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篇1

論文關鍵詞：高職院校，課程改革，項目教學，數(shù)字電路

 

《數(shù)字電路》是高職院校電子信息工程技術專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，學生通過這門課程的學習，能夠掌握《數(shù)字電路》的相關知識，為將來的就業(yè)奠定基礎。長期以來《數(shù)字電路》的教學過程是先由教師在課堂上講解理論知識，然后再讓學生進入實驗室完成相關的驗證性實驗。但是這種被動式的教學模式其教學效果并不是非常理想。因此，需要對《數(shù)字電路》的教學模式進行改革。如何實現(xiàn)《數(shù)字電路》的有效教學，如何激發(fā)學生的學習興趣，實現(xiàn)理論和實踐的有機結合，如何提高學生分析問題和解決問題的能力，這些都是《數(shù)字電路》課程改革中亟待解決的問題。起源于德國的項目教學法作為一種切實可行的教學模式[1]，已經(jīng)受到了全國各所高職院校的廣泛關注。項目教學法是將課程知識轉化為若干個教學項目，師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學活動，這是一種理論與實踐相結合的真實演練。在《數(shù)字電路》的課程改革中引入項目教學，不僅打破了理論課、實驗課和實訓課的界限，將理論教學、實踐教學、企業(yè)要求融于一體，達到了高職教育與企業(yè)生產(chǎn)的零距離，而且實現(xiàn)了以就業(yè)為導向，以技能為核心的辦學宗旨。

一、項目教學法的優(yōu)勢

1、激發(fā)學生的學習興趣

捷克教育家夸美紐斯說過，興趣是創(chuàng)造一個歡樂和光明的教學環(huán)境的主要途徑之一[2]。事實證明，興趣是誘發(fā)學生學習動機和學習注意力的重要因素。然而目前高職學生的整體素質(zhì)并不是非常理想項目教學，他們學習興趣不濃，學習能力不強期刊網(wǎng)?！稊?shù)字電路》中抽象的概念、繁瑣的公式和縝密的推導很容易使他們失去學習的興趣。因此，在《數(shù)字電路》的教學過程中可以采用項目教學法，以實用性、趣味性、創(chuàng)造性的項目來激發(fā)學生的學習興趣，變以前的“你不想學習，我壓你學；你不會學習，我來教你學”為“你不想學習，我來引導你學；你不會學習，我來吸引你學。”項目教學法打破了傳統(tǒng)的教學模式，它把技能訓練與理論教學做到了有機的結合，無論是元件特性的分析，電路的焊接組裝，還是項目的調(diào)試，故障的排查，都需要學生親自動手。學生通過觀察、比較、分析，逐步加深對知識的理解，這樣可以很好地激發(fā)學生的學習興趣。

2、提高學生的動手能力

在傳統(tǒng)的教育模式中，僅僅把學生當作教育的對象和客體，忽視了學生主體性的培養(yǎng)和發(fā)展，學生受到太多的限制和束縛，主要表現(xiàn)在重理論、輕技能，眼高手低。研究表明，項目教學法能夠使學生對知識的掌握邁上一個新臺階，讓學生把知識轉變?yōu)榧寄?、技能轉變?yōu)榧记伞＜寄?、技巧的形成和完善，是動作技能與心智技能互相聯(lián)系、互相促進的過程。在《數(shù)字電路》傳統(tǒng)的教學過程中，元件的特性、電路的工作原理一般都是通過老師抽象的講解來完成的。而在《數(shù)字電路》的項目教學過程中，是將課程的知識點轉化為若干個完整的項目，它將理論教學、實踐教學、企業(yè)要求融于一體，實現(xiàn)了課程的綜合化和模塊化。為了完成項目任務，學生就必須掌握元件的檢測、電路的焊接、項目的調(diào)試、故障的排查等相關知識。在此期間，學生通過烙鐵、萬用表、示波器、信號發(fā)生器等的使用，一方面鞏固了自己的理論知識，另一方面提高了自己的動手能力。

二、《數(shù)字電路》項目教學的設計

1、項目任務的確定

項目教學有別于傳統(tǒng)的教學模式，課程中理論知識和實踐技能的傳授是通過實施具體的項目來完成的。因此，在《數(shù)字電路》的項目教學中，項目任務的選取是項目教學法成功與否的關鍵。項目任務的選取要以教學摘要求融入于四個階段項目和一個綜合項目之中，其項目任務的設計為：（1）三人表決器的設計與制作；（2）智力競賽搶答計時器的設計與制作；（3）多功能數(shù)字鐘的設計與制作；（4）循環(huán)彩燈的設計與制作；（5）脈寬測量電路的設計與制作。

2、項目教學的實施

項目任務在教學實施的過程中是一個學生全體參與的實踐活動，它注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程。在《數(shù)字電路》的項目教學實施過程中，要以項目任務作為教學單元[3]項目教學，采用分組方式，每組包含3～4名學生，每個項目應該按照知識結構分解成若干個子任務，每個子任務要明確學生需要掌握的知識和技能，子任務的實施要以學生為中心，教師則充當技術支持的角色，當學生遇到疑難問題時，主要由小組成員共同探討尋找解決問題的方法，期間教師可以選擇恰當?shù)臅r機對學生給予指導和幫助，逐步培養(yǎng)學生養(yǎng)成勤于思考的好習慣。項目實施的流程為：（1）項目導入；（2）師生共同分析項目，確定若干個子任務；（3）針對各子任務，教師引入相關的知識，工學交替，實現(xiàn)理論教學與實踐教學的同步進行；（4）學生利用所學的知識依次對各子任務提出實施方案；（5）學生利用Multisim仿真軟件檢測設計的電路是否符合要求，待檢測通過后，再依次完成各子任務；（6）學生把各子任務進行級聯(lián)，通過綜合調(diào)試完成整個項目；（7）教師推選優(yōu)秀的項目成果進行展示，學生之間相互借鑒，取長補短；（8）教師引導學生對該項目所涉及到的知識進行歸納、總結，加深學生對知識的理解。

3、項目教學的考核

項目教學的考核注重學生在項目任務實施過程中綜合能力的表現(xiàn)，主要以學生完成項目的情況來考核其學習效果，期間可以引入企業(yè)人員的參考文獻教學的理論知識、操作技能、測試方法等相關內(nèi)容以書面形式給學生進行筆試，占總成績25％，由教師批改后給出得分。

三、項目教學法中的注意事項

1、項目教學內(nèi)容要體現(xiàn)企業(yè)崗位的要求

高職教育的人才培養(yǎng)目標是復合型人才，既強調(diào)人才的實用型、技能型，又注重培養(yǎng)人才的職業(yè)能力、社會能力、創(chuàng)造能力和發(fā)展能力。學生作為準職業(yè)人，無論將來從事何種職業(yè)，都必須具備良好的職業(yè)道德素質(zhì)和職業(yè)技能素質(zhì)。在《數(shù)字電路》中應用項目教學法，不僅能將理論知識和實踐技能相結合，提高學生運用理論知識解決實際問題的能力，而且通過模擬與企業(yè)實際生產(chǎn)過程，還能提高學生對未來崗位的適應能力。因此，首先，教師在選擇項目教學內(nèi)容前，要走訪往屆畢業(yè)學生的企業(yè)，分別對各相關崗位進行調(diào)研，了解企業(yè)對這些崗位的要求，如該崗位對知識的要求、對能力的要求、對素質(zhì)的要求等；其次，針對《數(shù)字電路》的具體教學目標，教師要將教學內(nèi)容與實際的工作過程作有機的結合項目教學，編制有一定應用價值的教學項目，凸顯項目教學法的職業(yè)導向、能力目標、任務引領、學生主體、實訓操作等特點期刊網(wǎng)。

2、不是課程的所有內(nèi)容都要采用項目教學法

隨著項目教學法的推廣，有些教師認為《數(shù)字電路》中的所有內(nèi)容都應該采用項目教學法[4]，其實這是一種對項目教學法的片面理解。項目教學法是以生產(chǎn)某一產(chǎn)品或完成某一任務來劃分項目的，需要將課程內(nèi)容與市場需求、企業(yè)的生產(chǎn)過程緊密地聯(lián)系起來。因此，《數(shù)字電路》中不同的內(nèi)容需要采用不同的教學方法。例如在不同進制的轉換上可以采用類比法，在布爾代數(shù)、卡諾圖、真值表等基本概念上可以采用講授教學法，在組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路的設計、集成電路的應用等內(nèi)容上可以采用項目教學法。項目教學法的思路是邊學邊用，教學要以“少而精”為原則，旨在引導學生先對項目感興趣然后再主動學習。這就要求教師不僅熟悉教材，而且能夠深入企業(yè)第一線，了解各崗位的技能要求，熟悉生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工序銜接。這樣才能合理選擇《數(shù)字電路》中的教學內(nèi)容，根據(jù)教學要求和高職學生的特點采用項目教學法。

三、結束語

以實踐為導向、注重課程內(nèi)容要體現(xiàn)企業(yè)崗位的要求已成為當前高職教育課程改革的趨勢。在《數(shù)字電路》中采用項目教學法，實現(xiàn)了理論和實踐的有機結合，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代高職教育的特點和發(fā)展方向。項目教學法采用理論、實踐相結合，分組教學、師生互動的教學方式，創(chuàng)造了學生主動參與、相互協(xié)作、探索創(chuàng)新的全新教學模式，這與高職教育“以能力為本位，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的復合型人才”的教育目標是一致的。面對數(shù)字電路技術日新月異的發(fā)展，《數(shù)字電路》的課程改革依然任重道遠，它還需要在具體的教學過程中根據(jù)廣大師生的反映來進行不斷地調(diào)整和完善。

