Obvodové inženýrství je vědecký a technický směr, který se zabývá návrhem, tvorbou a laděním (syntézou a analýzou) elektronických obvodů a zařízení pro různé účely [1] .
Koncept návrhu obvodů je použitelný pro širokou škálu elektronických zařízení, od složitých systémů až po jednotlivé tranzistory v rámci integrovaného obvodu. Realizace jednoduchých úkolů je přitom zcela v dosahu jedné osoby bez další pomoci. Řešení složitých problémů vyžaduje systematický přístup, počítačové modelování a zapojení speciálních inženýrských týmů. V každém případě však obvody v praxi zaujímají mezipolohu mezi vznikem nápadu a výrobou hotového elektronického obvodu. Jeho hlavním úkolem je vývoj struktur elektronických obvodů, které zajišťují výkon zadaných funkcí, jakož i výpočet parametrů jejich základních prvků [1] .
Je třeba také poznamenat, že kompetentní obvody zahrnují rovnováhu ekonomických a technických ukazatelů. Negativní se může stát jak nedostatek finančních prostředků na design, tak jejich přebytek. Je důležité posuzovat jejich ekonomickou efektivitu ve všech fázích práce [2] .
Konečný výsledek obvodových prací musí odpovídat zásadám průmyslového designu [2] .
Obvody lze rozdělit na analogové , digitální a analogově-digitální.
Poté, co je učiněno rozhodnutí provést obvodové práce, je důležité vytvořit prototyp . Umožňuje zkrátit dobu vývoje elektronických obvodů snížením hrubých konstrukčních chyb. Navíc s relativně skromnými prostředky umožňuje prototyp v praxi testovat nápady vložené do elektronického obvodu. V závislosti na konstrukčních prvcích je prototypování použitelné jak na celý vývoj jako celek, tak na jeho jednotlivé části [3] .
V obecném případě se inženýrská práce skládá z následujících hlavních fází [4] :
Jako každá projektová práce začíná obvodové inženýrství vývojem technických specifikací . Formuluje seznam funkcí, které by měl vytvořený elektronický obvod zajišťovat, ale zpravidla neuvádí, jak přesně to má být zajištěno [5] .
Specifikace je obvykle podrobný popis požadavků zákazníka na elektronický obvod a může zahrnovat různé elektrické parametry, jako jsou charakteristiky vstupních a výstupních signálů, napájecí zdroje, spotřeba energie. Kromě toho lze dohodnout i fyzikální parametry, jako je velikost, hmotnost, odolnost proti vlhkosti, rozsah provozních teplot, odvod tepla, ochrana proti vibracím, odolnost proti přetížení a podobně. Pro budoucí efektivní provoz vytvořeného elektronického obvodu by zadání mělo obsahovat podmínky pro tzv. interakční návrh [6] .
Návrh elektronického obvodu v závislosti na jeho složitosti prochází řadou fází. Výjimka platí pouze pro nejjednodušší z nich, vytvořené najednou. První z etap je převod požadavků zadání pro zpracování signálu do blokového schématu takových transformací. Bloky jsou přitom čistě funkčně považovány za jakési „ černé skříňky “, aniž by byl detailně popsán jejich fyzický obsah. Tento přístup umožňuje i velmi složitý úkol rozdělit na menší fragmenty a jejich řešení implementovat buď sekvenčně, nebo paralelně a rozdělit je mezi různé inženýrské skupiny [7] [8] .
Dále jsou podrobně zvažovány funkční úlohy každého bloku s ohledem na vlastnosti zpracování signálu. Tato fáze může vyžadovat praktický výzkum nebo matematické modelování procesů. Není vyloučeno, že výsledkem práce bude nutnost změny vývojového diagramu s přerozdělením úloh mezi jeho bloky [9] [8] .
Poté je na základě blokového diagramu vyvinut princip . Jeho jednotlivé prvky jsou vybrány, umístěny na desce, poté jsou sestaveny „v hardwaru“ a dostávají rozložení. Tato fáze je zpravidla poměrně zdlouhavá, protože vyžaduje zohlednění dlouhého seznamu praktických omezení. Patří mezi ně vzájemné ovlivňování komponentů obvodu a jejich dostupnost z hlediska zásobování, udržovatelnost celé konstrukce a požadavek na její soulad s normami a podobně.
Konečnou fází je testování layoutu s následným případně jeho doladěním a vytvořením předvýrobního elektronického obvodu [10] .
Předsériový elektronický obvod je ve skutečnosti analogem konečného uspořádání. Je vytvořen pro kontrolu, během předsériových testů, shodu získaných výsledků s požadavky zákazníka. Někdy, aby se odladila interakce prvků obvodu, testům předchází formální ověření . Na základě výsledků předsériových testů jsou provedeny konečné změny schématu. V případě potřeby vytvořte nový předprodukční vzorek a proveďte nové testy [5] .
Výsledky obvodových prací jsou zpracovány ve formě hotových výkresů, případně i výrobních technologií a návodů k použití [10] .