集成電路的原理精選(九篇)
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第1篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：Linear；電源管理；PMIC
背景
USB技術(shù)提高了電子產(chǎn)品的便攜性，同時需要較大的電池容量為更多功能供電。以個人媒體播放器為例，隨著可下載媒體內(nèi)容的爆炸性增長，人們想要將PC中的數(shù)據(jù)傳送到便攜式手持設(shè)備，USB使得這種傳送速度更快。用同樣的USB端口給設(shè)備充電也很方便。不過，用USB端口給設(shè)備的電池充電時，在功率上有一些限制。電源通路(PowerPath)拓?fù)?a href="http://www.baojiexiang.com/haowen/194833.html" target="_blank">集成電路解決了這些問題，為最終用戶帶來了各種益處，例如能夠自主和無縫地管理各種不同的輸入電源、電池、以及為負(fù)載供電、以最低的熱量快速充電以及實現(xiàn)“即時接通”工作。凌力爾特公司提供的LTC3555是一種電源管理集成電路(PMIC)，片上有基于開關(guān)模式的電源通路管理器、鋰離子電池充電器、3個降壓型穩(wěn)壓器以及LDO。該器件具有很多高性能功能，有益于最終產(chǎn)品，其微型扁平QFN封裝以及極少的外部組件可為手持式電子產(chǎn)品組成簡單、緊湊和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
主要的設(shè)計難題
在很多情況下，能夠用USB端口給電池充電為用戶提供了更大的方便。但是，USB規(guī)范對USB電流有一定限制。一個基于USB的電池充電器必須盡可能高效率地從USB端口抽取盡可能多的功率，以滿足今天的電源密集型應(yīng)用在空間和熱量方面的嚴(yán)格限制。
在產(chǎn)品內(nèi)管理電源通路是另一個問題。例如，今天很多由電池供電的便攜式電子產(chǎn)品可以用交流適配器、汽車適配器、USB端口或鋰離子／聚合物電池供電。不過，自主管理這些電源、負(fù)載和電池之間的電源通路帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，設(shè)計師們一直嘗試用少量MOsFET、運算放大器和其它分立組件實現(xiàn)這一功能，但是一直面臨著熱插拔、大浪涌電流等巨大的問題。這些問題可能引起嚴(yán)重的系統(tǒng)可靠性問題。直到最近，即使分立的集成電路解決方案也需要幾個芯片來實現(xiàn)一個實用的解決方案。
便攜式消費類電子產(chǎn)品常常采用鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，因為這類電池的能量密度相對較高一與使用其它可用化學(xué)材料制成的電池相比，在給定的尺寸和重量限制條件下，它們的容量更大。隨著便攜式手持產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜，它們消耗的功率也更多，因此對較高容量電池的需求也越來越大了，對更先進(jìn)的電池充電器也產(chǎn)生了相應(yīng)的需求。容量較大的電池需要較高的充電電流或者更多的時間才能充電至滿電量。大多數(shù)消費者希望充電時間較短，因此提高充電電流似乎是明顯可取的，但是提高充電電流帶來了兩大問題。首先，就線性充電器而言，電流增大會增加功耗，也就是熱量，將典型的實際功率“最大值”降至2.1W。其次，根據(jù)主控制器協(xié)商好的模式，充電器必須將從5V USB總線吸取的電流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。這種對高效率充電的需求，加之電池充電器集成電路必須實現(xiàn)高水平的功能集成以及節(jié)省電路板空間和提高產(chǎn)品可靠性的需求，都給電池供電型電子產(chǎn)品設(shè)計師帶來了壓力。
總之，系統(tǒng)設(shè)計師面臨的主要挑戰(zhàn)如下：
?最大限度地提高從USB端口(可提供2.5W)獲取的電流；
?管理多個輸入電壓源、電池和負(fù)載之間的電源通路；
?最大限度地減少熱量；
?最大限度地提高充電效率；
?最大限度地減小解決方案占板面積和高度。
“富有意義地集成”的電源管理集成電路(如凌力爾特公司提供的電源管理集成電路)就可簡單輕松地解決這些問題。
一個簡單的解決方案：電源通路控制
電源通路控制能夠自主和無縫地管理各種不同輸入源之間的電源通路，如USB端口、墻上交流適配器和其他類型的交流適配器以及電池之間的電源通路，并向負(fù)載提供充足的功率。電源通路系統(tǒng)還能實現(xiàn)“即時接通”工作，因為一向電路供電，中間電壓就可向系統(tǒng)負(fù)載供電，這允許最終產(chǎn)品插電后立即工作，而不管電池的充電狀態(tài)。一個具有電源通路控制功能的器件既為該器件負(fù)載供電，又用電源為單節(jié)鋰離子／聚合物電池充電。為了確保一個滿充電電池在連接USB總線時保持滿電量，集成電路通過USB總線直接向負(fù)載輸送功率，而不是從電池抽取功率。一旦電源被去掉，電流就通過一個內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流向負(fù)載，從而最大限度地降低了壓降和功耗。參見圖1以獲得詳細(xì)信息，該圖是一個簡化的開關(guān)電源通路方框圖。理想二極管的正向壓降遠(yuǎn)低于普通二極管或肖特基二極管的正向壓降，因此最大限度地提高了能量傳送效率，而且反向漏電流也較小。微小的正向壓降減少了功耗和自熱，延長了電池壽命。
開關(guān)電源通路系統(tǒng)
第一代USB充電系統(tǒng)應(yīng)用直接在USB端口和電池之間設(shè)置限流的電池充電器，電池直接給系統(tǒng)供電。第二代線性USB充電系統(tǒng)在USB端口和電池之間產(chǎn)生一個中間電壓(電源通路系統(tǒng))。新的第三代USB充電系統(tǒng)具有基于開關(guān)模式的拓?fù)洹４祟愲娫赐菲骷囊粋€符合USB規(guī)格的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個中間總線電壓，該電壓被調(diào)節(jié)至一個高于電池電壓的固定電壓，參見圖1。這種形式的自適應(yīng)輸出控制被凌力爾特公司稱為Bat-TrackTM(電池跟蹤)。穩(wěn)定的中間電壓僅調(diào)節(jié)到足夠通過線性充電器恰當(dāng)充電的電壓值。不過，通過以這種方式跟蹤電池電壓，最大限度地減小了線性電池充電器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了負(fù)載可用功率。另外，平均開關(guān)輸入電流限制最大限度地提高了利用USB電源提供全部2.5W功率的能力。可選外部PFET降低理想二極管的阻抗，以實現(xiàn)較低的熱量損耗。這種架構(gòu)對具有大電池(＞1.5Ahr)的系統(tǒng)而言是“必須”的。
LTC3555：基于開關(guān)電源通路管理器的電源管理集成電路
LTC3555電源管理集成電路將USB開關(guān)電源通路管理器和鋰離子電池充電器與3個同步降壓型穩(wěn)壓器和LDO結(jié)合在一起，采用小型28引腳(4mm×5mm)QFN封裝，可提供完整的電源解決方案(參見圖2)。
恒定電流、恒定電壓鋰離子／聚合物電池充電器利用電池跟蹤功能，通過產(chǎn)生自動跟蹤電池電壓的輸入電壓，最大限度地提高電池充電器的效率。獨立自主工作無需外部微處理器實現(xiàn)充電終止。由于節(jié)省了功率，因此LTC3555允許VOUT上的負(fù)載電流超過USB端口吸取的電流，而不會超出USB負(fù)載規(guī)格；因此可從USB端口獲得700mA充電電流，實現(xiàn)了快速充電(參見圖3)。12C串行接口使得系統(tǒng)設(shè)計師能夠徹底控制充電器和降壓型穩(wěn)壓器，以實現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用中改變工作模式這種終極適應(yīng)性。LTC3555的3個用戶可配置降壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器能夠向低至0.8V輸出電壓提供0.4A、0.4A和1A輸出電流，在輸出電壓高于1.8V時，以100％占空比工作并具有高達(dá)92％的效率。突發(fā)模式(Burst Mode)工作以每個穩(wěn)壓器僅為35uA的靜態(tài)電流(停機(jī)時＜luA)優(yōu)化了輕負(fù)載時的效率，2.25MHz高開關(guān)頻率允許使用高度不到1mm的纖巧低成本電容器和電感器。另外，穩(wěn)壓器用陶瓷輸出電容器可穩(wěn)定，實現(xiàn)了非常低的輸出電壓紋波。這個器件還提供始終接通3.3V LDO穩(wěn)壓器輸出，能夠為如實時時鐘或按鈕監(jiān)視器等系統(tǒng)提供25mA電流。
第2篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：闖關(guān)教學(xué)法 任務(wù)驅(qū)動法 課程單元設(shè)計
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0140-02
課程單元設(shè)計是指教師的備課是以單元形式進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計，單元教學(xué)設(shè)計主要是對教材中的一章或一個單元進(jìn)行設(shè)計，在課時安排上，單元教學(xué)設(shè)計一般需要多課時完成。在教學(xué)形式上，單元教學(xué)設(shè)計則根據(jù)單元或章節(jié)中不同知識點的需要，一般包括多種教學(xué)形式[2]。本文將從教材分析、教學(xué)目標(biāo)分析、教學(xué)重點難點分析、學(xué)情分析、教法學(xué)法分析、教學(xué)過程分析、教學(xué)特色及反思分析5個方面來進(jìn)行闡述我的課程單元設(shè)計。
一、教材分析
我們將以機(jī)械工業(yè)出版社的《汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)維修》[3]中項目十九檢測電動燃油泵中燃油泵控制電路的檢修，進(jìn)行設(shè)計，在學(xué)習(xí)這門課之前，學(xué)生已經(jīng)對燃油泵及燃油泵控制電路有了一個基本的認(rèn)識，通過這門課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將會進(jìn)一步提高電動燃油泵的檢修的綜合能力，為后續(xù)的汽車電控發(fā)動機(jī)綜合故障診斷學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，為以后進(jìn)入汽車維修一線去打下基礎(chǔ)，為了更好的上好這門課我們除了課本以外還將選取相應(yīng)的教學(xué)資源作為支持，在這里我們選用的是卡羅拉維修手冊，油泵控制電路檢修的工作頁，景格滴滴課堂APP及景格仿真軟件。滴滴課堂是一款手機(jī)軟件，學(xué)生通過學(xué)校上傳至軟件教學(xué)資源，做到隨時、隨地、隨需的碎片化學(xué)習(xí)，為學(xué)校的自主學(xué)習(xí)、溝通以及管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供有效的解決途徑。
二、教學(xué)目標(biāo)分析
本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)主要由知識目標(biāo)，能力目標(biāo)，情感目標(biāo)三個部分組成，這節(jié)課知識目標(biāo)有：1、掌握燃油泵的控制原理，2、掌握燃油泵控制電路故障診斷思路及檢測方法；能力目標(biāo)有：1、能熟練使用各種檢測設(shè)備，2、能根據(jù)故障現(xiàn)象翻閱相關(guān)維修手冊，制定維修計劃；情感目標(biāo)有：1、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識，2、培養(yǎng)學(xué)生對信息處理的能力，3、培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，4、培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識。
