Введение в методологию системо- и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Томский государственный университет  
систем управления и радиоэлектроники 

 
 
 
 
 
 

Н.Н. Кривин 

 
 

ВВЕДЕНИЕ В МЕТОДОЛОГИЮ СИСТЕМО-  

И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ  

ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 

 
 

Учебное пособие для бакалавриата,  

специалитета и магистратуры 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 

Издательство ТУСУРа 

2020 

УДК 621.38.061.001.2+621.396.6.061.001.2 
ББК 32.81+32.844 
 
К820 
 

Рецензенты: 

Русановский С.А., канд. техн. наук, ген. директор АО «НПЦ "Полюс"» 

Губарев Ф.А., канд. техн. наук, Нац. исслед. Томск. политехн. ун-т 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кривин, Николай Николаевич 
К820 
Введение в методологию системо- и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств : учеб. пособие для бакалавриата, специалитета и магистратуры / Н.Н. Кривин. – Томск : Изд-во 
Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2020. – 250 с. 
ISBN 978-5-86889-895-2 
Изложены основы методологии системо- и схемотехнического проектирования 
технических средств, работа которых основана на принципах электроники и радиотехники. 
Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования. 
Для студентов бакалавриата, специалитета и магистратуры образовательных организаций высшего образования конструкторского, радиотехнического, электронного 
и приборостроительного профилей, а также аспирантов, преподавателей, проектировщиков и разработчиков электроники, практических и научных работников. 
Данное учебное пособие представляет результат работы, выполнявшейся в период с 2014 по 2020 гг. при финансовой поддержке МОН РФ в рамках конкурса «Новые 
кадры для оборонно-промышленного комплекса». 
 
УДК 621.38.061.001.2+621.396.6.061.001.2 
 
ББК 32.81+32.844 
 
ISBN 978-5-86889-895-2 
 Кривин Н.Н., 2020 
 
 Томск. гос. ун-т систем упр. 
 
 и радиоэлектроники, 2020 

Оглавление 

Предисловие ................................................................................................. 5 

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМО-   
И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ  
И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ.................................................... 11 

Выводы ................................................................................................... 27 
Контрольные вопросы ........................................................................... 28 
Упражнения ............................................................................................ 29 

Глава 2 ОСНОВАНИЯ МЕТОДОЛОГИИ СИСТЕМО-   
И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ  
И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ.................................................... 30 

2.1 Предварительные замечания ........................................................... 30 
2.2 Философско-психологические и системные основания  
методологии проектной деятельности .................................................. 31 
2.3 Науковедческие основания методологии проектной  
деятельности ........................................................................................... 40 
2.4 Эстетические и этические основания методологии проектной 
деятельности ........................................................................................... 51 
Выводы ................................................................................................... 63 
Контрольные вопросы ........................................................................... 63 
Упражнения..................................................................................................... 65 

Глава 3 СХЕМА МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ  
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ...................................................................... 68 

3.1 Характеристики проектной деятельности ...................................... 68 
3.2 Логическая структура проектной деятельности ............................. 82 
3.2 Временная структура проектной деятельности............................ 107 
Выводы ................................................................................................. 135 
Контрольные вопросы ......................................................................... 136 
Упражнения .......................................................................................... 138 

Глава 4 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОННЫХ  
И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ.................................................. 141 

4.1 Положение электронных и радиоэлектронных средств  
в общей классификации систем.  Иерархия электронных  
и радиоэлектронных систем ................................................................ 141 
4.2 Жизненный цикл технической системы ....................................... 144 

4.3 Уровни готовности технологии ..................................................... 161 
4.4 Законы и закономерности развития техники ................................ 166 
4.4 Программные системы ................................................................... 182 
Выводы ................................................................................................. 202 
Контрольные вопросы.......................................................................... 204 
Упражнения .......................................................................................... 206 

Глава 5 ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ СИСТЕМО-   
И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ  
ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ................... 210 

5.1 Алгоритм системотехнического проектирования электронных  
и радиоэлектронных средств ............................................................... 210 
5.2 Алгоритм схемотехнического проектирования электронных  
и радиоэлектронных средств ............................................................... 220 
Контрольные вопросы.......................................................................... 222 
Упражнения .......................................................................................... 223 

Библиографический список ..................................................................... 224 

Приложение 1 Кодекс этики ученых и инженеров ................................ 229 

