集成电路研究分析范文

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模拟电子技术主要由以下几个方面构成：首先是含线性元器件以及非线性元器件组成的电子元器件，其中含线性元器件包括有电阻、电容以及电感等，非线性元器件包括有二极管、三极管等；其次是基本放大电路，其主要是以基本电子元器件所构成，基本放大电路主要有共基、共射、共集三种形式的放大线路；最后是基本典型应用电路。本文主要研究了模拟电子技术电路的演变形成过程。

一、功率放大电路的演变

功率放大器能够为电路提供足够大的负载信号功率。在一定的条件下（正弦波输入、输出基本不失真）。在电路参数确定的情况下，负载可能获得的最大交流功率就是最大输出功率。输出大功率的能源来自电源提供的功率，在一定的输出功率下降低直流电源的功耗能够很好的提高电路的效率。功放在输入信号的控制下会成为功率变换器，其作用是将电源的直流电转换为负载需要的信号功率，由于功放管本身就会产生较大的耗散功率，因此为避免出现发热现象，所以应当加入例如散热片等保护装置，在特殊情况下还需要应用其它保护措施。在进行操作时若想提高效率必须进行无用管耗的减少，以实现有用输出功率的提高，基于此，对于功放的静态设置应定为乙或丙类状态下。已知的基本共集电极电路的特点是功放在电压由多级电压放大器提供时，只能承担良好的带负载或电流的放大能力，功放能够基于此进行演变。

二、稳压电源电路的演变

（一）稳压电源电路的特点

（1）作为电子设备能源的直流稳压电源，其与其他功率放大器一样需要输出大功率，并且需要在总负载状态下运行工作。

（2）直流稳压电源与供方有一个不同点，就是直流稳压电源是一个能源转换电路，其能够把需要的直流电通过电网交流电进行转换得到，由于其在负载变化以及交流电网波动的情况下还能够使直流电压保持稳定，固称为稳压电源，直流电源的核心就是其的稳压环节，电路相对而言也比较复杂。

（二）稳压电源电路的演变过程

基本共集电极电路能够满足以上两个特点，是电压的负反馈，在输出电压时能够满足稳定运行要求，因此可以直接利用已知的射极跟随器组成稳压电路，在电路中交流电通过电容和整流的过滤，形成直流电压，为防止输入端交流电网出现波动现象，需要介入稳压管，实现基极的稳定电压，同时也有利于射极跟随输出电压的稳定。为防止输出端的负载发生变化，通过电压负反馈对输出电压进行稳定处理，变化的电压可以选择利用调整管承受，同时由于调整管与负载是串联着的，因此又称为串联型稳压电路。在该电路中由于静态设置使调整管处于甲类线性放大区，因此会造成效率低、管耗大等问题，在这种情况下，若想提高效率，应当演变从类状态的设法，但是由于稳压电路不能够对外开输入信号进行放大处理，因此只能对调整管进行处理，使其处于开关状态，以此降低管耗。

（三）其他稳压电路的形成

在串联型稳压电路中，如果甲类的静态设置的调整管在线性放大区，就会产生许多不利的因素，例如管耗大、效率低等，为了避免这些问题的出现常常使用的是乙类状态的演变方式，但是这种情况也有弊端，其对于外来输入信号无法进行相关放大处理，因此只能使调整管保持在开关状态，以此来降低管耗量。在此基础上，利用比较器控制和调整输出电压的反馈信号与外加振荡的三角波输出信号，使管导通与截止相互转换工作，进而利用滤波实现直流电压的输出，形成串联开关调整型稳压电路的演变。

综上所述我们可以得到，若想直接进行有源负载、恒流源以及各种差分放大器的演变形成就需要应用到基本共射极电路，各种运放的线性与非线性应用电路的形成可以利用基本反馈电路。

三、结束语

本文通过分析模拟电子技术的功率放大电路以及稳压电源电路的演变，总结归纳了模拟电子技术从已知到未知放大电路的一般规律和方法，阐述了其对放大电路中的各种电流、电压等较强的适应能力。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社（第2版），1999.

[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社（第3版），2001.

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中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0114-02

进入21世纪以来，我国的经济得到了显著的发展，人民的生活水平和生产活动规模得到了很大程度的提升，对电力系统的要求也越来越高，在满足其量的需求以后，很多企业和居民都开始对供电的稳定性提出了要求。在沿海或者其他比较发达城市中，由于流动人口众多，使得城市部分地区的建筑相当紧凑，这也为电力系统的供电带来了更大的挑战。在经济比较发达的大城市，负荷水平和负荷密度都显著提高，对供电也提出了以220 kV或者110 kV输送到符合中心的要求，相关城市规划部门对环保以及景观的要求都逐步提升，同时对架空线的铺设也实行了越来越严格的控制。

在以往的赔偿中，土地赔偿占了很大的比例，如因为占用今景观等资源而获得的赔偿的份额比例一直都在逐渐扩大，在总成本中的比例越来越高。电力系统相关工作人员如今都采用提升单位走廊面积传输的电力容量、减少走廊面积等方式来缩小成本。可见，对新技术在相关设备方面实用方面的研究，已经越来越受到重视，越来越具有价值。

1 架空输电线路

1.1 架空输电线路的基本介绍

架空输电线路是采用绝缘子将全部的输电导线固定在直立于地面的杆塔上，用以传输电能的输电线路。一般来说，架空线路由接地装置、导线、杆塔、绝缘子串、架空地线等部分组成，它们相互作用共同了形成了架空线路。

1.2 架空输电线路的优点

相对于地下输电线路，架空线路具有不可忽视的优点：（1）施工成本低，（2）建设周期短，（3）由于在地表以上，易于检修与维护。因此，架空线路输电在电力系统中得到了广泛的使用，一般的输电线路都是架空输电线路。在现实生活中，不同地区的负荷点、变电站、发电站通过架空线路连接起来，对其进行输送与交换电能，就组成了不同等级的配电网和电力系统。

1.3 架空输电线路需要考虑的问题

架空输电线路架立在地表以上，虽然节约了一定的成本，但是也使其直接暴露于空气中，会受到空气中水分等其它化学物质的腐蚀，因此必须具有相当的机械强度来抵抗结冰荷载、强风暴侵袭、当地气温变化、可能遇到的洪水等等。另外，雨淋、雷闪、湿雾、工业污秽等也会对架空线路的绝缘强度造成一定的影响，甚至引起停电。除此以外，电磁相互产生、相互影响，在架空输电线路的设计与检修中都需要考虑这些因素，避免出现一些不必要的问题。

2 输电线路设计的分析与研究

2.1 路径与杆型的设计

在城市中，走廊面积总是有限的，在现实生活中很少采用单独回路，多采用双回路或者多回路，在其两侧需要同等的半走廊宽度，这使得靠近绿地、道路的一侧相对来说比较自由，可以自由利用。在特殊情况下，采用单侧三相垂直杆型单回线路，效益仍然可观。

