集成电路总结综述 第1篇

数据采集（Data Acquisition）技术是信息科学的一个重要分支，主要研究数字化信息的采集、存储、处理等方面的内容。随着电子技术的不断发展和人们对信息量需求的不断扩大，对高速、大容量的数据采集系统的需求也越来越高，以往的数据采集系统多采用单片机系统实现，由于单片机的速度和容量的限制，难于设计高速大容量的数据采集卡。近年来，由于PC机的广泛应用，采用PC机实现数据采集系统已成必然趋势，因此，笔者研制了基于PC的高速数据采集卡。

图1数据采集卡硬件结构图

二、硬件结构及功能

本数据采集卡是采集高频地质雷达信号，数据采集电路分为模拟电路和数字电路两部分，其实现框图如图1所示：

其中接口及地址译码电路是为数据采集卡中各部分电路分配系统地址、提供启动信号和必要的控制信号；前置放大器是一个台阶增益为2的256倍程控增益放大器，是对来自雷达发射波采样保持后的信号进行阻抗匹配，并进行程控增益放大，使该信号的电压幅度尽可能接近A/D转换器的输入电压满度值，以便得到信噪比较高的数字化输出结果；A/D转换器是16位的，是将前置程控增益放大器输出的模拟信号数字化；延时电路1是用于启动天线发射子系统发射高频高压雷达脉冲信号，该延时是可编程的，它主要用来消除电路自身和传输线路带来的时滞影响，使得发射启动信号与接收启动信号之间的时间差控制在有效范围内。延时电路2是在系统启动脉冲触发下，延迟一个可编程时间段后，产生一个触发脉冲，用于启动天线接收子系统的采样保持和数据采集卡的A/D转换。微机总线采用ISA总线，ISA总线是在PC总线的基础上发展起来的，但比PC总线在性能上有了较大的提高，其布线要求没有PCI接口板的要求高，又能满足本数据采集系统的速度要求。

ISA为工业标准总线,该总线较PC总线在性能上有了较大的提高,如其寻址空间的范围、数据总线的宽度、中断处理能力等都有很大的提高。ISA信号线分为5类：数据线、地址线、控制线、状态线、辅助线和电源线，只简介本数据采集卡用到的信号线。

图2ISA和GAL连接图

地址线A0～A19共20根,为输出信号。在系统总线周期由CPU驱动,在DMA周期由DMA驱动。数据线D0～D7和SD8～SD15双向。

AEN:地址允许信号，由DMA控制器发出。AEN=1表示目前为DMA总线周期；AEN=0表示CPU在行使总线控制权。

-IOR：I/O读命令输出。信号有效时，将选中的I/O设备接口中的数据读到数据总线。

-IOW：I/O写命令输出。信号有效时，把数据总线上的数据写入所选中的单元。

-IOCS16：是三态信号，信号有效时，将数据读到数据总线。本数据采集卡是把A/D转换的数据通过总线存储到微机中。

三、 I/O端口地址译码

为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择，必须给I/O设备进行编址。CPU通过I/O设备的地址码向I/O设备写数据或者从I/O设备的地址码中读数据，一般系统占用低端512个I/O端口地址，即0000H∽01FFH，留给用户使用的一般从512∽1024 I/O端口地址之间的地址，即0200H∽03FFH。单个地址编码可以采用与门、或门、非门等简单的基本器件实现，例如某个设备使用0200H端口地址，即转化为二进制为001000000000B，笔者用A0∽A9地址线来实现，既A9=1，A0∽A8全为0，另外需要AEN地址允许信号置成低电平，对端口写数据-IOW或是对端口读数据-IOR置成低电平，假设是对端口读数据，信号SIG=/AEN*/IOR*/A9*/A8*/A7*/A6*/A5*/A4*/A3*/A2*/A1*/A0，只要把地址线A0∽A8分别接上非门，然后把A0∽A9，IOR和AEN接在与非门上，地址线上只要出现0200H端口地址，就出现一个高电平脉冲，就达到了单个地址的编码。一般I/O设备都有多个地址端口，即每一台设备占用若干个地址编码，分别表示相应的设备的存储器的地址，通常设计I/O设备地址使用连续的地址码，这样再采用单个地址的编码方法既复杂又难于实现，目前大部分采用通用编程阵列GAL，它以可灵活编程实现各种逻辑功能的特点而成为构成数字系统的理想器件，具有可以设计任意地址范围的译码器，并因其电可擦除、可重新编程、输出逻辑宏单元可组态、可以加密及其成本低等诸多优点而得到广泛的应用。我们采用GAL20V8作为地址译码来设计数据采集卡电路，其相关的部分电路连线图如图2所示。