Приложение 2 Кейс-задания по инженерной этике ............................... 234 

Список принятых сокращений .............................................................. 246 

 

 

Предисловие 

Рост масштабов и усложнение способов организации деятельно
сти по созданию инженерных объектов, повышение степени ответственности за ее результаты, быстрое возрастание сложности возникающих при этом научных, технических и управленческих проблем 
привели к появлению в середине XX века новой прикладной сис- 
темной методологии — системной инженерии (Systems Engineering). 
Важность обучения системной инженерии была осознана в нашей 
стране в 70-х годах ХХ века. Именно на это время приходится период 
быстрого становления системной инженерии в СССР, где она получила название «системотехника». 

В современных разработках зарубежных специалистов системная 

инженерия рассматривается как комплексный, мультидисциплинарный подход и методика создания сложных систем и признается в качестве фундамента, на основе которого можно обеспечить и гарантированно поддерживать надежную и устойчивую связь между миссией, 
стратегическими целями, конкретными задачами и измеримыми результатами инженерной деятельности. Недаром один из видных зарубежных специалистов по системной инженерии Дерек Хитчинс (Derek 
K. Hitchins) назвал системную инженерию системной методологией 
XXI века1. 

Впечатляющие преобразования, происходящие сегодня в области  

создания сложных инженерных объектов и обусловленные революцией в сфере информатизации, глобализацией систем и быстрым внедрением инноваций; появление новых классов инженерно-насыщенных 
систем, включая социотехнические системы, распределенные энергетические, транспортные, оборонные и коммуникационные системы 
масштаба страны, а также развитие мегасистем привели в нашей стране к пониманию необходимости проведения работ и подготовки кадров в области системной инженерии. 

Учебно-методические материалы по системотехнике на русском 

языке практически отсутствуют. Последний отечественный учебник 

                                         
1 Hitchins D.K. Systems Engineering. A 21st Century Systems Methodology. 

Wiley, 2007. 

по этой проблематике был издан в СССР в 1985 году, а перевод с английского языка и издание в 2014 году одного из наиболее востребованных в мире учебников по системной инженерии — книги профессора А. Косякова и соавторов «Системная инженерия. Принципы и 
практика» – наряду с важнейшими достоинствами, такими как нацеленность на овладение студентами подходом системного инженера, 
обладает и безусловными недостатками, среди которых можно выделить ориентированность на сложившуюся в США практику организации и управления работами по созданию крупных систем, которая отличается от подобной практики в нашей стране. 

Также необходимо указать на отсутствие в настоящее время оте
чественных учебных пособий, рассматривающих на доступном для 
студентов уровне методологические вопросы системотехнического 
проектирования электронных и радиоэлектронных средств и связывающих единым методологическим подходом системный уровень 
проектирования с проектированием электронных и радиоэлектронных 
средств на уровне принципиальных электрических схем. Это и послужило причиной создания данного учебного пособия, которое, помимо 
формирования достаточно полного представления об обширной предметной области дисциплины, позволило бы на основе алгоритмического подхода к последовательности изложения материала сформировать у студентов системо- и схемотехническое мышление в области 
проектирования технических систем, работа которых основана на 
принципах электроники и радиотехники. В качестве отправного пункта для синтеза содержания дисциплины были взяты требования ФГОС 
ВО 3+ и 3++ к формированию следующих компетенций: 

 по направлению бакалавриата 11.03.03 «Конструирование и 

технология электронных средств»: 

– готовность осуществлять сбор и анализ исходных данных для 

расчета и проектирования деталей, узлов и модулей электронных 
средств (ПК-5); 

– готовность выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и 

модулей электронных средств, в соответствии с техническим заданием 
с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-6); 

– способность выполнять расчет и проектирование электронных 

приборов, схем и устройств различного функционального назначения  

в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПКР-3); 

 по направлениям магистратуры 11.04.03 «Конструирование и 

технология электронных средств» и 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника»: 

– способность определять цели, осуществлять постановку задач 

проектирования электронных приборов, схем и устройств различного 
функционального назначения, подготавливать технические задания на 
выполнение проектных работ (ПКР-15); 

– способность проектировать устройства, приборы и системы 

электронной техники с учетом заданных требований (ПКР-16); 

 по специальности 25.05.03 «Техническая эксплуатация транс
портного радиооборудования»: 

– готовность к проектированию и разработке сервисного, вспомо
гательного оборудования, схемных решений и средств автоматизации 
процессов эксплуатации (ПК-23). 