在《110 kV～750 kV架空输电线路设计规范》中规定：在路径受到一定限制的地方，路基边到杆塔边的距离的最小值为5～6 m，但实际施工中却不到5 m。为了避免发生意外事故，可以在钢管杆或者角钢塔靠近快车道的一边铺设管径为0.11 m、高为1 m的钢管护墩，电力规划设计院等相关部门认为只要各部门协调一致便可实行。

2.2 走廊宽度的设计

一般来说，由安全距离、塔头尺寸、风偏组成的走廊宽度，其关键设计在于控制风偏与抬头尺寸，其中固定跳线的耐张塔和固定挂点的直线杆塔是控制走廊宽度十分有效的措施。按照《110kV～750kV架空输电线路设计规范》规定，其必须满足三个要求。

（1）内、外电压和运行电压条件下杆塔构件和带电部分的最小间隙。

（2）导线的间隔宽度d，d=0.4L+U/110+0.65f，其中L是悬垂绝缘子串长度/m，U电压/kV，f导线最大弧垂/m。

（3）接地部分与带电作业的杆塔上带电部分的距离最小值。一般来说，这个比较容易满足。在特殊期情况下，如雷雨天气时，走廊宽度L必须满足：L={b+fsin[arc（g2/g1）+s]}*2，其中b横担宽度的最大值/m，g1导线自重荷载/N/（m・mm2），g2特殊情况下的水平荷载，s要求的安全基准距离/m。

2.3 防雷接地的研究

工业化在我国的推进，使得我的大气受到了十分严重的污染，在部分地区甚至导致了大面积的污染事故。随着时代的发展与科技的进步，复合绝缘子的防污性能已经经受了时间的检验，具有是强大的防污性能，这可以有效的延长线路的使用年限，在很大程度上缩减了维护费用。有关复合绝缘子的检修，有关部门认为：在投入使用的1年内进行综合检修，往后每五到八年检修。当然检修的时间间隔越短越好，但是考虑到检修成本等其它因素，需要选择一个合理的检修间隔。

架空线路不仅有走廊对它的空中限制，在建筑比较拥挤的地段，杆塔接地与其它地下管线有很大的铺设矛盾，因此对地下也有很大的限制。为了解决这个问题，需要对地下管线进行不同深度的铺设，有的采用深埋，有的采用浅埋，使其不在交叉。但是当最底部的地下管线发生问题时，进行维修需要将其上面的地下管线一起停止使用才可以进行检修，其解决办法就是对于埋的更深的地下管线尽量采用高质量的管线，以减少其问题与维修次数。

2.4 杆塔的设计

杆塔的主要技术参数有电压等级、导线型号、架空地线、最大使用张力、最大使用应力、设计水平档距、设计垂直档距、称呼高度、气象条件、杆塔总质量等等。其中有的参数的设计在本文别的地方已经有所体现，现在主要对呼称高度的设计进行分析，其必须满计算应采用以下公式：H=f+h+Δh+λ，其中，λ是绝缘子串长/m，f导线设计最大弧垂/m，h规程规定对地距离的最小允许距离/m，Δh考虑各种因素预留的裕度/m。

2.5 其它部件的设计

在这其中，导线的主要作用是承担传导电流，要求导线必须具有足够的截面以保持合理的通流密度，因为截面面积越大，相应的电阻就会越小；同时，导线基本上都处在高电位，为了减小或者避免由于电晕放电所引起的电能损耗以及电磁干扰，其最好采用比较大的曲率半径；架空输电熟路基本都是超高压输电线路，输送容量比较大、工作电压高，因此在很多时候都是采用分裂导线。和导线与架空地线不同，绝缘子串是由单个悬式绝缘子串接而成，其必须满足相应的有关机械强度以及绝缘强度的要求，同时根据电压等级的异同来确定每串绝缘子的个数，也可以用棒式绝缘子串接；在特殊地段，例如杂乱地区，必须使用特定型号的绝缘子串。

3 结语

架空输电线路的设计与施工是相对比较复杂的，对相关工作人员要求比较高，特别是铺设施工人员，不仅要求其具有相当的专业知识，而且还要求其必须通过自身铺设与检修实践的积累提升自身实力。在施工过程中，可能会遇见各种各样的问题，需要工作人员进行现场勘查后进行反复研究与讨论，有时经过反复思考得到的结果却不是合理的，因此，这项工作还要求工作人员具有相当的耐心与毅力。

参考文献

[1] 郑和平.同杆、塔多回路线路带电作业存在的问题和解决方法[J].中国新技术新产品，2011（14）：129-130.

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1、研制背景

雷电是自然界频繁发生的一种电磁现象。由于雷电活动频繁、产生的电磁脉冲强、影响区域广泛。因此，减少雷电产生的自然灾害始终是人类长期奋斗的一个目标。电力系统是一个具有广域分布特征的超大规模系统，其最大的几何尺度可以达到数千公里，容易遭受雷电的冲击。长期以来，由于雷击引起输电线路跳闸的事件频繁发生，对电网的安全稳定运行造成了极大的威胁。我国非常重视电力系统的防雷保护，在不同电压等级的输电线路采取了大量的防雷保护措施，以减少电力系统雷害故障。尽管如此，每年由于雷电造成的输电线路绝缘闪络和破坏等导致的电力能量传输中断、破坏电力系统正常运行的故障仍频繁发生。据统计，由于雷击引起的高压线路跳闸占线路总跳闸次数的70%左右。

雷电流参数一直是架空输电线路和大型电力设备防雷设计的基础参数，而我国雷电流基础参数匮乏，导致我国电网防雷设计及施工缺乏基础性依据，只能借鉴国外相关数据或历史运行经验进行我国电网防雷设计及施工，而雷电流参数分布具有很强的地域性特征，所以仅靠借鉴国外相关数据或历史运行经验，在一定程度上容易造成电网防雷装置设计盲目性，导致输电线路雷击跳闸率居高不下。因此，加强电网雷电基础参数的监测与积累，并提出针对性的防护措施，可为减少电力系统雷害事故，保证供电安全，以及建设坚强电网提供必要的前提和有力保障。

信阳所处区域属于多雷丘陵，电网雷害日趋严重。目前信阳供电公司直属220kV输电线路20条，687.29KM，110kV输电线路37条，490.439KM，35kV输电线路26条，343.61KM。虽然目前安装了多种防雷装置，如避雷器和避雷针，但是从2008年至今还是发生雷击跳闸12次，雷害情况仍然较为严重。这主要是由于测量手段比较落后等原因造成信阳地区的雷电参数比较匮乏，难以有效地针对信阳电网的雷害情况进行防雷设计。