首先是GAL的24个引脚标号，按顺序排好，然后对输出的引角进行编码，STRAD的地址编码为0208H高电平的写信号，SD0的OE端地址为0202H，OA0是A0的反向，/RDDATA是读74HC245的信号，地址为0200H，低电平有效，IO16的OE端地址是0200H，/DACS的地址为从0200H开始，低电平有效，它再配合其他的器件来实现DA转换器片选及锁存，/WRGAIN写增益信号，地址为0209H，低电平有效，/WR是写入DA转换器的延迟时间，地址为0204H，0205H，0206H，0207H，通过这几个地址写入数据，并且和/WRGAIN写增益信号一起控制前置放大器的放大倍数，其地址为0209H。

GAL的输入信号与PC62的地址线A0∽A9和-IOR、-IOW及AEN相连，输出信号为SD0，此信号是为了打标触发设置的，WR是控制其中一个74HC245总线收发器，OSA0是控制DA转换器的高字节的写入，STRAD是启动AD转换器的信号，WRGAIN是控制前置放大的写增益信号，RDDATA是控制从另一个74HC245读入数据到总线端口的信号，DACS是片选DA转换器的锁存和片选的，-IOCS16是控制高8位的数据写入信号。

四、数据的读写及编程实现

数据的读入即从I/O卡存储器读数据到总线上，然后由主机CPU进行处理，数据的写入即从总线向I/O卡的存储器写入数据，还需地址总线允许信号AEN和I/O端口读信号IOR或I/O端口写信号IOW等信号的配合，才能完成数据的读写。例如：STRAD启动AD转换器的信号，当地址总线选中0208H时，通过GAL译码电路使STRAD出现一个高电平信号，就启动了AD；/RDDATA信号设置地址为0200H，当地址总线上出现0200H地址时，通过GAL译码产生一个低电平，使RDDATA信号有效，并且IO16三态信号允许，74HC245中的数据才能通过ISA总线的数据线SD8∽SD15读到总线上，然后主机CPU进行处理。

调试用汇编程序摘录如下：

MOV DX，0208

OUT DX，AL

MOV CX，0100

A1：LOOP A1

MOV CX，0200

MOV BX，0200

A2：OUT DX，AL

MOV DX，0200

IN AL，DX

MOV AH，AL

INCDX

INAL，DX

MOV [BX]，AX

INCBX

INCBX

LOOP A2

INT 3

五、实验结果及误差改进措施

本数据采集卡可以直接插在PC的ISA插槽上使用，具有方便灵活使用的特点，I/O地址已经设定，一般不需改动，如果改动，可以用GAL编程器重新设置地址，只要把几个端口地址重新编码即可，但相应的软件涉及到端口地址的必须改动。由于采集高频信号需要相当高速度及大容量的要求，我们采用等效采样技术避免了高速度的要求，经过实验验证，本数据采集卡可以实现高频信号的采集，我们是对雷达高频信号的采集，最高频率可达30GHZ。其采集结果如图3所示：

集成电路总结综述 第2篇

关键词：高铁 微机联锁 现场总线

1 引言

随着现代社会的发展，铁道信号技术也是随着发展，微机联锁技术会逐渐得到应用和推广，会慢慢的向网络化、智能化方向发展。特别是在高速铁路方面的应用，由于车速、效率、高安全性的强烈要求下，更加体现了微机联锁的价值。当前联锁逐步向微机联锁方向发展，已经逐步取代了机械、机电和继电集中联锁。