參考文獻：

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篇2

1.1認識微電子

微電子技術的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學習微電子，認識微電子，使用微電子，發(fā)展微電子，是信息社會發(fā)展過程中，當代大學生所渴求的一個重要課程。生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術產(chǎn)品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)品與設備中都有基本的微電子電路。微電子的本領很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經(jīng)細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發(fā)射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發(fā)送給對方，甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現(xiàn)雙方及時通信。“微電子”不是“微型的電子”，其完整的名字應該是“微型電子電路”，微電子技術則是微型電子電路技術。微電子技術對我們社會發(fā)展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會。“信息經(jīng)濟”和“信息社會”是伴隨著微電子技術發(fā)展所必然產(chǎn)生的。

1.2微電子技術的基礎材料——取之不盡的硅

位于元素周期表第14位的硅是微電子技術的基礎材料，硅的優(yōu)點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質(zhì)擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結合起來制成各種結構的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯(lián)的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環(huán)境影響而導致性能退化。第三個優(yōu)點是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴散系數(shù)。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。

1.3集成電路的發(fā)展過程

20世紀晶體管的發(fā)明是整個微電子發(fā)展史上一個劃時代的突破。從而使得電子學家們開始考慮晶體管的組合與集成問題，制成了固體電路塊—集成電路。從此，集成電路迅速從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，集成電路的分類方法很多，按領域可分為：通用集成電路和專用集成電路；按電路功能可分為：數(shù)字集成電路、模擬集成電路和數(shù)模混合集成電路；按器件結構可分為：MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路；按集成電路集成度可分為：小規(guī)模集成電路SSI、中規(guī)模集成電路MSI、大規(guī)模集成電路LSI、超導規(guī)模集成電路VLSI、特大規(guī)模集成電路ULSI和巨大規(guī)模集成電路CSI。隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了集成電路(IC)，集成電路是微電子學的研究對象，其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發(fā)展。

1.4走進人們生活的微電子

IC卡，是現(xiàn)代微電子技術的結晶，是硬件與軟件技術的高度結合。存儲IC卡也稱記憶IC卡，它包括有存儲器等微電路芯片而具有數(shù)據(jù)記憶存儲功能。在智能IC卡中必須包括微處理器，它實際上具有微電腦功能，不但具有暫時或永久存儲、讀取、處理數(shù)據(jù)的能力，而且還具備其他邏輯處理能力，還具有一定的對外界環(huán)境響應、識別和判斷處理能力。IC卡在人們工作生活中無處不在，廣泛應用于金融、商貿(mào)、保健、安全、通信及管理等多種方面，例如：移動電話卡，付費電視卡，公交卡，地鐵卡，電子錢包，識別卡，健康卡，門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。隨著IC技術的成熟，IC卡的芯片已由最初的存儲卡發(fā)展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲量也愈來愈大，運算功能越來越強，保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識別，資料(如電話號碼、主要數(shù)據(jù)、密碼等)存儲，現(xiàn)金支付等功能已非難事，“手持一卡走遍天下”將會成為現(xiàn)實。

2.微電子技術發(fā)展的新領域

微電子技術是電子科學與技術的二級學科。電子信息科學與技術是當代最活躍，滲透力最強的高新技術。由于集成電路對各個產(chǎn)業(yè)的強烈滲透，使得微電子出現(xiàn)了一些新領域。

2.1微機電系統(tǒng)

MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微機電系統(tǒng)主要由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成，主要包括微型傳感器、執(zhí)行器和相應的處理電路三部分，它融合多種微細加工技術，并將微電子技術和精密機械加工技術、微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。是在現(xiàn)代信息技術的最新成果的基礎上發(fā)展起來的高科技前沿學科。當前，常用的制作MEMS器件的技術主要由三種：一種是以日本為代表的利用傳統(tǒng)機械加工手段，即利用大機械制造小機械，再利用小機械制造微機械的方法，可以用于加工一些在特殊場合應用的微機械裝置，如微型機器人，微型手術臺等。第二種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件，它與傳統(tǒng)IC工藝兼容，可以實現(xiàn)微機械和微電子的系統(tǒng)集成，而且適合于批量生產(chǎn)，已成為目前MEMS的主流技術，第三種是以德國為代表的LIGA(即光刻，電鑄如塑造)技術，它是利用X射線光刻技術，通過電鑄成型和塑造形成深層微結構的方法，人們已利用該技術開發(fā)和制造出了微齒輪、微馬達、微加速度計、微射流計等。MEMS的應用領域十分廣泛，在信息技術，航空航天，科學儀器和醫(yī)療方面將起到分別采用機械和電子技術所不能實現(xiàn)的作用。

2.2生物芯片

生物芯片(Biochip)將微電子技術與生物科學相結合的產(chǎn)物，它以生物科學基礎，利用生物體、生物組織或細胞功能，在固體芯片表面構建微分析單元，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細胞及其他生物組分的正確、快速的檢測。目前已有DNA基因檢測芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維，不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基本片段。采用施加電場等措施可使一些特殊物質(zhì)反映出某些基因的特性從而達到檢測基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術緊密結合，采用微電子加工技術，在指甲大小的硅片上制作包含多達20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化，對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。生物工程芯片是21世紀微電子領域的一個熱點并且具有廣闊的應用前景。

2.3納米電子技術

在半導體領域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件，如：高電子遷移晶體管(HEMT)，異質(zhì)結雙極晶體管(HBT)，低閾值電流量子激光器等。在半導體超薄層中，主要的量子效應有尺寸效應、隧道效應和干涉效應。這三種效應，已在研制新器件時得到不同程度的應用。(1)在FET中，采用異質(zhì)結構，利用電子的量子限定效應，可使施主雜質(zhì)與電子空間分離，從而消除了雜質(zhì)散射，獲得高電子遷移率，這種晶體管，在低場下有高跨度，工作頻率，進入毫米波，有極好的噪聲特性。(2)利用諧振隧道效應制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路，不僅可以減小所需晶體管數(shù)目，還有利于實現(xiàn)低功耗和高速化。(3)制成新型光探測器。在量子阱內(nèi)，電子可形成多個能級，利用能級間躍遷，可制成紅外線探測器。利用量子線、量子點結構作激光器的有源區(qū)，比量子阱激光器更加優(yōu)越。在量子遂道中，當電子通過隧道結時，隧道勢壘兩側的電位差發(fā)生變化，如果勢壘的靜電能量的變化比熱能還大，那么就能對下一個電子隧道結起阻礙作用。基于這一原理，可制作放大器件，振蕩器件或存儲器件。量子微結構大體分為微細加工和晶體生長兩大類。

3.微電子技術的主要研究方向

篇3

關鍵詞：振蕩器；D類音頻放大器；遲滯比較器

A CMOS Oscillator used in High-fidelity Class D Audio Amplifier

HE Qin，WANG Dan

（School of Information Science & Technology，Southwest Jiaotong University，

Chengdu 610031， China）

Abstract: A CMOS Oscillator is proposed in this paper，which can be used in a low-EMI filter-less Class D audio amplifier. This oscillator is made up of a comparator with internal positive feedback and used for conventional PWM modulation of audio signal. We can get a high resolution CMOS RC oscillator using this structure，which could be less independent of the voltage and temperature variation. The simulation results shows that this RC oscillator have a more stable frequency.

Keywords: Oscillator，Class D audio amplifier，hysteretic comparator

振蕩器作為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分，被廣泛應用于時鐘同步電路、 無線通信收發(fā)器中的頻率綜合器、光通信中的時鐘恢復電路(CRC，clock recovery circuit )，以及多相位采樣電路中[1]。振蕩器按實現(xiàn)電路元件分為RC振蕩器、LC振蕩器和石英晶體振蕩器[2]。

設計集成芯片內(nèi)部的振蕩電路的關鍵在于產(chǎn)生振蕩信號頻率的穩(wěn)定性，它要求芯片不隨工藝、 溫度、 電源電壓的變化而變化[3]。本文采用內(nèi)部正反饋的遲滯比較器設計了一種高穩(wěn)定性寬電壓范圍的振蕩器。該振蕩器可以廣泛使用在D類音頻放大器中。

1 電路設計與原理分析

1.1 振蕩器系統(tǒng)電路結構及原理

振蕩器采用恒流源充放電技術，即利用恒定電流源提供的灌電流和拉電流分別對電容進行充電和放電。振蕩器的等效電路如圖1所示。

當振蕩器工作時，通過OPA的鉗位可以得到R4上端電壓等于R3上的端電壓，并由此產(chǎn)生一個恒定電流

IR4=■(1)

這個電流通過電流鏡的結構鏡像出去，作為充放電的電流并產(chǎn)生兩個比較器的高低比較電平

UA=IR4(R5+R6)(2)

UB=IR4R5(3)

通過電流鏡的寬長比的比值可以得到充放電的電流是相等的，即產(chǎn)生的三角波信號上升和下降的時間是相等的。此電流為

ICharge=Idischarge=■IR4(4)

分析充放電的過程，假設使能開啟使OSC工作，運放和比較器很快進入工作狀態(tài)，比較的高低電平很快建立起來，輸入至比較器。此時，電容上沒有電荷，電壓為零，與A和B比較，兩個比較器分別輸出高電平和低電平。