2、研制思路

1、通过查阅国内外相关资料，深入了解国内外雷电流测量工作开展的现状以及测量装置研制的情况，从而确定了本系统研制开发的方向。

2、对信阳地区雷电流的频谱特性进行分析，同时对雷击架空输电线路特点及杆塔雷电流分流情况进行仿真研究，从而得出相关规律，为输电线路雷电监测系统的开发提供理论依据。

3、开发输电线路雷电监测系统，同时进行试运行，进一步验证所开发系统的有效性和可靠性。

3、系统总体构架及设计思想

3.1 系统构架

图1 雷电参数监测系统构架

雷电监测系统构架如图1所示，每套系统主要由2路数据采集终端、ISM/GSM、手持终端以及后台监测系统构成。

3.2 设计思想

雷电参数监测系统在设计过程中遵循如下设计思想：

可靠性和稳定性：具有足够的抗干扰能力和自恢复能力，保证测试系统及通讯网络稳定可靠的运行；

可扩展性：双通道雷电流测量装置系统通过无线网络通信，不受电网规模的影响，可以根据需要在不同的地点安装双通道雷电流测量装置，可以很方便地对监测系统进行扩展。

简单易用性：专家系统界面友好易懂，操作简便，管理人员在办公室就可及时、准确地了解到雷电流特征参数。

可维护性：通过系统提供的系统维和状态自检功能，可以远程监控系统的运行状态，便于系统的维护。

实时性：无线网络通过GSM网络，覆盖范围广，信号质量有保证，可以确保远程通讯的实时性，设备状态信息和雷电流波形参数能够实时准确的在软件系统中反映出来。

要实现上述设计思想与设计目标，重点在于软件结构设计、系统硬件设计、系统防护设计等方面。

4、实施方案

图2 系统工作原理图

雷电流测量系统由两个雷电流传感器、测量主机组成，能同时监测两路雷电流信号，如图2所示。当雷击塔顶引流针时，雷电流传感器获取雷电流信号，通过电缆传送到测量主机，由测量主机测量雷电流信号的幅值和极性，同时记录下雷击时间，并将测量结果存储。为了便于测量数据的获取，设计了两种通讯方式，一种是在现场用便携式笔记本通过ISM通讯方式接收数据（通信距离500米以内），另一种是通过短信告知用户。

巡线工人在巡线的时候，在塔下可以用便携式笔记本通过ISM无线方式来读取雷电流测量仪中的记录，如果有雷电流数据记录在其中，通过简单的操作，将测量数据保存在便携式笔记本中，巡线工人还可以随时读取雷电流测量仪中的时钟，如果发现读取的时钟和实际时间的相差比较大，可以进行校准。此外，另外一种发送短信方式通讯方式，可以每天定时发送一条装置的状态信息短息，在测到数据时候，可以实时将此次数据以短信的方式发送给用户。

5、现场实施

在信阳供电公司所属输电线路中选取了3条落雷频繁的110kV线路，分别在其中3基杆塔上安装了3套雷电监测系统，具体为：110kV信宝线3#、110kV信李线133#、110kV沙宝线25#分别装设LCM-Ⅲ型雷电流全波形测量仪一台。

6、前景预测

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中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）34-028-02

电子产品数字电路分析与制作是高职应用电子技术、电子信息专业的一门专业基础课程，是培养专业技能、职业岗位技能的重要支撑性课程。目前，大部分高职院校沿用传统的“理论+实验”的教学方法进行教学。随着高职课程教学改革的不断深化，以能力为本位的职业教学理念渐入人心，在面临当前的高职学生学习基础越来越薄弱，学习积极主动性越来越差的实际情况下，这种传统的教学模式和理念已经不能满足高职形势的发展与需求，提出采用项目化教学方法开展电子产品数字电路分析与制作课程的教学。

一、传统电子产品数字电路分析与制作课程教学存在的问题分析

传统的电子产品数字电路分析与制作课程通常采用“理论+实验”的教学模式，纯粹的课堂理论讲授，外加一定的实验课程。这种教学模式，通常实验课的课时要远少于理论课时，学生实践的时间非常有限，在目前高职学生的学习基础相对比较薄弱的情况下，学生很难做到实验课时能够将理论知识学以致用，导致实践技能得不到有效提高。另一方面，理论讲授的枯燥让学生过多地失去了学习的兴趣，导致学生在结束该课程的学习时，对课程所体现出来的知识、技能依然不能明确，专业技能得不到有效的提高，使得与职业岗位没有实现良好的对接，大大影响了职业技能的提高。这与现代职业教育要求高职院校培养学生职业技能的要求差距甚远。

基于此，我们将项目教学法应用于电子产品数字电路分析与制作课程中。项目教学法是将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。在项目教学中，学习不再是被动地接受知识的过程，而是人人参与的实践活动，在实践过程中，理解和把握课程所要求的专业知识和技能，培养分析问题、解决问题的能力及团队协作精神。项目教学法的实施，收到了良好的实践效果，获得行业企业及学生的一致好评。

二、基于项目教学的高职电子产品数字电路分析与制作课程设计理念

1、构建与企业共同开发的项目化教学内容

电子产品数字电路分析与制作以实际的电子产品的生产与开发作为教学的主线，以工作过程为中心组织课程内容和课程教学，通过对行业企业的典型工作岗位的调研，在企业专家对岗位能力分析的基础上，把所需的岗位职业能力从符合学生认知规律的角度，确定了六个学习项目：简单抢答器的制作；一位加法器的设计与制作；电动机运行故障检测报警电路的制作；由触发器构成的改进型抢答器的制作；数字电子钟的设计与制作；叮咚门铃的制作，形成了完整的项目化课程。

2、建立工作过程行动导向的项目化教学模式

电子产品数字电路分析与制作课程确立的六个项目学习情境内容来源于企业的实际产品的开发与制作过程。依据产品实现的工作过程，将项目分解为若干个典型的工作任务，以任务书的形式对学生进行项目任务的布置和分解，学生通过对任务书的理解，进行产品设计的计划，并在规定的时间内实施，然后以自查、互查、教师查阅的方式完成产品的分析与检查，并有相应的项目分析评价报告，最后以PPT汇报的方式相互交流、总结项目实现情况。这些工作任务，知识层面上，从电路的前级到后级，从简单到复杂，是逐渐加深的过程；在方法与社会能力层面，每个工作任务都自成一体，具有“咨询-决策-计划-实施-检查-评价”完整的六个工作步骤，真正培养了学生的职业能力。

3、实现以学生为主体的项目化教学过程

项目化的教学，每个项目都由基本的工作任务和创新工作任务两部分构成。学生在完成基本的工作任务过程中，教师只是起到了引导作用，引导学生进行项目任务的分析及相关理论知识的指导；在完成创新工作任务过程中，学生通过查阅资料的个人或小组自学互助方式，进行创新设计，教师只是进行个别指导。在整个基于工作过程行动导向教学模式的实施过程中，学生是项目的执行与完成者，教师只起到了指导和辅导作用，真正做到了以学生为主体。所以，在项目化教学中，学生不再是被动的获取理论知识，而是真正地行动起来，主动地参与到项目中，完成每个任务。学生学到的也不再是本本上的教条，而是与情境相关、与实践工作密切结合的活的知识与技能。在完成项目的过程中，学到的工作过程知识，远远超出与情境无关的纯理论知识的范畴，培养了独立学习、思考问题的方法及分析问题、解决问题的能力，极大地提高了学习主动性的同时，培养了学生的职业能力，符合以学生为本的现代职业教育理念。

