集成電路的基本原理精選(九篇)

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第1篇：集成電路的基本原理范文

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)功耗 時(shí)鐘樹 clock gating技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）09-0000-00

隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展和工藝的深入，VLSI（超大規(guī)模集成電路）設(shè)計(jì)正迅速地向著規(guī)模越來越大，工作頻率越來越高方向發(fā)展。顯而易見，規(guī)模的增大和頻率的提高勢(shì)必將產(chǎn)生更大芯片的功耗，這對(duì)芯片封裝，冷卻以及可靠性都將提出更高要求和挑戰(zhàn)，增加更多的成本來維護(hù)這些由功耗所引起的問題。而在便攜式設(shè)備領(lǐng)域，如智能手機(jī)、手提電腦等現(xiàn)在智能生活的必需品對(duì)芯片功耗的要求更為嚴(yán)格和迫切。

由于時(shí)鐘樹工作在高頻狀態(tài)，隨著芯片規(guī)模增大，時(shí)鐘樹規(guī)模也迅速增大，通過集成clock gating電路降低時(shí)鐘樹功耗是目前時(shí)序數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)省功耗最有效的處理方法。

Clock gating的集成可以在RTL設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)，也可以在綜合階段用工具進(jìn)行自動(dòng)插入。由于利用綜合工具在RTL轉(zhuǎn)換成門級(jí)網(wǎng)表時(shí)自動(dòng)插入clock gating的方法簡(jiǎn)單高效，對(duì)RTL無需進(jìn)行改動(dòng)，是目前廣為采用的clock gating 集成方法。

本文將詳細(xì)介紹clock gating的基本原理以及適用的各種clock gating策略，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)來選擇合適的clock gating，從而實(shí)現(xiàn)面積和功耗的優(yōu)化。

綜合工具在對(duì)design自動(dòng)插入clock gating是需要滿足一定條件的：寄存器組（register bank）使用相同的clock信號(hào)以及相同的同步使能信號(hào)，這里所說的同步使能信號(hào)包括同步set/reset或者同步load enable等。圖1即為沒有應(yīng)用clock gating技術(shù)的一組register bank門級(jí)電路，這組register bank有相同的CLK作為clock信號(hào)，EN作為同步使能信號(hào)，當(dāng)EN為0時(shí)，register的輸出通過選擇器反饋給其輸入端保持?jǐn)?shù)據(jù)有效，只有當(dāng)EN為1時(shí)，register才會(huì)輸入新的DATA IN。可以看出，即使在EN為0時(shí)，register bank的數(shù)據(jù)處于保持狀態(tài)，但由于clk一直存在，clk tree上的buffer以及register一直在耗電，同時(shí)選擇電路也會(huì)產(chǎn)生功耗。

綜合工具如果使用clock gating 技術(shù)，那么對(duì)應(yīng)的RTL綜合所得的門級(jí)網(wǎng)表電路將如圖2所示。圖中增加了由LATCH和AND所組成的clock gating cell，LATCH的LD輸入端為register bank的使能信號(hào)，LG端（即為LATCH的時(shí)鐘電平端）為CLK的反，LATCH的輸出ENL和CLK信號(hào)相與（ENCLK）作為register bank的時(shí)鐘信號(hào)。如果使能信號(hào)EN為高電平，當(dāng)CLK為低時(shí)，LATCH將輸出EN的高電平，并在CLK為高時(shí)，鎖定高電平輸出，得到ENCLK，顯然ENCLK的toggle rate要低于CLK，register bank只在ENCLK的上升沿進(jìn)行新的數(shù)據(jù)輸出，在其他時(shí)候保持原先的DATA OUT。

從電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于一組register bank（n個(gè)register cell）而言只需增加一個(gè)clock gating cell，可以減少n個(gè)二路選擇器，節(jié)省了面積和功耗。從時(shí)序分析而言，插入clock gating cell之后的register bank ENCLK的toggle rate明顯減少，同時(shí)LATCH cell的引入抑制了EN信號(hào)對(duì)register bank的干擾，防止誤觸發(fā)。所以從面積/功耗/噪聲干擾方面而言，clock gating技術(shù)都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于日益復(fù)雜的時(shí)序集成電路，可以根據(jù)design的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以前面所述的基本clock gating 技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜有效的clock gating 技術(shù)，包括模塊級(jí)別（module level）clock gating，增強(qiáng)型（enhanced）clock gating以及多級(jí)型和層次型clock gating技術(shù)。模塊級(jí)別的clock gating技術(shù)是在design中搜尋具備clock gating條件的各個(gè)模塊，當(dāng)模塊有同步控制使能信號(hào)和共同CLK時(shí)，將這些模塊分別進(jìn)行clock gating，而模塊內(nèi)部的register bank仍可以再進(jìn)行獨(dú)立的clock gating，也就是說模塊級(jí)別clock gating技術(shù)是可以和基本的register bank clock gating同時(shí)使用。如果register bank只有2bit的register，常規(guī)基本的clock gating技術(shù)是不適用的，增強(qiáng)型和多級(jí)型clock gating都是通過提取各組register bank的共同使能信號(hào)，而每組register bank有各自的使能信號(hào)來實(shí)現(xiàn)降低toggle rate。而層次型clock gating技術(shù)是在不同模塊間搜尋具備可以clock gating的register ，也即提取不同模塊之間的共同使能信號(hào)和相關(guān)的CLK。

圖1沒有clock gating的register bank實(shí)現(xiàn)電路 圖2 基于latch的clock gating 電路

綜上所述，clock gating技術(shù)在超大規(guī)模集成電路的運(yùn)用可以明顯改善寄存器時(shí)鐘的toggle rate 和減少芯片面積，從而實(shí)現(xiàn)芯片功耗和成本的降低。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)芯片電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇，針對(duì)不同的電路結(jié)果選擇合適的clock gating技術(shù)會(huì)實(shí)現(xiàn)不同效果。

參考文獻(xiàn)

[1]L.Benini. P.Siegel， G.De Micheli “Automated synthesis of gated clocks for power reduction in Sequential circuits”， IEEE design and Test， winter 1994 pp.32-41.

[2]Power Compiler User Guide： Synopsys， Inc.， Y-2006.06， June 2006.

第2篇：集成電路的基本原理范文

關(guān)鍵詞：課程體系改革；教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化；集成電路設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2000年，國務(wù)院頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》（18號(hào)文件），2011年1月28日，國務(wù)院了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，2011年12月24日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而，我國的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年，全國進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片，超過石油進(jìn)口。2014年3月5日，國務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中，首次提到集成電路（芯片）產(chǎn)業(yè)，明確指出，要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)，在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn)，引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月，國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年，我國芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%，集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求，2001年，教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。

我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，期間，由于專業(yè)調(diào)整，暫停招生。2012年，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生，主要專業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求，從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。

一、專業(yè)課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)?！皩I(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí)，將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)存在較大困難，更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如，如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性，學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水，不可能學(xué)得懂。但國內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課，開設(shè)較少課時(shí)量，學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí)；有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如，我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程，而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門課程中去。

2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且，在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒學(xué)好的基礎(chǔ)上，開設(shè)后面的課程，將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂，嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如：在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”，直接開設(shè)“晶體管原理”，造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ)，很難進(jìn)入狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí)，如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論，就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念，以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3.課程內(nèi)容理論性太強(qiáng)，嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性?！皩I(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng)，公式推導(dǎo)較多，并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí)，過分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)，而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握，使得學(xué)生（尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生）學(xué)習(xí)起來很吃力，學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業(yè)課程體系改革的主要措施

1.“4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式：“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”；“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”；“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”，實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則，根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，環(huán)環(huán)相扣，合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序，形成先專業(yè)基礎(chǔ)課，再專業(yè)方向課，然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，也就是三個(gè)本科專業(yè)大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開設(shè)課程，主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程，重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)，為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開始，分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起，課時(shí)量為64學(xué)時(shí)，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí)，又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性，擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1～12周，而其他3門課程的開課時(shí)間從第6周開始，從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外，“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí)，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且，先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，課時(shí)量為48學(xué)時(shí)，開設(shè)時(shí)間為6～17周；再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，課時(shí)量為48學(xué)時(shí)，開設(shè)時(shí)間為8～19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程，并設(shè)置其為選修課，這樣設(shè)置的目的在于：對(duì)于有意向考研的同學(xué)，可以減少學(xué)習(xí)壓力，專心考研；同時(shí)，對(duì)于要找工作的同學(xué)，可以更多了解專業(yè)方面知識(shí)，為找到好工作提供有力保障。

2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，專業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開始開設(shè)，時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才，需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等，而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導(dǎo)，側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí)，以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，而雙極型器件可以稍微弱化些。

對(duì)于專業(yè)方向課程，教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用，以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程，尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此，在專業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如，在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中，總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變，理論課由原來的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí)，融會(huì)貫通，有效地促進(jìn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)論

集成電路產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)信息化的重要基礎(chǔ)，而集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本文根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析目前集成電路設(shè)計(jì)本科專業(yè)課程體系存在的主要問題，結(jié)合我校實(shí)際情況，對(duì)我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革，提出“4+3+2”專業(yè)課程體系，并對(duì)專業(yè)課程講授內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。從而滿足我校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的要求，為培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新型集成電路設(shè)計(jì)人才提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]段智勇，弓巧俠，羅榮輝，等.集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)課程體系改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（5）.