为了确保微机联锁系统能够满足高速铁路运输的所有要求：（1）在安全可靠性方面必须过关；（2）实现各个列车的进出不受影响，排列有序；（3）操作方便，便于工作人员操作，并能对突发的事情及时的做出预警。笔者结合了郑西高铁和京石武高铁建设的基础上，根据工程实施中遇到的实际问题和总结出来的经验，针对国内外微机联锁控制系统的先进技术，对高铁微机联锁系统的硬件系统、软件系统进行初步设计，并对初定的设计进行安全性分析。

2 高铁及微机联锁概述

高铁的概述

高速铁路是指使原来的运输线路更加直线化，轨道的规矩更加标准化，使火车的运输速度速率达到200KM/h以上的铁路运输系统。高速铁路的正常运行需要所有环节协调配合，如运行速度需要达到一个标准，铁路轨道材质、轨矩和技术人员的操作水平等。众所周知，高铁具有输送能力大、运输速度快、安全性能好、受气候条件影响小，准时到达点率高、座位舒适、能耗低等优点。鉴于高铁的这些高要求，需要采用先进的技术对其进行指导，即需要微机联锁来控制其运行，保证铁路运输的高速安全。

随着经济的不断发展，高铁的建设工程步伐正在不断的逐步加快，武汉、郑州、成都、沈阳及其周边城际圈，从长沙到株州后在到湘潭地区，从长春市到吉林市区域，另在赣江、皖江经济区等经济据点，均要按照规划修建城际铁路。除了上述的城际铁路外，在一些重要的省会或是发达城市之间也要构筑高铁，如从广州市到南宁市，从成都到达兰州市、西安市、贵阳市，从太原市到达西安市等。计划到2020年，中国高速铁路时速达到200Km/h及以上铁路建设里程将达到世界一半以上的总里程，即中国的高铁铁路总里程将超过万Km。

微机联锁概述

铁路信号方面的微机联锁是指，车站工作人员根据列车的运行需要对计算机施加命令，计算机在对接收到的信息进行逻辑运算，进而信号的传输实现对信号机及道岔等设备的集中控制，从而来进一步实现相互制约的联锁控制设备，即就是所谓的微机集中联锁。微机联锁系统不单要有快速的处理大量数据的能力，更重要的是要拥有更高的安全性、可靠性。所以，微机联锁系统及其相关的系统中需要各种通信方式的配合使用。其中通讯方式主要有以太网通信、现场总线通信等。

微机联锁与继电联锁的操作方法相似，但是它实现的技术变革为从有接点变为无接点，操作工作人员只需要处理进路始端钮、终端钮即可完成进路。随后计算机将按照工作人员的操作命令执行输入程序、联锁处理程序。按照输入的按钮代码，在进路矩阵中检查是否符合选路条件，找出相应的进路。随后按照代码命令检查对应道岔是否在所需要的规定位置，满足条件后再将道岔转换成所需要变换的位置，最后进行锁闭进路，并构建相对应的运行表。

3 微机联锁方案的设计

微机联锁系统由硬件、软件设备两部分构成。硬件设备包括联锁计算机、安全检索计算机、、安全检验计算机、监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。软件设备友车站数据库和进行逻辑运算的应用程序两部分构成，它是制约进路、信号机和道岔的核心部分。其中微机联锁结构示意图如图1所示。

硬件设备设计

微机联锁系统根据设计要求，选用了所需要的硬件，由五个系统构成，其中包括由上位机和控制台构成的监控系统；由联锁机等构成的主控系统；由采集结合、继电控制电路及动态驱动设备构成的接口系统；由监测系统、维修机构成的辅助系统；电源系统。对于硬件设备的设计，由于篇幅的问题，这里紧介绍监控系统和主控系统，其余的三大系统不再赘述。

监控系统

高铁信号监测系统对铁路信号设备的运行质量进行实施监测，保证铁路运输的安全。它将现代最新技术设备，如传感器、现场总线、数据库等技术融合在一起，实时对设备的运行状态进行监测，保证列车高速安全运行。