三、基于项目教学的高职电子产品数字电路分析与制作课程考核方式

电子产品数字电路分析与制作课程的考核方式摒弃传统强调理论知识掌握程度的闭卷笔试的考核方式，注重学生的过程学习和职业技能的培养，采用“三方评定过程化”的考核方式。

项目化的教学过程中，结合学生的过程学习表现，包括学习态度，独立思考问题、解决问题的能力及项目完成的质量采用自评、互评、教师评的三方评定的方式综合评定学生的成绩，此种考核方式大大提高了学生平时的学习积极性，教学效果得到了明显的提升。

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中图分类号：TM133-4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0108-01

《电路分析基础》课程是作为电子信息科学与技术专业的必修课，认真教好这门课，有利于后续课程的教与学打下良好的基础。因此，最近一些年以来，我们在电子科学与技术专业课程的教学中灵活地运用任务驱动教学模式来进行教学过程的改革与实践探索，并且取得良好效果。现在将有关任务驱动教学模式及其在教学实践中的一些应用进行探讨。

一、任务驱动模式下的教学分析

（一）教学目标的分析。对《电路分析基础》这门课程以及各个单元的教学目标进行分析，从而更好地把握当前重点需要教授知识的“主题”和相应的教学“任务”。通过教学目标来划分出总子目标之间的关系图，也就是意味着得到了可以到达该教学目标需要的所有教学知识点。

（二）学生特征分析。教学设计过程目的是为了可以更加高效地促进学生的学习，学生作为本次学习活动的主人翁，是作为教学设计内容的出发点、归宿也是设计的核心。所以，要想取得整个教学活动的全面成功，就一定需要高度重视对学生特征进行全面的分析。

（三）设计任务。按照对教学目标、教学所需要的内容以及学生所具有的特征情况，设计出与当前学习主题最为密切任务作为本次学习的重点内容，让每一个学生可以针对当前面临的问题能够自觉去解决。

二、任务驱动教学模式在《电路分析基础》中的实践应用

下面将通过“R，L，C串联电路的谐振特性”的教学案例来作为任务驱动教学模式的实践。

（一）实验目的。①学会怎么样绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线图形。②进一步加深和理解当电路发生谐振时特点以及条件，全面掌握好电路品质因数（电路Q值）所具有的物理意义以及其对整条谐振曲线所产生的影响。教学的重点内容：谐振频率的基本概念，Q值对整个谐振特性所产生的影响。教学的难点内容：通过分析多组数据来测量绘出谐振曲线图形。

（二）实验器材。实验所需要的器材有：1台函数信号发生器，1台0～600V的交流毫伏表，每人自备1台双踪示波器，1台频率计以及还要准备谐振电路实验电路板（要求是：R=200Ω，1KΩ；C=0.01μF，0.1μF；L≈30mH）

（三）实验过程。任务一：按实验要求组成监视以及测量电路。首先使用C1和R1，通过交流毫伏表来其测电压，应用示波器来监视电路的输出信号源。要求信号源的输出电压是 ，并且做使其值保持稳定。

任务二：提问：当信号源频率不变化的前提下，电阻R两端电压值UR会发生一定的变化，那怎么才能改变？是否存在着某种特殊情况呢？学生需要带着一系列的疑问来进行本次的实验。当学生思考了一段时间之后，老师可以对学生进行必要的指导，将已有的毫伏表连接在R（200Ω）两个终端，使信号源的频率由小到大慢慢发生变化，如果出现 的读数是属于最大值时，那么所读到频率计上的频率值也就是电路的谐振频率 ，并且测量Uc与UL之值。

任务三：提问：全面了解了谐振频率相关的概念这后，我们还需要关心好在谐振点之外的事，如：UR，UL，Uc之间的一些变化情况，也就是需要找出 和 以及 的变化，具体操作过程是在谐振点的两侧，将频率递减或者递增500HZ也可以是1KHZ，按一次的顺次取出8个适当的测量点，测出Uo，UL，Uc在8个点中的各个值并做好记录。

任务四：可以任意选择三组数据绘制出三条曲线 ， ， ……通过这种做法来引入新的知识点：谐振曲线。

任务五：电路中R和C值的变化与Q值之间存在什么样的关系？（学生在问题适时的启发下，与所学的知识产生联系，从而很容易的分析出R和C的改变会直接对Q的值产生变化）

任务六：在结合以往所学到知识的基础上，要求能够计算出有多种情况的通频带与Q值，说明当出现不同的R值时对电路通频带与品质因数之间的影响。

任务七：观察实验所得到的三组数据中的谐振，判断输出电压 和输入电压Ui之间是否存在相等？请分析具体原因。

任务八：实验结整后要求学生总结和归纳出串联谐振电路的特性。

三、“电路分析基础”课程任务驱动教学模式的探讨

笔者通过多年的教学实践，对于任务驱动教学法在《电路分析基础》课的应用有以下几点建议：

（一）重视任务制定的合理性。建构主义教学设计原理中是这样强调的：作为学生的学习活动一定需要与大的任务或者问题相结合起来，让每一个学生都可以在真实的教学情境中带着任务进行学习，通过探索问题的方法来驱动以及维持学习者对学习产生兴趣与动机。最终使制定的任务是合理的、科学的。

（二）保留和发扬传统授课模式的积极因素。任务驱动教学需要教师进行必要的指导，假如过度的强调由学生去自由学习和发现，最终会造成学生在学习出现放任自流的现象，同时也会造成教学上的混乱，因此，在明确教师的主导性这一点来看，任务驱动教学模式需要吸收过去的课程讲授法的一些优点，通过传统讲授的优点结合任务驱动教学模式来达到教学的制高点。

（三）对教师提出了高水平的要求。任务设计中需要考虑学生在学生中可能会遇到的一些难点，因此，教师在上课前需要抓住上课内容的重点、难点，并且进行必要的分析，提供“暗箱”式的教学思路，对学生的学习加以引导。学生在学习遇到的任务难题时，怎么样才能在有限的时间内使学生可以快速地完成任务并且少走一些弯路，因此，教师进行一定的暗示是十分必要的，但是应以“暗箱”式给予解答，一定不要固化步骤，从而造成禁锢学生的思维。

四、结束语

综上所述，文中在任务驱动教学模式指导下进行教学设计所必须完成的内容以及步骤，通过实验案例来进行教学实践，结果表明了任务驱动教学符合学生认知规律，能够促进学生学习《电路分析基础》的积极性、主动性，还培养了学生动手实践能力。