三、教學(xué)重點難點分析
本節(jié)課的教學(xué)重點有：1、燃油泵的控制電路的的檢測2、按照維修手冊操作的相關(guān)要求進(jìn)行實車操作；教學(xué)難點有：根據(jù)小組合作制定相應(yīng)的維修計劃并實施。
四、學(xué)情分析
為了能更好的上好我們的課，以做到因材施教，下面我們來了解一下我們的學(xué)生，這門課面對的是中職汽修專業(yè)二年級的學(xué)生，他們有一下4個特點：1、對汽車中的簡單電路有了一個基本的認(rèn)識；2、動手能力較強(qiáng)；3、比較的貪玩，好勝心強(qiáng)；4、對新型的事物充滿了好奇，喜歡通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取信息。本文將利用學(xué)生的以上特點，設(shè)計適合他們的教學(xué)方法。
五、教法學(xué)法分析
本文在教學(xué)方法上將采用任務(wù)驅(qū)動法，闖關(guān)教學(xué)法，張貼法進(jìn)行教學(xué)。以典型維修案例為引導(dǎo)，工作頁為依托，課前利用手機(jī)APP滴滴課堂進(jìn)行信息檢索，在教學(xué)過程中情景再現(xiàn)，為學(xué)生提供真實的維修環(huán)境，進(jìn)行技能鍛煉，引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)重點，制定維修計劃，油泵電路的檢測這兩個內(nèi)容，同時將教學(xué)難點中制定維修計劃并實施，使用闖關(guān)教學(xué)法，并將它分解成知識采集根據(jù)故障查閱相關(guān)維修手冊制定可行性維修計劃臺架檢測油泵相關(guān)數(shù)據(jù)，制定最終維修計劃實車故障排除，五個小關(guān)卡。將臺架與實車相結(jié)合，將教學(xué)任務(wù)變成通關(guān)游戲，幫助學(xué)生設(shè)計通關(guān)階梯，層層遞進(jìn)，分級突破，最終完成對實車油泵控制電路的排故這個終極任務(wù)，實現(xiàn)通關(guān)[2]。采用這種形式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)法上本文采用的是小組合作法，頭腦風(fēng)暴法，角色扮演法。在教學(xué)環(huán)境上，為了便于組織教學(xué)，我將我的實訓(xùn)室設(shè)計成了一個一體化工作站：包含信息檢索及學(xué)習(xí)討論區(qū)，成果展示區(qū)，實車演練區(qū)。
六、教學(xué)過程分析
根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)汽車專業(yè)相關(guān)職業(yè)崗位操作規(guī)程，我們以知識采集根據(jù)故障查閱相關(guān)維修手冊制定可行性維修計劃臺架演練檢測油泵相關(guān)數(shù)據(jù)，制定最終維修計劃實車故障排除，五個任務(wù)小關(guān)卡為主線將我們這門課分為以下6個階段，具體如下：課前準(zhǔn)備，信息傳遞，計劃決策，實施管控，技能強(qiáng)化，評價總結(jié)。
第一個階段：課前準(zhǔn)備。學(xué)生以工作頁為依托做好課前預(yù)習(xí)，并根據(jù)工作頁的相關(guān)內(nèi)容，準(zhǔn)備工量具及前期信息采集，完成知識導(dǎo)航的內(nèi)容；模擬企業(yè)早會，將學(xué)生分為6個小組，每個組的組長進(jìn)行集隊點名，高呼自己的隊名及口號，教師進(jìn)行7S管理，宣布今天的相關(guān)安全操作規(guī)程，教學(xué)的總目標(biāo)即完成卡羅拉實車的油泵的排故；企業(yè)早會的形式有利于融入企業(yè)文化，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)人的意識。
第二階段：信息傳遞。以卡羅拉實際故障為例，選派3個學(xué)生進(jìn)行角色扮演，一個扮演客戶，一個扮演接車員，一個扮演維修人員，進(jìn)行小品表演，向?qū)W生傳遞相關(guān)的故障信息，讓學(xué)生身臨其境感受企業(yè)實際環(huán)境。以任務(wù)驅(qū)動法的形式，運用每個小組桌上的平板電腦中景格軟件滴滴課堂這款A(yù)PP，填寫油泵的基本知識及油泵控制電路的相關(guān)知識，完成知識采集這個小關(guān)卡。采用APP這種形式緊密貼合學(xué)生喜歡玩手機(jī)游戲的這個特點，激發(fā)了學(xué)生的興趣。同時改變傳統(tǒng)教學(xué)中的講授的模式，教師變成主持人，讓學(xué)生利用桌上的教學(xué)資源進(jìn)行工作頁的自主填寫，教師采用組間巡回指導(dǎo)的方式，對有疑問的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的解答和引導(dǎo)。
第三階段：計劃與決策。以小組為單位，小組內(nèi)運用頭腦風(fēng)暴法，根據(jù)實際故障點，翻閱豐田卡羅拉維修手冊制定相應(yīng)的計劃，并在景格仿真軟件中進(jìn)行模擬實施，確定初步的維修方案，每個小組將方案在成果展示區(qū)進(jìn)行粘貼，采用小組互評，教師評價相結(jié)合的方式對成果進(jìn)行點評修改，每個小組根據(jù)點評的結(jié)果，進(jìn)行修改自己的維修方案，并確定可行性維修方案，采用頭腦風(fēng)暴法，大家集思廣益共同制定維修計劃，開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性。同時用小組互評與教師評價相結(jié)合的多元評價模式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中單一體系，讓教師的角色從講臺上的“圣人”變成了學(xué)生身邊中的“教練”及“引路人”，增加了學(xué)生和教師之間的互動和個性化的接觸，是每個學(xué)生得到了個性化的發(fā)展[2]。在此階段完成制定可行性維修計劃這個關(guān)卡。
第四階段：實施管控。每個小組根據(jù)自己的維修方案，在卡羅拉發(fā)動機(jī)臺架上進(jìn)行實際油泵相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測，同時在臺架上根據(jù)故障信息教師設(shè)置故障，學(xué)生進(jìn)行排故。在操作之前每個小組進(jìn)行相應(yīng)的分工，選出一名操作員，一名記錄員，兩名安全員，一名質(zhì)檢員，一名協(xié)調(diào)員，并給予不同的分工人員以特定的名牌進(jìn)行標(biāo)識；操作員根據(jù)小組制定的維修計劃按流程進(jìn)行操作，記錄員對操作員的操作進(jìn)行記錄，并根據(jù)實際情況對維修方案進(jìn)行修改，安全員監(jiān)督操作過程中的安全問題，質(zhì)檢員對最后的維修結(jié)果進(jìn)行檢查，確認(rèn)并填寫質(zhì)檢報告，協(xié)調(diào)人員作為組內(nèi)的總協(xié)調(diào)人，做好組織和協(xié)調(diào)工作。在實訓(xùn)過程中角色互換以提高學(xué)生的綜合能力。在此階段，完成了臺架檢測油泵相關(guān)數(shù)據(jù)制定最終維修計劃。
第五階段：強(qiáng)化訓(xùn)練。每個小組根據(jù)記錄員修改的、并經(jīng)小組內(nèi)共同討論的最終維修方案，在卡羅拉上實車排故，進(jìn)行技能升級，每個組的成員進(jìn)行輪流實操，學(xué)的好的同學(xué)在組內(nèi)帶動一下操作得不熟練的同學(xué)，同時每個小組選出一個代表進(jìn)行成果展示，組間技能PK。經(jīng)過之前的4個階段，通過重重關(guān)卡之后，學(xué)生終于進(jìn)入了終極任務(wù)。經(jīng)過了之前教學(xué)過程中的積累，在教師指導(dǎo)下學(xué)生能夠較順利完成卡羅拉實車油泵故障排除。采用組間PK的方式，再次激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情。同時小組互評技能展示結(jié)果，以此來進(jìn)一步使知識的吸收內(nèi)化，突破了難點，完成了終極任務(wù)，實現(xiàn)了通關(guān)。在此階段完成卡羅拉實車油泵故障排除，并完成工作頁相關(guān)任務(wù)。
第六階段：評價與總結(jié)。以工作頁中小組評分表為依托，根據(jù)每個小組技能PK的展示，采用組間互評的方式，對每個小組的操作進(jìn)行評價，同時老師也根據(jù)每個組的表現(xiàn)產(chǎn)生一個評價，多種評價相結(jié)合的方式，做出最貼合實際的評價，選出表現(xiàn)最好的組。教師收集工作頁對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，對表現(xiàn)好的地方給予鼓勵表揚，并布置課后作業(yè)。教師根據(jù)收集的工作頁，進(jìn)行教學(xué)反思，課后教師進(jìn)行課后7S管理。
七、教學(xué)特點與反思分析
本次課程單元設(shè)計，以任務(wù)驅(qū)動法及通關(guān)教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生一步一個臺階的完成本課的教學(xué)目標(biāo)，突破了教學(xué)難點。在整個過程中，教師從課堂上的圣人轉(zhuǎn)變?yōu)榱苏n堂的教練，讓學(xué)生帶著問題自主學(xué)習(xí)，以工作頁為主線，以學(xué)生生活中最常用的APP，網(wǎng)絡(luò)這種形式為輔助，激發(fā)學(xué)生的興趣及好奇心，同時在教學(xué)過程中，以不出現(xiàn)安全事故為前提，在學(xué)生制定維修計劃的過程中，教師不直接對學(xué)生的維修方案進(jìn)行評價，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，自己發(fā)現(xiàn)問題，并自主解決問題，并通過自己的努力，確定了最終的維修方案并實施，突破了本節(jié)課的難點，同時培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。
參考文獻(xiàn)
[1]陳安柱，顧偉璐，蘇宏林.高職《汽車故障診斷與維修》課程單元設(shè)計例析【J】.河北農(nóng)機(jī)，2014（12）：40-42
[2]百度百科
第3篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：技工院校 電力拖動 校本課程 開發(fā)
目前，我國正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級換代，企業(yè)對用工提出了更高的要求。擁有高技能、良好的社交能力的高素質(zhì)人才，越來越受到企業(yè)和社會歡迎。技工院校作為培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的主體，必須以能力為本位，切實提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力。當(dāng)前，相當(dāng)多的技工院校在課程設(shè)置方面，沒有充分體現(xiàn)這一要求，還存在重理論與知識傳授、輕實踐與綜合能力培養(yǎng)的傾向，制約了學(xué)生的能力培養(yǎng)與發(fā)展。一體化校本課程開發(fā)作為技工院校一體化教學(xué)改革的重要組成部分，越來越受到業(yè)界的重視。筆者就電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練一體化校本課程的開發(fā)，談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
一、開發(fā)思路
