BME VIK - Áramkör- és készüléktervezés

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Áramkör- és készüléktervezés

A tantárgy angol neve: Circuit and Electronic System Design

Adatlap utolsó módosítása: 2024. április 18.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnök, BSc, Mikroelektronikai Hardvertervezés és Intergráció specializáció

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIETAC10	5	2/2/0/v	5

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Géczy Attila,

A tantárgy tanszéki weboldala www.ett.bme.hu

4. A tantárgy előadója Dr. Géczy Attila, egyetemi docens, BME-ETT
Dr. Berényi Richárd, egyetemi docens, BME-ETT
Dr. Krammer Olivér, egyetemi docens, BME-ETT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronikai Technológia

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

Szakirany("AVIN22-MIKRTERVINT", _) VAGY
Szakirany("AVIN22-ELHARDVINT", _) VAGY
Szakirany("AVINmikroterv", _) VAGY
Szakirany("AVINmikrogyart", _)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Kötelező: -

Ajánlott: -

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célkitűzése, hogy megtanítsa azt a tervezési folyamatot, amelynek során elektronikai szempontból meghatározott körülmények között üzemeltethető áramkörök és eszközök alkothatóak, emellett gyakorlati példákon keresztül szemléltesse a tervezést befolyásoló gyárthatósági, tesztelhetőségi, zavarvédelmi, termikus szempontokat. Kiemelt fontosságú a gyakorlatias megközelítés és a felmerülő problémákra adható modern válaszok áttekintése, az ipari munka színvonalának igénye mentén.

Megszerezhető készségek, képességek: a tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatók képesek lesznek elektronikai és mikroelektronikai alkatrészekből, részegységekből összetett, a kor műszaki technológiai színvonalának megfelelő, elektronikai termékek (moduláramkörök, készülékek, rendszerek) tervezésében részt venni, valamint más mérnöki státuszban a termékfejlesztéssel kommunikálni. Készségszintű ismereteket szereznek a számítógépes tervezőrendszerek kezelését és alkalmazását illetően.

8. A tantárgy részletes tematikája 0. Bevezetés, tárgykövetelmények, alapfogalmak tisztázása, összefoglalása.
1. Számítógéppel segített tervezés az elektronikában. A számítógéppel segített tervezőrendszer felépítése. Az elvi kapcsolási rajz tervezés módszerei, lehetőségei, funkciói.
2. Alkatrészek csoportosítása, adatlapok értelmezése, alkatrészek kiválasztása a tervezéshez, tervezői segédeszközök, külső segédeszközök, könyvtármenedzsment, alkatrészdefiníció szabványos létrehozása.
3. Egy tipikus áramköri modul tervezésének analízise. Részfeladatokra bontás, elektromos és elektronikus részegységek áramköri tervezése. Rendszertechnikai alapok.
4. Áramköri lemezek technológiai tervezési irányelvei. Szabványos tervezési alapok, technológiai korlátok, javaslatok.
5. Stencilek tervezési irányelvei, technológiai megvalósítások kifejtése, Design for Manufacturing (DfM) alapok.
6. Szerkezeti konstrukció fogalma és feladatai. Vázrendszerek. Földelési rendszerek, ergonómiai alapok. Elektronikus készülékek üzembiztonsága. Érintésvédelmi konstrukciós intézkedések. IP védettségi fokozatok. A túláram fogalma. A túláramvédelem eszközei.
7. Termikus konstrukció szükségessége. Termikus egymásra hatás. Termikus szimuláció. Hőátadási folyamatok: hővezetés, hőszállítás, hősugárzás. Összetett hőátadás, bordázott felületek hőátadása, hűtőbordák méretezése.
8. Elektromágneses zavarvédelem fogalma, emissziós és immunitási szintek. Az elektromos zavarás folyamata. Jelvezetékek védelme, potenciál-elválasztás. Árnyékolások fizikája, alkatrészek, kártyák, készülékek, helyiségek árnyékolása. Zavarérzékeny berendezések védelme.
9: Tápegységek, konverterek vizsgálata. Buck és boost konverterek alapjai. Alkalmazástechnikai megfontolások.
10: Órajel, kommunikációs buszok, perifériák. Modern építőelemek. Mikrokontroller, fejlesztőkártyák, shieldek, szenzormodulok.
11: Vezeték nélküli modulok tervezése. Kommunikációs szabványok, RFID, Bluetooth az áramköri hordozón.
12: Készüléktervezés: Mechatronikai co-design, elektronikai eszközök 3D tervezésének alapjai, szoftverek és formátumok.
13: Készüléktervezés: a megtervezett elektronikai készülékek validációja. Gyakorlati példák, esettanulmányok.
14: Ipari előadás a készülékfejlesztés témakörében (tartalék)