[2]方卓紅，曲英杰.關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)本科專業(yè)課程體系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

[3]謝海情，唐立軍，文勇軍.集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索[J].電力教育，2013，（28）.

[4]劉勝輝，崔林海，黃海.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系研究與實(shí)踐[J].教育與教學(xué)研究，2008，（22）.

第3篇：集成電路的基本原理范文

關(guān)鍵詞：集成電路EDA 教學(xué)方法 拓展 培養(yǎng)

所謂“集成電路EDA”是通過設(shè)計(jì)、建模、仿真等手段搭建集成電路框架，優(yōu)化集成電路性能的一門技術(shù)，也是一名優(yōu)秀的集成電路工程師除了掌握扎實(shí)的集成電路理論基礎(chǔ)外，所必須掌握的集成電路設(shè)計(jì)方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術(shù)，具備豐富的集成電路EDA設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)歷，才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越、良品率高的集成電路芯片?？梢哉f，集成電路EDA是纖維物理學(xué)、微電子學(xué)等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程。然而，目前集成電路EDA課程的教學(xué)效果并不理想，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識(shí)點(diǎn)離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足。因此，通過課程建設(shè)和教學(xué)改革，在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量，改善集成電路EDA課程的教學(xué)效果是必要的。

為了提高集成電路EDA課程的教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)環(huán)境，為國家培養(yǎng)具備高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路EDA技術(shù)的人才，筆者從本校的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合眾多兄弟院校的改革經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)教學(xué)過程中存在的問題，進(jìn)行了課程建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容的研究。

課程建設(shè)目標(biāo)的改革

拓展學(xué)科領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣 本校集成電路EDA課程開設(shè)于纖維物理學(xué)專業(yè)，但是其內(nèi)容包括物理、化學(xué)、電子等多個(gè)學(xué)科，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，講述多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，尤其是不同學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生走出本專業(yè)領(lǐng)域，拓展學(xué)生視野，提高科技創(chuàng)新意識(shí)。與學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行互動(dòng)，啟發(fā)式和引導(dǎo)式地提出一些問題，讓學(xué)生課后通過資料的查找和收集，在下一次課堂中參與討論。激發(fā)學(xué)生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內(nèi)聯(lián)系課外、師生全面互動(dòng)、尊重自我評(píng)價(jià)的新型教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，激勵(lì)自主學(xué)習(xí)，由被動(dòng)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)式學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

完善平臺(tái)建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力 在已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)上，打造軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等多位一體的集成電路EDA平臺(tái)，完善集成電路EDA實(shí)驗(yàn)。通過集成電路EDA平臺(tái)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了學(xué)生的仿真設(shè)計(jì)能力，加深了對(duì)集成電路EDA知識(shí)的掌握，又使學(xué)生掌握了科學(xué)的分析問題和解決問題的方法。引導(dǎo)學(xué)生參加項(xiàng)目研發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和挑戰(zhàn)杯活動(dòng)，以本課程的考核方式激勵(lì)學(xué)生寫出創(chuàng)新性論文，通過軟件仿真、實(shí)驗(yàn)建模等方式設(shè)計(jì)出自己的創(chuàng)新性產(chǎn)品，利用集成電路EDA平臺(tái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)，然后以項(xiàng)目的形式聯(lián)系企業(yè)，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，將“產(chǎn)學(xué)研”一體化的理念進(jìn)行實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

課程教學(xué)內(nèi)容的改革

精選原版教材 教材是教學(xué)的主要依據(jù)，教材選取的好壞直接影響著教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主，內(nèi)容陳舊，即使是外文翻譯版教材，也由于翻譯質(zhì)量及時(shí)間的原因，仍然無法跟得上集成電路的革新。因此，在教材選取時(shí)應(yīng)當(dāng)以一本英文原版教材為主，多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)體會(huì)為基礎(chǔ)，結(jié)合集成電路EDA的相關(guān)理論來進(jìn)行編寫，既有豐富的理論知識(shí)，又包含了大量的設(shè)計(jì)實(shí)例，使學(xué)生更容易地掌握集成電路EDA技術(shù)。但是只選擇外文教材，由于語言的差異，學(xué)生對(duì)外文的理解和接受仍然存在一定的問題，為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，需要輔助中文教材，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解外文教材的真諦。

更新教學(xué)內(nèi)容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18個(gè)月至24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展，集成電路EDA課程是學(xué)生掌握集成電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)課程，因此必須緊跟時(shí)展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。現(xiàn)有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術(shù)的內(nèi)容很少，大部分都以闡述基本原理為主，致使學(xué)生無法接觸到最新的內(nèi)容，影響學(xué)生在研究生面試、找工作等眾多環(huán)節(jié)的發(fā)揮。在走入工作崗位后，學(xué)生感覺工作內(nèi)容與學(xué)校所學(xué)的知識(shí)嚴(yán)重脫節(jié)，需要較長的時(shí)間補(bǔ)充新知識(shí)，來適應(yīng)新工作。為了改善這種狀況，需要以紙質(zhì)教材為主，輔助電子PPT內(nèi)容來進(jìn)行教學(xué)。紙質(zhì)教材主要提供理論知識(shí)，電子PPT緊跟集成電路的發(fā)展，隨時(shí)更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)將目前主流的EDA技術(shù)融入課程教學(xué)中。還可以進(jìn)行校企結(jié)合，把企業(yè)的專家引進(jìn)來，把學(xué)校的學(xué)生推薦到企業(yè)，將課程教學(xué)和企業(yè)實(shí)際相結(jié)合，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]馬穎，李華.仿真軟件在集成電路教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009.

[2]楊媛，余寧梅，高勇.半導(dǎo)體集成電路課程改革的探索與思考[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008（3）：78-79.

[3]李東生，尹學(xué)忠.改革傳統(tǒng)課程教學(xué)強(qiáng)化EDA和集成電路設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，4（22）.

[4]徐太龍，孟堅(jiān).集成電路設(shè)計(jì)EDA實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)優(yōu)化[J].電子技術(shù)教育，2012（7）：87-89.

[5]衛(wèi)銘斐，王民，楊放.集成電路設(shè)計(jì)類EDA技術(shù)教學(xué)改革的探討[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，18（19）：4671-4672.

第4篇：集成電路的基本原理范文

[關(guān)鍵詞]IP電話技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）29-0360-01

一、引言

現(xiàn)代社會(huì)，以IP為核心協(xié)議的Internet在全球范圍內(nèi)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。近年來，以IP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)飛速增長，在這種趨勢(shì)下，各國大力擴(kuò)建IP網(wǎng)絡(luò)，有效提高了Internet傳送質(zhì)量，反過來又促進(jìn)了Internet業(yè)務(wù)的發(fā)展。Internet傳送的內(nèi)容已從單純的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)入到包含語音和圖像在內(nèi)的多媒體通信領(lǐng)域，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)之間的分界線已經(jīng)變得模糊，作為Internet進(jìn)入電信服務(wù)的第一步，自然就是用戶面最廣的基于IP的分組話音通信，即IP電話。而IP電話技術(shù)在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，對(duì)于節(jié)約經(jīng)營成本、提高工作效率、建設(shè)信息平臺(tái)等方面發(fā)揮著重要作用。

二、IP電話的定義和相關(guān)原理

（一）什么是IP電話

IP電話是一種數(shù)字電話，是技術(shù)創(chuàng)新的一種通信服務(wù)業(yè)務(wù)。IP電話是建立在IP技術(shù)上的分組化、數(shù)字化傳輸技術(shù)，簡(jiǎn)單地說也就是：通過語音或/和圖像壓縮算法對(duì)語音或/和圖像數(shù)據(jù)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些數(shù)據(jù)按IP等相關(guān)通信協(xié)議進(jìn)行打包，經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語音或/和圖像數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼解壓處理后，恢復(fù)成原來的語音或/和圖像信號(hào)，從而達(dá)到由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音或/和圖像的目的。