電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練作為專業(yè)技能課，在電子電工類各專業(yè)，如電子技術(shù)、自動化電氣安裝與維修等專業(yè)中，是一門十分重要的課程，具有針對性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)的特點，開發(fā)該校本課程也是一體化教學(xué)改革的需要。
該一體化課程的開發(fā)以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以維修電工的綜合職業(yè)能力為培養(yǎng)目標(biāo)，以電力拖動的典型工作任務(wù)為載體，以學(xué)生為中心，并根據(jù)典型工作任務(wù)和工作過程制定一體化課程體系和內(nèi)容。要從對工作崗位的分析出發(fā)，進(jìn)行工作任務(wù)分析，確定工作領(lǐng)域要求，并轉(zhuǎn)化為電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練一體化校本課程的目標(biāo)，再根據(jù)課程目標(biāo)確定課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容及其評價方式。因此，課程的開發(fā)就要以電力拖動的典型工作任務(wù)為載體，對中、高級維修電工的相關(guān)工作領(lǐng)域及工作要求進(jìn)行分析，確定其對知識結(jié)構(gòu)、技能操作水平、工作態(tài)度等方面的要求，整合為課程的目標(biāo)，從而構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)，組織課程內(nèi)容，確定課程評價體系。
一體化課程的開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，需要各方面通力支持和協(xié)助。學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)主要在辦學(xué)方向、政策、課程開發(fā)的條件等方面提供保證，專業(yè)教師是校本課程開發(fā)的參與者、實施者。為保證課程的方向，真正做到“理實融合”“知行合一”，還應(yīng)該搞好校企合作。如筆者所在學(xué)院與上海愛登堡電梯有限公司建立了長期的校企合作關(guān)系，并根據(jù)其崗位需求，定向培養(yǎng)電梯維修工，取得了良好效果。該校本課程的開發(fā)還應(yīng)建立在教師、學(xué)生、圖書資料、實驗實訓(xùn)設(shè)備、校企合作等教學(xué)資源的基礎(chǔ)之上。
二、開發(fā)步驟
1.課程目標(biāo)
緊緊圍繞現(xiàn)代企業(yè)對技能人才的崗位要求，結(jié)合電力拖動控制線路一體化課程的專業(yè)概況、職業(yè)能力、培養(yǎng)方案、教學(xué)資源和評價體系的規(guī)范性要求，制定課程目標(biāo)。課程目標(biāo)要在工作崗位分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)換和整合，使其適應(yīng)崗位需求，符合學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律，考慮學(xué)生職業(yè)發(fā)展的需求。
據(jù)此，電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練校本課程的目標(biāo)可確立為：
（1）知識目標(biāo)：熟悉常用低壓電器的功能、結(jié)構(gòu)及工作原理，了解電氣控制線路電路圖、接線圖、布置圖的特點，掌握繪制、識讀的原則，了解常用生產(chǎn)機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)及運動形式，熟悉其工作原理，熟悉變頻器基本結(jié)構(gòu)、功能、工作原理以及常用電力電子器件，了解常用電氣設(shè)備的工作原理及使用方法。
（2）技能目標(biāo)：能正確使用、識別和檢測常用低壓電器，會讀識和分析電氣控制線路、接線圖、電路方框圖，掌握實現(xiàn)異步電機(jī)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速控制線路、位置往返控制、順序控制、多地控制線路的構(gòu)成工作原理及其安裝、調(diào)試與維修方法，掌握常用生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路的分析方法及其安裝、調(diào)試與維修，熟悉變頻器的選用、安裝方法及常見故障的排除方法，掌握變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。
（3）情感態(tài)度目標(biāo)：具有良好的工作方法、作風(fēng)和職業(yè)精神與素養(yǎng)，具有安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量意識、良好的團(tuán)隊精神和與人溝通的協(xié)作意識，具有認(rèn)真、踏實的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識。
2.課程內(nèi)容
內(nèi)容的確定是校本課程開發(fā)中十分重要的環(huán)節(jié)。既要符合典型工作任務(wù)的要求，理論與實踐融合，適應(yīng)學(xué)生綜合能力提高的需求和職業(yè)資格的要求，又要考慮學(xué)生原有的知識背景、技能水平、認(rèn)知特點，以及學(xué)校、社會的教學(xué)資源，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識、鉆研技能的積極性，有利于提高學(xué)習(xí)效率。
因此，該一體化課程的內(nèi)容應(yīng)以符合典型工作任務(wù)、行業(yè)崗位特征的教學(xué)項目的形式出現(xiàn)，并將其拆分為具體的多個任務(wù)，進(jìn)而在任務(wù)中揉入知識探究、方法介紹、技能訓(xùn)練、總結(jié)評價等環(huán)節(jié)，使同學(xué)在做中學(xué)、學(xué)中做，達(dá)到知行合一、態(tài)度養(yǎng)成、綜合職業(yè)能力提高的良好效果。
該課程擬分安全用電、交流電源、低壓電器、電動機(jī)，電氣控制線路原理、安裝、調(diào)試與維修方法，以及變頻器知識及其日常維護(hù)、故障的排除六個項目，內(nèi)容覆蓋電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練的理論知識和基本技能。
3.實施要求
電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練一體化課程，是把企業(yè)崗位的工作過程設(shè)計為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，并且在模擬工作情景中實施、展開。因此，與傳統(tǒng)學(xué)科式教學(xué)相比，對教師、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方式、方法、評價方式等方面都提出了較高的要求。
在該一體化課程教學(xué)過程中，教師扮演作多種角色，既應(yīng)該是擁有“雙師型”能力的教師，又是生產(chǎn)、學(xué)習(xí)的組織者與管理者。教學(xué)環(huán)境既是學(xué)生學(xué)習(xí)的場所，又是學(xué)生實踐的場所，教室即實訓(xùn)車間，書桌即工作臺 ，講臺即演示臺，因此相應(yīng)場所、設(shè)備應(yīng)具備實訓(xùn)車間的功效。教學(xué)方法在一體化課程中至關(guān)重要，方法得當(dāng)才能效果良好、事半功倍，包含項目設(shè)計、項目實施、項目評價等環(huán)節(jié)的項目教學(xué)法是被實踐證明了的切實可行、效果良好的方法。
作為一體化教學(xué)的一個重要組成部分，該課程評價體系的確定十分重要。它應(yīng)該客觀地反映知識、技能和情感態(tài)度目標(biāo)與教學(xué)方法的創(chuàng)新，既有對學(xué)生學(xué)習(xí)具有甄別、導(dǎo)向、激勵的作用，也要有促進(jìn)其自我學(xué)習(xí)、增強(qiáng)與人溝通、培養(yǎng)團(tuán)隊精神等的功效。因此，教學(xué)中宜采取分組實施的學(xué)習(xí)方式，項目任務(wù)完成后又通過自評、互評、師評，填寫考核評價表的方式，作為該一體化教學(xué)效果的評價與反饋。
表1 考核評價表
班級 時間 場地
項目：
考核評分 學(xué)生自評 學(xué)生互評 老師評價
知識、技能 熟悉原理（10）
工藝要求（10）
裝接線正確（30）
過程、方法 步驟合理（10）
規(guī)范操作（10）
情感態(tài)度 職業(yè)態(tài)度（10）
與人溝通（10）
團(tuán)隊協(xié)作（10）
總評分
學(xué)生（簽名）： 組別 工位號碼 老師（簽字）：
參考文獻(xiàn)：
第4篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：555集成電路；工作原理；電路分析
浙江省教育改革走在全國前列，從2014屆開始，通用技術(shù)中的《電子控制技術(shù)》作為高考的選考內(nèi)容，這對于全省通用技術(shù)教師教學(xué)來說是個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大多數(shù)教師不是電子技術(shù)專業(yè)出身，有些從物理教師轉(zhuǎn)行過來，更甚的是從生物、化學(xué)、文科等教師中轉(zhuǎn)行過來，對電子技術(shù)專業(yè)知識相當(dāng)?shù)膮T乏，且現(xiàn)使用的蘇教版《電子控制技術(shù)》教材，沒有經(jīng)過教學(xué)實踐檢驗，所以教材中有些錯誤的內(nèi)容沒有訂正。這樣情況下，我們有必要對555集成電路有全面的正確認(rèn)識，并能分析其在電路中的工作原理和實際應(yīng)用。
一、555集成電路命名規(guī)則和常見封裝形式
555集成電路芯片的生產(chǎn)廠家眾多，常見的有NE555、CA555、MC7555、CB7555.那它們的命名規(guī)則是怎樣的呢？
如果用TTL工藝制作的稱為雙極型集成電路，用CMOS工藝制作的稱為CMOS集成電路。所有雙極型集成電路型號最后3位數(shù)碼都是555；所有CMOS產(chǎn)品型號最后4位數(shù)碼都命名為7555；如果一個芯片上集成兩個555并共用一組電源叫雙定時器。雙極型雙定時器產(chǎn)品命名為556；CMOS雙定時器命名為7556。雙極型和CMOS型555定時器的功能和外部引腳的排列完全相同。
雙極型的555集成電路工作電壓為4.5V―15V，第3腳輸出（驅(qū)動電流）可達(dá)200mA，可直接驅(qū)動小型繼電器，但缺點是靜態(tài)電流也偏大。
CMOS型的7555集成電路工作電壓2―18V，靜態(tài)電流很小，只有80uA，特別適合于使用電池、低電源電壓場合。但7555的第3腳驅(qū)動電流很小，只有1mA，不能直接驅(qū)動繼電器，需要通過三極管的放大來驅(qū)動繼電器。
二、555芯片等效電路結(jié)構(gòu)及工作原理
（1）555等效功能電路圖。
雖然很多半導(dǎo)體器件公司都生產(chǎn)各自型號的555集成電路，但其內(nèi)部電路大同小異，且都具有相同的引腳功能端。
555集成電路內(nèi)部等效電路圖
555集成電路由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器（555由此得名）、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G3組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號。其中1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V―3V，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V―15V范圍內(nèi)使用。