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) CAD 1. : Logikai tervezés, ismerkedés a szoftvercsaláddal, könyvtárszerkezet, belső és külső könyvtárelemek alkalmazása sematikus ábra tervezésének lehetőségei.
CAD 2. : Sematikus ábra berajzolása.
CAD 3. : Alkatrész editor (szimbólum + footprint). Design rule, bill of materials.
CAD 4. : Layout tervezés alapjai, logikai és layout tervek összekapcsolása, netlista, alkatrészek mozgatása, iteráció.
CAD 5. : Panel elrendezés, huzalozás tervezés.
CAD 6. : Design rule check, gyártófileok előkészítése.
CAD 7. : Szkriptek lértehozása a layout tervezéshez: 2D grafika importálás, beültetőfile generálás.
CAD 8. : Stenciltervezési irányelvek, számítási példák, validáció a kész terven.
CAD 9. : Elektronikai alkatrészek 3D értelmezése. 3D tervező program megismerése egyszerű példákon keresztül.
CAD 10. : 3D modellek betöltése, konverziója, validációja. 3D modellek kész tervhez való illesztése. 3D export-import folyamatok.
FEM 11. : Szerelvény termikus vizsgálata, panel disszipáció.
FEM 12. : Hűtési megoldások (pl passzív borda, aktív ventilátor) hatása a szerelvény melegedésére.
FEM 13. : Hűtőbordák geometriai és konstrukciós vizsgálata végeselem modellezéssel.

10. Követelmények

Az aláírás megszerzésének feltétele a gyakorlatokon való legalább 70%-os részvétel. Ez hét darab koncentrált, 4 órás gyakorlati foglalkozást jelent és ezek sikeres teljesítését.
1 darab hatvan perces összegző értékelés legalább elégséges (megfelelt) teljesítése.

A tantárgy írásbeli vizsgával zárul.

11. Pótlási lehetőségek A TVSZ szerint, az összegző értékelés pótlására, javítására egyszeri lehetőség biztosított. Pót-pótzárthelyi csak a korábbi zárthelyik teljesítésének alacsony sikeressége (kevesebb, mint egyharmad) esetén biztosított.

12. Konzultációs lehetőségek A félév során igény szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Tummala, R. R.: Fundamentals of Microsystems Packaging, McGraw-Hill, 2001
Coombs, C.F.: Printed Circuits Handbook, McGraw Hill, 2015

B. Illés, O. Krammer, A. Géczy: Reflow Soldering: Apparatus and Heat Transfer Processes, Elsevier, Amsterdam, Hollandia, 2020, ISBN: 9780128185056

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	14 előadás \| 14 gyakorlat
Felkészülés zárthelyire	20
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	46
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Géczy Attila, habilitált egyetemi docens, BME-ETT

Dr. Berényi Richárd

Dr. Krammer Olivér

IMSc tematika és módszer A tárgyhoz tartozó tantermi gyakorlat anyagából kiindulva az IMSc pontok megszerzéséért a hallgatók még egy plusz házi feladatot kapnak, amely a tematika alapján plusz kihívást jelent és szélesebb látókör kialakítását garantálja számukra. További IMSc pontok megszerzése a tárgyhoz tartozó összegző értékelésen kiadott további plusz feladat alapján lehetséges.

IMSc pontozás IMSc pont az összegző értékelés 75%-os teljesítése felett az adott plusz feladattal szerezhető. A tárgyban szerezhető maximális IMSc pontszám 25; az összegző értékelésen max. 20 pont, a házi feladattal max. 5 pont szerezhető.
Az IMSc pontok megszerzése a programban részt nem vevő hallgatók számára is biztosított.

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Áramkör- és készüléktervezés