（二）IP電話的基本原理

IP電話就是通過IP技術(shù)進(jìn)行的語音交互和實(shí)時(shí)傳送。但由于每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬不同，為了保證語音傳輸質(zhì)量，合理利用IP帶寬資源，通常語音在傳送之前先要對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。IP電話的通訊基本原理就是：通過語音的壓縮算法對(duì)原始的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、編碼，并且把這些壓縮過的語音數(shù)據(jù)按實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊蟠虬?。然后把需要?shí)時(shí)傳送的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥康牡?。最后將傳送到目的地的語音數(shù)據(jù)包按原來時(shí)間次序進(jìn)行串行化處理，并將數(shù)據(jù)包中的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮處理，恢復(fù)出原始的語音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在IP上實(shí)時(shí)雙向傳送語音的目的。

（三）IP電話系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

實(shí)際應(yīng)用中IP電話系統(tǒng)一般有三部分組成：電話（Phone）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）和呼叫管理服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)即IP網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)之間的接口設(shè)備，它應(yīng)當(dāng)完成語音壓縮，將64Kbit/s的語音信號(hào)壓縮成低碼率的語音信號(hào)；具有IP網(wǎng)絡(luò)接口與電話（PSTN）等傳統(tǒng)PBX系統(tǒng)的互連接口。呼叫管理服務(wù)器即IPPBX是一種PBX的革新技術(shù)，利用VoIP的技術(shù)模擬PBX的功能，實(shí)現(xiàn)語音技術(shù)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合。IPPBX通常采用IP協(xié)議接口實(shí)現(xiàn)IP電話間信令和媒體流的互通。IPPBX按照接入的終端類型也可以分成兩類，一類產(chǎn)品是直接通過局域網(wǎng)利用IP電話接到桌面：另一類產(chǎn)品除了可以連接IP電話外，也可以直接連接傳統(tǒng)的模擬電話或數(shù)字電話。

（四）IP電話的關(guān)鍵技術(shù)

IP電話的關(guān)鍵技術(shù)包括：編碼技術(shù)、信令技術(shù)、實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、集成電路發(fā)展技術(shù)等。編解碼技術(shù)：編解碼技術(shù)是IP電話技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。目前語音編解碼所使用的主要技術(shù)有ITU-TG729、G723（G723.1）、GSM等，圖像編解碼技術(shù)有ITU-TH.263/H.261、H264等。信令技術(shù)：信令技術(shù)保證電話呼叫的順利實(shí)現(xiàn)和語音或俐圖像質(zhì)量，也是呼叫控制技術(shù)，目前廣泛使用的信令體系包括ITU-T的H.323系列和IETF的會(huì)話初始化協(xié)議STP以及媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGCP/H.248。實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)：實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)主要是采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP。RTP是提供端到端的包括音視頻在內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議。服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)：IP電話中主要采用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）以及進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。5.網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)：IP電話中網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要是IP、TCP和UDP，此外還包括網(wǎng)關(guān)互聯(lián)技術(shù)、路由選擇技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)以及安全認(rèn)證和計(jì)費(fèi)技術(shù)等。6.集成電路發(fā)展技術(shù)：集成電路技術(shù)的發(fā)展直接影響寬帶IP電話的發(fā)展。由于需要進(jìn)行語音或/和圖像的數(shù)據(jù)壓縮，因此必須有高速度、大容量的DSP或?qū)Ｓ眉呻娐分С?；由于需要更多功能的控制、任?wù)的協(xié)調(diào)，因此必須有更快、更復(fù)雜、功能更強(qiáng)的CPU支持。

三、IP電話技術(shù)在企業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用

（一）統(tǒng)一通信管理平臺(tái)的基本業(yè)務(wù)

統(tǒng)一通信管理平臺(tái)可以提供以下十大基本業(yè)務(wù)：1.企業(yè)總機(jī)，可以使公司對(duì)外統(tǒng)一號(hào)碼，并可應(yīng)用語音自動(dòng)答錄，提供客戶服務(wù)功能。2.內(nèi)部電話網(wǎng)、在公司炔拷立內(nèi)部電話語音網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部通訊簡(jiǎn)單方便，并且完全免費(fèi)。3.IP長途電話、所有長話均為IP通話服務(wù)。4.即時(shí)會(huì)議、可以多方通話，開展即時(shí)會(huì)議。5.語音信箱、通話方不在線時(shí)，可以在語音信箱留言。6.在線客服、客服人員提供在線服務(wù)，方便與客戶溝通。7.信息中心、多網(wǎng)合一，信息互聯(lián)互通。8.IP傳真、可以提供傳真服務(wù)。9.語音名片、企業(yè)總機(jī)及內(nèi)部分機(jī)可以設(shè)置展示廣告及介紹，以推廣營銷。10.呼叫中心、可以分布式組網(wǎng)，全面提供熱線電話，客戶咨詢服務(wù)等。統(tǒng)一通信管理平臺(tái)構(gòu)筑了功能豐富的通信環(huán)境，綜合了各種通信方式，融合了企業(yè)信息管理與自動(dòng)化等企業(yè)管理系統(tǒng)。它在一個(gè)系統(tǒng)中無縫地集成了語音、視頻和數(shù)據(jù)協(xié)作能力，可以迅速部署許多新型充滿創(chuàng)造力的應(yīng)用。

（二）統(tǒng)一通信管理平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

統(tǒng)一通信將數(shù)據(jù)、語音、視頻融合一體，提供需求多變的業(yè)務(wù)使企業(yè)的溝通更有效率，幫助企業(yè)擁有更順暢的業(yè)務(wù)運(yùn)作方式，集成OfficeAutomation簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)流程，在第一時(shí)間獲取所需資源，從而增加企業(yè)利潤。其主要優(yōu)勢(shì)如下：1.統(tǒng)一平臺(tái)―――一個(gè)企業(yè)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)；2.核心控制平臺(tái)（集中控制、綜合管理、業(yè)務(wù)管理等）；3.綜合接入平臺(tái)（語音、短信、數(shù)據(jù)、視頻等）；4.開放業(yè)務(wù)接口（語音終端、增值業(yè)務(wù)、其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)如OA、ERP、CRM等）；5.統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)；6.業(yè)務(wù)融合―――語音、視頻、數(shù)據(jù)、短信等；7.多功能的內(nèi)部通信業(yè)務(wù)（視頻、WIFI無線、軟電話漫游、即時(shí)通信、語音信箱、即時(shí)會(huì)議等）；8.綜合信息服務(wù)業(yè)務(wù)（信息、信息收集、信息互動(dòng)等）；9.統(tǒng)一的客戶服務(wù)體系（呼叫中心等）；10.一種新的工作方式―――基于協(xié)同平臺(tái)統(tǒng)一通信管理平臺(tái)可以充分利用原有通信設(shè)備投資，實(shí)現(xiàn)同一傳輸線路上合并傳輸語音、視頻和數(shù)據(jù)，降低硬件設(shè)備投資成本。同時(shí)操作靈活，維護(hù)便捷，系統(tǒng)的移動(dòng)、服務(wù)項(xiàng)目的更改簡(jiǎn)單易行，且費(fèi)用低廉。

此外開放式體系架構(gòu)，便于分步實(shí)施，可以控制大額投入，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。這種IP電話技術(shù)的應(yīng)用極大地節(jié)約了企業(yè)的通信成本，提高了工作效率，有利于企業(yè)信息化建設(shè)，提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

第5篇：集成電路的基本原理范文

[關(guān)鍵詞]工藝原理 器件模擬與仿真 微電子技術(shù)

[中圖分類號(hào)] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）11-0112-03

0引言

西安郵電大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)源于原計(jì)算機(jī)系的微電子學(xué)專業(yè)，2005年開始招收第一屆本科生，專業(yè)方向設(shè)置偏向于集成電路設(shè)計(jì)。2013年，根據(jù)教育部《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》的專業(yè)設(shè)置，將微電子學(xué)專業(yè)更名為微電子科學(xué)與工程專業(yè)。2009年至今，該專業(yè)累計(jì)培養(yǎng)本科畢業(yè)生6屆。根據(jù)歷年應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)情況和研究生報(bào)考方向，我們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝方向人數(shù)比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。另外，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中西部地區(qū)半導(dǎo)體行業(yè)的投資力度也越來越大，例如韓國三星電子有限公司、西安愛立信分公司等落戶西安，半導(dǎo)體人才需求日益增加。