（2）555集成電路工作原理分析
5腳經(jīng)0.01uF電容接地，以防止引入干擾；比較器C1比較電壓為2/3VCC，C2的比較電壓為1/3VCC。
①當(dāng)R（__）=0時，Q（__）=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。
②當(dāng)R（__）=1、UTH>2VCC/3、UTR（____）>VCC/3時，C1=0、C2=1，Q（__）=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。
③當(dāng)R（__）=1、UTHVCC/3時，C1=1、C2=1，Q（__）、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。
④當(dāng)R（__）=1、UTH
三、教材555電路案例分析
案例1.雞蛋孵化溫度控制器的設(shè)計電路圖如下（教材P99頁）
對于這個電路圖根據(jù)我們之前對555原理的分析，發(fā)現(xiàn)教材對該電路的設(shè)計和分析有錯誤：
（1）圖中三個箭頭處應(yīng)加上圓點，表示電路是連接的。
（2）將 CB7555 改為 NE555，因CB7555 是 CMOS 型的集成電路，輸出電流只有1mA，驅(qū)動能力不夠。NE55是雙極型集成電路，能輸出200mA，能直接驅(qū)動繼電器。
（3）文字描述有誤。這里的 555 是工作于雙穩(wěn)態(tài)。
把熱敏電阻Rt1放入盛有37℃的水的燒杯中，調(diào)節(jié)可變電阻Rp1，使NE555的2腳電壓低于VCC/3，6腳的電壓低于2VCC/3，3腳輸出高電平，點亮V1，繼電器觸點J-1閉合，電熱器開始加熱。
案例2 555電路組成的水箱閉環(huán)電子控制系統(tǒng)電路圖（教材P104頁）
電路分析如下：
當(dāng)水位低于b點時，555電路中的AC和BC都斷開，所以2腳和6腳輸入都是低電平，由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出高電平，V4飽和導(dǎo)通，繼電器J吸合，電動機(jī)M工作抽水。由于3腳高電平，所以V1導(dǎo)通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態(tài)是高電平V2截止，有水指示燈不亮。
電動機(jī)M抽水時，水位上升，如果在ab之間，相當(dāng)于BC導(dǎo)通，AC斷開，則2腳輸入為高電平（大于VCC/3），6腳為低電平（小于2VCC/3），由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出狀態(tài)不變，由原來的狀態(tài)決定，即3腳輸出高電平，V4飽和導(dǎo)通，繼電器J吸合，電動機(jī)M還是繼續(xù)工作抽水；由于3腳高電平，所以V1導(dǎo)通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態(tài)是高電平V2截止，有水指示燈不亮。
當(dāng)水位到達(dá)a時，AC接通，6腳主電平（大于2VCC/3），則3腳和7腳輸出低電平，則V4和V1截止，繼電器J斷開，電動機(jī)M停止抽水，V1打水指示燈滅。由于7腳低電平，則V2導(dǎo)通，則有水指示燈亮。
當(dāng)水位下降時，AC斷開，BC接通，則6腳輸入是低電平（小于2VCC/3），而2腳輸入是高電平（大于VCC/3），3腳輸出狀態(tài)保持不變，即輸出為低電平，抽水機(jī)不工作。
當(dāng)水位下降到b時，電路工作情況跟（1）一樣，抽水機(jī)又工始工作，又重復(fù)前面的周期運行情況。
以上是對教材兩例的糾錯和電路原理分析，但555電路的應(yīng)用有很多種，如接成單穩(wěn)態(tài)電路，可用在555觸摸定時開關(guān)和定時器；還可以外接電容器，組成多諧振蕩器，我們教師首先掌握555電路等效功能電路和基本的邏輯關(guān)系，對于實際電路也可以通過上面例子的分析方法，相信一定能理解其他555電路工作原理的，在電子控制技術(shù)教學(xué)中會更加得心應(yīng)用，心中有底氣。
參考文獻(xiàn)：
第5篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計；本科教學(xué)；改革探索
作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，教授。（北京 100192）
基金項目：本文系北京市教委科技發(fā)展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學(xué)教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02
1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標(biāo)志著世界從此進(jìn)入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、通訊和遙控等各個領(lǐng)域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，同時成本也相對低廉，便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。自改革開放以來，我國集成電路發(fā)展迅猛，21世紀(jì)第1個10年，我國集成電路產(chǎn)量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達(dá)到23%。我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。伴隨著國內(nèi)集成電路的發(fā)展，對集成電路設(shè)計相關(guān)人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅(qū)動下，政府從“十五”計劃開始大力發(fā)展我國的集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)。
在20世紀(jì)末21世紀(jì)初，國內(nèi)集成電路設(shè)計相關(guān)課程都是在研究生階段開設(shè)，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設(shè)計人員的需求在我國還未進(jìn)入爆發(fā)期。我國的集成電路發(fā)展總體滯后國外先進(jìn)國家的發(fā)展水平。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計需求劇增。[1]為了適應(yīng)社會發(fā)展的需要，同時也為更好地推進(jìn)我國集成電路設(shè)計的發(fā)展，國家開始加大力度推廣集成電路設(shè)計相關(guān)課程的本科教學(xué)工作。經(jīng)過十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計的本科教學(xué)取得了較大的成果，較好地推進(jìn)了集成電路設(shè)計行業(yè)的發(fā)展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設(shè)計本科教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，結(jié)合對相關(guān)院校集成電路設(shè)計本科教學(xué)的調(diào)研，詳細(xì)分析集成電路設(shè)計的本科教學(xué)現(xiàn)狀，并以此為基礎(chǔ)探索集成電路設(shè)計本科教學(xué)的改革。
一、集成電路設(shè)計本科教學(xué)存在的主要問題
在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內(nèi)的集成電路設(shè)計本科教學(xué)開始走向正軌。從最初的少數(shù)幾個重點高校到后來眾多相關(guān)院校紛紛設(shè)置了集成電路設(shè)計本科專業(yè)并開設(shè)了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。近幾年本科學(xué)歷的集成電路設(shè)計人員數(shù)量逐漸增加，經(jīng)歷本科教學(xué)后的本科生無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，都對國內(nèi)集成電路設(shè)計人員緊缺的現(xiàn)狀起到了一定的緩解作用。但從企業(yè)和相關(guān)院校的反饋來看，目前國內(nèi)集成電路設(shè)計方向的本科教學(xué)仍然存在很多問題，教學(xué)質(zhì)量有待進(jìn)一步提高，教學(xué)手段需做相應(yīng)調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更多地適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)界發(fā)展需求。其主要存在以下幾方面問題。
首先，課程設(shè)置及課程內(nèi)容不合理，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情降低。現(xiàn)階段，對于集成電路設(shè)計，國內(nèi)的多數(shù)院校在本科階段主要開設(shè)有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設(shè)計”和“數(shù)字集成電路設(shè)計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎(chǔ)課程，理論性較強(qiáng)，公式推導(dǎo)較多，同時對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高。一方面，復(fù)雜的理論分析和繁瑣的公式推導(dǎo)嚴(yán)重降低了本科生的學(xué)習(xí)興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學(xué)生。而另外一方面，較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求又進(jìn)一步打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，還有一些高等院校在設(shè)置課程教學(xué)時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導(dǎo)體器件物理”課程放在同一個學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，對于學(xué)生來說，沒有固體物理的基礎(chǔ)就直接進(jìn)入“晶體管原理”課程的學(xué)習(xí)會讓學(xué)生很長一段時間都難以進(jìn)入狀態(tài)，將極大打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而直接導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)甚至放棄相關(guān)方向的學(xué)習(xí)。而這兩門課是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課，集成電路設(shè)計的重點課程“模擬集成電路設(shè)計”和“數(shù)字集成電路設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)需要這兩門課的相關(guān)知識作為基礎(chǔ)，如果前面的基礎(chǔ)沒有打好，很難想象學(xué)生如何進(jìn)行后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識的的學(xué)習(xí)，從而直接導(dǎo)致學(xué)業(yè)的荒廢。