参考文献：

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微电子学与集成电路是现代信息技术的基础，各类高新行业在具体发展中，均会对微电子学和集成电路进行应用。其中，集成电路选择半导体镜片作为基片，并结合相关工艺，将电阻、电容等元件与基片连接，最终形成一个具备完整电路功能的系统或是电路。较比集成电路微电子学是在集成电路的基础上，研究半导体和集成电路的相关物理现象，并有效的对其进行应用，满足各类电子器件需求的效果。基于此，本文对当前微电子学与集成电路展开分析，具体内容如下。

1 微电子学与集成电路解读

微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。

集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。

2 微电子发展状态与趋势分析

2.1 发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发以组件为基础的混合元件（锗集成电路）半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。

现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：

（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8～1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。

（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。

（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2 发展趋势

微电子技术的发展中，将微电子技术与其他技术联合应用，可以衍生出更多新型电子器件，为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合，可以极大的拉动产业的发展，推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律，其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。

在未来一段时间内，微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比，如下为当前微电子的发展方向。

2.2.1 硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）

CMOS电路将成为微电子的主流工艺，主要是借助MOS技术，完成对沟道程度的缩小，达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路，改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性，再改善电路生产成本，从而使得整个系统得到提升，具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象，且不断对CMOS电路进行缩小和优化，满足更多设备的需求。

2.2.2 集成电路是当前微电子技术的发展重点

微电子芯片是建立在的集成电路的基础上，所以微电子学的研究中，要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势，对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素，需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。

2.2.3 微电子技术与其他技术结合

借助微电子技术与其他技术结合，可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多，积极为社会经济发展奠定基础。例如：微光机电系统和DNA生物芯片，微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合，可以发挥三者的综合性能，可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合，能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术，能够更为有效推动相关产业的发展，为经济发展奠定基础。

3 微电子技术的应用解读

微电子学与集成电路的研究不断深入，微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中，对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。

在实际的微电子技术应用中，借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建，在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上，还可以自主或是被动的执行相关操作，具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中，效果显著，对改善人类生活具有积极的作用和意义。

4 结束语

微电子学与集成电路均为信息技术的基础，其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中，需要对集成电路和微电子技术展开综合解读，分析微电子技术的现状和发展趋势，再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读，为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考，进而推动微电子技术的发展，创造更大的产值，实现国家的持续健康发展。

参考文献

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目前，随着信息技术水平的逐渐提高，集成电路产业得到了迅猛的发展，集成电路是信息产业发展的基本保证，在市场经济愈加激烈的环境中，集成电路对国家、社会、企业都有着巨大的影响。文中将分析集成电路的现状及其发展趋势，旨在促进集成电路的进一步发展。

1 集成电路的现状

集成电路发展起步较早，发展时间较长，通过不断的研发、引进与创新，其发展速度不仅逐步加快，其生产规模也在不断扩大。通过对集成电路的持续研究，实现了对其的全面了解与掌握，随着信息技术的提高，集成电路各种工艺技术在整机中得到了广泛的运用，而这主要得益于其具备批量大、成本低、可靠性强等特点。集成电路保证着信息产业的发展，其中对电子信息产业发展起到的积极影响最为突出。同时，集成电路受到市场与技术的影响，其产业结构在逐渐调整，但是其调整需要根据整机和系统应用的现状及发展需求来进行，只有这样，才能获得广阔的市场，进而实现其价值。

集成电路中单片系统集成芯片的特征尺寸在不断缩小、芯片的集成度在逐渐提升，工作电压在逐渐降低，集成电路的优势更加显著，主要表现在高集成度、低耗、高频等方面；同时，集成电路的工艺技术也在发展，其中超微细图形曝光技术得到了广泛的应用，促使IC制造设备及其加工系统实现了自动化与智能化。集成电路在设计过程中，最为重视的便是其系统设计、软硬件协同设计、先进的设计语言、设计流程，设计的低耗、可靠性等。为了促使集成电路形成完整的系统，实现了对各种技术的兼容，包括对数字电路与存储器的兼容、高低压的兼容以及高低频的兼容等。

集成电路的发展有着深远的影响，能够促进经济的持续发展。而电子产品的快速发展，使人们对电子产品的需求得到了满足；并且集成电路促进了通信的发展，进而给人们的生活带来了巨大的改变，人们的工作与学习都因此发生了较为明显的变化，具体表现在工作效率得以提高、学习方式得以丰富上；在信息技术的带动下，集成电路得以发展，满足了企业的需求，促进了企业综合竞争力的提高，使企业能够在激烈的市场竞争环境中有所发展，并在全球化、一体化的世界经济环境中，不断进步。集成电路的发展与应用影响着全球的经济，促进了区域经济的发展，推动了中国经济的快速增长。

2 集成电路的发展趋势

在信息技术高速发展的时代，集成电路也在不断发展，不仅其各种技术逐渐发展成熟，其各个领域的应用也在不断扩展，集成电路发展的目标是为了实现高频、高速、高集成和多功能、低消耗，其发展趋势呈现出愈加小型化、兼容化的特征。下文将阐述集成电路的发展趋势，主要表现在以下几方面：

2.1 器件的特征尺寸继续缩小

集成电路的特征尺寸一直按照摩尔定律在发展，集成电路的更新时间普遍为两年左右，随着集成电路的发展，依照此定律，集成电路的器件将逐渐进入纳米时代。相信，随着科学技术水平的逐渐提高，集成电路在新技术的带动下，其芯片的集成度将逐渐提升，其特征尺寸也将持续缩小。

在激烈的市场竞争环境中，要不断提高集成电路产品的性价比，才能获得综合的竞争优势，集成电路的高度集成与缩小的特征尺寸，提高了其性价比，促进了集成电路的持续发展。集成电路的特征尺寸已经接近其物理极限，但随着加工技术不断提升，市场竞争压力不断增加，集成电路的技术将有所发展，在其微细化方向有着巨大的发展潜力。同时，随着IC技术及其设计水平的提升，集成电路的发展规模也在不断扩大，并且集成技术愈加复杂，而这则使得集成电路的存储量不断增加，并且其反应与传输速率都在提升。

2.2 结合其他学科，促进新技术、新产业的形成

集成电路积极与其它学科进行结合，进而形成新的技术、产业、专业，改变着传统的格局，使其逐渐融合，促使集成电路的片上系统愈加复杂。片上系统在不断发展，并得到了广泛的关注，对其研究也在逐渐深入，从而促进了其快速的发展与运用。片上系统技术的应用，对移动通信、电视及网络有着深远的影响，其发展前景十分广阔。

2.3 集成电路的材料、结构与器件等快速更新

集成电路在发展过程中，其材料、结构与器件等在不断更新，其中新材料绝缘体上硅具有众多的优点，如：高度、低耗以及抗辐射等，在不同的领域均可以应用，发展空间十分广阔；其中Si异质结构器件也具有高速的优点，同时由于其具有较高的性价比，其应用较为广泛。集成电路的其他新材料、新结构与新器件等都普遍具有高速、低耗、抗辐射、耐温等特点，我们可以预见，集成电路的应用前景将越来越好。