通過鎖存器的工作使C為低電平，開啟MP7給電容充電。當USAW大于B電平時，比較器COMP2翻轉輸出高電平，由于鎖存器低電平觸發(fā)，所以C維持低電平繼續(xù)給電容充電，直到USAW的電平達到A點電平時，COMP1比較器輸出低電平，觸發(fā)C信號翻轉輸出高電平，電容開始放電，USAW的電平馬上低于A點電平，比較器COMP1恢復輸出高電平，如此循環(huán)往復的工作。所以USAW的輸出正常工作之后是介于電平A和B之間的。

根據(jù)前面的公式推導，可以推出其周期公式。這里可以分兩部分來分析

C=■(5)

C1(UA-UB)=■×IR4×T1(6)

T1=■(7)

結合公式(1)、(2)、(3)、(4)可得

T1=2C1R6(8)

由于OSC的充放電時間相等，所可以得到振蕩器的周期為

T=2T1=4C1R6(9)

1.2 運放OPA

此OPA電路是采用折疊式共源共柵結構，如圖2所示，所以即使運放只有一級，在增益上還是可以滿足電路的設計要求。

等效輸出電阻

ROUT=[gm(MP9)ro(MP9)ro(MP6)]×[gm(MN9)ro(MN9)(ro(MN6)//ro(MP11))]

(10)

運放的增益為

ADB=g(MP11)×ROUT(11)

由于運放的輸出電阻ROUT及電容C1很大，所以在輸出端產(chǎn)生了一個低頻的主極點。

該主極點為

P=■(12)

1.3 比較器COMP

根據(jù)電路分析得，比較器COMP1為一級運放，采用了高速比較器結構，如圖3所示。同時此結構也可以對電路的等效跨導增強，提高比較器的增益。

2 電路的仿真結果與分析

圖4為振蕩器仿真結果，表1為在不同電源電壓及溫度下振蕩頻率值。由表1可以得出該振蕩器的頻率受電源電壓的影響比較小，隨著溫度上升則頻率增大，不同的process corner下頻率也不同。但是其波動范圍都在電源管理芯片以及音頻放大器芯片應用范圍之內(nèi)。

3 結束語

本文采用具有內(nèi)部正反饋的遲滯比較器的結構，設計了一種基于 CMOS工藝的

高性能高穩(wěn)定性的振蕩器。 該振蕩器對電壓、溫度、工藝偏差具有較強的容忍度。經(jīng)過仿真驗證結果表明，該振蕩器完全適用于D類音頻放大器，DC/DC等芯片中。

參考文獻

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作者簡介

篇4

【關鍵詞】Proteus；集成電路；仿真

Proteus是一款集單片機和SPICE分析于一體的電子仿真軟件，功能非常強大，可以同時滿足電類各個專業(yè)課的教學，Proteus仿真軟件7.5版的元器件庫中包含了CD4000系列、74系列大部分數(shù)字集成電路及LM系列等幾百種模擬集成電路，非常適合用于集成電路應用課程的實踐教學。為此，筆者分析了Proteus仿真軟件在課堂教學、實訓、課程設計等各個方面的實踐教學應用情況。

1.Proteus在課堂教學中的應用

目前適合高職院校集成電路應用課程教學的教材相對較少，加上集成電路種類繁多，我們在實際教學中以集成電路廠家給定的datasheet文件為基礎自編實訓教材，選取的幾十種常用集成電路中大部分在Proteus元件庫中有仿真模型，可以搭建電路進行仿真演示，如NE555、LM324、OP27、LM386、LM317、MC34063、LM3914、LM331等。在集成電路應用教學中，最核心的是集成電路的功能演示。在以往沒有使用Proteus軟件的情況下，教師只能使用PPT等多媒體手段，針對電路的原理和功能進行枯燥的講解。使用Proteus軟件后，借助軟件的可操作性及過程的動態(tài)顯示，可以通過變換電路形式、設置輸入信號參數(shù)、調(diào)用虛擬儀表進行測量等人機互動功能來增加學生的興趣和對知識的理解。

如在講述NE555集成電路的多諧振蕩功能時，我們并不急于按照圖1來講述NE555的內(nèi)部結構和功能，而是使用Proteus搭建如圖2所示的電路，使用電壓探針監(jiān)視充放電電容C1上的電壓，觀察第3腳上的電平顏色變化，可以很清楚的看到當電容C1上的電壓升到4V時，Q從高電平變成低電平，電容上的電壓開始變?yōu)橄陆?，當電容上的電壓下降?V時，Q從低電平變成高電平，電容上的電壓開始變?yōu)樯仙?，如此反復形成振蕩。通過計時還能發(fā)現(xiàn)，振蕩的周期大概為20多秒，基本與理論上的公式符合。在觀察了仿真現(xiàn)象和驗證了公式之后，再來理解圖1所示的NE555內(nèi)部結構和功能就容易的多。

在對圖2使用Proteus進行仿真時，還可以清晰看到電容C1被NE555控制進行反復的充電和放電，充放電的轉換電壓正好為2V和4V，也就是1/3VCC和2/3VCC。這樣通過軟件仿真可以輕松理解NE555電路的特點，而不需要去花很多時間來剖析繁瑣的內(nèi)部模塊和結構。對于其他集成電路的教學，也是直接通過電路圖來仿真就可以輕松掌握其引腳的功能。

Proteus軟件在仿真時，是以動畫的形式顯示的，同時也可以使用仿真軟件上幀進按鍵，每按一下前進一幀。在講解和演示時可以在停頓的時間里做更多的穿插講解，也增加了學生的理解。

2.Proteus在實訓教學中的應用實踐

傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設計過程中，從選定題目開始，首先要確定集成電路型號和使用的方案，之后開始設計電路圖，購買元器件，進行PCB打樣，最后進行焊接調(diào)試[1]，整個過程中還需要使用到若干儀器、儀表和工具。如沒有達到設計功能，整個過程或者部分環(huán)節(jié)就可能需要反復進行。采用PROTEUS軟件后，只需要搭建完整的電路圖就可進行功能測試和評估，還可以通過調(diào)整元器件參數(shù)使整個電路性能更佳。這樣就無需多次購買電子元器件、PCB打樣和焊接調(diào)試等費時費力的工作，等仿真結束并確定了元器件和電路圖后，一次性完成元器件購買、PCB制作和焊接調(diào)試的工作。

例如，如圖3所示的在三運放差分放大器的實訓中，根據(jù)理論計算和圖中電阻阻值設置，VO=2.1（V2-V1），使用軟件仿真時給定V2=0.2V，V1=0.1V，則通過虛擬測量VO正好為2.1V。通常利用軟件仿真得到正確的結果并不容易，調(diào)試結束之后，大部分學生均能取得下列認識：

（1）測量可知運放的輸入端電流基本為0，即運放的虛斷概念；

（2）測量可知運放的輸入的+、-兩端的電壓差基本為0，即運放的虛短概念；

（3）運放通常需要給正負雙電源才能正常工作，而且電源極性不能搞反；

（4）運放輸出的電壓值不可能超出電源范圍；

（5）仿真電路圖中運放的各輸出點電壓都能通過理論計算得到，而且誤差不大。

（6）如將運放更換為LM324運放，將得到的VO將不再是2.1V，誤差比較大，可見OP27的精度比LM324高，原因是其輸入失調(diào)電壓才10uV，而LM324的2mV。

3.Proteus在課程設計中的應用實踐

在學習A/D變換集成電路時，作為本課程的課程設計項目之一，我們選擇使用ICL7107集成電路來制作一個LED數(shù)字電壓計。傳統(tǒng)的做法是老師給定完整的電路圖，學生用1-2周的時間在實驗板上焊接調(diào)試完成，其中A/D變換的原理、電路的原理及作用等的講解和分析還是要使用黑板或者PPT來完成，大部分學生很難理解，實訓時只能按圖接線，出了問題找老師解決，完全不能在理解原理的基礎上根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析和判斷，更不能獨立消除故障。

在使用Proteus軟件后，可以很方便地按照電路的模塊進行功能演示、原理解說和故障的分析判斷。如圖4的電路，可以使用Ptoteus演示出雙積分A/D變換器將電壓轉換成時間間隔的過程，在仿真的過程中，學生理解了積分電阻和積分電容所起的作用。又如圖5的電路，可以演示出ICL7107所需要的負電壓的產(chǎn)生過程。學生在電腦上仿真成功后，對照仿真電路圖進行焊接，然后再根據(jù)仿真的現(xiàn)象對焊接完的電路板進行調(diào)試，如出現(xiàn)故障，也能借助仿真軟件的虛擬儀表來進行測試，幫助進行最終的故障分析和定位。

4.Proteus軟件在實踐教學中的特點

Proteus軟件在集成電路應用課程中起到了很好的作用，最突出的特點是學生的積極主動性有了顯著的提高，作為一個電子仿真軟件，Proteus對其他電類課程也可以起到較好的輔助教學作用，主要的優(yōu)點如下：

（1）可以達到學生自主學習為主的目的。原則上只要有電腦就可以學習，學生課后也能在自己的電腦上進行學習，虛擬的元器件和儀器儀表也不可能被損壞，學生也不會怕觸電怕短路，能做到大膽嘗試，增強獨立解決問題的能力，減少學習的依耐性[2]。

（2）解決學校實踐條件不足的問題。利用學校已有的機房輕易實現(xiàn)一人一機的實踐環(huán)境。傳統(tǒng)實驗室需要元器件、電源、萬用表、示波器、常用工具等硬件設施，容易損壞，難于管理，仿真教學和學習相對容易的多。

（3）設計性實驗替代驗證性實驗。傳統(tǒng)的實訓受到已有元器件的限制，實訓往往按部就班，不能開發(fā)學生的主觀能動性，不利于培養(yǎng)產(chǎn)品研發(fā)和設計的能力，仿真軟件的使用可以使學生在虛擬的環(huán)境中充分發(fā)揮自己的想象，設計出不同的電路方案。

5.結束語

Proteus仿真軟件為集成電路應用等電子類課程的教學提供了比較方便的途徑，解決了很多傳統(tǒng)時間教學無法解決的問題，但它畢竟是虛擬的環(huán)境，只能作為教學的補充，要讓學生真正學習到電路的設計、生產(chǎn)、調(diào)試和維修方面的技能，還需要多動手接觸實際的電路實物，否則哪怕用的再多，也只能是紙上談兵，不能完全使用虛擬的仿真來替代實際的實驗和實訓。

參考文獻

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[2]陶洪，錢馳波.仿真軟件Proteus在《數(shù)字電子應用》課程教學中的應用[J].常州信息職業(yè)技術學院學報，2009，8（1）.