Поясним смысл использования термина «методология» в названии 

учебного пособия. 

Методология — это учение об организации деятельности. Пред
мет методологии — организация деятельности. При этом понятие  
«организация» понимается в значениях свойства (внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия более или менее дифференцированных и автономных частей целого, обусловленная его 
строением) и процесса (совокупность процессов или действий, ведущих к образованию и совершенствованию взаимосвязей между частями целого). 

В свою очередь известно, что человеческая деятельность разделя
ется на репродуктивную и продуктивную.  

Репродуктивная деятельность копирует чужую деятельность или 

собственную деятельность, освоенную в предшествующем опыте. 
Другими словами, специалисты высшей категории и профессионалы 
своего дела в методологии не нуждаются, так как у них уже сформировано соответствующее мышление и оптимально организована их 
деятельность. 

Другое дело — продуктивная деятельность, направленная на  

получение объективно нового или субъективно нового результата. 

Любая научно-исследовательская деятельность, если она осуществляется более или менее грамотно, по определению всегда направлена на 
объективно новый результат. Инновационная деятельность специалиста-практика может быть направлена как на объективно новый, так и 
на субъективно новый (для данного специалиста или для данного 
предприятия, учреждения) результат. Учебная деятельность всегда  
направлена на субъективно новый (для каждого конкретного обучающегося) результат. Поэтому в случае продуктивной деятельности и 
возникает необходимость ее организации, то есть возникает необходимость применения методологии. 

На взгляд автора учебного пособия, самое общее, полное и не- 

противоречивое изложение методологии приведено в работе Новико- 
ва А. М. и Новикова Д. А.2. Оно легло в основу организации структуры второй и третьей глав данного учебного пособия. 

В настоящем учебном пособии рассматриваются основные поня
тия предметной области дисциплины, основания и схема методологии 
проектной деятельности, определяется положение ЭРЭС среди множества технических систем и дается их краткая характеристика. В последней главе приводится обобщенный алгоритм системо- и схемотехнического проектирования ЭРЭС. 

В конце глав приводятся контрольные вопросы и упражнения для 

закрепления материала. В приложениях читатель найдет справочный и 
вспомогательный материал для выполнения упражнений и решения 
задач. 

Системотехника — это междисциплинарный подход к созданию 

больших и сложных систем, которые соответствуют определенному 
набору экономических и технических требований. В аэрокосмической 
и оборонной промышленности системная инженерия используется уже 
давно3, и многие из полученных опытным путем знаний уже при- 
меняются и в других сферах деятельности человека. Автомобили,  

                                         
2 Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология. М.: Синтег, 2007. 668 с. 
3 Дружинин В.В., Конторов Д.С. Вопросы военной системотехники. М.: Ор
дена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства обороны СССР, 1976. 224 с. 

Гуд Г.Х., Макол Р.Э. Системотехника. Введение в проектирование больших 

систем / пер. с англ. К.Н. Трофимова, С.Е. Жорно, И.В. Соловьева; под ред.  
Г.Н. Поварова. М. : Советское радио, 1962. 390 с. 

телефоны, телевизоры становятся все «умнее», и для их разработки  
и производства требуются технологии эпохи покорения космоса. Очевидно, что большую и сложную техническую систему не под силу создать одному инженеру-системотехнику. Эта задача может быть решена только коллективными усилиями множества специалистов из самых 
разных областей науки и техники. Автор надеется, что данное учебное 
пособие поможет будущим системотехникам осознать всю важность 
коллективного мышления, коммуникации и деятельности в своей профессиональной области, а также сформировать соответствующие этой 
деятельности компетенции. 

В результате систематического изучения материала данного учеб
ного пособия студенты будут: 

знать основания и схему методологии системо- и схемотехниче
ского проектирования электронных и радиоэлектронных средств; связи дисциплины с предметными областями смежных наук; принципы  
системного подхода в проектной деятельности; обобщенный алгоритм 
системо- и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств; общие характеристики электронных и радиоэлектронных средств; основные законы и закономерности развития 
технических средств; классификацию программных систем; 

уметь использовать основания и схему методологии системо-  

и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств для организации и планирования своей проектной деятельности; применять основные законы и закономерности развития 
технических средств для создания и разработки идей и концепций  
инновационной техники; применять обобщённый алгоритм системо-  
и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств;  

владеть методологией системо- и схемотехнического проектиро
вания электронных и радиоэлектронных средств; навыками системного мышления. 