根据设计要求选用监控机配置如下：

（1）主机板：主频为66MHZ，内存的最大容量为128M，1个软盘驱动器，硬盘的容量为20G，能够满足操作记录、报警记录等信息的所有存储。

（2）串行通信接口：型号为RS232，数量为2个，1个CRT，尺寸为15英寸。

（3）网络板的型号为CP一01，能够与联锁机进行通信。

（4）1块以太网卡，并拥有多屏VGA显示图卡、语音声卡和局域网通讯卡。

根据高铁的需要，选用2台彩色监视器，能够进行站场图形显示，设备的运行状态，并能对出现的事故作出相关的报警等。监控系统的结构示意图如图2所示。

主控系统

主控系统机柜由电源层、计算机层、采集层、驱动层和零层五部分组成。根据设计要求，选择的配置如下：电源层的采集电源、驱动电源、计算机电源工作电压分别为12、12、52V；计算机层根据高铁的需要选用的设备为STD5093微处理器板、AS-1指示报警板、NSTD一01通讯板、STD1604 I/O接口板；采集层中的采集母板里侧、背侧用的是96芯插座、32芯插座，采集板运用的是光电隔离技术，通过电源层的STDSV供给5V电，12V采集电源由采集母板提供12V电压供电；驱动层的配置与采集层一样；零层由联锁总线切换合、接地端子和零端子组成，其中联锁总线切换合共装有6个接插端口，接地端子是用来进行接地保护的，零端子共两个，分别为电源配线和切换校核的配线。

软件设计

高铁微机联锁系统的应用软件由四部分构成：

（1）信息处理：其中包括有操作信息处理、信息处理表示、维护信息的处理和管理信息的处理。

（2）进路控制功能：输入操作命令，实现进路的选出，进路的锁闭，进路的解锁等功能，并对那些没有选出的进路进行错误提示。

（3）执行控制：其中包括输出控制和输入功能。

（4）自动检测与诊断：能够自动的检测出硬件、软件的故障及其位置，同时并能检测出联锁程序在运行中的外在现象。

信息处理、执行控制和自动检测与诊断是系统本身具有的功能，不需要详细的在此陈述，这里详细的把进路控制功能做一下设计说明。

为了保障指挥的准确性，提高高铁运输效率，排除工作人员对车站作业的影响，减轻工作人员的劳动强度，按照高铁运输的需要，系统软件采用的是列车进路程序控制技术，即列车进路为自动办理，根据要求采用的是PRC进路系统。

PRC系统由四种功能组成，如下：

（1）输入功能：高铁列车进路的计划表的输入，提出了列车进路的始端信息、终端信息。计算机能在进行自动排列进路之前，工作人员首先将高铁列车日班计划表输入到计算机中。

对于信息采集来说：1）列车的位置，计算机对其进行排列前必须知其所在的位置，过早过晚都会道岔的闭锁和解锁造成造成很大的影响，会造成排列进路的失效；2）股道状态，计算机必须及时作出预警，提示工作人员，以防在安排的股道上让其它列车使用。

（2）逻辑运算功能：计算机能够按照工作人员的命令指示，进行逻辑运算。

（3）进路控制功能：这是列车进程自动控制系统的核心部分，根据列车运行计划表及其车次等信息来自动安排列车进路排列。

（4）人工干预功能：工作人员能对该系统进行人工干预，如在进路控制命令输出之前，计算机会就是否需要人工排列向工作人员作出提问，工作人员必须作出干预，否则，系统会直接进入自动排列模式，可能会造成事故的发生。

4 现场总线

现场总线通信是在20世纪末发展起来的，被称为自控领域的局域网，能够使现场设备和自控系统之间进行数字式、多分支结构通信。它在高铁的微机联锁控制系统方面得到了很广的应用。

现场总线由物理层、数据链路层、应用层和用户层四层构成，其功能如下：

（1）物理层：该层需明确现场总线的传输介质、现场总线的传输速率、现场总线的最大传输距离和现场总线的拓扑结构等。根据高铁的需要，选择现场总线的传输介质为光纤，现场总线的拓扑结构为点对点型。选用了高速的H2总线高速率的现场总线，H2为高速总线，其传输速率能够达到1Mbps/750m或，H2每段最多的节点数可以达到124个。