作者簡介：

篇5

關鍵詞：版圖設計；集成電路；教學與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0153-02

目前，集成電路設計公司在招聘新版圖設計員工時，都希望找到已經(jīng)具備一定工作經(jīng)驗的，并且熟悉本行業(yè)規(guī)范的設計師。但是，IC設計這個行業(yè)圈并不大，招聘人才難覓，不得不從其他同行業(yè)挖人才或通過獵頭公司。企業(yè)不得不付出很高的薪資，設計師才會考慮跳槽，于是一些企業(yè)將招聘新員工目標轉向了應屆畢業(yè)生或在校生，以提供較低薪酬聘用員工或實習方式來培養(yǎng)適合本公司的版圖師。一些具備版圖設計知識的即將畢業(yè)學生就進入了IC設計行業(yè)。但是，企業(yè)通常在招聘時或是畢業(yè)生進入企業(yè)一段時間后發(fā)現(xiàn)，即使是懂點版圖知識的新員工，電路和工藝的知識差強人意，再就是行業(yè)術語與設計軟件使用不夠熟練、甚至不懂。這就要求我們在版圖教學時滲入電路與工藝等知識，使學生明確其中緊密關聯(lián)關系，樹立電路、工藝以及設計軟件為版圖設計服務的理念。

一、企業(yè)對IC版圖設計的要求分析

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設計規(guī)則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學校開設這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設計教學規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設計。數(shù)字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業(yè)培訓。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關重要。

2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。

3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結構機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標準單元電路工作原理。

三、教學實現(xiàn)

1.數(shù)字版圖。數(shù)字集成電路版圖在教學時，一是掌握自動布局布線工具的使用，還需要對UNIX或LINUX系統(tǒng)熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是數(shù)字邏輯單元版圖的設計，目前數(shù)字集成電路設計大都采用CMOS工藝，因此，必須深入學習CMOS工藝流程。在教學時，可以做個形象的PPT，空間立體感要強，使學生更容易理解CMOS工藝的層次、空間感。邏輯單元版圖具體教學方法應當采用上機操作并配備投影儀，教師一邊講解電路和繪制版圖，一邊講解軟件的操作、設計規(guī)則、畫版圖步驟、注意事項，學生跟著一步一步緊隨教師演示學習如何畫版圖，同時教師可適當調(diào)整教學速度，適時停下來檢查學生的學習情況，若有錯加以糾正。這樣，教師一個單元版圖講解完畢，學生亦完成一個單元版圖。亦步亦趨、步步跟隨，學生的注意力更容易集中，掌握速度更快。課堂講解完成后，安排學生實驗以鞏固所學。邏輯單元版圖教學內(nèi)容安排應當采用目前常用的單元，并具有代表性、擴展性，使學生可以舉一反三，擴展到整個單元庫。具體單元內(nèi)容安排如反相器、與非門/或非門、選擇器、異或門/同或門、D觸發(fā)器與SRAM等。在教授時一定要注意符合行業(yè)規(guī)范，比如單元的高度、寬度的確定要符合自動布局布線的要求；單元版圖一定要最小化，如異或門與觸發(fā)器等常使用傳輸門實現(xiàn)，繪制版圖時注意晶體管源漏區(qū)的合并；大尺寸晶體管的串并聯(lián)安排合理等。

2.模擬版圖。模擬集成電路版圖設計更注重電路的性能實現(xiàn)，經(jīng)常需要與前端電路設計工程師交流。因此，版圖教學時教師須要求學生掌握模擬集成電路的基本原理，學生能識CMOS模擬電路，與前端電路工程師交流無障礙。同時也要求學生掌握工藝對模擬版圖的影響，熟練運用模擬版圖的晶體管匹配、保護環(huán)、Dummy晶體管等關鍵技術。在教學方法上，依然采用數(shù)字集成電路版圖的教學過程，實現(xiàn)教與學的同步。在內(nèi)容安排上，一是以運算放大器為例，深入講解差分對管、電流鏡、電容的匹配機理，版圖匹配時結構采用一維還是二維，具體是如何布局的，以及保護環(huán)與dummy管版圖繪制技術。二是以帶隙基準電壓源為例，深入講解N阱CMOS工藝下雙極晶體管PNP與電阻匹配的版圖繪制技術。在教學時需注意晶體管與電阻并聯(lián)拆分的合理性、電阻與電容的類型與計算方法以及布線的規(guī)范性。

3.逆向版圖設計。逆向集成電路版圖設計需要學生掌握數(shù)字標準單元的命名規(guī)范、所有標準單元電路結構、常用模擬電路的結構以及芯片的工藝，要求學生熟悉模擬和數(shù)字集成單元電路。這樣才可以在逆向提取電路與版圖時，做到準確無誤。教學方法同樣還是采用數(shù)字集成電路版圖教學流程，達到學以致用。教學內(nèi)容當以一個既含數(shù)字電路又含模擬電路的芯片為例。為了提取數(shù)字單元電路，需講解foundry提供的標準單元庫里的單元電路與命名規(guī)范。在提取單元電路教學時，說明數(shù)字電路需要歸并同類圖形，例如與非門、或非門、觸發(fā)器等，同樣的圖形不要分析多次。強調(diào)學生注意電路的共性、版圖布局與布線的規(guī)律性，做到熟能生巧。模擬電路的提取與版圖繪制教學要求學生掌握模擬集成電路常用電路結構與工作原理，因為逆向設計軟件提出的元器件符號應該按照易于理解的電路整理，使其他人員也能看出你提取電路的功能，做到準確通用規(guī)范性。

集成電路版圖設計教學應面向企業(yè)，按照企業(yè)對設計工程師的要求來安排教學，做到教學與實踐的緊密結合。從教學開始就向學生灌輸IC行業(yè)知識，定位準確，學生明確自己應該掌握哪些相關知識。本文從集成電路數(shù)字版圖、模擬版圖和逆向設計版圖這三個方面就如何開展教學可以滿足企業(yè)對版圖工程師的要求展開探討，安排教學有針對性。在教學方法與內(nèi)容上做了分析探討，力求讓學生在畢業(yè)后可以順利進入IC行業(yè)做出努力。

參考文獻：

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[2]劉俐，趙杰.針對職業(yè)崗位需求？搖探索集成電路設計技術課程教學新模式[J].中國職業(yè)技術教育，2012，（2）：5-8.

[3]鞠家欣，鮑嘉明，楊兵.探索微電子專業(yè)實踐教學新方法-以“集成電路版圖設計”課程為例[J].實驗技術與管理，2012，29（3）：280-282.

[4]李淑萍，史小波，金曦.微電子技術專業(yè)服務地方經(jīng)濟培養(yǎng)高技能人才的探索[J].職業(yè)技術教育，2010，13（11）：13-16.

篇6

【關鍵詞】帶隙比較器；溫度高階補償；正反饋；遲滯

1.引言

隨著集成電路技術的發(fā)展，電池供電的便攜式電子產(chǎn)品得到了廣泛的應用，其對電源控制芯片的穩(wěn)定性、開關頻率、功耗等方面的要求也越來越高，以保證其在帶能源電壓波動的情況下能安全可靠的工作。

電源芯片在上電啟動時，電源會通過輸入端的等效電阻和電容對其充電，直至電壓上升到所設計的開啟電壓時電路開始工作。開啟瞬間，若系統(tǒng)負載電流較大，有可能把電路兩端的電壓拉到開啟電壓以下，出現(xiàn)一啟動就關斷的情況。為保證電路啟動后能進入正常工作狀態(tài)并穩(wěn)定工作，也為了保證電路工作時電源電壓的波動不會對整個電路和系統(tǒng)造成損害，通常需使用欠壓鎖定電路（Under Voltage Lock Out，UVLO），對電源電壓進行監(jiān)控和鎖定。當電源電壓低于設定值時，欠壓鎖存電路關斷芯片中的其他模塊，防止系統(tǒng)崩潰。這已成為現(xiàn)代電源芯片設計的一個趨勢。然而許多用于電源控制芯片的欠壓鎖定電路需要基準電壓源和比較器，使電路比較復雜且增加了功耗，啟動電流較大，響應速度不夠快，不利于有效地實現(xiàn)芯片保護功能[1]。