根據(jù)2014年，微電子科學(xué)與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位，設(shè)置出半導(dǎo)體工藝、集成電路設(shè)計(jì)兩大課程體系，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝、集成電路設(shè)計(jì)和集成電路應(yīng)用人才的個(gè)性化培養(yǎng)。半導(dǎo)體工藝課程體系除設(shè)置固體物理、半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體器件物理等專業(yè)基礎(chǔ)課程外，還包含集成電路工藝原理、器件模擬與仿真、集成電路制造與測(cè)試和半導(dǎo)體工藝實(shí)習(xí)等專業(yè)課程。本課程體系是微電子技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的核心，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握集成電路制造的工藝原理、工藝流程以及實(shí)踐操作的能力，同時(shí)也是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。

因此，整合集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系的教學(xué)內(nèi)容，充分利用微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心現(xiàn)有的硬件環(huán)境和優(yōu)勢(shì)資源，加強(qiáng)軟件設(shè)施，例如實(shí)踐教學(xué)具體組織實(shí)施方案及考核機(jī)制的建設(shè)，構(gòu)建內(nèi)容健全、結(jié)構(gòu)合理的集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系，對(duì)微電子科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的人才，尤其是半導(dǎo)體工藝人才培養(yǎng)的落實(shí)和發(fā)展具有重要意義。

一、面臨的主要問題和解決措施

（一）教學(xué)面臨的主要問題

課程體系是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的主要載體，是教育思想和教育觀念付諸實(shí)踐的橋梁。集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系注重理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，不僅讓學(xué)生充分了解、掌握集成電路制造的基本原理和工藝技術(shù)，而且逐步加強(qiáng)學(xué)生半導(dǎo)體技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。然而，該課程體系相關(guān)實(shí)踐環(huán)境建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)耗費(fèi)巨大，致使大多數(shù)高等院校在該課程體系的教學(xué)上僅局限于課堂教學(xué)，無法做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

為解決這一問題，學(xué)校經(jīng)過多方調(diào)研考察、洽談協(xié)商，與北京微電子技術(shù)研究所進(jìn)行校企合作，建立了半導(dǎo)體工藝聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。通過中省共建項(xiàng)目和其他項(xiàng)目對(duì)半導(dǎo)體工藝聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步建設(shè)、完善，為微電子科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)本科生提供了良好的工藝實(shí)踐平臺(tái)。然而，在實(shí)際教學(xué)過程中，專業(yè)課程內(nèi)容不能模塊化、系統(tǒng)化，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫鉤，工程型師資人員匱乏，教學(xué)效果不理想。因此，對(duì)集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系進(jìn)行深化改革與探索，可謂任重而道遠(yuǎn)。

（二）主要的解決措施

1.課程體系整合優(yōu)化

集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系服務(wù)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需要。本課程體系以集成電路工藝原理、器件模擬與仿真和工藝實(shí)踐為主線，將集成電路工藝原理、半導(dǎo)體器件模擬與仿真、集成電路封裝與測(cè)試、新型材料器件課程設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝實(shí)習(xí)等課程內(nèi)容進(jìn)行整合，明確每門課程、知識(shí)的相互關(guān)系、地位和作用，找到課程內(nèi)容的銜接點(diǎn)，讓每一門課程都發(fā)揮承上啟下的作用，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質(zhì)量要求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體功率器件、納米電子材料與器件等專業(yè)選修課，培養(yǎng)學(xué)生的興趣、愛好和特長，以滿足個(gè)性化培養(yǎng)需要。

為解決微電子科學(xué)與工程專業(yè)本科生實(shí)踐形式單一、綜合程度不高導(dǎo)致解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力不足等現(xiàn)象，集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系在力求理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合的基礎(chǔ)上，設(shè)置微電子學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體器件模擬仿真、半導(dǎo)體工藝實(shí)習(xí)以及新型材料器件課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程，形成由簡(jiǎn)單到綜合、由綜合到創(chuàng)新的遞階實(shí)踐教學(xué)層次。通過獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、科研訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、科技活動(dòng)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)達(dá)到預(yù)期的效果。同時(shí)，注重課程形式的綜合化、科研化，提高綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例，使實(shí)踐課程與理論課程并行推進(jìn)，貫穿整個(gè)人才培養(yǎng)過程。

2.考核體系的完善

考核體系總體上包括理論課程考核體系和實(shí)踐課程考核體系。目前，理論考核體系已基本成熟。然而，長期以來，我國教育領(lǐng)域由于實(shí)踐教學(xué)成本高、經(jīng)費(fèi)得不到保障，所以考核主體對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)考核的積極性不高、重視程度不夠，導(dǎo)致考核制度不完善。集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系在不斷完善理論教學(xué)考核體系的同時(shí)，尤其注重實(shí)踐教學(xué)體系的改革。將教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)過程、工藝參數(shù)和器件性能等列為考核的過程。兼顧定性與定量相結(jié)合、過程與結(jié)果相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、考核與考評(píng)相結(jié)合的原則，不斷完善實(shí)踐教學(xué)的考核體系，形成以學(xué)生為中心的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)和鼓勵(lì)探索的多元實(shí)踐教學(xué)考核體系。該體系能全面、準(zhǔn)確地反映學(xué)生的應(yīng)用能力和實(shí)際技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的提高。

3.教學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建

根據(jù)集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)秉承“以老帶新”的傳統(tǒng)，為青年教師配備老教授或資深教授作為指導(dǎo)教師。在日常教學(xué)過程中，由老教師對(duì)年輕教師進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，負(fù)責(zé)教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控與授課經(jīng)驗(yàn)的傳授。在老教師的“傳、幫、帶”和示范表率作用下，青年教師間互相聽課、交流教學(xué)心得，定期組織教學(xué)競(jìng)賽，體現(xiàn)以人為本，強(qiáng)調(diào)德才兼?zhèn)?，營造青年教師良好的教與學(xué)氛圍。同時(shí)，課程體系團(tuán)隊(duì)積極為任課教師創(chuàng)造條件，加大隊(duì)伍培養(yǎng)建設(shè)，鼓勵(lì)教師走出去，了解企業(yè)的運(yùn)作模式，提高自身的業(yè)務(wù)能力。目前，已有多位教師到企業(yè)參觀交流、參加各種業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，取得了多種職業(yè)資格認(rèn)證，教師的業(yè)務(wù)能力和水平得到大幅提升。

西安郵電大學(xué)經(jīng)過多年建設(shè)和培養(yǎng)，形成了一支結(jié)構(gòu)合理、師資雄厚的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，具有高學(xué)歷化、年輕化和工程化的特點(diǎn)。本課程體系現(xiàn)擁有任課教師15名，其中具有博士學(xué)位的教師7名，副高以上職稱的教師8名，40歲以下的教師占課程組教師總數(shù)的60%，具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師占課程組教師總數(shù)的40%。

4.實(shí)驗(yàn)環(huán)境的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)環(huán)境是實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究的關(guān)鍵性場(chǎng)所。根據(jù)微電子科學(xué)與工程專業(yè)半導(dǎo)體工藝、集成電路兩大課程體系對(duì)人才培養(yǎng)的需要，微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心下設(shè)微電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部和集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，共計(jì)占地約1300平方米。微電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部下設(shè)微電子學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體工藝仿真實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)室、微 / 納材料器件實(shí)驗(yàn)室、材料器件分析實(shí)驗(yàn)室。微電子學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，擁有霍爾效應(yīng)、高頻晶體管測(cè)試儀、四探針測(cè)試儀等常規(guī)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)微電子學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。半導(dǎo)體工藝仿真實(shí)驗(yàn)室，配置Silvaco、ISE和EDA等專業(yè)仿真軟件，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件工藝參數(shù)和性能的仿真。半導(dǎo)體工藝實(shí)驗(yàn)室擁有雙管氧化擴(kuò)散爐、光刻機(jī)、LP-CVD、離子束刻蝕機(jī)、磁控濺射臺(tái)、高溫快速退火和激光劃片等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。微 / 納材料器件實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)專業(yè)，配備排風(fēng)、有害氣體報(bào)警系統(tǒng)，擁有氣氛熱處理程控高溫爐、納米球磨機(jī)、高壓反應(yīng)釜等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)多種納米材料器件的制備。材料器件分析實(shí)驗(yàn)室，擁有吉時(shí)利4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)、太陽能模擬器和化學(xué)工作站等設(shè)備，可完成新型材料器件的測(cè)試分析。

通過實(shí)踐教學(xué)資源配置、環(huán)境優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的整體規(guī)劃和布局;針對(duì)大型貴重精密設(shè)備配備專業(yè)操作人員，進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng);制定大型設(shè)備的操作流程和規(guī)范，保證實(shí)踐教學(xué)的順利實(shí)施。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，將為相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和教師在實(shí)踐教學(xué)、科研方面搭建一個(gè)良好的學(xué)術(shù)平臺(tái)。