（2）数据链路层：在现场总线中，为了避免通信的延迟，采用管理方式是集中式的。根据高速铁路的需要，数据链路层选用的是LIN MASTER DEVICE令牌环网方式。

（3）应用层：该层由FMs（Fieldbus Messaging Specification）子层和AFS（Fiedl Access Sublayer）子层组成，上层提供了或索取方式，下层与数据链路层相衔接。

（4）用户层：该层按照规定制定了一些标准的（Function Block）功能模块，其中包含有基本功能、先进、计算、辅助功能块，其数量分别为10个、7个、7个、5个。这些标准的功能块均有输入、输出、算法、参数功能要素，会分别满足各自不同的要求。

5 安全性分析

根据高铁的现实情况，选用的是TMR系统，并对该系统的安全性进行分析，假如3个冗余模块都在正常工作，分别命名为A、B、C。三取二表决方法的意思是只要两个以上的模块正常工作，认为系统才是安全的。TMR系统的一个优点就是能够顺利的检测出出现故障的那个单一模块，这样就可以很高的提升了系统的安全性能。另外，将3个冗余模块以外的所有模块看成一个整体，就是所谓的设备。为了简化分析过程，假设所有模块的修复率、故障率均为相同，则TMR系统简化状态转移图如图3所示，其中：W-正常工作状态，P-安全状态，F-非危险故障状态，D-故障状态。

针对于上面的TMR系统的安全度分析可知，高铁微机联锁控制系统的设计的TMR系统是可靠的，该系统是安全的。

6 结论

（1）随着计算机技术的进一步发展，微机联锁在铁路方面的应用得到了更为广泛的推广，尤其在高速度运行下的高铁列车，微机联锁在高铁方面的应用不仅减少了劳动工作人员的工作强度，最重要的是提高了其运行的安全性，保证了乘客的生命安全。

（2）根据高铁高速运行的本身特点，微机联锁从硬件和软件方面进行设备配置，满足其运行需要。另外，配置了与微机联锁各系统正常运行的现场总线通信系统，最后对该系统的安全性进行验证，验证结果表明，该系统是安全的，能够满足其运行安全的需要。

参考文献：

[1] 赵志熙.微机联锁系统技术[M].北京：中国铁道出版社，1996：1-162.

[2] 吴汉麒.国外铁路信号新技术[M].北京：中国铁道出版社，2003：10-47.

集成电路总结综述 第3篇

一直以来对于巡检员巡检电力系统高压架空线路现场收集的信息和方法虽然都制定有相关标准，但在现场很难严格控制，造成数据缺乏统一性和规范性。在巡线工作完成后数据需要进行汇总和总结，针对多次巡视的数据缺乏一个有效的统一管理手段，往往无法有效地用于查询、比较和判断。因此开发一套数据采集分析管理平台，使每次采集的信息在工作完成后回传至管理平台，实现巡线工作的统一管理具有很大实际意义。该软件平台的研究，将系统地整合现场信息，实现有效快速的查询、检索和分析。当采集的大量数据通过平台有效汇总和管理后，针对现场状态的总结、历史数据比对以及趋势变化分析等一系列功能将得以实现，可极大地提高线路巡线的工作效率和有效性，从而增强架空线路通道维护能力，提高线路巡线工作的管理水平，对保证输电线路的安全稳定运行有极大的实际意义。高压架空线路巡检数据采集分析管理平台是实现对巡检员采集记录下的数据进行存储、分发、挖掘、整理、分析、处理的后台管理系统，系统采用开放式接口维护线路和杆塔的基本信息，巡检员统计线路和杆塔信息，录入到管理平台，便于管理人员查看线路和杆塔是否需要维护或者隐患是否解决。

2主要功能

该平台主要包含以下3个功能模块：数据接入与存储通过内外网加密及隔离装置，实现对巡检工作人员采集的现场数据进行汇总，实现数据统一存储，可以快捷准确检索相关数据信息，该数据通过接口可以与其他系统相衔接。数据统计与分析当大量的巡检信息被有机的归类以后，可以与工作人员的实际经验结合，依托系统内置的分析工具对数据进行分析和总结，用来汇总过往线路安全信息，并有效地预测未来隐患可能出现的位置。工作人员巡视管理管理人员可以在地图上查看巡检人员的巡视路线。通过GPS对巡检员进行定位，后台管理平台根据位置信息，自动在地图上生成巡视路线。实时定位巡视人员的位置，并通过地图显示。