針對傳統(tǒng)UVLO的不足，許多文獻提出了不需要額外基準電壓源和額外比較器的UVLO[1-4]。其中，文獻[1，2，3]采用了帶隙比較器電路，實現(xiàn)了電路簡單、系統(tǒng)響應速度快以及溫漂小等優(yōu)點的UVLO。本文在延續(xù)帶隙比較器的基礎上，引入比較器的正反饋機制和帶隙電壓的溫度高階補償，從而實現(xiàn)了響應速度更快、溫度特性更好的UVLO。

2.欠壓鎖定電路工作原理

欠壓鎖定電路的基本原理如圖1所示，電路包括采樣電路、比較器、輸出緩沖器和反饋回路。VDD為待檢測的電源電壓，電阻R1，R2，R3組成對VDD的采樣電路，實現(xiàn)對VDD的采樣；MOS管N1，N2，P1和P2構成比較器電路，對采樣電壓與基準電壓進行比較，并輸出比較結果；反相器INV為邏輯校正和緩沖電路，可對比較器的輸出波形進行整形和緩沖，并提高電路的負載能力；PMOS開關管P3構成正反饋回路，可實現(xiàn)電路的遲滯功能，防止電路在閾值附近震蕩，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。調(diào)整電阻R1，R2，R3和比較電壓VREF的大小可實現(xiàn)不同的閾值點和遲滯量的VDD欠壓保護功能。

如圖1所示的傳統(tǒng)欠壓鎖定電路，雖然電路結構簡單，但響應速度跟不上，功耗也較大，更重要的是這種電路需要帶隙基準參考電壓源和額外比較器，使得電路龐大而成本較高。

因此，本文提出一種基于CSMC 0.5um BCD工藝的UVLO電路，在不使用額外基準電壓源和比較器以及復雜數(shù)字邏輯的情況下，進一步引入正反饋機制和溫度高階補償，可實現(xiàn)電路結構簡單、高反應速度、低溫度敏感性和精準的門限電壓。同時，占用版圖面積小、功耗較低。

3.改進的欠壓鎖定電路

針對UVLO電路須具備反應速度靈敏、門限電壓穩(wěn)定，遲滯區(qū)間合理，溫度漂移較低等特點，改進的欠壓鎖定電路如圖2所示。

晶體管Q1和Q2以及電阻RP和Rnwell利用了帶隙基準原理組成的比較器，有些文獻也把這種比較器稱為帶隙基準比較器[5]。文獻[2]給出了該比較器結構，但其帶隙電壓只有一階溫度補償，所以其溫度特性還不夠好。MOS管P1，P2為有源負載，P1，P2，P3，P4和Q3，Q4構成鏡像管，P5，P6對鏡像電流引入正反饋機制，可使比較器的靈敏度增強。R1，R2，R3，R4和P8構成分壓網(wǎng)絡。P7，N1，Q5對比較器輸出進行波形整形，使其有更快的響應速度。反相器INV1，INV2為緩沖器，對輸出結果進行緩沖和波形整形。其中，電阻RP、Rnwell，P8，P5，P6以及P7，N1，Q5的作用下面將詳細介紹。

3.1 帶隙電壓的溫度高階補償

首先帶隙比較器的比較電壓為帶隙電壓，即實現(xiàn)的是采樣電壓與帶隙比較器產(chǎn)生的帶隙電壓VBGR的比較。由于采樣電路由電阻分壓網(wǎng)絡構成，而分壓網(wǎng)絡的電阻采用同一溫度系數(shù)的電阻構成，所以采樣電壓應該與電源電壓VCC成比例，而與溫度無關。所以要使UVLO有溫漂小，門限電壓穩(wěn)定，就應使帶隙比較器產(chǎn)生的帶隙電壓具有低的溫度敏感性。

根據(jù)文獻[6]，帶隙電壓可寫為：

（1）

而且雙極性三極管的基極-射極電壓VBE可寫為：

（2）

兩個不同溫度系數(shù)的電阻比值可寫為：

（3）

由于（3）式中K1、K2、T0、R1（T0）和R2（T0）都為常數(shù)，所以（3）式也可以寫為：

（4）

根據(jù)文獻[6]，不同材料電阻的溫度系數(shù)正負差異越大，曲率補償效果就越好。由于基極-射極電壓VBE為負溫系數(shù)，所以R2/R1要為正溫系數(shù)。所以電阻R2的溫度系數(shù)要大于R1的溫度系數(shù)。在CSMC 0.5uM BCD工藝中，高阻多晶電阻和低壓N阱電阻的溫度系數(shù)分別為-3047 ppm/℃和+5025 ppm/℃，故采用這兩種電阻來設計，理論上能夠實現(xiàn)效果較好的曲率補償。

把（4）式，（2）式代入（1）式，可得：

（5）

由于帶隙電壓VBGR是由一正溫系數(shù)的多項式加上一負溫系數(shù)的多項式，進而使得VBGR溫度特性的多項式的系數(shù)被減弱或抵消，所以從理論上講，我們可以通過不斷調(diào)整多項式的系數(shù)，來實現(xiàn)更好的溫度補償，由于溫度的低次項比高次項影響較大，所以可以在保證室溫下一階溫度系數(shù)為零的情況，進行系數(shù)的調(diào)整，實現(xiàn)帶隙電壓更好的溫度特性曲線。該過程可用matlab等數(shù)學軟件或spectre等電路仿真軟件來模擬。

至此，實現(xiàn)了UVLO的低溫度敏感性和閾值電壓穩(wěn)定性，所以，只要再對UVLO的響應速度進行提速，就能得到響應速度靈敏、門限電壓穩(wěn)定，遲滯區(qū)間合理，溫度漂移較低等特點的UVLO。

3.2 改進的UVLO工作原理分析

許多文獻已經(jīng)對帶隙比較器進行了定量分析，這里就不再贅述，具體可參考文獻[2]，比較文獻[2]所提出的UVLO電路結構和本文所提出的電路結構，發(fā)現(xiàn)兩種電路工作原理是一樣的，本文只是在文獻[2]比較器基礎上，引入正反饋機制，使比較器有更高的響應速度。所以工作原理相同之處也不再贅述，這里只對正反饋機制進行分析。

假設流過P3管的電流為I1，流過P4管的電流為I2，其中，P3，P4，P5和P6的寬長比為W/L，而P1，P2的寬長比為2（W/L）。由圖2可得：

（6）

（7）

（6）式減（7）式，可得：

（8）

下面分析VCC由低逐漸上升時三種情況的正反饋機制的作用。

（1）當VCC低于正常工作電壓時，由文獻[2]可知，IC1＞IC2.由（8）式有，I1＞I2，從而實現(xiàn)了對較小的電流IC2通過正反饋管P6注入一較大的電流I1，對較大的電流IC1通過正反饋管P5注入一較小的電流I2，進而實現(xiàn)I1的進一步增大，I2的進一步減小。再通過Q3，Q4鏡像管，使得Q5更快關斷，P7更快導通。從而實現(xiàn)快速輸出高電平。此時，反饋開關管P9關斷，采樣電壓Vsense為：

（9）

（2）當VCC進一步上升到接近或等于閾值點Von時，IC1=IC2，從而I1=I2。此時，流過P4管的電流I2與流過Q4管的電流I1相等。由于Q3，Q4構成鏡像電流鏡，只要VCE4不等于VCE3，雙極性晶體管的基區(qū)寬度調(diào)制效應就會起作用，使得VCE4=VCE3=VBE，所以只要調(diào)整好VBIAS電位，使得此時，VOUT為VCC/2。再設置反相器INV1中NMOS管的寬長比大于PMOS管，則后級可實現(xiàn)較好的邏輯電平。

（3）當VCC上升到大于閾值點VON時，IC1＜IC2.由（8）式有，I1＜I2，從而實現(xiàn)了對較小的電流IC1通過正反饋管P6注入一較大的電流I2，對較大的電流IC2通過正反饋管P5注入一較小的電流I1，進而實現(xiàn)I2的增量進一步增大，I1的增量進一步減小。再通過Q3，Q4鏡像管，使得Q5更快導通，P7更快關斷。從而實現(xiàn)快速輸出低電平。此時，反饋開關管P9導通，采樣電壓Vsense為：

（10）

由（10）式可知，反饋開關管P9導通，使得Vsense進一步增大，從而避免了電源電壓波動導致UVLO輸出震蕩，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

由上面分析可得，（9）式所對應的VCC應該為UVLO的開啟電壓Von，而（10）式所對應的VCC應該為欠壓關斷電壓Voff。從而可得：

（11）

（12）

那么，UVLO的遲滯區(qū)間為：

（13）

4.電路仿真與分析

用spectre電路仿真軟件，在CSMC 0.5um BCD工藝庫下對UVLO電路進行仿真。上述分析可知，要使UVLO有很好的溫度特性，則帶隙電壓的溫度特性尤其重要，圖3顯示了帶隙比較器產(chǎn)生的帶隙電壓的溫度特性。結果表明，帶隙電壓為1.183V，且在-60～160℃的溫度范圍內(nèi)，溫度系數(shù)為11.1ppm/℃。

為確保UVLO遲滯區(qū)間的溫度特性，在此，對UVLO在不同溫度下進行仿真，盡可能把遲滯區(qū)間的誤差縮小到最小范圍內(nèi)，以滿足應用要求。表1是對本文設計的UVLO電路在-60℃，25℃，100℃，160℃下的仿真結果。從表1可得，在25℃時，遲滯區(qū)間為1.56V。其他溫度下，最大偏差也不超過0.12V。可見，該UVLO可在寬溫度范圍內(nèi)工作而不失精度。