Автор выражает признательность за поддержку сотрудникам  

Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники: декану радиоконструкторского факультета доценту 
Озеркину Денису Витальевичу, доценту кафедры конструирования  

и производства радиоаппаратуры (КИПР) Чернышеву Александру 
Анатольевичу, профессору кафедры КИПР Масалову Евгению Викторовичу, а также организаторам конкурса «Новые кадры для обороннопромышленного комплекса». 
 
 

Глава 1 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМО-  
И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ  

 
 

Точное логическое определение понятий —  

главнейшее условие истинного знания. 

Сократ 

 

Первые понятия, с которых начинается 
какая-нибудь наука, должны быть ясны 

и приведены к самому меньшему числу.  

Тогда только они могут служить прочным 

и достаточным основанием учения. 

Н.И. Лобачевский 

 
Изучение любой дисциплины начинается с рассмотрения ее пред
метной области, т.е. с тех ключевых и общих в масштабах этой предметной области категорий, на которых базируется все остальное знание дисциплины. К основным категориям предметной области 
дисциплины «Методология системо- и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств» относятся следующие термины: электронное средство, радиоэлектронное средство,  
радиотехника, системотехника, схемотехника, методология, проектирование. Рассмотрим определения этих понятий. 

Электронное средство (ЭС) — это изделие и его составные части, 

в основу функционирования которых положены физические принципы 
электроники. 

Примеры ЭС: электронные часы, монитор компьютера, компьютерный системный блок, электронные весы, mp3-плеер, калькулятор,  
робопылесос и т. д. 

Радиоэлектронное средство (РЭС) — это изделие и его состав
ные части, в основу функционирования которых положены физические принципы радиотехники и электроники [1]. 

Примеры РЭС: рация, телевизор, радиоприемник, мобильный телефон, радиотелефон, радиолокационная система, RFID-метка и т. д. 

Электронные и радиоэлектронные средства составляют иерархию 

электронных и радиоэлектронных систем, на базовом уровне которой 
располагаются электрорадиоэлементы. Из электрорадиоэлементов на 
принципиальном уровне слагаются функциональные узлы, назначение 
которых заключается в преобразовании величины одного из параметров технического процесса. В свою очередь разные функциональные 
узлы, связанные друг с другом по определенным правилам, образуют 
электронное или радиоэлектронное устройство. Устройства, связанные 
друг с другом, образуют электронные/радиоэлектронные комплексы 
или системы. Таким образом, складывается иерархия электронных и 
радиоэлектронных систем. 

Радиотехника — наука об электромагнитных колебаниях и вол
нах длиной от десятков километров до десятых долей миллиметра, методах их генерации, усиления, преобразования, излучения, распространения, приема, помехоустойчивой обработки; отрасль техники, 
связанная с использованием электромагнитных колебаний и волн для 
передачи информации (системы связи, управления, радиовещания, телевидения), ее извлечения (радиолокация, радионавигация, научные 
исследования, технологические процессы), а также для радиопротиводействия передаче и извлечению информации [2]. 

Развитие радиотехники базируется на достижениях радиофизики, 

физики диэлектриков и полупроводников, акустики, автоматики, электроники (вакуумной и полупроводниковой техники, микроэлектроники, функциональной электроники), вычислительной техники и других 
смежных областей, многие из которых возникли и развились на основе 
радиотехники. 

Среди основных разделов радиотехники следует выделить: гене
рирование электрических колебаний, прием и обработку дискретных и 
аналоговых сигналов; излучение и распространение радиоволн в свободном  пространстве, различных средах и направляющих системах; 
теорию информации, статистический синтез информационных систем, 
оптимальные методы обработки, автоматическое регулирование радиосистем, запись и воспроизведение передаваемой информации. 

Если в первые годы своего развития радиотехника служила только 

для беспроволочной телеграфии, то современная радиотехника характеризуется проникновением практически во все сферы человеческой