3系统安全性考量

由于电力系统数据传输安全性要求较高，本系统通过对传输数据的AES加密和解密，确保了信息传输过程的安全；通过对设备入网、用户和应用服务权限的认证，确保了平台的安全。

4结语

集成电路总结综述 第4篇

导论讲了一些全面的概述，介绍了一些数字电路的基本特性，比如通过CMOS门介绍了数字电路的再生性、噪声及噪声容限，以及一些评价指标等。

书中介绍了 CMOS 互补逻辑门的再生性，但是现在的集成电路基本都是用互补 CMOS 门构成的，基本都满足这个特性。

（1）成本 芯片成本 = 圆片成本 每个圆片的芯片数 × 芯片成品率 \begin{equation} 芯片成本=\frac{圆片成本}{每个圆片的芯片数 \times 芯片成品率} \end{equation} 芯片成本=每个圆片的芯片数×芯片成品率圆片成本​​​

成品率 = 每个圆片上完好的芯片数量 每个圆片上芯片的总数量 × 100 % \begin{equation} 成品率 = \frac{每个圆片上完好的芯片数量}{每个圆片上芯片的总数量} \times 100\% \end{equation} 成品率=每个圆片上芯片的总数量每个圆片上完好的芯片数量​×100%​​

（2）待续。。。

集成电路总结综述 第5篇

1个别引脚电压不符合标称值

我们能够正常有效的使用广播电视发射机的关键是要保证其平稳的运行。但是在实际情况下，集成电路的部分偶然故障和必然故障都会严重影响广播电视发射机的稳定性，偶然故障指的是人为造成了集成电路方面的故障，必然故障是长时间的使用带来的磨损老化导致故障。这些情况造成的故障需要我们有准确的判断来进行检测和维修。首先是比较各引脚对地和标称值的直流工作电压，通过判断差异来看集成电路是否损坏。这是在判断检修集成电路是否损坏的一个最常用的方法（陈健，试析电视调频发射机的使用和维护技巧，中文信息，2017年第6期）。但是要注意的是，有些非故障性的误差要注意甄别，不能单纯的来判断。测量电压时，可能会有引脚电压和其他原理图或资料中标识的电压不符，这时不要根据自己的经验简单的去判定集成电路损坏，也有几个特殊的因素需要排除后才能确定。

准确分析电压

首先要看标准电压是否准确，这是因为有一部分说明书原理图上标识的电压数值与实际上的有较大差别，更有些是错误的。出现这种情况应该做的是对照分析一些有关资料，甚至是内部原理图和电路之后，才能在理论上通过计算估算来判断是否出现了电压错误（张子路,李祥，基于单片机的发射机控制系统，黑龙江科技信息，2017年第9期55页）。不同工作状态下的电压的情况是不同的，所以在判断之前，首先要分清当前电压的性质。集成块的引脚会因为输入信号不同出现变化，所以只要观察个别引脚在输入信号大小所产生的变化和电压情况。如果电压正常，就说明此电压属于某种工作电压，在特定的条件下，不同的工作状态也会导致所测电压不同。