由以上正反饋機制分析，UVLO電平翻轉與鏡像電流源電流I1，I2的變化速度快慢密切相關，所以對I1，I2，VCC，UVLO進行瞬態(tài)仿真。從仿真結果如圖3所示，在16.5us前，I1＞I2.UVLO曲線與電源VCC重合，即輸出高電平。在16.5us（VCC=12.2V）時，I2迅速增大，I1迅速減小為零，UVLO輸出低電平，即VCC大于12.2V時，系統(tǒng)擺脫欠壓狀態(tài)。在40us（VCC=10.6V）時，I1迅速增大，I2迅速減小為零，UVLO輸出與VCC重合，即輸出高電平，表明系統(tǒng)又進入欠壓狀態(tài)。

5.總結

本文在對基于帶隙基準比較器結構的UVLO進行分析得到，要使UVLO有更低的溫度靈敏度，就要設計更低溫度特性的帶隙基準產(chǎn)生電路，從而對帶隙比較器引入高階溫度補償，進而得到在-60～160℃的溫度范圍內(nèi)，UVLO的遲滯區(qū)間為1.56V，且其最大偏差僅為0.12V。另外，為了讓UVLO有更快的轉換速率，在比較器電路中，引入了正反饋機制，從而使比較器鏡像電流的快速增大和快速減小，進而實現(xiàn)UVLO輸出電平迅速、穩(wěn)定的轉換。

參考文獻

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37(6):891-898.

作者簡介：

余清華（1987—），男，福建寧化人，碩士研究生，主要研究方向：模擬集成電路設計。

篇7

關鍵詞：電子技術；發(fā)展趨勢；特點；電子設備

電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術。隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，工藝革新和新材料的使用，新器件的出現(xiàn)，尤其是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的研制和推廣，電子技術在二十世紀發(fā)展的最為迅速，成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。它已廣泛用于國防、科學、工業(yè)、醫(yī)學、通訊（信息處理、傳輸和交流）、廣播、電視、航空、導航、無線電定位、自動控制、遙控遙測、計算機及文化生活等各個領域。對推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的作用，因此對電子技術的探究具有重要意義?，F(xiàn)將電子技術的發(fā)展趨勢和特點歸納為以下幾個方面。

1 條件極端復雜化

電子產(chǎn)品在生產(chǎn)、儲存、運輸和使用過程中，經(jīng)常受到結構的限制和周圍環(huán)境的各種有害影響。如自身結構的高硬度、大彈性、極大、極小、極厚、極薄和奇形怪狀等；外界條件如溫度、濕度、大氣壓力、太陽輻射、雨、風、冰雪、灰塵、沙塵、鹽霧、腐蝕性氣體、霉菌、昆蟲及其他有害動物以及振動、沖擊、地震、碰撞、離心加速度、聲振、搖擺、電磁干擾及雷電等。這些在一定程度上都影響了電子產(chǎn)品的工作性能、使用可靠性和壽命等。所以電子技術在生產(chǎn)制造技術上，必須達到極端條件的要求。而“微機電系統(tǒng)”就是順應而生的產(chǎn)品。

2 微型化

電子產(chǎn)品在社會生活各個領域的廣泛運用，技術精良，功能齊全，造型優(yōu)美，使用方便等要求，使其產(chǎn)品結構正朝著微型化、小型化方向發(fā)展?，F(xiàn)代電子組裝技術的發(fā)展、大規(guī)模集成電路、功能集成件及系統(tǒng)功能集成件不斷涌現(xiàn)，為實現(xiàn)上述要求提供了技術保證。而作為電子產(chǎn)品基礎的各種電子元件則由大、重、厚，向短、小、輕、薄方向發(fā)展。如在電子產(chǎn)品結構材料上可以使用一些塑料的電子材料、鈦合金、鎂合金或是一些工程塑料合金來實現(xiàn)電子產(chǎn)品的輕薄化。而在連接設計上可用無引線的片式元件（SMC）和片狀器件（SMD）實現(xiàn)短小化。貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右。一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%～60%，重量減輕60%～80%。如目前的手機和掌上電腦的結構和組裝。其結構材料一般采用工程塑料，結構形式也各不相同，但基本都是采用螺釘、內(nèi)外卡連接固定，用表面貼裝技術裝配而成的微型化產(chǎn)品。

3 綠色化

綠色化是電子技術未來發(fā)展的必然趨勢。2006年7月1日歐盟《關于在電子電器設備中限制使用某些有害物質(zhì)指令（RoHS）》正式生效。RoHS要求電子電器產(chǎn)品中所用的元器件原材料（單一均質(zhì)材料）中的六種有害物質(zhì)含量不能超過限額值。目前限制使用的物質(zhì)有鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、六價鉻（Cr+6）、多嗅聯(lián)苯（PBB）、多嗅二苯醚（PBDE），其限量標準分別是：1000mg/kg、100mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg。我國也與2006年2月28日正式了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》。這一系列與此對應的辦法的實施，有助于保護人類健康和報廢電子電氣設備合乎環(huán)境要求的回收惡化處理，同時也是一個技術壁壘，提高產(chǎn)品進入市場的準入門檻，使科技和環(huán)保實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。人與自然界的和諧統(tǒng)一。

4 集成化

它主要包括三個方面：現(xiàn)代技術的集成、加工技術的集成和企業(yè)管理的集成。其中，實現(xiàn)電子系統(tǒng)集成化的關鍵是微組裝技術（Microelectronics Packaging Technology，簡稱為MPT）和表面組裝技術（Surface Mounting Technology，簡稱為SMT）。MPT利用三維微型組件、大規(guī)模集成電路（VLSIC）、超大規(guī)模集成電路（ULSIC）和超高速集成電路（UHSIC）等元器件，采用自動表面安裝、多層混合組裝和裸芯片組裝方法來實現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。SMT則是用自動組裝設備將片式化、微型化的無引線或短引線表面組裝元件、器件直接貼、焊到印制線路板表面或其他基板的表面位置上來實現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。

5 高精度，多功能和智能化

現(xiàn)代電子技術往往要求高精度，多功能和智能化，有的還引入了計算機系統(tǒng)，因而其控制系統(tǒng)較為復雜。精密機械廣泛地應用于電子設備是現(xiàn)代電子設備的一大特點。

高精度往往要求超凈、超純和超精。例如在微電子制造中，不僅對加工車間里的塵埃顆粒直徑，顆粒數(shù)，芯片材料中的有害雜質(zhì)含量有嚴格限制，甚至要求加工精度達到納米級。

智能化裝備的基礎是計算機智能技術，目前計算機技術已經(jīng)被廣泛應用于電子電路的設計和仿真，集成電路的版圖設計、印刷電路板（PCB）的設計和可編程器件的編程等各項工作中。

自控技術、計算技術和精密機械的緊密結合使電子產(chǎn)品具有更全面的功能，比如具有更高級的人類思維能力，只有想不到?jīng)]有做不到。它們之間的緊密結合使電子設備的精度和自動化程度達到了相當高的水平。

電子技術是信息、智力、知識密集型技術，其耗能低，污染少。展望電子設備的前景，電子技術將會跟隨時代的腳步不斷的創(chuàng)新，更高更好的新技術必將開拓更廣的領域，其良好的運用將很好的促進我國的現(xiàn)代化建設。

參考文獻

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[2]張平亮，等.先進制造技術[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]馮.先進制造技術基礎[M].北京：北京理工大學出版社，2009.

篇8

關鍵詞：功率放大器 模擬預畸變 射頻

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0069-02

Application of pre-distortion circuit in RFPA

Yin Wenbin Lou Jianzhong

Hebei University Baoding Hebei China 071000

Abstract:With the development of the communication industry, the linearity of power amplifiers is becoming more and more important. Using a pre-distortion circuit to improve the linearity of power amplifier in this paper. Given the simulation results and descrip the data.

