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. 

1.3. Техническая совместимость электронных средств

К геометрической совместимости относят также техническую совместимость вида «изделие – тара (упаковка)». 
Геометрическая совместимость важна для изделий ГСП.
3. Биологическая совместимость. Можно выделить два вида 
воздействий: внешней среды на аппаратуру и аппаратуры на внешнюю 
среду.
К биологическим внешним воздействующим факторам относят 
организмы или их сообщества, оказывающие внешние воздействия 
и вызывающие нарушение исправного и работоспособного состояния 
изделия (ГОСТ 26883, ГОСТ Р 56257).
В биологических факторах (ГОСТ Р 56257) обычно выделяют воздействие на технические системы:
• плесневых грибов и других микроорганизмов;
• насекомых;
• грызунов.
Иногда в виде биологических факторов воздействия внешней 
среды могут выступать пресмыкающиеся или животные. Эти факторы 
воздействуют, как правило, на приборы и системы, работающие в полевых условиях. Воздействие человека тоже в ряде случаев целесообразно 
включать в этот класс факторов.
Плесневые грибы оказывают негативное воздействие на конструкционные материалы. При взаимодействии с ними грибковые образования выделяют кислоты различного вида, которые вызывают 
разложение изоляционных материалов и пластмасс. Особенно подвержены действию грибковой плесени пластмассы на целлюлозной основе. 
В электронных средствах возможно ухудшение электрических соединений за счет коррозии контактов.
При воздействии этих факторов необходимо защищать внутренний 
объем конструкции от проникновения влаги, обеспечивать хорошую вентиляцию или использовать покрытия специальными защитными лаками.
Негативное воздействие насекомых проявляется в первую очередь 
в накоплении их пылевидных биологических остатков, которые при разложении выделяют тепло. 
Грызуны повреждают приборы, тару и упаковку, теплоизоляционные материалы, резинотехнические изделия, пленки, кабель и т. д., 
но сильно реагируют на ультразвуковое излучение от электрического 

1. Электронные средства как объект проектирования

монтажа. Следовательно, оно может либо отпугнуть грызунов, либо 
привлечь их.
В общем случае все виды биоповреждений ЭС можно разделить 
на типы:
• механическое разрушение при контакте с организмами;
• ухудшение эксплуатационных параметров;
• биохимическое разрушение;
• биокоррозия.
Обычно требования биосовместимости с человеком проверяют 
для тех частей приборов, которые вступают в непосредственный контакт 
с пользователем в процессе работы. Обязательная оценка биологического 
воздействия проводится для медицинских изделий по ГОСТ ISO 10993-1. 
При этом различают следующие типы совместимости: информационная, психологическая, энергетическая, антропометрическая и технико-эстетическая.
Информационная совместимость – это совместимость техники 
с психофизиологическим возможностям человека.
Психологическая совместимость учитывает психические возможности человека и определяет соответствие изделия с ними (особенности восприятия, мышления, ассоциации, цветоощущения).
Энергетическая совместимость предполагает согласование органов управления с оптимальными возможностями оператора в отношении прилагаемых усилий, скорости и точности движений.
Антропометрическая совместимость – это учет размеров тела 
человека, возможности обзора пространства, а также положение оператора в процессе работы с целью минимальной затраты физических сил.
Общие эргономические требования устанавливает ГОСТ 22269. 
Технико-эстетическая совместимость заключается в удовлетворенности человека при обращении с приборами (дизайн, оформление 
конструкций, способы визуализации процессов). С этой точки зрения 
при анализе биологической совместимости человека и ЭС учитывают 
следующий ряд факторов, влияющих на общую эффективность действий оператора:
• положение тела оператора;
• расположение органов управления;
• размер, форма органов управления;