二、改革的特色和預(yù)期成果

（一）改革的特色

1.校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)化

集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系的構(gòu)建，使專業(yè)培養(yǎng)方向定位更加明確、教學(xué)內(nèi)容更加明了。尤其是在教學(xué)形式上，從教學(xué)內(nèi)容整合、考核體系制定、教學(xué)團(tuán)隊(duì)形成和實(shí)驗(yàn)環(huán)境優(yōu)化等進(jìn)行了多方位、多角度的改革探索。圍繞集成電路工藝原理、半導(dǎo)體器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為主線，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質(zhì)量要求;利用選修課實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)個(gè)性化培養(yǎng)。通過合理設(shè)置理論課程與實(shí)踐課程比例、課內(nèi)課程與課外課程比例，可有效地控制教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性，推進(jìn)課程內(nèi)容的重組與融合。同時(shí)，引領(lǐng)學(xué)生獨(dú)立思考、主動(dòng)探索，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.校企合作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

在校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心先后與西安芯派電子科技有限公司、西安西谷微電子有限責(zé)任公司等微電子器件及測(cè)試公司建立了良好的交流合作關(guān)系。這些關(guān)系的建立，可使微電子科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生在校外公司，例如在西安芯派電子科技有限公司進(jìn)行半導(dǎo)體器件再流焊工藝的實(shí)習(xí)。校內(nèi)外互補(bǔ)的工藝實(shí)踐體系構(gòu)件，使學(xué)生不僅掌握集成電路工藝實(shí)踐基本知識(shí)和原理，更能夠掌握實(shí)際行業(yè)內(nèi)集成電路工藝中需要考慮的系列問題，從而培養(yǎng)了工程的思維方式。

（二）改革的預(yù)期成果

1.達(dá)到理論與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合

理論學(xué)習(xí)是知識(shí)傳遞過程，實(shí)踐則是知識(shí)吸收過程。實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)能鞏固、加深學(xué)生對(duì)課堂上所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系，將課程體系教學(xué)內(nèi)容按層次分為半導(dǎo)體工藝原理、器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝實(shí)踐三個(gè)主要部分。通過半導(dǎo)體工藝原理的學(xué)習(xí)，掌握材料器件的基本參數(shù)、性能和制備方法;通過器件模擬與仿真，了解各種制備方法、工藝參數(shù)和器件性能之間的關(guān)系;通過半導(dǎo)體工藝實(shí)踐，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，從而有效地加深對(duì)理論知識(shí)的理解，鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力。通過理論和實(shí)踐的有機(jī)融合，可有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

2.實(shí)現(xiàn)教學(xué)的開放性

集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系，在理論教學(xué)方面，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的局限性，充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，開展互動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。將傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)如批改作業(yè)、討論答疑和查閱資料等傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)上;開發(fā)試題庫，建設(shè)合理的測(cè)試系統(tǒng)。在實(shí)踐教學(xué)方面，將部分實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以錄像的形式上傳到網(wǎng)站上供學(xué)生學(xué)習(xí)、參考，部分實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天候的開放，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、管理。通過興趣小組、創(chuàng)新項(xiàng)目和開放性實(shí)驗(yàn)等多種方式，形成團(tuán)隊(duì)教師定期指導(dǎo)、高年級(jí)學(xué)生指導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生的滾動(dòng)機(jī)制，激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐動(dòng)手能力，為我校培養(yǎng)微電子技術(shù)領(lǐng)域高素質(zhì)應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

根據(jù)西安郵電大學(xué)2014年微電子科學(xué)與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位及社會(huì)發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的客觀要求，本文提出集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系改革。本課程體系以半導(dǎo)體工藝原理、器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝實(shí)踐為主線，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、修訂和完善，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和質(zhì)量要求。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和優(yōu)勢(shì)資源，進(jìn)行資源優(yōu)化配置，完成微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的整體規(guī)劃布局。通過師資隊(duì)伍的建設(shè)、切實(shí)可行的實(shí)踐教學(xué)管理制度的制定，明確任課教師的職責(zé)，出臺(tái)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)效性。通過上述諸要素的相互協(xié)調(diào)、配合，實(shí)現(xiàn)集成電路工藝原理與實(shí)踐課程體系“非加和性”的整體效應(yīng)，促進(jìn)微電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的提高。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 崔穎.高校課程體系的構(gòu)建研究[J].高教探索，2009（3）：88-90.

[2] 馬穎，范秋芳.美國高等教育管理體制對(duì)中國高等教育改革的啟示[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2014（4）：105-108.

[3] 別敦榮，易夢(mèng)春.中國高等教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)與政策應(yīng)對(duì)[J].清華大學(xué)教育研究，2014（1）：11-13.

[4] 王永利，史國棟，龔方紅.淺談工科大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構(gòu)建[J].中國高等教育，2010（19）：57-58.

第6篇：集成電路的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】無刷直流電機(jī)；AT89S52單片機(jī)；LM621；控制系統(tǒng)

1.引言

傳統(tǒng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一般由分立的模擬器件構(gòu)成。模擬控制系統(tǒng)使用方便，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。但是，模擬器件也有本質(zhì)的缺陷：元器件特征參數(shù)受溫度影響；器件的老化：不便于維護(hù)、無法升級(jí)。隨著微處理器性能的不斷提高.以其為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)正逐漸應(yīng)用于無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制，并取得了非常好的效果。它終將取代模擬控制系統(tǒng)。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單片機(jī)上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本文設(shè)計(jì)了以AT89S52單片機(jī)和無刷直流電機(jī)專用控制芯片LM621為核心的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制。

2.單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)系統(tǒng)模塊包括單片機(jī)芯片、單片機(jī)I/O口線擴(kuò)展的獨(dú)立接口以及單片機(jī)的復(fù)位電路和晶振電路。

2.1 單片機(jī)的復(fù)位方式與復(fù)位電路

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。AT89S52芯片的第9腳RESET是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)時(shí)高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)該持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過2us才能完成復(fù)位操作。

圖1 單片機(jī)時(shí)鐘電路內(nèi)部方

圖2 單片機(jī)時(shí)鐘電路外部方式

2.2 單片機(jī)的時(shí)鐘電路

時(shí)鐘是時(shí)序的基礎(chǔ)，AT89S52片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘，時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式，具體如圖1和圖2所示。

內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘。時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖2分頻，即若石英頻率f=12MHz，則時(shí)鐘頻率為6MHz。

外部方式：XTAL2可以不接，從XTAL1接入外部時(shí)鐘。

3.無刷直流電機(jī)控制專用集成電路設(shè)計(jì)

由于無刷直流電機(jī)需要不斷的換相，才能使電動(dòng)機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。如果通過單片機(jī)來換相，而且單片機(jī)還要監(jiān)視用戶界面，控制調(diào)速和轉(zhuǎn)向操作，這樣，單片機(jī)的負(fù)擔(dān)較重。但是使用專用集成電路可以大大減輕單片機(jī)工作，騰出時(shí)間進(jìn)行通訊、檢測(cè)、故障診斷等其他工作。

用于無刷直流電動(dòng)機(jī)的專用集成電路芯片有很多種，它們大多是針對(duì)有霍爾式位置傳感器的三相無刷直流電動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)的。它們多數(shù)具有換相功能、PWM調(diào)速功能，轉(zhuǎn)向控制功能、制動(dòng)控制功能、電動(dòng)機(jī)相數(shù)和工作方式選擇功能、保護(hù)功能、（如限流保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)等）。有些芯片還集成了驅(qū)動(dòng)電路，可以方便地驅(qū)動(dòng)小功率無刷直流電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)中使用的專用集成電路芯片是LM621。圖3所示是基于LM621芯片所設(shè)計(jì)的硬件電路圖。

圖3 LM621芯片集成電路

（1）LM621控制電路和驅(qū)動(dòng)電路

LM621外接電路如圖3所示，其中5、6、7引腳接傳感器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由6只開關(guān)速度快、損耗低、驅(qū)動(dòng)功率小的MOSFET管構(gòu)成，3只P溝道的MOSFET管V1，V3，V5構(gòu)成上橋臂，低電平導(dǎo)通，3只N溝道的MOSFET管V2，V4，V6構(gòu)成下橋臂，高電平導(dǎo)通。由于LM621芯片可以直接驅(qū)動(dòng)MOSFET管，因此，可將其16、15、14引腳接至上橋臂V1、V3、V5的柵極，13、12、12引腳接至下橋臂V4、V6、V2的柵極。上橋臂MOSFET管型號(hào)為IRF9640，下橋臂MOSFET管型號(hào)為IRF630。由于LM621內(nèi)部設(shè)計(jì)有自動(dòng)換相電路，MOSFET全橋的控制變得非常簡(jiǎn)單，可以完全由LM621自動(dòng)完成，因此在設(shè)計(jì)單片機(jī)軟件時(shí)無需考慮換相問題。