Keywords:power amplifier analog Pre-distortion radio frequency

隨著無線通信用戶的逐年增加，無線信道變得越來越擁擠，為了提高對頻譜的利用率，提出了各種線性化技術如前饋、負反饋和預畸變[3]。這幾種技術都有各自的優(yōu)缺點，下面簡要說明之。前饋具有較寬的帶寬和較好的線性度但效率不高。負反饋可以控制功放的輸入輸出阻抗，減小功放對元件的敏感性。但負反饋受反饋網(wǎng)絡延遲的限制，帶寬有限不適合寬帶放大電路，同時很容易因為相位的原因造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。預畸變技術具有無條件穩(wěn)定、成本低廉、帶寬適中等優(yōu)勢。模擬預畸變電路不但結構簡單成本低，而且線性度好且?guī)掃m中。本文主要說明了一種模擬預畸變電路，該電路具有穩(wěn)定性高、效率高、精度高、對功放線性度改善顯著等優(yōu)點。

1、射頻功率放大器的非線性特性

通信系統(tǒng)都由混頻器、低噪聲放大器、功率放大器、天線等主要部件組成，其中功率放大器是非線性最強的器件，下面簡要推導射頻功率放大器的非線性模型。

假設輸入信號為，輸出信號為，且系統(tǒng)為無記憶的，則他們之間的關系為

這里使用單頻信號進行推導，設，所以可以寫為

由上式可知[1]，輸出分量除了基頻之外，還產(chǎn)生了直流分量和諧波分量和。如果輸入的測試信號為雙頻信號（ ），除了可以得到所需的基頻分量之外和無用的諧波之外，還可以得到很多交調(diào)分量如二階交調(diào)、三階交調(diào)和。其中、一般落在通帶之內(nèi)，是主要的失真分量。

2、模擬預畸變

基本思想為讓功放的輸入信號的幅度和相位產(chǎn)生預定的反畸變用以抵消功放本身所存在的非線性失真。其系統(tǒng)框圖和原理圖如下所示：

3、模擬預畸變的電路實現(xiàn)

這里主要設計了一種基于二極管的預畸變電路，連接在功率放大器之前。該電路主要包括一個匹配電路、多個二極管、幾個電容、一個電橋和一個控制電壓。該電路的創(chuàng)新之處在于：按照輸入信號自動調(diào)節(jié)模擬預畸變電路的工作狀態(tài)。電路原理圖如圖3所示[2]：

4、仿真結果

這里主要使用雙音信號對預畸變電路進行測試仿真，仿真結果如圖4,圖5所示：

圖中可以看出，加上預畸變電路能夠對三階交調(diào)分量（m3、m4）起到明顯的抑制作用。

5、結語

從圖中可以看出IM3有了15到20dB左右的改善。同時這個電路的優(yōu)點在于：一是采用了與主功率管失真特性相近的二極管可以省略掉很復雜的自適應電路。二是克服了用單片機或者DSP的運算頻率遠低于射頻而無法實現(xiàn)對功放失真有效補償?shù)娜秉c。三是該電路可以適應多種功率放大器，通過調(diào)整VCC的電壓值同時還滿足溫度特性。最后，由于用了3dB電橋，能夠保持很好的線性。

參考文獻

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[2]Youn Sub Noh,Chul Soon Park.PCS/W-CDMA Dual-Band MMIC Power Amplifier With a newly Proposed Linearizing Bias Circuit[C].IEEE JOURNAL OF SOLD-STATE CIRCUIT,VOL.37,NO.9,SEPTEMBER 2002:1096-1099.

[3]張鵬,官伯然.模擬預失真在高功率放大器中的應用[J].微電子技術,2005,(12):88-89.

作者簡介

篇9

【關鍵詞】石英晶體諧振器;集成電路;二次封裝

隨著時代的進步，改革開放的不斷深入，科學技術的迅猛發(fā)展，新產(chǎn)品、新器件層出不窮。我們引進了鐘振這種新型器件，它是將普通晶體振蕩器的除石英諧振器外的諸多元件集成于一塊標準的可封裝的集成電路中，在相應頻段焊上不同的石英諧振器就成為了不同頻率的振蕩器，它是一種新型的晶體器件。石英諧振器的頻率在一定條件下直接決定了鐘振的頻率，要制作不同頻率的鐘振，實質(zhì)上就是制作與之配套的不同頻率的石英諧振器，因此石英諧振器是鐘振的核心部分。

1.產(chǎn)品主要技術指標

頻率―溫度穩(wěn)定度：≤±30×10-6;

工作溫度：-55℃～+125℃;

基準溫度初始精度：≤±3×10-6;

頻率―電壓允差：≤3×10-6;

輸出波形：方波;

占空比：45%～55%;

短期頻率穩(wěn)定度：0.05ppm/s;

電源電壓：+5V±0.5V;

外形尺寸：20.8mm×13mm×5.6mm。

2.技術難點

2.1 寬溫頻率―溫度穩(wěn)定度

在-55℃～125℃超寬溫度范圍內(nèi)使其頻率溫度穩(wěn)定度達30ppm，且體積又小，難度是很大。采用石英晶體諧振器計算機輔助設計軟件，計算晶體角度，為保證溫度頻差，對晶體切角進行了大量試驗驗證，對EFG角度分選出各種角度做成的晶體用美國S&A公司制造的2200晶體綜合參數(shù)測試系統(tǒng)，反復幾次的溫度測試、數(shù)據(jù)取樣論證，得出結論角度選為AT切35°30'±0.5'，滿足技術要求。

2.2 高可靠性的保證

電子系統(tǒng)向著小型化和高密度化發(fā)展，使得其內(nèi)部熱功率密度增加，可靠性降低。降低電路的功耗，是減少系統(tǒng)內(nèi)部溫升的主要途徑。盡量采用低功耗器件，在滿足工作速度的情況下，盡量選用CMOS電路，此電路就是選用CMOS電路。同時又改變了通用鐘用晶振加工工藝，以往晶片封裝，晶片易損壞，現(xiàn)把整個薄膜電路改為印制電路板形式，并且把軍用元件，石英晶體牢固的焊在印制電路板上，使元器件與印制電路板成為一體，此設計方案起到雙重保護作用，這樣能經(jīng)受較大的振動和沖擊，滿足用戶的技術需求，在結構上采用二次焊封裝技術，密封性好，這樣就確保該振蕩器能穩(wěn)定可靠的工作。

2.3 基準溫度初始精度

針對鐘振來說想達到基準溫度初始精度±3ppm這個精度是很難的，晶體的頻率溫度轉折點約在27℃左右，既要保證寬溫溫度特性，又要保證±3ppm的基準溫度初始精度，必須采用功耗小的集成電路來實現(xiàn)，集成電路功耗一般都在25mA左右，通過增大電路中反饋偏值電阻，來減小電流，使電流達到10mA左右，降低功率，再采取晶體外殼大面積接地來散熱，降低電流通過晶體產(chǎn)生熱量使其頻率漂移，滿足此項指標要求。

3.振蕩電路的設計

3.1 設計方案

振蕩器是一種把直流電能轉變?yōu)橐欢ㄐ问降闹芷诮蛔兊男盘柊l(fā)生器。振蕩系統(tǒng)可以是LC組成的振蕩回路，稱作LC振蕩器。而LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度只能達到10-2～10-3量級。許多應用領域中是不能滿足技術要求的。由于石英諧振器具有很高的Q值，能使頻率穩(wěn)定度可以提高到10-4～10-10量級或者更高。所以，在頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，就要使用石英晶體組成的振蕩器。這種晶體振蕩器體積小、性能穩(wěn)定，可以做到幾十個PPM甚至更小，完全能達到技術指標要求，滿足用戶使用需求，適合批量生產(chǎn)。

根據(jù)用戶要求的技術指標，要設計一種高可靠并適用溫度超寬，輸出波形為方波的振蕩器。通過論證，采用集成電路與晶體諧振器相結合，產(chǎn)生振蕩，組成晶體振蕩器。如圖1。這種電路設計新穎，加工方便，可靠性高，輸出頻率穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。

圖1

3.2 滿足電路振蕩的理論條件

使用表面貼裝技術把集成電路、印制電路板與石英晶體混合組成晶體振蕩器，振蕩線路由放大器和反饋網(wǎng)絡按閉環(huán)回路組成，如圖2所示。

圖2

此電路產(chǎn)生振蕩條件是：

a.放大器A的電壓增益A乘以反饋網(wǎng)絡F的衰減系數(shù)F的積必須大于1，即AF≥1。

b.信號通過放大器A和反饋網(wǎng)絡F后，其總的相移為360o的正整數(shù)倍。

4.振蕩器用晶體設計

4.1 水晶材料

水晶有天然的也有人造的，是一種重要的壓電晶體材料。不論是天然水晶還是人造水晶，都程度不同的存在一些缺陷，這些缺陷，輕的會影響晶體元件的電性能，嚴重的根本就不能使用。隨著晶體的小型化，高頻化，和高穩(wěn)定度要求，對水晶質(zhì)量的要求越來越高。因此，為保證晶體質(zhì)量，對水晶材料的質(zhì)量要求是比較嚴格的。本產(chǎn)品的要求是Q值>240萬的Z塊（或Z板）人造水晶，包裹體密度的等級標準選Ⅰ級，腐蝕隧道密度不低于3級。

4.2 石英晶片的設計

標稱頻率為30MHz的晶體，根據(jù)該振蕩器內(nèi)部設計結構及可靠性，我們選AT切泛音振動模式，晶片外形通常采用Ф=4.5mm平片倒邊。

4.3 工藝過程

4.3.1 切角的保證

對切割后為35o30'±2'的方片，進行角度校對，使其在35o30'±0.5'以內(nèi)。為了保證最終角度，經(jīng)過粗磨、改圓、精磨后的晶片再進行一次EFG角度分選，進一步保證切角的精度。

4.3.2 滾筒倒邊

利用滾筒倒邊可以有效地抑制寄生振動，減少邊緣效應，從而改善石英片的電性能。利用進筒前后頻率，可以有效地控制倒邊寬度，倒邊頻率上升60kHz，可達預期效果。

4.3.3 拋光

對滾筒倒邊合格的石英晶片用二氧化鈰進行拋光，最后使晶片的厚度達0.168mm+ 0.003mm以內(nèi)。

4.3.4 清洗、被銀、上架點膠、微調(diào)等

工序同其它石英諧振器的加工基本相同。

4.3.5 封裝與老化

封裝采用真空電阻焊封裝，然后放入105℃±2℃烘箱內(nèi)老化168h。

5.實測結果

按照上述的設計方案對產(chǎn)品進行了生產(chǎn)試制，從測試結果看（如表1所示），振蕩器的各項指標完全達到了技術指標，滿足用戶上機使用要求。

6.結束語

鐘振由于它具有體積小，重量輕，功耗低，穩(wěn)定性好，加工方便并廣泛適用于數(shù)字電路等優(yōu)點而具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覀儾捎昧诵鹿に?、新材料，采用了先進的晶體制造技術、使產(chǎn)品達到了國內(nèi)領先水平，在研制生產(chǎn)中不斷總結經(jīng)驗教訓，逐步摸索出一套適合于我們現(xiàn)有條件的加工制作工藝，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地為科研服務。

參考文獻

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[2]趙聲衡.晶體振蕩器[M].科學出版社，2008.

