме можно показать УГО элемента с произвольным числом выводов.
Принципиальную схему всего проектируемого устройства следует оформить чертежом стандартного формата согласно требованиям ГОСТов к схемной документации.
Плотность (насыщенность) чертежа не должна быть чрезмерной и в то же время на рабочем поле не должны оставаться свободные места. Этого можно достичь правильным выбором формата чертежа при соблюдении требований к размерам условных графических обозначений элементов и линий электрических связей на рассматриваемой схеме.
Часто нормальную насыщенность чертежа (схемы) можно обеспечить рациональным использованием линий групповой электрической связи – «шин» или «жгутов». То есть однолинейного и многолинейного способов изображения электрических соединений элементов.
Следует помнить основные правила выполнения групповой связи:
— линия групповой связи показывается удвоенной толщиной;
— нельзя в шину «прятать» электрические соединения линий, необходимо эти соединения показать вне жгута;
— линии одиночной связи (входящая и выходящая из шины) помечаются одинаковыми порядковыми номерами, не могут являться продолжением одна другой и должны располагаться в различных местах шины);
— входящая и выходящая линии вычерчиваются к шине под прямым углом либо с изломом под углом в 45. Причем излом показывает направление, в котором следует искать выходящую и, соответственно, входящую линии;
— в одну линию групповой связи допускается объединять линии электрических соединений элементов только одного функционального назначения. Не следует «опутывать» все элементы схемы одной шиной.