（2）限流電路

與普通的直流電動(dòng)機(jī)一樣，在無刷直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子磁通切割定子繞組所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)很小，可能產(chǎn)生過大的電流，因此，必須加限流電路，如圖6所示。主回路中流過無刷直流電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的電流最終通過電阻R接地，因此電阻上的壓降正比于電動(dòng)機(jī)電流，當(dāng)此電阻上的壓降大于比較器LM324的正端給定電位U時(shí)，比較器輸出低電平，從而使與非門74LS00輸出高電平，于是LM621封鎖輸出，起到限流保護(hù)作用。當(dāng)壓降小于U時(shí)，限流電路不起任何作用。

4.單片機(jī)與LM621芯片控制集成電路的連接

電路連接說明：AT89S52單片機(jī)將PWM功能定向到P1.0引腳，通過與非門和LM621對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。另外，通過P1.1引腳來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。由于大部分控制工作交給了LM621完成，單片機(jī)只在調(diào)速和改變轉(zhuǎn)向時(shí)才進(jìn)行干預(yù)，所以單片機(jī)可以有十分從足的時(shí)間做其他工作。

5.電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制

本設(shè)計(jì)是基于無刷直流電機(jī)專用控制芯片LM621設(shè)計(jì)的，LM621的2號(hào)引腳是轉(zhuǎn)向控制端，由施加的電平?jīng)Q定，因此設(shè)計(jì)思路是將單片機(jī)的P1.0口與LM621的2號(hào)引腳連接起來，然后編寫程序，通過對(duì)P1.0口施加高低電平，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)向的目的。

5.2 電機(jī)的調(diào)速設(shè)計(jì)

直流電機(jī)由于具有速度控制容易，啟動(dòng)、制動(dòng)性能良好，平滑調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，在冶金、機(jī)械制造、輕工等工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有改變電樞電壓U調(diào)速、改變電樞回路串接附加電阻R調(diào)速及改變主磁通Φ調(diào)速等三種方法。改變電樞回路串接附加電阻調(diào)速方法，調(diào)速電阻將消耗大量的電能，使電動(dòng)機(jī)的效率下降，而且由于調(diào)速電阻不能連續(xù)變化，使得調(diào)速不平滑，難以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。改變主磁通Φ調(diào)速方法，低速時(shí)受磁極飽和的限制，高速時(shí)受換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其換向火花的限制，并且勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。所以這兩種調(diào)速方法用得較少。目前，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用改變電樞電壓U調(diào)速，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法，其中PWM（脈寬調(diào)制）是常用的一種調(diào)速方法。因此，本文提出利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

LM621可以直接與外部PWM信號(hào)連接，因此可以直接通過編程生成所需要的PWM信號(hào)，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

5.2.1 PWM基本原理

PWM基本原理是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變電機(jī)電樞的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種調(diào)速方法。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，按照一定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”的時(shí)間，通過改變電樞上平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM調(diào)制的原理如圖4所示。

圖4 PWM調(diào)制原理與輸入輸出波形圖

通過PWM來控制電機(jī)電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端的平均電壓Uo為：

Uo=（t1Us+0）/（t1+t2）=t1Us/T=αUs

式中α為占空比，α=t1/T。t1開關(guān)器件導(dǎo)通的時(shí)間，T為脈寬調(diào)制PWM的周期。占空比α表示了在一個(gè)周期T中，開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值即t1/T。α的變化范圍為0≤α≤1。當(dāng)電源電壓US不變的情況下，電樞端電壓oU的平均值取決于占空比α的大小，改變?chǔ)恋闹稻涂梢愿淖兌穗妷旱钠骄怠?/p>

5.2.2 PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)方法

占空比是直流電機(jī)PWM調(diào)速的關(guān)鍵，對(duì)如何產(chǎn)生PWM信號(hào)有效控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止具有重要的意義。最近幾年來，隨著單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使直流電機(jī)PWM調(diào)速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展。目前利用單片機(jī)進(jìn)行PWM控制，PWM信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。硬件方法的實(shí)現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做敘述，本文主要介紹通過軟件實(shí)現(xiàn)的方法。

軟件的基本思想：?jiǎn)纹瑱C(jī)的定時(shí)器工作方式選擇方式3，每200us產(chǎn)生一次溢出，溢出后，調(diào)用中斷子程序，判斷所設(shè)定的COUNTER是否小于等于設(shè)定的PWM值，如果小于等于PWM的值，P1.0口輸出高電平，否則輸出低電平，從而產(chǎn)生高低電平的脈沖，改變PWM的值，便可以改變脈沖的寬度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

6.結(jié)論

本設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)了無刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以AT89S52單片，無刷直流電機(jī)控制專用芯片LM621為核心的無刷直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功率開關(guān)電路以IRF630和IRF9640構(gòu)成的，電機(jī)使用的是三相無刷直流電機(jī)，其型號(hào)為42BLF01。經(jīng)過多次調(diào)試，系統(tǒng)可以良好運(yùn)行，但仍然存在一些不足之處：（1）硬件電路中的功率開關(guān)電路會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，對(duì)硬件電路有很大的影響。（2）電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，有一點(diǎn)失步。（3）本設(shè)計(jì)中軟件部分還不夠完美，以上不足之處由于時(shí)間的原因，未能徹底解決，希望以后有時(shí)間能將這些不足之處一一解決，以便使本控制系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]夏長亮.無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[2]張琛.直流無刷電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)的控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

[4]張強(qiáng)，吳紅星，謝宗武.基于單片機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)[M].北京：中國電力出版，2008.

[5]吳澤民，王俊，王景.利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法[J].機(jī)電技術(shù)，2008，1.

[6]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[7]譚建成.電機(jī)控制專用集成電路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[8]康維新.MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.

[9]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[10]阮毅，陳維鈞.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[11]Takeshita T.，Matsui N.Sensorless brushless DC motor drive with EMF constant identifier.20th Intenrational Conference on Industrial Electronics，Control and Instrumentation，1994，Vol.1 1994：14-19.

第7篇：集成電路的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】帶隙基準(zhǔn)；曲率補(bǔ)償；高穩(wěn)定性

1.引言

基準(zhǔn)電路包括基準(zhǔn)電壓源和基準(zhǔn)電流源，在電路中提供電壓基準(zhǔn)和電流基準(zhǔn)，是模擬集成電路和混合集成電路中非常重要的模塊[1]。隨著集成電路規(guī)模的不斷增大，特別是芯片系統(tǒng)集成（SOC）技術(shù)[2]的提出，使基準(zhǔn)電路被廣泛使用[3]的同時(shí)，也對(duì)其性能提出了更高的要求。

基準(zhǔn)電壓源是指被用作電壓參考的高精確、高穩(wěn)定度的電壓源，理想的基準(zhǔn)電壓是一個(gè)與電源、溫度、負(fù)載變化無關(guān)的量[4]?；鶞?zhǔn)電壓源是現(xiàn)代模擬電路極為重要的組成部分，它對(duì)高新模擬電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展具有重要作用。在許多模擬電路中，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器中都需要高精度、高穩(wěn)定度的電壓基準(zhǔn)源。特別是在精密測(cè)量儀器儀表和現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，經(jīng)常把集成電壓基準(zhǔn)源作為系統(tǒng)測(cè)量和校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。鑒于此，國外許多模擬集成電路制造廠商相繼推出許多種類的高精度集成電壓基準(zhǔn)產(chǎn)品。隨著電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步復(fù)雜化，對(duì)模擬電路基本模塊提出了更高的精度和速度要求，這樣也就意味著系統(tǒng)對(duì)其中的基準(zhǔn)電壓源模塊提出了更高的要求。

本論文在分析研究寬電壓源、高精度、低溫度系數(shù)集成電壓基準(zhǔn)源的電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探索設(shè)計(jì)出一種輸出電壓為2.5V的最佳的電路結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)電路寬電源電壓范圍（3V～36V）、低溫度漂移系數(shù)（≤10ppm/℃， -40℃～+85℃）、高精度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2.寬電源電壓集成電壓基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)

2.1 傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源[5][6]

基準(zhǔn)電壓源經(jīng)歷了電阻分壓式基準(zhǔn)電壓源、PN結(jié)基準(zhǔn)電壓源、擊穿二極管基準(zhǔn)電壓源、自偏置電路電壓源的發(fā)展。以上各種基準(zhǔn)電壓源中，電阻或有源器件直接分壓形成的基準(zhǔn)不能獨(dú)立于電源，精度非常低。