篇10

關鍵詞：實訓基地；建設；功能

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2014）26-0199-02

微電子產(chǎn)業(yè)是以集成電路（IC）為核心的高新產(chǎn)業(yè)，江蘇信息職業(yè)技術學院所處的無錫位于長三角腹地，集成電路制造起步早，素有中國微電子南方基地美稱，云集了像SK海力士半導體、海太半導體、華潤微電子、江蘇長電等一批全國著名的微電子企業(yè)，已形成了清晰的設計、制造、封測及配套支撐的完整產(chǎn)業(yè)鏈。同時無錫市也提出了打造“東方硅谷”，使IC產(chǎn)業(yè)成為無錫電子信息技術的支柱產(chǎn)業(yè)的集成電路發(fā)展規(guī)劃。我院微電子技術專業(yè)成立于1973年，為我國微電子行業(yè)培養(yǎng)了三千多名畢業(yè)生，很多已成為我國微電子行業(yè)的領軍人物，學院堪稱長三角地區(qū)微電子行業(yè)的“黃埔軍?！薄榕囵B(yǎng)優(yōu)秀的專業(yè)人才，服務地方經(jīng)濟，近年來建成了中央財政支持的微電子技術綜合實訓基地，下面介紹筆者在微電子實訓基地建設和功能實現(xiàn)過程中的一些體會。

一、微電子實訓基地建設情況

微電子技術專業(yè)是學院最早成立的專業(yè)之一，長期依托校企合作，加強專業(yè)改革和建設，為我國的微電子產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的人才。為更好地接軌區(qū)域經(jīng)濟，培養(yǎng)符合順應地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，滿足企業(yè)需求的集成電路產(chǎn)業(yè)的高技能人才，2007年學院成功申報了中央財政支持的微電子技術綜合實訓基地建設項目。該實訓基地占地面積約2000平方米，總投資近700萬元，根據(jù)微電子產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和專業(yè)人才培養(yǎng)的目標，實訓基地下設芯片設計、芯片制造、芯片組裝、芯片測試四個中心，是一個集教學實訓、考證培訓和技術服務功能于一體的綜合性實訓基地。專業(yè)依托微電子實訓基地，充分發(fā)揮實訓基地的三大功能，實施“工學結合”的培養(yǎng)方式，在提高學生崗位技能的同時，全面提升學生的職業(yè)綜合素質(zhì)，同時為地方經(jīng)濟服務。

二、教學實訓是微電子實訓基地的主要功能

教學實訓功能是校內(nèi)實訓基地的主要功能也是基地建設的根本目標。高技能人才培養(yǎng)是高職院校辦學的第一要務，校內(nèi)實訓基地為此應提供必要的教學條件。微電子實訓基地承擔微電子技術專業(yè)核心課程教育教學改革任務，通過理實一體化教學模式改革和現(xiàn)場教學等教學方法手段的改革，切實提高學生專業(yè)理論和職業(yè)技能水平。同時，微電子實訓基地為學生提供生產(chǎn)性實訓崗位，在真實的生產(chǎn)環(huán)境下，通過真實的硅片、真實的工藝流程、促進了學生技能水平的提高。我們積極改革人才培養(yǎng)方法，“三方合一”培育人才。

1.“中心與教室合一”：把凳子、移動式投影儀搬進實訓中心，在《集成電路制造工藝》等課程教學中展開現(xiàn)場教學，在講授理論知識的同時，進行設備操作演示，學生不懂的地方教師現(xiàn)場示范，并親身體驗，增強了學生的學習興趣。在實訓環(huán)節(jié)，教師邊講邊做，學生現(xiàn)學現(xiàn)用，增強教學的真實性、直觀性，減少了教學的中間環(huán)節(jié)，學生在真實的環(huán)境中真刀真槍動起來，既學到了理論知識，又提升了動手能力。

2.“學生與學徒合一”：無錫強芯微電子有限公司捐贈了3.5萬的電腦設備，并安裝了相關的軟件，和學院共建版圖設計“校中廠”。專業(yè)聘請強芯微電子的工程師指導《集成電路版圖設計訓練》課程，在實訓課程中表現(xiàn)出色的學生有機會到強芯“校中廠”進行生產(chǎn)性的頂崗實習，逆向設計單元電路，利用現(xiàn)代化的通信技術，協(xié)同企業(yè)本部的工程師完成大型的設計項目。

通過引進強芯微電子校中廠，營造真實的職業(yè)環(huán)境，學生直接參與生產(chǎn)活動，培養(yǎng)團結協(xié)作、吃苦勤奮、遵章守紀、言行規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)，感受未來的職業(yè)要求，實現(xiàn)學校與工廠、學生與崗位零距離對接。

3.“作品與產(chǎn)品合一”：學生實習時的作品又是企業(yè)的產(chǎn)品，通過由實習作品的“及格”到產(chǎn)品“合格”的升華，不僅改變了傳統(tǒng)以分數(shù)定學生水平的傳統(tǒng)觀念，同時也培養(yǎng)了職業(yè)院校學生的質(zhì)量意識，提高了學生學習的積極性能，讓學生在實習過程中感受到成功的喜悅，學生的學習情況直接接受生產(chǎn)的檢驗。以下是學生在強芯校中廠完成的電源適配器芯片AC1207圖樣。

三、考證培訓是微電子實訓基地教學功能的延伸

社會培訓功能是對基地開放資源，增強輻射能力的基本要求。本專業(yè)2008年被國家集成電路設計無錫產(chǎn)業(yè)化基地授予“集成電路設計基礎人才培養(yǎng)基地”，和江蘇省半導體行業(yè)協(xié)會簽訂“共建集成電路人才儲備基地協(xié)議”，依托微電子實訓基地，充分利用實訓基地的設施和條件，發(fā)揮技能培訓的作用，開展向社會開放的崗位培訓和職業(yè)技能培訓。

在職業(yè)技能培訓方面，有三位老師為半導體芯片制造工的高級考評員和考評員。近三年來，通過實訓基地培訓，共有323人獲得了半導體芯片制造高級工證書。

在崗位培訓方面，近年來共為無錫市勞動局、鹽城職高等兄弟院校、江蘇長電和華潤華晶等企業(yè)提供了近700人次的技術培訓。通過培訓，增強了學員的崗位職業(yè)能力和素養(yǎng)，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率，獲得了合作單位的一致好評，延伸了實訓基地的功能，擴大了實訓基地的影響，體現(xiàn)了專業(yè)的示范輻射作用。

四、技術服務是微電子實訓基地功能的提升

近三年來，依托微電子實訓基地，專業(yè)教師和企業(yè)合作，承擔科研課題，取得十余項科研成果，如《LCD驅動電路SXM1305的設計》、《調(diào)幅信號接收芯片NJ8880設計開發(fā)》、《高壓觸發(fā)管的設計與試制》、《高壓TVS的設計與試制》、《薄膜微波電路光刻工藝參數(shù)優(yōu)化試驗與分析》《半導體工藝中晶體缺陷的線外檢測》、《小芯片封裝良率的研究分析》等橫向課題。這些科研成果為解決企業(yè)生產(chǎn)技術問題提供技術指導，這是專業(yè)直接服務地方經(jīng)濟的方式。另一方面，承擔科研課題也是加強教師與生產(chǎn)或服務實踐的聯(lián)系，提高師資實踐能力和專業(yè)水平，改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式的手段?？蒲姓n題為本專業(yè)教學內(nèi)容的更新提供了良好的條件。主講教師結合自己的科研課題，及時有效地將前沿研究成果運用到教學當中，深入淺出地介紹重要知識點，激發(fā)學生的學習興趣，有利于人才的培養(yǎng)。例如，在《集成電路制造工藝實訓》過程中，我們讓學生參與《薄膜微波電路光刻工藝參數(shù)優(yōu)化試驗與分析》課題的試驗，記錄結果對比分析，培養(yǎng)學生研究性學習和技術創(chuàng)新的能力?！豆β示w管安全工作區(qū)測試裝置的設計制作》等大學生實踐創(chuàng)新項目也在微電子實訓基地完成。

五、結語

微電子產(chǎn)業(yè)是無錫最具競爭力的支柱型產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全國的五分之一以上，需要大量的專業(yè)人才。我院微電子技術專業(yè)充分發(fā)揮微電子實訓基地的教學實訓、考證培訓、技術服務三大功能，走工學結合、產(chǎn)教合作的道路，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，努力鍛造一支高素質(zhì)技能型人才大軍。通過微電子實訓基地的功能發(fā)揮，教師專業(yè)水平得以提升，多名青年教師成長為“雙師素質(zhì)”教師與科研骨干；學生的職業(yè)能力和素養(yǎng)得以加強，合作企業(yè)員工的水平也得以提高。他們屹立潮頭、勇挑大梁，必將為無錫微電子行業(yè)和地方經(jīng)濟又好又快發(fā)展做出自己的貢獻。

參考文獻：