2.4 集成电路的系统集成芯片

集成电路的技术在不断发展，其可以通过将电子系统集成在一个微小芯片上，进而实现对信息的加工和处理。片上系统属于系统集成电路，而将集成电路的数字电路、存储器等集成在一个芯片上，将形成更加完整的系统。

3 总结

综上所述，随着信息技术的持续发展，集成电路因其自身的优势得到了广泛的研究与运用，其发展速度是惊人的，目前，集成电路受到诸多因素的影响，其发展受到制约，但随着其整体尺寸的逐渐缩小及其材料、结构与器件等的快速更新，集成电路将得到进一步的发展，并进一步促进各个领域的自动化与智能化。

参考文献

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基于CMOS工艺发展背景下，CMOS集成电路得到了广泛应用，即到目前为止，仍有95%集成电路融入了CMOS工艺技术，但基于64kb动态存储器的发展，集成电路微小化设计逐渐引起了人们关注。因而在此基础上，为了迎合集成电路时代的发展，应注重在当前集成电路设计过程中从微电路、芯片等角度入手，对集成电路进行改善与优化，且突出小型化设计优势。以下就是对集成电路设计与IP设计技术的详细阐述，望其能为当前集成电路设计领域的发展提供参考。

1 当前集成电路设计方法

1.1 全定制设计方法

集成电路，即通过光刻、扩散、氧化等作业方法，将半导体、电阻、电容、电感等元器件集中于一块小硅片，置入管壳内，应用于网络通信、计算机、电子技术等领域中。而在集成电路设计过程中，为了营造良好的电路设计空间，应注重强调对全定制设计方法的应用，即在集成电路实践设计环节开展过程中通过版图编辑工具，对半导体元器件图形、尺寸、连线、位置等各个设计环节进行把控，最终通过版图布局、布线等，达到元器件组合、优化目的。同时，在元器件电路参数优化过程中，为了满足小型化集成电路应用需求，应遵从“自由格式”版图设计原则，且以紧凑的设计方法，对每个元器件所连导线进行布局，就此将芯片尺寸控制到最小状态下。例如，随机逻辑网络在设计过程中，为了提高网络运行速度，即采取全定制集成电路设计方法，满足了网络平台运行需求。但由于全定制设计方法在实施过程中，设计周期较长，为此，应注重对其的合理化应用。

1.2 半定制设计方法

半定制设计方法在应用过程中需借助原有的单元电路，同时注重在集成电路优化过程中，从单元库内选取适宜的电压或压焊块，以自动化方式对集成电路进行布局、布线，且获取掩膜版图。例如，专用集成电路ASIC在设计过程中为了减少成本投入量，即采用了半定制设计方法，同时注重在半定制设计方式应用过程中融入门阵列设计理念，即将若干个器件进行排序，且排列为门阵列形式，继而通过导线连接形式形成统一的电路单元，并保障各单元间的一致性。而在半定制集成电路设计过程中，亦可采取标准单元设计方式，即要求相关技术人员在集成电路设计过程中应运用版图编辑工具对集成电路进行操控，同时结合电路单元版图，连接、布局集成电路运作环境，达到布通率100%的集成电路设计状态。从以上的分析中即可看出，在小型化集成电路设计过程中，强调对半定制设计方法的应用，有助于缩短设计周期，为此，应提高对其的重视程度。

1.3 基于IP的设计方法

基于0.35μmCMOS工艺的推动下，传统的集成电路设计方式已经无法满足计算机、网络通讯等领域集成电路应用需求，因而在此基础上，为了推动各领域产业的进一步发展，应注重融入IP设计方法，即在集成电路设计过程中将“设计复用与软硬件协同”作为导向，开发单一模块，并集成、复用IP，就此将集成电路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP视角下，在集成电路设计过程中，要求相关工作人员应注重通过专业IP公司、Foundry积累、EDA厂商等路径获取IP核，且基于IP核支撑资源获取的基础上，完善检索系统、开发库管理系统、IP核库等，最终对1700多个IP核资源进行系统化整理，并通过VSIA标准评估方式，对IP核集成电路运行环境的安全性、动态性进行质量检测、评估，规避集成电路故障问题的凸显，且达到最佳的集成电路设计状态。另外，在IP集成电路设计过程中，亦应注重增设HDL代码等检测功能，从而满足集成电路设计要求，达到最佳的设计状态，且更好的应用于计算机、网络通讯等领域中。

2 集成电路设计中IP设计技术分析

基于IP的设计技术，主要分为软核、硬核、固核三种设计方式，同时在IP系统规划过程中，需完善32位处理器，同时融入微处理器、DSP等，继而应用于Internet、USB接口、微处理器核、UART等运作环境下。而IP设计技术在应用过程中对测试平台支撑条件提出了更高的要求，因而在IP设计环节开展过程中，应注重选用适宜的接口，寄存I/O，且以独立性IP模块设计方式，对芯片布局布线进行操控，简化集成电路整体设计过程。此外，在IP设计技术应用过程中，必须突出全面性特点，即从特性概述、框图、工作描述、版图信息、软模型/HDL模型等角度入手，推进IP文件化，最终实现对集成电路设计信息的全方位反馈。另外，就当前的现状来看，IP设计技术涵盖了ASIC测试、系统仿真、ASIC模拟、IP继承等设计环节，且制定了IP战略，因而有助于减少IP集成电路开发风险，为此，在当前集成电路设计工作开展过程中应融入IP设计技术，并建构AMBA总线等，打造良好的集成电路运行环境，强化整体电路集成度，达到最佳的电路布局、规划状态。

3 结论

综上可知，集成电路被广泛应用于计算机等产业发展领域，推进了社会的进步。为此，为了降低集成电路设计风险，减少开发经费，缩短开发时间，要求相关技术人员在集成电路设计工作开展过程中应注重强调对基于IP的设计方法、半定制设计方法、全定制设计方法等的应用，同时注重引入IP设计技术理念，完善ASIC模拟、系统测试等集成电路设计功能，最终就此规避电路开发中故障问题的凸显，达到最佳的集成电路开发、设计状态。

参考文献

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中图分类号：TN79 文献标识码：A

1关于数字集成电路逻辑功能及其内部设计的分析

日常生活中的数字集成电路产品是非常多的，通过对其电路结构的分析，可以分为TTL系列及其MOS系列。TTL数字集成电路进行了电子及其空穴载流子的导电，我们称之为双极性电路。MOS数字集成电路进行了载流子导电电路的应用，其中的电子导电部分，我们称之为NMOS 电路，将那种空穴导电电路称之为PMOS电路。PMOS电路及其NMOS的组合电路，我们称之为CMOS电路。