1971年，Robert Widlar提出了一種帶隙參考電壓源技術(shù)。該技術(shù)可得到一種不依賴電源并幾乎與溫度無關(guān)的獨(dú)立基準(zhǔn)，可在低電源電壓下工作，并與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容這些優(yōu)點(diǎn)使其獲得了廣泛的研究和應(yīng)用，也是本次設(shè)計(jì)采用的技術(shù)。圖1是帶隙基準(zhǔn)電源的基本原理圖。

利用熱電壓VT的正溫度系數(shù)與雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE的負(fù)溫度系數(shù)相互補(bǔ)償，以減小溫度漂移。其中VBE的溫度系數(shù)在室溫時(shí)大約-2mV/℃；而熱電壓VT=KT/q，其溫度系數(shù)在室溫下大約為+0.085mV/℃。將電壓VT乘以常數(shù)K以后與電壓VBE相加，便可得到輸出電壓VREF為：

即理論值K≈23.26，它使得帶隙基準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)值在理論上為零。由于VT與電源電壓無關(guān)，而VBE受電源電壓變化的影響很小，故VREF受電源電壓的影響也很小。

帶隙基準(zhǔn)電壓源經(jīng)歷了從Widlar帶隙基準(zhǔn)電壓源、Brokaw帶隙基準(zhǔn)電壓源、傳統(tǒng)典型的帶隙基準(zhǔn)電壓源及基于PTAT（proportional to absolute temperature）的帶隙基準(zhǔn)電壓源、CMOS帶隙電壓基準(zhǔn)源電路的發(fā)展，能夠輸出比較精確的電壓，但其電源電壓高，其基準(zhǔn)輸出范圍及各項(xiàng)性能有限，故要得到高精度低漂移的寬電源電壓集成電壓基準(zhǔn)源，就必須對(duì)以上電路在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)和提高。

2.2 寬電源電壓集成電壓基準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)

圖2所示為帶隙基準(zhǔn)電壓源電路基本結(jié)構(gòu)框圖，它主要由五部分組成[7]：

1）帶隙電壓內(nèi)部環(huán)路—主要功能是產(chǎn)生帶隙電壓。

2）運(yùn)算放大器—使帶隙電壓內(nèi)部環(huán)路中兩個(gè)需要具有相同電壓的點(diǎn)穩(wěn)定在相同的電壓。

3）輸出級(jí)—用來產(chǎn)生最終的帶隙基準(zhǔn)參考電壓和電流。

4）啟動(dòng)電路—主要功能是確保電路在上電的時(shí)候能夠進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。

5）偏置電路—為運(yùn)算放大器的工作提供偏置電流。

本文所涉電路采用6μm標(biāo)準(zhǔn)雙極型工藝實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了一種基于曲率補(bǔ)償，具有高穩(wěn)定性的帶隙基準(zhǔn)電路。本文在分析比較各種基準(zhǔn)電壓源性能的前提下，最終選擇了以基于PTAT（與絕對(duì)溫度成正比）改進(jìn)的帶隙基準(zhǔn)源電路作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并對(duì)其原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。為了進(jìn)一步提高基準(zhǔn)電壓源的性能，在深入研究溫度和電源電壓的變化對(duì)帶隙基準(zhǔn)電路穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，指出基極一發(fā)射極電壓與溫度的非線性關(guān)系是造成基準(zhǔn)不穩(wěn)定的主要原因，針對(duì)這種情況，采用了環(huán)路補(bǔ)償方法來進(jìn)行高階溫度補(bǔ)償：利用環(huán)路補(bǔ)償電流（INL）的非線性特性去補(bǔ)償基射結(jié)電壓（VBE）的非線性。并且將補(bǔ)償電流（INL）和與絕對(duì)溫度成正比的電流（IPTAT）直接相加實(shí)現(xiàn)了很好的補(bǔ)償。不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單還獲得了較好的溫度系數(shù)。另外，對(duì)所采用的運(yùn)算放大器、啟動(dòng)電路和溫度保護(hù)電路也進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了優(yōu)化合理的電路結(jié)構(gòu)。分塊對(duì)帶隙基準(zhǔn)核心電路、曲率補(bǔ)償電路、運(yùn)算放大器電路、偏置電路、啟動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并仿真。所設(shè)計(jì)的整體電路圖如圖3所示。

其中（a）為帶隙基準(zhǔn)核心電路，（b）為運(yùn)算放大器電路，（c）為曲率補(bǔ)償電路，（d）為偏置電路，（e）為啟動(dòng)電路，（f）為輸出級(jí)。

3.仿真結(jié)果及分析

在Cadence設(shè)計(jì)平臺(tái)下的Spectre仿真器中基于6μm標(biāo)準(zhǔn)雙極型工藝模型對(duì)電路進(jìn)行了仿真。得到電路的直流電壓特性曲線、溫度特性曲線、電源電壓抑制比曲線、負(fù)載調(diào)整率曲線、噪聲特性曲線、啟動(dòng)時(shí)間曲線，如同4所示。

4.結(jié)論

本文通過對(duì)帶隙基準(zhǔn)電壓源深入的理論研究，完成了全雙極性帶隙基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計(jì)，該基準(zhǔn)電壓源基于雙極型工藝，通過Spectre驗(yàn)證，溫度系數(shù)僅為6ppm/℃，并具有78?V/V的電源電壓調(diào)整率以及高達(dá)78dB的交流PSRR，高精度，低噪聲和驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特性。其中各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)完全達(dá)到預(yù)期要求，具有一定的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]孟波，鄒雪城，孟超.一種高性能CMOS基準(zhǔn)電壓源電路設(shè)計(jì)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2003（8）：161-162.

[2]孫順根，吳曉波，王旃等.一種高精度CMOS能隙基準(zhǔn)電壓源[J].微電子學(xué)，2003，33（2）：157-159.

[3]彭增發(fā)，黃晟，毛友德等.一種新型的高噪聲抑制比及高溫度穩(wěn)定性的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生器[J].微電子技術(shù)，2003，33 （3）：51-55.

[4]P.E.Allen，D.R.Holberg.CMOS Analog Circuits Design[M].（2nd）.NewYork，USA：Oxford University Press：2002.

[5]Philip E.Alen Douglas R.Holberg.CMOS Analog Circuit Design[M].Publishing House of Electronics In dustry，2005.

第8篇：集成電路的基本原理范文

教學(xué)內(nèi)容安排在教學(xué)內(nèi)容的選擇上注重教學(xué)的延續(xù)性，以少、精、寬、新為原則。大幅度地削減小規(guī)模集成電路的內(nèi)容，增加對(duì)中規(guī)模集成電路（MSI）和大規(guī)模集成電路（LSI）的講解。對(duì)于中規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路，其內(nèi)部電路一般不作為重點(diǎn)，著重其外部功能及應(yīng)用，集中精力對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和重點(diǎn)內(nèi)容精心組織、精心講授。引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。從能力培養(yǎng)著眼，精講多練，注重講、練結(jié)合，加強(qiáng)綜合訓(xùn)練，在授課的過程中除了講解課程一般知識(shí)外，還要注重內(nèi)容的廣度。盡量多地教給學(xué)生如何理解、分析、歸納、總結(jié)問題，避免死記硬背、機(jī)械地理解問題。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，掌握學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)自學(xué)能力乃至創(chuàng)新能力，注重理論知識(shí)和電路實(shí)際應(yīng)用技能緊密結(jié)合，將電子技術(shù)新技術(shù)、新器件及時(shí)地納入課程教學(xué)內(nèi)容中，以適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展需要。

實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革旨在提高學(xué)生的實(shí)際操作動(dòng)手能力和技術(shù)應(yīng)用能力。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，制定本課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)比重，實(shí)驗(yàn)課程占總課程學(xué)時(shí)由原來的20.8%改為38.1%。

1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容在安排上圍繞課程主線進(jìn)行，[2]使理論課和實(shí)驗(yàn)課成為有機(jī)的整體，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加強(qiáng)實(shí)物制作類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核方式，更加注重對(duì)實(shí)踐技能的實(shí)施過程的考核，其目的要求如表1所示。單次實(shí)驗(yàn)成績有兩部分構(gòu)成：電路設(shè)計(jì)、電路搭接、測(cè)試等實(shí)驗(yàn)操作成績，占總成績的60％；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績，根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定，占總成績的40％。