其次，學(xué)生實驗教學(xué)量較少，學(xué)生動手能力差。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路設(shè)計技術(shù)中電子設(shè)計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界都已經(jīng)成為必備的基礎(chǔ)手段，一系列的設(shè)計方法學(xué)的研究成果在其中得以體現(xiàn)并在產(chǎn)品設(shè)計過程中發(fā)揮作用。因此，作為集成電路設(shè)計方向的本科生，無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設(shè)計EDA工具是必備的本領(lǐng)，也是促進(jìn)工作和學(xué)習(xí)的重要方式。為了推進(jìn)EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學(xué)計劃，高校購買相關(guān)軟件的價格相對便宜得多。國家在推進(jìn)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也投入了大量的資金，現(xiàn)在也有很多高等院校已經(jīng)具備購買相關(guān)集成電路設(shè)計軟件的條件，但學(xué)生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養(yǎng)學(xué)生動手能力方面確實下足功夫，學(xué)生有公用機(jī)房可以自由上機(jī)，只要有興趣學(xué)生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)。但仍然還有很多高校難以實現(xiàn)軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學(xué)生實驗課上使用，平時學(xué)生很少使用，實驗課上學(xué)到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進(jìn)去的，學(xué)生沒有經(jīng)過自己的摸索，畢業(yè)后實驗課上學(xué)到的知識已經(jīng)忘得差不多了，在后續(xù)的工作或?qū)W習(xí)中再用到相關(guān)工具時還得從頭再來學(xué)習(xí)。動手能力差在學(xué)生擇業(yè)時成為一個很大的不足。[2]
再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設(shè)計方向從專業(yè)內(nèi)容及專業(yè)性質(zhì)上分應(yīng)該屬于工科性質(zhì)，但很多高校在專業(yè)劃分時卻將該專業(yè)劃歸理科專業(yè)。這就使得很多學(xué)生在就業(yè)時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認(rèn)為是偏理論的內(nèi)容，從而讓很多學(xué)生錯失了進(jìn)一步就業(yè)的好機(jī)會。而這樣的結(jié)果直接導(dǎo)致后面報考該專業(yè)的學(xué)生越來越少，最后只能靠調(diào)劑維持正常教學(xué)。其實，很多高校即使是理科性質(zhì)的集成電路設(shè)計方向?qū)W習(xí)的課程和內(nèi)容，與工科性質(zhì)的集成電路設(shè)計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結(jié)果卻大相徑庭。
二、改革措施
鑒于目前國內(nèi)集成電路設(shè)計方向的本科教學(xué)現(xiàn)狀，可以從以下幾個方面改進(jìn)，從而更好地推進(jìn)集成電路設(shè)計的本科教學(xué)。
1.增加實驗教學(xué)量
現(xiàn)階段的集成電路本科教學(xué)中實驗教學(xué)量太少，以“模擬集成電路設(shè)計”課程為例，多媒體教學(xué)量40個學(xué)時但實驗教學(xué)僅8個學(xué)時。相對于40個學(xué)時的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，8個學(xué)時的實驗教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)以致用或?qū)⒗碚撊谌雽嵺`的需求。40個學(xué)時的理論課囊括了單級預(yù)算放大器、全差分運算放大器、多級級聯(lián)運算放大器、基準(zhǔn)電壓源電流源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)，而8個學(xué)時的實驗課除去1至2學(xué)時的工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生電路設(shè)計的課時量太少。
在本科階段就教會學(xué)生使用各種常用EDA軟件，對于增加學(xué)生的就業(yè)及繼續(xù)深造機(jī)會是非常必要的。一方面，現(xiàn)在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學(xué)生來說比純理論的學(xué)習(xí)更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學(xué)生的動手操作能力，同樣會深化學(xué)生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學(xué)工作中，增加本科教學(xué)的實驗教學(xué)量可以有效促進(jìn)教學(xué)和增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
2.降低理論課難度尤其是復(fù)雜的公式推導(dǎo)
“教師的任務(wù)是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設(shè)計專業(yè)老師來說恰如其分。對于相同的電路結(jié)構(gòu)，任何一個電路參數(shù)的變化都可能會導(dǎo)致電路性能發(fā)生翻天覆地的變化。在國際國內(nèi)，每年都會有數(shù)百個新電路結(jié)構(gòu)專利產(chǎn)生，而這些電路的設(shè)計人員多是研究生或以上學(xué)歷人員，幾乎沒有一個新的電路結(jié)構(gòu)是由本科生提出的。
對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是最基礎(chǔ)的集成電路相關(guān)理論知識、電路結(jié)構(gòu)及特點。在創(chuàng)新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復(fù)雜的公式及公式推導(dǎo)，其學(xué)習(xí)重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、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)。例如，對于集成電路設(shè)計專業(yè)的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導(dǎo)極大地削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時對于專業(yè)知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業(yè)需要方面出發(fā)，對于集成電路設(shè)計者來說更多的是需要學(xué)生掌握各種半導(dǎo)體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學(xué)中繁瑣的公式推導(dǎo)，轉(zhuǎn)而側(cè)重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學(xué)生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數(shù)字集成電路”的教學(xué)。
3.增加就業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)知識含量
從集成電路設(shè)計專業(yè)進(jìn)入本科教學(xué)后的近十年間本科生就業(yè)情況看，集成電路設(shè)計專業(yè)的本科生畢業(yè)后直接從事集成電路設(shè)計方向相關(guān)工作的非常少，多數(shù)選擇繼續(xù)深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達(dá)到集成電路設(shè)計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現(xiàn)在開設(shè)集成電路設(shè)計相關(guān)專業(yè)的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學(xué)能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設(shè)計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設(shè)計崗位。
另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設(shè)計相關(guān)的工作，而且這些崗位相對于集成電路設(shè)計崗位來說對電路設(shè)計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關(guān)工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關(guān)崗位跳槽至集成電路設(shè)計的相關(guān)崗位。因此，從長期的發(fā)展目標(biāo)考慮，集成電路設(shè)計專業(yè)本科畢業(yè)生從事版圖、工藝、測試相關(guān)方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發(fā)展的需求。這就對集成電路設(shè)計的本科教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學(xué)生就業(yè)，在集成電路設(shè)計的本科教學(xué)內(nèi)容方面，教師應(yīng)該更多地側(cè)重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。
三、結(jié)論
集成電路產(chǎn)業(yè)是我國的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化的重要基礎(chǔ)。大力推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須強(qiáng)化集成電路設(shè)計在國內(nèi)的本科教學(xué)質(zhì)量和水平，而國內(nèi)的集成電路設(shè)計本科教學(xué)還處在孕育發(fā)展的嶄新階段，它是適應(yīng)現(xiàn)代IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展及本科就業(yè)形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學(xué)經(jīng)驗及調(diào)研情況做了一些分析，但這遠(yuǎn)沒有涉及集成電路設(shè)計專業(yè)本科教學(xué)的方方面面。不過，可以預(yù)測，在國家大力扶持下，在相關(guān)教師及學(xué)生的共同努力下，我國的集成電路設(shè)計本科教學(xué)定會逐步走向成熟，更加完善。
參考文獻(xiàn)：
[1]王為慶.高職高專《Protel電路設(shè)計》教學(xué)改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).