相对于TTL数字集成电路，CMOS数字集成电路具备良好的应用优势，其工作电源的电压范围比较宽，并且其静态功耗水平比较低，其抗干扰能力比较强，具备较高的输入阻抗，并且其应用成本比较低。介于这些优势，CMOS数字集成电路得到了广泛的应用。在日常生活中，数字集成电路的品种是非常多的，包括门电路、计数器、触发器、编译码器、存储器等。

我们可以将数字逻辑电路分为时序逻辑电路及其组合逻辑电路。在组合逻辑电路的分析中，任意时刻的输出取决于其当时的输入，这跟电路的工作状态没有关系。比较常见的组合逻辑电路有编码器、译码器及其数据选择器。在时序逻辑电路中，任意时刻的输出取决于该时刻的输入，与电路的原先状态存在联系。时序逻辑电路具备记忆的功能，其内部含有存储单元电路，比较常见的时序逻辑电路有移位寄存器、计数器等。

实际上，不同组合的逻辑电路及其时序逻辑电路是非常多的，其应用比较广泛，并且有很多标准化、系列化的集成电路产品，我们把这些产品称之为通用集成电路。我们把那些专门用途设计制作的集成电路称之为专用集成电路。

数字电路是由组合逻辑及其寄存器构成的，组合逻辑是由基本门组成的函数，其输出与当前的输入存在关系。比如组合逻辑的逻辑计算。时序电路包含基本门，也包括一系列的存储元件，进行过去信息的保存。时序电路的稳态输出与当前的输入有关，跟过去的输入状态也有关。时序电路在进行逻辑运算的同时，也会进行处理结果的存储，从而方便下一次的运算。

从功能上来说，数字集成电路分为数据通路及其控制逻辑部分。这些部分都由一系列的时序逻辑电路构成，都是同步的时序电路，时序电路被多个触发器及其寄存器分为若干的节点。这些触发器在时钟控制下会进行同样节拍的工作，从而进行设计的简化。

2 CM0S系列集成电路的一般特性与方式

（1）CMOS系统集成电路是数字集成电路的主流模式。其集成电路的工作电源电压范围是3～18V，74HC系列是2～6V，党电源电压VDD=5V时，其CMOS电路的静态功耗分别为：中规模集成电路类是25～100%eW，缓冲器及其触发器类是5～20%eW，门电路类是2.5～5%eW，其输入阻抗非常高，CMOS电路几乎没有驱动电路功率的消耗。

该电路也具备良好的抗干扰能力，其电源电压的允许范围比较大，其输出高低电平的摆幅也比较大，其抗干扰能力非常强，其噪音容限值也非常的大，其电源电压越高，其噪声容限值非常的大，CMOS电路电源的利用系数非常的高。

CMOS数字集成电路也具备良好的扇出能力，在进行低频工作时，其输出端可以进行50个数量以上的CMOS器件的驱动，其也具备良好的抗辐射能力。CMOS管是一种多数载流子受控导电器件，针对载流子浓度，射线辐射的影响不大。CMOS电路特别适合于进行航天、卫星等条件下的工作。CMOS集成电路的功耗水平比较低，其内部发热量比较小，集成度非常的高，电路自身是一种互补对称结构，环境温度的不断变化，其参数会进行相互补偿，因此，能够保证良好的温度稳定性。

（2）相对于TTL集成电路，CMOS集成电路的制造工艺更加的简单，其进行硅片面积的占用也比较小，比较适合于进行大规模及其超大规模集成电路的制造及其应用。在CMOS电路的应用过程中，不能进行多余输入端的悬空，否则就可能导致静电感应的较高电压的产生，从而导致器件的损坏情况，这些多余的输入端需要进行YSS的接入，或者实现与其它输入端进行并联，这需要针对实际情况做好相关的决定。

CMOS电路输入阻抗水平是比较高的，容易受到静电感应发生击穿情况，为了满足实际工作的要求，我们需要做好静电屏蔽工作。在CMOS电路焊接过程中，需要做好焊接时间的控制，保证焊接工具的良好应用，进行焊接温度的良好控制。

3结语

在数字集成电路的设计过程中，很多标准通用单元得到积累，比如选择器、比较器、乘法器、加法器等，这些单元电路的形状规则更加方便集成，这说明数字电路在集成电路中得到更好的发展及其应用，这是数字集成电路应用体系的主要工作模式。

参考文献

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中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）30-0095-02

集成电路设计相关课程体系是各高等院校电子科学与技术、电子信息科学与技术等工科专业核心专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握集成电路设计的基本原理、分析方法、仿真方式等打下基础。大多数理工科高校对电子类专业开设模拟集成电路设计和数字集成电路设计的课程，对学生进行综合培养。对于模拟和数字集成电路设计，如果要深入到晶体管级进行分析和设计，那都必须进行原理的深入学习。而在现实工作中，数字集成电路设计主要是通过运用高级硬件电路描述语言基于门级对电路进行设计，晶体管级的原理分析只是理论基础。模拟集成电路设计则必须完全深入晶体管级进行分析和设计，所以模拟集成电路设计更加繁琐和复杂，对理论分析的要求也更高。

本文通过笔者多年来在模拟集成电路设计理论和实践教学中积累的经验和教学心得，对如何在繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握知识体系进行探讨。

1 教材的选择

1.1 国外经典教材的参考

集成电路的设计国外特别是美国要领先中国几十年的技术水平，如绝大多数高精尖端的芯片都是被INTEL、AMD、TI、ADI这样的跨国巨头所垄断，在教学知识体系方面自然是美国的高校如斯坦福、加州大学等要比国内高校更加系统和完善。美国出版的多本教材更是被奉为集成电路设计的圣经，如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》、艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》等。但是即使是被奉为圣经的教材，虽然经典，也有其局限性。如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》对电路的理论分析非常透彻且深入浅出，却缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析；而艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》虽有部分仿真实验来验证其理论分析，但其理论分析又不如拉扎维的教材那么透彻和深入浅出。

1.2 国内教材的选择

国内的高校虽然较国外高校而言在集成电路设计领域起步要晚，差距也很大，但是在近些年国家政策的大力扶持下，已经有了突飞猛进的发展。国内也有了几本模拟集成电路设计知识讲解得比较透彻的教材，比如：清华大学王自强编著的《CMOS集成放大器设计》就从简单知识入手，讲解浅显易懂；东南大学吴建辉编著的《CMOS模拟集成电路分析与设计》分析比较透彻，讲解自成体系。但是国内出版的教材也都缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析。

针对国内学生在集成电路设计知识领域基础比较差的现状，可以选择国内讲解得比较简单浅显的教材为主线，并以国外经典教材为参考。

2 教学方法的改进

模拟集成电路设计作为电子科学与技术专业的一门专业核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等要难度更大，也更为繁琐和复杂。如果按照传统方式进行讲解，或者说仅仅是按照教材进行理论分析和推导，那么学生很难对这门知识深入理解和掌握。因此，在教学理论知识的过程中，穿教材中没有的、可以验证其相应理论的仿真实验，这样能够更好地使学生理解和掌握理论知识。