2.課程設(shè)計(jì)實(shí)物化題目有針對(duì)性且行之有效，體現(xiàn)整個(gè)課程設(shè)計(jì)的完整性和先進(jìn)性，強(qiáng)化工程綜合應(yīng)用意識(shí)?！半娮蛹夹g(shù)課程設(shè)計(jì)”旨在使學(xué)生進(jìn)行一次較全面的綜合設(shè)計(jì)練習(xí)，[3]掌握電子電路設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試的全過程，全面提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，為將來走上工作崗位打下良好基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)做到一人一題，且在學(xué)期開始就告知學(xué)生題目及指標(biāo)要求等，使學(xué)生在明確目的及要求的情況下有充足的時(shí)間進(jìn)行方案選擇、電路設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試等過程，體現(xiàn)柔性管理。

3.把提交專業(yè)作品列入課程要求依據(jù)電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，對(duì)于骨干專業(yè)課，要求學(xué)生在當(dāng)學(xué)期完成1～2個(gè)專業(yè)綜合作品?！皵?shù)字電子技術(shù)”作為本專業(yè)的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在當(dāng)學(xué)期由教師擬定或?qū)W生自行提出實(shí)踐項(xiàng)目（元器件數(shù)量介于20個(gè)至50個(gè)之間），要求學(xué)生獨(dú)立完成電路的設(shè)計(jì)、元器件選擇、電路制板、元器件安裝、電路焊接及調(diào)試等過程，并達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。同時(shí)提交一份不少于2000字的設(shè)計(jì)報(bào)告，對(duì)電路原理、調(diào)試技術(shù)進(jìn)行闡述，并重點(diǎn)對(duì)電路調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，提出一些優(yōu)化方案。

課程考核方式改革

課程考核采取理論考核60%+實(shí)踐考核40%相結(jié)合的方式。理論考核重點(diǎn)考核本課程的基本概念、基本知識(shí)、基本技能和知識(shí)應(yīng)用能力，采用閉卷考試方式。實(shí)踐考核包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績和期末實(shí)驗(yàn)考試兩部分，比例為平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績占60%，期末實(shí)驗(yàn)成績占40%，平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占15%、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占45%、綜合性實(shí)驗(yàn)占40%，依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定；期末考試項(xiàng)目并不是教師重新出題，而是學(xué)生做過的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)性或綜合性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生抽簽決定，要求學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)、元器件安裝、調(diào)試等過程，由教師依據(jù)參數(shù)測(cè)試結(jié)果評(píng)定成績。

教學(xué)模式與方法改革

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有效地組織課堂教學(xué)，課程組教師一直探索研究“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)模式，形成了互動(dòng)式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法，以及板書+多媒體+網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的雙主互動(dòng)的教學(xué)模式。重點(diǎn)實(shí)施“以問題為綱”的教學(xué)方法。

1.精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)模式，課堂教學(xué)“高思辨、高互動(dòng)”，形成互動(dòng)式、啟發(fā)式教學(xué)高思辨是課堂教學(xué)過程中層層推理、循序漸進(jìn)，適當(dāng)設(shè)置懸念與疑問，并留給學(xué)生一定創(chuàng)新思維的空間。如講到數(shù)字集成電路芯片時(shí)，對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)化處理，重點(diǎn)在外部特性及功能上，由功能示意圖、功能表到應(yīng)用舉例逐步進(jìn)行，層層深入，在講解完一個(gè)類型的舉例后，適當(dāng)增加輔助功能、設(shè)置懸念的問題，并留下作為思考，鍛煉學(xué)生邏輯思維能力。高互動(dòng)是課堂教學(xué)過程中，精心設(shè)計(jì)各種學(xué)生活動(dòng)，大小結(jié)合，難易適度，師生對(duì)話與學(xué)生討論相結(jié)合，能夠體現(xiàn)學(xué)生為學(xué)習(xí)主體、以學(xué)生發(fā)展為本的教學(xué)思想。例如給出小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路，由學(xué)生修改部分電路并更換部分元器件，并當(dāng)堂講解更換方案，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高。

2.實(shí)施“以問題為綱”教學(xué)方法“以問題為綱”教學(xué)方法，即引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)、提出問題、分析問題、解決問題，引導(dǎo)學(xué)生理解知識(shí)產(chǎn)生、發(fā)展的過程，即從實(shí)際生產(chǎn)和職場(chǎng)第一線中提出問題，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析問題、解決問題，并進(jìn)行提升和推延，從而發(fā)現(xiàn)新的問題，再引入新問題的探討，即把每一次講授均變成一次創(chuàng)造研究的嘗試和訓(xùn)練。此種方式在“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)中的實(shí)踐效果非常好。例如在講解集成邏輯器件計(jì)數(shù)器及應(yīng)用時(shí)，講完計(jì)數(shù)器的概念就讓學(xué)生舉例生活中所見哪些是計(jì)數(shù)器，講完計(jì)數(shù)器的功能時(shí)就提問日常生活中的數(shù)字時(shí)鐘跟計(jì)數(shù)器有何聯(lián)系，并逐層分析24小時(shí)60分60秒計(jì)數(shù)的功能如何用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。學(xué)生很快理解并能夠靈活地在其他場(chǎng)合應(yīng)用運(yùn)用計(jì)數(shù)器了，效果很好。

3.板書+多媒體+網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，可在同樣的時(shí)間內(nèi)講授更多的教學(xué)內(nèi)容，又可使一些抽象、難懂的內(nèi)容變得形象生動(dòng)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，顯著改善教學(xué)效果。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生可獲得關(guān)于該課程的各種信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)、網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上測(cè)評(píng)等。網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合板書教學(xué)，以揚(yáng)長避短，獲得最佳教學(xué)效果。

教學(xué)效果

第9篇：集成電路的基本原理范文

關(guān)鍵詞：FPGA；DDS；頻率步進(jìn)信號(hào)源

中圖分類號(hào)：TN74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）01-0147-01

1 引言

隨著數(shù)字信號(hào)理論和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，在頻率合成領(lǐng)域出現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成（DDS）技g，DDS技術(shù)是一種全數(shù)字化的波形發(fā)生技術(shù)，其頻率分辨率高、調(diào)頻時(shí)間短、頻率穩(wěn)定度高。目前的專用集成DDS芯片頻率單片可達(dá)1GHz，在各種信號(hào)源系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是近年來發(fā)展迅速的大規(guī)模、高密度的可編程邏輯器件。FPGA具有高度的靈活性，長生命周期性，可反復(fù)編程修改等特點(diǎn)，從而使其在通信、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、軍事和航空航天領(lǐng)域中得到迅速普及和廣泛應(yīng)用。

2 基本原理

利用FPGA完成對(duì)DDS芯片的時(shí)序配置和工作控制，通過DDS芯片AD9854實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)信號(hào)源的設(shè)計(jì)，利用LCD1602直接顯示出調(diào)制波形的工作參數(shù)信息。

2.1 基于DDS芯片AD9854的介紹

AD9854數(shù)字合成器是CMOS型DDS單片集成電路，采用了先進(jìn)的DDS技術(shù)，該芯片具有極高的工作頻率、方便靈活的外部接口、多種信號(hào)輸出形式等特點(diǎn)。AD9854的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的主要原理為：片內(nèi)整合了兩路高速、高性能的正交D/A轉(zhuǎn)換器和高速比較器，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字合成的正交I路和Q路輸出。在高穩(wěn)定度時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，AD9854將產(chǎn)生一個(gè)高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正弦和余弦信號(hào)，作為振蕩器用于通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。

2.2 頻率參數(shù)計(jì)算

當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)f到來時(shí)，相位累加器對(duì)頻率控制字FTW進(jìn)行線性累加，從累加得到的相位碼中取n位有效位對(duì)波形存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，輸出相應(yīng)的幅度碼，再經(jīng)過DAC得到階梯波，最后通過低通濾波器LPF得到所需的連續(xù)變化的信號(hào)波形。系統(tǒng)時(shí)鐘頻率f、輸出信號(hào)頻率F和頻率控制字 FTW的關(guān)系為

FTW=F*2N/f

式中： FTW（頻率控制字）是一個(gè)定義數(shù)字，N為相位累加器的資源。

3 基本構(gòu)成

DDS擴(kuò)展模塊板主要由一片2路模擬輸出的AD9854DDS芯片，以及兩片AD8009高速運(yùn)算放大器組成，可以滿足對(duì)于高速信號(hào)產(chǎn)生的要求，借助FPGA核心模塊板，通過模式控制和頻率字控制實(shí)時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)頻、掃頻、ASK、FSK等各種形式的模擬信號(hào)信號(hào)。

4 性能測(cè)試

對(duì)整個(gè)10-50MHz工作帶寬內(nèi)進(jìn)行多個(gè)頻點(diǎn)的輸出測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。