第6篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：電視技術(shù)；職業(yè)技能
《電視技術(shù)》課程是模擬電路、數(shù)字電路、高頻電子線路等專業(yè)課程的綜合應(yīng)用，是一門涉及元器件、信號波形圖和電路圖等專業(yè)較強(qiáng)的課程。教師要從職業(yè)技能培養(yǎng)出發(fā)，以電路元器件的識別與檢測能力訓(xùn)練、電路的讀圖能力訓(xùn)練、電路故障檢測能力訓(xùn)練來提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。
一、電路元器件識別與檢測能力的訓(xùn)練
要求學(xué)生能對電視機(jī)元器件進(jìn)行識別與檢測，有利于提高學(xué)生對本專業(yè)技能知識的應(yīng)用能力。
1.聲表面濾波器（SAWF）的檢測
彩色電視機(jī)中頻電路普遍采用了聲表面濾波器，它能夠一次形成彩色電視機(jī)所需要的中頻特性，而且選擇性優(yōu)良。對于聲表面濾波器檢測，我們可以單獨測量SAWF各引腳間的電阻值，對于性能良好的SAWF，其中兩個輸入端①和②，兩個輸出端③和④以及兩個輸入端和兩個輸出之間的電阻值均為∞。
2.陶瓷濾波器和陶瓷陷波器的檢測
為了實現(xiàn)信號選頻，在電視機(jī)電路選擇了濾波器，也采用了陷波器。在實際電路中，這兩種器件雖然標(biāo)識不同，但形狀基本一樣，容易混淆。電視機(jī)中6.5MHz陶瓷濾波器多為三端器件，一般位于預(yù)視放電路之后，是音中放的主要選頻元件。而陶瓷陷波器具有良好的吸收性能，所以6.5MHz陷波器一般都設(shè)置在預(yù)視放電路中，用來抑制伴音對圖像的干擾。通過單獨檢測引腳間的電阻值或者在線檢測，可判斷其是否損壞。
二、讀圖能力訓(xùn)練
通過電路原理圖掌握維修電視機(jī)的依據(jù)，看懂電路圖是每個電子專業(yè)技術(shù)人員必備的專業(yè)素質(zhì)。
1.方框圖讀圖訓(xùn)練
在分析一個具體電路工作原理之前，先分析該電路的方框圖，有助于讀懂具體電路的工作原理和特性。方框圖粗略表達(dá)了某電路的組成情況，給出了這一電路主要單元電路的位置、名稱及各部分之間的相互連接關(guān)系，在讀圖時要注意各單元電路之間信號傳輸方向，即電路中箭頭所指的方向，箭頭方向表示了信號傳輸?shù)姆较颉?/p>
2.單元電路圖讀圖訓(xùn)練
單元電路圖是學(xué)習(xí)整機(jī)電原理圖的基礎(chǔ)。單元電路圖就是將整體電路劃分成若干個單元電路，然后再根據(jù)單元電路的特點來分析其在整體電路中的作用。通過單元圖的讀圖訓(xùn)練，學(xué)生既掌握了基本的讀圖方法，也鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，加強(qiáng)了知識的連貫性。
3.整機(jī)電路圖讀圖訓(xùn)練
整機(jī)電路圖是由單元電路組成的。只有把單元電路分析透徹了，整機(jī)電路才容易掌握。在讀整機(jī)電路時，先從直觀入手，例如開關(guān)電源部分，首先找到220V輸入端，然后查找整流、濾波、啟動電路、振蕩器/開關(guān)元件、穩(wěn)壓電路（脈沖調(diào)制電路）、保護(hù)電路和直流穩(wěn)壓輸出電路等。其次就是找易讀電路，如伴音電路、高頻接收電路、行場掃描電路等。最后再讀較難的電路，如彩色解碼等。在讀整機(jī)電路時，也可以從關(guān)鍵電路、關(guān)鍵元器件著手，逐步提高讀圖能力。
4.集成電路的讀圖訓(xùn)練
電視機(jī)采用的集成電路種類繁多，如CPU微處理集成電路、小信號處理及彩色解碼集成電路、場輸出集成電路、音頻功放集成電路、伴音系統(tǒng)集成電路。掌握集成電路各引腳的作用是讀集成電路的關(guān)鍵，可以通過查閱有關(guān)資料或根據(jù)集成電路的內(nèi)部方框圖分析。
三、電路故障檢測能力訓(xùn)練
1.電路不帶電檢測訓(xùn)練
不帶電檢測可以通過直觀檢查法、電阻測量法和溫度測試法對電路進(jìn)行判斷，以求對電路有初步的了解，如元器件是否損壞、變質(zhì)，是否存在開路、短路等情況。
2.電路帶電靜態(tài)檢測訓(xùn)練
電路的靜態(tài)檢測是指電視不接收信號條件下對電路電壓的檢測，以判斷電路是否滿足正常工作條件，元器件是否工作正常，如檢測放大電路時，通過對靜態(tài)工作點的測量可以判斷電路是否工作在放大狀態(tài)。
3.帶電動態(tài)檢測訓(xùn)練
電路的動態(tài)檢測是指電視在接收信號情況下對電路電壓、電流進(jìn)行檢測。電視電路中有許多端點的工作電壓會隨外來信號的進(jìn)入而明顯變化，變化后的工作電壓便是動態(tài)電壓了。
4.示波器檢測訓(xùn)練
在電視故障維修中，我們最關(guān)注的是信號,它是以波形的形式來體現(xiàn)的。在用示波器測波形時，除測量其幅度外，還要測量波形的周期。必要時，可以參考維修手冊上的正確波形加以對照，以便準(zhǔn)確地判斷出故障的范圍。
參考文獻(xiàn)：
第7篇：集成電路的原理范文
【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路；實驗板；原理；操作
學(xué)習(xí)數(shù)字電路技術(shù)都要使用實驗箱或?qū)嶒灠鍋泶罱娐罚则炞C數(shù)字電路的功能，使實踐和理論相結(jié)合。本文所介紹的簡易型數(shù)字集成電路實驗板（實物見圖1），具有電路簡單、容易制作、操作方便、可靠性高等優(yōu)點，經(jīng)教學(xué)實踐證明，十分適合于職業(yè)院校學(xué)生或電子技術(shù)愛好者學(xué)習(xí)數(shù)字電路技術(shù)中使用。
一、實驗板電路原理
本實驗板由電源電路、8位邏輯電平產(chǎn)生電路、單次脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)字集成電路安裝區(qū)、8位邏輯電平指示電路和1位數(shù)碼管顯示電路組成（電路原理圖見圖2），所有的電路輸出和輸入接口使用了空心銅鉚釘作為電路的連接點，采用在鉚釘上焊接導(dǎo)線的方式連接各部分電路元件。
1.電源電路
實驗板的電源使用5V/1A開關(guān)直流電源作為穩(wěn)壓電源，用直流電源插座接插到實驗板，由于開關(guān)電源內(nèi)含有短路保護(hù)功能，所以當(dāng)實驗電路出現(xiàn)嚴(yán)重短路時能起到過載保護(hù)作用，避免擴(kuò)大故障。LED9是電源指示燈，C1和C2是電源濾波電容。+5V和GND的電源連接點向其他電路提供5V穩(wěn)壓，其中邏輯電平產(chǎn)生電路、單次脈沖產(chǎn)生電路、邏輯電平指示電路的供電已通過印刷電路板線路連到電源電路，所以不需要另外用導(dǎo)線連接電源連接點。
2.8位邏輯電平產(chǎn)生電路
本電路由八位的撥碼開關(guān)S1、上拉電阻R1-R8構(gòu)成和邏輯電平輸出連接點X1-X8組成，X1-X8連接點能對其他電路提供高電平和低電平，模擬產(chǎn)生8位的二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)將撥碼開關(guān)S1的左邊第1位開關(guān)撥到上方時，連接點X1會輸出高電平，反之撥到下方時X1接地輸出低電平。
3.單次脈沖產(chǎn)生電路