2.1 以HSPICE仿真实验为辅助

SPICE是一种可以用于电路仿真的工具，大家所熟知的有PSPICE，它是一种可以适用于分立原件的电路仿真工具，而HSPICE是在集成电路设计领域专业使用的高精度的仿真工具。专业的集成电路设计公司和研究所都是使用UNIX或LINUX环境下的大型专业工具软件进行集成电路设计仿真，而笔者所在高校因为在此领域起步较晚，专业开设也较晚，专业实验室也并不具备，所以并不具备很好的实验条件来进行实验辅助教学。因为HSPICE具有可以在Windows环境下方便使用的小型版本的软件，所以可以很方便地用在课堂教学中。

2.2 理论与实践相结合教学

在繁琐复杂理论分析和推导的过程中，不断地穿HSPICE仿真，来验证理论分析和推导的结果，可以让学生显著加深对理论的理解和掌握。HSPICE仿真部分的内容是清华、复旦、东南大学等高校教师出版的教材里面都没有详细讲解的内容，也是他们课堂理论讲解过程中不会涉及到的知识。而在笔者所在高校以HSPICE仿真实验为辅助，结合理论教学后，取得了积极显著的教学效果，学生对理论知识的理解和课程考试成绩都得到了大幅度的提升。以2008级到2010级电子类专业的学生为例，模拟集成电路设计课程考试得优率从22%提升到了43%以上，学生对此教学方法也是高度认同。

3 结束语

在我国大力实行人才战略，强调人才培养的大环境下，笔者所在高校也响应国家号召，加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得积极可喜的成绩。国家在近些年大力支持集成电路设计的产业发展，国内在此领域也有了长足进步，但也更加需要更多的专业人才来满足市场需求。在此背景下，本文积极探索和提高模拟集成电路设计的教学方法，取得长足的进步和发展，也得到学生的高度认同。笔者希望自己的经验和方法可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

参考文献

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对于数字集成电路而言，其涉及到的工作都是比较复杂的，自身的功能也比较多样，为了在验证方面获得较高的提升，必须在验证指标、验证手段上进行优化。对于数字集成电路FPGA验证而言，其本身就是重要的组成部分，而在参数的验证和功能的分析方面，都表现出了一定的复杂特点，传统的模式无法满足现阶段的需求。所以，我们要针对数字集成电路FPGA验证的特点、目的、要求，完成各项工作的不断提升。在此，本文主要对数字集成电路FPGA验证展开讨论。

1 FPGA概述

在数字集成电路当中，FPGA所发挥的作用是非常积极的，现如今已经成为了不可或缺的重要组成部分。从应用的角度来分析，FPGA是一种现场编程门阵列，它主要是在可编程器基础上，进一步发展的产物。可编程器主要包括PAL、GAL、CPLD等等。FPGA在具体的应用过程中，具有较强的针对性，其主要是作为专用集成电路领域的服务，并且自身所代表的是一种半制定的电路。从客观的角度来分析，FPGA的出现和应用，不仅在很多方面解决了定制电路所表现出的不足，同时又在很大程度上克服了原有的问题，主要是克服了编程器件门电路数有限的缺点。由此可见，数字集成电路在应用FPGA以后，本身所获得的进步是非常突出的，并且在客观上和主观上，均创造了较大的效益，是非常值得肯定的。

2 FPGA器件介绍

随着数字集成电路的不断发展，FPGA的应用效果也越来越突出。目前，关于数字集成电路FPGA验证，业界内展开了大量的讨论。对于FPGA验证而言，需从客观实际出发。FPGA器件，是验证数字集成电路的主要工具，因此首先要在该方面做出足够的努力。在芯片流片之前，对数字集成电路的整体设计，开展有效的FPGA验证，能够针对数字集成电路的实际工作情况，进行深入的了解和分析；针对遇到的问题，可以采取有效的方案来解决，避免造成较大的损失。

相对而言，采用FPGA进行验证的过程中，硬件环境的标准是比较高的。首先，我们在验证工作之前，必须设计出相应的PCB板，完成相关系统的验证和构建。其次，在验证的过程中，必须充分考虑到成本的问题，与芯片的流片费用相比较，FPGA的验证成本较低，是主流的选择。第三，数字集成电路FPGA验证过程中，多数情况是由两个部分组成的，分别是FPGA和器件。器件主要包括开关、存储器、LED、转接头等等。

数字集成电路FPGA验证时，需针对不同的电路实施有效的验证。例如，在实际工作当中，如果是要验证EPA类型的芯片，必须对成本因素进行充分的考量。建议选择Spartan3 XC3S1500 FPGA进行验证处理。选择该类型的FPGA，原因在于，其芯片为150万门级，能够满足EPA的客观需求。同时，在FPGA的利用率方面，超过了90%，各方面均取得较好成果。

3 基于FPGA的验证环境

数字集成电路在目前的发展中，获得了社会上广泛的重视，并且在很多方面都表现出了较强的高端性。为了在FPGA验证方面取得更多的进展，必须针对验证环境进行深入的分析。本文认为，一个比较完整的验证方案，其在执行过程中，必须充分的考虑到芯片的实际工作环境，考虑到理想的验证环境，考虑到二者的具体差别。尤其是在网络的工作环境方面，其包含很多复杂的数据包，将会对最终的验证造成不利的影响。例如，我们在开展EPA芯片的验证工作中，可尝试使用OVM库类验证芯片的基本通信系统、功能，再利用FPGA的辅助验证，与时钟进行同步处理，从而选择合理的验证方式，针对数字集成电路完成比较全方位的验证，实现客观工作的较大进步。

4 关于数字集成电路FPGA验证的讨论

数字集成电路FPGA的验证工作，在很多方面都表现出了较高的复杂性和较强的技术性，现阶段的部分工作虽然得到了较大的进步，但也有一些问题，还没有进行充分的解决，这对将来的发展，会产生一定的威胁和不良影响。例如，FPGA基于查找表结构，有固定的设计约束和要求，以及定义明确的标准功能，而ASIC基于标准单元和宏单元，按照一般IC设计流程进行设计，并采用标准的工艺线进行流片，在设计时存在的选项以及需要考虑的问题往往比FPGA多很多，所以在将FPGA设计转化为ASIC设计时，需要考虑如何转化并了解这些转化可能带来的相关风险。

5 总结

本文对数字集成电路FPGA验证展开讨论，从目前的工作来看，FPGA在验证过程中，表现出的积极效果还是非常值得肯定的，各项工作均未出现恶性循环。今后，应在数字集成电路以及FPGA验证两方面，开展深入的研究，健全工作体系的同时，加强操作的简洁性。

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作者简介

于维佳 （1982-），男，广西壮族自治区柳州市人。硕士学位。现为柳州铁道职业技术学院讲师。研究方向为智能检测与控制技术。

作者单位