本電路主要由按鈕開關(guān)S2和CD4011集成電路IC5組成，IC5中兩個與非門組成了RS觸發(fā)器，當(dāng)按放一次S2時，能在DQ1輸出連接點輸出1個無抖動的高電平脈沖，用于計數(shù)器實驗中，避免需要輸入時單個脈時產(chǎn)生多個脈沖串而導(dǎo)致實驗出錯。
4.數(shù)字集成電路安裝區(qū)
本電路裝有4塊雙列16腳的集成電路插座，分別是IC1-IC4，插座上可安裝引腳數(shù)量為16腳以下的數(shù)字集成電路，每個插座的引腳都已分別連接到鉚釘?shù)倪B接點上，需要連接集成電路引腳時，只需用導(dǎo)線焊到相應(yīng)的鉚釘上。
5.8位邏輯電平指示電路
本電路主要由三極管VT1-VT8和發(fā)光二極管LED1-LED8組成，L1-L8為邏輯電平輸入連接點。當(dāng)L1輸入低電平時，VT8截止，LED8熄滅指示低電平，當(dāng)L1輸入高電平時，VT8導(dǎo)通，LED8發(fā)光指示高電平。
6.1位數(shù)碼管顯示電路
本電路由1位數(shù)碼管插座、限流電阻R17-R24組成，a、b、c、d、e、f、g連接點分別連接數(shù)碼管的各字段發(fā)光二極管，COM連接點是數(shù)碼管的公共引腳。數(shù)碼管安裝在插座上，當(dāng)安裝共陽極數(shù)碼管時，用導(dǎo)線將COM連接點連接到電源的+5V連接點，安裝共陰極數(shù)碼管時連接到電源的GND連接點。
二、實驗板的安裝制作
1.電路板的制作
本實驗板的印刷電路板尺寸為22.5× 14.5CM，學(xué)校批量制作可交廠家生產(chǎn)，個人可使用熱轉(zhuǎn)印或感光法等技術(shù)制作，或用萬用電路板分別安裝各部分電路，實驗時再將各塊電路進(jìn)行拼接實驗。
2.安裝注意事項
先將所有的空心鉚釘焊接到板上，再安裝各部分電路的其他元件。發(fā)光二極管和電解電容元件體要貼板安裝，三極管元件體距離電路板的高度不要超過3mm，以防元件過高使實驗板上的元件在中操作和存放過程容易折斷。撥碼開關(guān)需要倒裝，數(shù)碼管的插座使用兩條4P排針座。
三、實驗板的操作
以74LS00與非門邏輯功能測試實驗為例，首先要熟悉74LS00的外形引腳排列，確定測試第1個與非門，在數(shù)字集成電路安裝區(qū)的IC1插座上找到與這個與非門的對應(yīng)引腳，74LS00只有14只引腳，所以將IC座上的8和9腳不用，把16腳的IC座作為14腳的IC座使用。然后將與非門兩個輸入端的引腳連接點A1和A2點分別用導(dǎo)線焊接到8位邏輯電平產(chǎn)生電路的K1和K2接點，輸出端的引腳接點A3連接到8位邏輯電平指示電路的L1連接點，D16和D7接點連到電源電路的+5V和GND連接點。最后在數(shù)字集成電路安裝區(qū)的IC座上安裝上74LS00集成電路，接通電源，撥動撥碼開關(guān)S1的第1和第2位開關(guān)，最后觀察邏輯電平指示電路LED8發(fā)光二極管的亮和滅完成本實驗的功能測試（接線圖參考圖3）。實驗時要注意：因數(shù)字集成電路容易受靜電擊穿，所以應(yīng)先按實驗電路圖焊接導(dǎo)線，最后才安裝集成電路通電測試。
當(dāng)進(jìn)行振蕩或單穩(wěn)態(tài)等電路實驗時，數(shù)字集成電路需要外接電阻、電容、晶體管、晶振等元件，可直接將元件的引腳焊接在鉚釘上，進(jìn)行“棚架式”搭建電路。如果實驗的集成電路超過4塊時，還可把兩塊或以上的實驗板拼接起來進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字電路實驗。
四、實驗板的優(yōu)點
1.易于操作，電路可靠性高。本實驗板與常用的數(shù)字電路實驗箱相比面板工作區(qū)簡單，初學(xué)者很快能掌握實驗的操作，基本能完成數(shù)字電路教材中的實驗項目。實驗板采用導(dǎo)線焊接在空心鉚釘?shù)姆绞絹磉B接電路，連接可靠，有效解決了其他實驗箱板中插座和插頭在使用一段時間后常出現(xiàn)接觸不良的問題，提高了實驗成功率。
2.價格低廉，容易制作。數(shù)字電路實驗箱體積大和價格高，不便于管理和多配置，本實驗板所用材料容易購買，價格低廉，僅需幾十元成本，體積小重量輕，每個學(xué)生可制作一塊實驗板，為單人單組實驗提供了條件，比過去幾個學(xué)生一組配一個實驗箱的實驗效果要好，人人能動手做實驗，達(dá)到“做中學(xué)”。
第8篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵字：溫度補(bǔ)償；帶隙基準(zhǔn)源；精度
集成電路中的三種常用基準(zhǔn)源中，掩埋齊納基準(zhǔn)源不兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，輸出一般大于5V，XFET基準(zhǔn)源也是不能兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，相比之下，帶隙(Bandgap)基準(zhǔn)源具有與CMOS工藝完全兼容，可以工作于低電源電壓下，溫度漂移、噪聲和PSRR等性能滿足大部分系統(tǒng)要求的優(yōu)點[1]。
帶隙基準(zhǔn)源在模擬和數(shù)字集成電路中應(yīng)用非常廣泛，比如在數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-analog converters，DAC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換(analog- digital converters，ADC)，DC/DC轉(zhuǎn)換器，AC/DC轉(zhuǎn)換器，運算放大器，線性穩(wěn)壓器等電路中，基準(zhǔn)電壓的精度決定著這些電路的性能。隨著集成電路規(guī)模的發(fā)展，電子設(shè)備的體積、重量和功耗越來越小，這對電源電路的集成化、小型化以及性能和精度提出了越來越高的要求[2]。本文在分析CMOS帶隙基準(zhǔn)源基本原理的基礎(chǔ)上，比較了不同溫度補(bǔ)償設(shè)計的CMOS帶隙基準(zhǔn)源。
1 CMOS帶隙基準(zhǔn)源原理
為了提高CMOS帶隙基準(zhǔn)源的精度，除了選擇上述幾種補(bǔ)償方法，還有一些不常用的技術(shù)：利用β的溫度系數(shù)設(shè)計高階補(bǔ)償，設(shè)計專門的工藝誤差補(bǔ)償電路、校準(zhǔn)電路減小電阻比值、增大雙極晶體管的面積比值等電路。
4 結(jié)束語
隨著集成電路規(guī)模的發(fā)展，一階補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)源已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的要求，因此研究不同結(jié)構(gòu)的高精度帶隙基準(zhǔn)源是非常有意義的。本文在分析CMOS帶隙基準(zhǔn)源基本原理的基礎(chǔ)上，分析比較了不同補(bǔ)償設(shè)計的帶隙基準(zhǔn)源。
參考文獻(xiàn)
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[4] 朱樟明，張永泊，楊銀堂等.一種具有省電模式的CMOS振蕩器電路.固體電子學(xué)研究與進(jìn)展.2008.28(1):109-112.
第9篇：集成電路的原理范文
關(guān)鍵詞：微電子實驗室；集成電路設(shè)計；微電子工藝；實驗教學(xué)；
作者簡介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規(guī)模集成電路教學(xué)與科研工作
當(dāng)前，全球微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，22nm節(jié)點技術(shù)已量產(chǎn)，以微電子集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為全球第一大產(chǎn)業(yè)，而我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，集成電路設(shè)計和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當(dāng)前和今后一段時期是我國微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅期，2014年6月我國了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》以加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并明確指出“重點支持集成電路制造領(lǐng)域”[1]。因此，為適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才需求，亟須加強(qiáng)對微電子和集成電路相關(guān)專業(yè)本科生的工藝實驗與工程實踐能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)其創(chuàng)新和實踐能力。
高校實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力重要基地，也是開展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實踐三結(jié)合的重要場所[2-3]，特別是對于實踐性強(qiáng)的微電子學(xué)科，實驗室在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，建設(shè)專業(yè)的實驗室并開展實踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實驗教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿足社會急需的微電子技術(shù)人才[4]。
1微電子實驗室建設(shè)指導(dǎo)思想
微電子實驗室建設(shè)及人才的培養(yǎng)是以國家對微電子技術(shù)人才的需求為目的，以滿足社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。近10多年來是我國微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展時期，2000年和2011年國家先后出臺了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》、《進(jìn)一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，到2014年了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。在政策導(dǎo)向下，高校微電子專業(yè)實驗的建設(shè)成就也十分顯著。但是，我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點是縮小微電子實驗室技術(shù)的差距。因此，對于高校微電子專業(yè)實驗室的建設(shè)發(fā)展還需進(jìn)一步的改革創(chuàng)新[5-7]。
微電子實驗室建設(shè)應(yīng)以《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》為導(dǎo)則，明確國家教育改革戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略主題是優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，要著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力[8]。
在實驗室建設(shè)的措施實施上，一是貫徹實施《高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程》，進(jìn)一步推動高校實驗室建設(shè)和實驗教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升高等學(xué)校辦學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高教育質(zhì)量；二是貫徹實施《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃》，面向微電子產(chǎn)業(yè)，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力[9-10]。
2微電子實驗室建設(shè)
為適應(yīng)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和我國電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及社會對微電子專業(yè)人才的大量需求，從2002年起我校就對微電子實驗室進(jìn)行了改造，并持續(xù)進(jìn)行了升級換代建設(shè)，截止到目前共計投入了800余萬元的建設(shè)經(jīng)費。我校的微電子實驗室建設(shè)主要包括2方面的內(nèi)容，一是微電子設(shè)計實驗室建設(shè)，二是微電子工藝實驗室建設(shè)。目前，微電子實驗室可滿足每年500人的實驗教學(xué)規(guī)模以及高水平實驗項目的開設(shè)。學(xué)生在此完成集成電路芯片設(shè)計、制造的整個過程，并對制造的芯片進(jìn)行測試和分析。
2.1微電子設(shè)計實驗室建設(shè)
微電子設(shè)計實驗室主要開展超大規(guī)模集成電路設(shè)計以及微電子器件仿真和工藝模擬的實驗教學(xué)。教學(xué)目的是使學(xué)生掌握超大規(guī)模集成電路設(shè)計的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設(shè)計的電子設(shè)計自動化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導(dǎo)體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計算機(jī)輔助設(shè)計TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計投資300余萬元用于微電子設(shè)計教學(xué)實驗室建設(shè)，建立了配備40臺SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內(nèi)共享第二層交換網(wǎng)絡(luò)，多個實驗室可以同時使用授權(quán)EDA、TCAD軟件。
微電子設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)包括以下內(nèi)容：
一是開設(shè)VHDL(高速硬件描述語言)程序?qū)嶒灒髮W(xué)生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對程序代碼進(jìn)行仿真綜合。目的使學(xué)生掌握運用VHDL語言進(jìn)行邏輯電路設(shè)計的技能。
二是開設(shè)FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)實驗，要求學(xué)生將綜合后的網(wǎng)表文件下載到FPGA器件中，對設(shè)計的電路進(jìn)行硬件驗證。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計的FPGA物理實現(xiàn)方法，以及應(yīng)用示波器等調(diào)試儀器對電路進(jìn)行診斷排錯的技巧。
三是開設(shè)ASICAPR(專用集成電路自動布局布線)版圖設(shè)計實驗，要求學(xué)生將通過硬件驗證過的電路設(shè)計，借助半定制的ASIC設(shè)計EDA工具，結(jié)合代工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫，進(jìn)行自動布局布線，得到所設(shè)計電路的物理版圖。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計的AISC實現(xiàn)方法。
四是開設(shè)工藝模擬和器件仿真實驗，要求學(xué)生通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)，在滿足制造設(shè)備的能力和精度下(即給定工藝參數(shù)范圍內(nèi))，讓學(xué)生設(shè)計實驗并加以仿真實現(xiàn)。
2.2微電子工藝實驗室建設(shè)
微電子技術(shù)的發(fā)展是以集成電路制造技術(shù)工藝節(jié)點為標(biāo)志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學(xué)最新最前沿的技術(shù)，但是不斷升級換代，昂貴的實驗設(shè)備費用是任何高校都負(fù)擔(dān)不起的。況且，每一代集成電路制造技術(shù)的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進(jìn)性的實驗教學(xué)是沒有必要的。所以，結(jié)合實際教學(xué)資源情況，建設(shè)主流、典型工藝技術(shù)的工藝實驗線，并開展理論聯(lián)系實踐的實驗教學(xué)是微電子工藝實驗室建設(shè)的重點。
我校先后投入500余萬元建設(shè)微電子工藝教學(xué)實驗室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設(shè)備條件的限制，因地制宜地開發(fā)了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實驗課程的學(xué)時數(shù)都為40學(xué)時，學(xué)生根據(jù)專業(yè)方向選擇具體工藝類型。
微電子工藝實驗課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工藝設(shè)計和分析能力，并通過實踐掌握集成電路制造工藝流程。
首先，通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗并加以仿真實現(xiàn)。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學(xué)特性，還可以了解器件工作時內(nèi)部物理機(jī)制，能夠直觀分析器件內(nèi)部能帶、電場、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學(xué)生分析工藝參數(shù)的變化對器件物理特性影響，從而最終導(dǎo)致電學(xué)參數(shù)的改變，從而有利于學(xué)生深入理解工藝原理與器件機(jī)理的聯(lián)系。
然后，根據(jù)設(shè)計的器件尺寸參數(shù)，采用L-edit圖形編輯器進(jìn)行器件版圖設(shè)計，并且選用已設(shè)計的器件單元來設(shè)計簡單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進(jìn)行工藝實驗實踐環(huán)節(jié)，采用設(shè)計的版圖制作掩膜版。微電子工藝實驗課程的工程化能力要求也主要體現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應(yīng)的實踐能力。在這一過程既要培養(yǎng)實際操作能力，更要培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，分析工藝過程中的原因以及造成芯片測試參數(shù)與設(shè)計參數(shù)差別的原因。
2.3實驗教學(xué)資源建設(shè)
2.3.1實驗教材編寫
微電子設(shè)計實驗開設(shè)的難點之一是實驗步驟繁多，學(xué)生操作起來較為困難。其原因是國內(nèi)外缺乏針對本科學(xué)生的實驗指導(dǎo)書，而EDA工具廠商提供的操作指南過于繁瑣，本科學(xué)生難以掌握。為配合上述實驗的開展，課程組組織相關(guān)有實際ASIC設(shè)計經(jīng)驗的教師編寫了《VLSI自動布局布線(APR)設(shè)計實驗指導(dǎo)書》實驗教材，從操作原理、操作步驟、數(shù)據(jù)管理、報告撰寫等方面對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，力求做到學(xué)生通過閱讀實驗教材就能按圖索驥，自行完成實驗流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實際操作的截面圖，力爭反映出每一個操作細(xì)節(jié)。
對于微電子工藝實驗，由于實驗內(nèi)容根據(jù)學(xué)校實驗工藝線實際條件開設(shè)，實驗內(nèi)容一是要具有代表性，二是要根據(jù)實際情況建立工藝流程。因此，也沒有現(xiàn)成的教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)書可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實踐經(jīng)驗的教師，根據(jù)實驗室設(shè)備條件編寫了對應(yīng)的、適用的《微電子器件設(shè)計與制造綜合性實驗指導(dǎo)書》實驗教材。
2.3.2多媒體資料制作
教學(xué)信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)等載體，這是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。實驗教學(xué)多媒體資料可以充分調(diào)動教學(xué)要素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，融教與學(xué)為一體[11-12]。
為了讓學(xué)生對集成電路設(shè)計和微電子制造工藝有直觀的認(rèn)識。課程組結(jié)合實際的實驗實踐教學(xué)過程，制作了全程相關(guān)單項工藝原理、流程及設(shè)備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實驗課程是與實際聯(lián)系很緊密的課程，形象化教學(xué)素材十分豐富，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量非常有益。同時制作器件、集成電路電路的設(shè)計、仿真視頻演示多媒體資料，讓學(xué)生能快速熟悉設(shè)計軟件并理解設(shè)計方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握器件和集成電路的設(shè)計方法，最后通過實驗操作制作芯片并測試。
3微電子實驗室建設(shè)成效
充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的教學(xué)形式，完成從設(shè)計到實驗制作再到測試驗證整個過程。每個學(xué)生都設(shè)計了各自結(jié)構(gòu)的器件，因此在器件制作過程中，每個學(xué)生就會切實關(guān)注每步工藝對器件性能的影響，在實際工藝過程中的操作鍛煉了動手能力，在實踐過程中了解哪些工藝因素可能對器件造成影響。微電子實驗教學(xué)將理論與實踐結(jié)合、創(chuàng)新與實踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
微電子實驗采用理論聯(lián)系實際的方式在國內(nèi)首次實現(xiàn)了“微電子工藝原理”課程的完整實驗教學(xué)，并因此而獲得2004年四川省教學(xué)成果二等獎。此外，我校“電子科學(xué)與技術(shù)”在2012年全國學(xué)科評估中排名全國第一，其中微電子實驗教學(xué)是本學(xué)科本科教學(xué)的重要組成部分。
我校微電子實驗室除了滿足每年本校500人的實驗教學(xué)外，還向其他高校或二級學(xué)院開設(shè)微電子實驗課程，如西南交通大學(xué)和電子科技大學(xué)成都學(xué)院，起到了教學(xué)資源共享，以及輻射帶動作用。