需要注意的是，引脚电压变化可能是由电路引起的。当个别引脚与其相关的电路连接的是电阻值不稳定发生变化的电位器。当这些东西的位置不同，电压也会出现变化，所以当出现引脚电压不符的情况，首先要思考引脚的位置或与其关联的开关等的变化。可以通过旋动开头来观察引脚是否是标准值。要尽量避免自己的测量失误。万用表表头的内阻不同，直流电压档也不同所以产生了误差。一般情况下标注的直流电压的测试标准是以仪表为准的。在用万用表测试时，就会造成低于原来标注结果的电压。另外，不同电压档也是有区别的，当大量程档时，读数偏差越大。IC的判断要根据电压对其正常工作是否有较大的影响，并且观察其他引脚电压，观察分析相应的变化，严谨的得出结论。正常情况下，引脚电压没有出现问题，可以认为IC正常，相反引脚电压异常，要从最偏离的地方入手，如果元件没有损坏，那IC卡大概率是故障的情况。以上是在集成块没故障时，因为某种情况所导致的结果和标准值不同，总的来说，规定准确的测试条件是测试电压电阻的重点。更要注意的是，在实测经验记录中规定了测试条件才能使结果更加的准确。通常情况下，我们把各电位器在中间位置旋停。在上面的几个因素被排除后，如果标称值与个别引脚电压的数值还是不同，就要进一步分析，在这种情况下有两种可能。首先是集成电路可能本身就有故障；其次集成块可能在电路发生故障。这两种故障源需要准确的分辨，修理集成电路是才能更加得心应手（闫婷，分析小功率调频发射机集成电路MC2833P及其应用，科技传播，2017年第20期）。

2普测电感开路

在科学技术突飞猛进的当下，发射机也在智能化方面和自动化方面进行了革新。而在这其中的控制系统在固态化与集成化程度最高，可以说是广播发射机的大脑，所以快速高效的检测和对集成电路准确的判断维修成为了广播电视发射机日常的维护维修的重点。在发现电压异常后，判定集成电路损坏与否的另一种方法是测试它的元器件的工作情况。因为定阻值是在断电的情况下测量，所以安全性可以得到保障，就算不了解工作原理或资料和数据匮乏，也可以对它的电路检查。在电路中，对元器件快速的来测量，用于确定明显的故障是不是存在。下面是一些具体操作：首先用万用表较低档R×10Ω来测量正反向电阻值。在这种欧姆档位低的情况下，电路基本不会影响到测量数据，但是二极管和与三极管却可以显而易见的看见正反向电阻，而且PN结更加容易被发现异常情况如电阻增大或者短路。另外也可以普测电感是否开路，断定电感开路的标准是其两端阻值较大时，即为开路。而电路不同元件参数不同，在欧姆档位上测量电容电阻也不同，为了排除因为电路产生的电压变化，就需要检查明显的短路和是否存在开路性故障。

3各点电位符合测量电压

首先参考供电电压，然后对集成电路内部观察的元件构成的电路。计算估算各点电位时，可以通过测试点的电压来完成，最后看是否符合所测量的电压，由此来对集成块是否损坏来进行判断。在这些的前提是，需要有完整的集成块和电路的内部电路原理图（杨惠生，10kW全固态中波数字调幅广播发射机调制与故障处理，西部广播电视,2018年第3期209-210页）。

4对比数据时的注意事项

测试集成电路要注意以下几点：首先要先熟悉集成电路的工作方式和其他有关电路的工作原理，再开始检修；在查看修理之前要了解将会用到的集成块、内部电路、以及元件等等的工作原理才能开始。真正的熟悉这些之后，就可以容易的检查分析了。这一种方法是通过对比万用表所测量的集成电路正反向电阻值和正常的数据来判断好坏。首先在对比待查数据前，要有足够的同型号机型的集成电路的可靠数据来支撑，以下三点在测量时需要注意：首先为了保护电表和元件，要断开电源再开始测量。然后万用表电阻电压要小于6V，R×1k挡的量程是最合适的。其次与IC相关的引脚参数测量时，不光要观察电位器滑动臂的位置，还要注意测量环境和电路元件是否正常工作完好。

5脱离印刷电路板

我们把集成电路没有和电路连接前，测量的正反向电阻值叫做非在线数据。它的特点是通用性强。具体的测量方法如下：首先要用空心针头或者烙铁来脱离印刷电路板和被查的集成电路的接地脚。然后测量对比怀疑的引脚。在保证不影响数据的情况下，要用引脚和印刷版开路来检测所怀疑的连接地或者电源是否有小阻值电阻。集成电路测量的电阻值不受到电路阻值的影响时方可停止。需要注意的是，这种方法存在误差和差异，是由于不同批次型号会产生不同数值，所以要求对内部结构有着充分了解的前提下再分析判断集成电路是否故障（杨斌，DAM发射机开关机控制电路原理剖析与检修，东南传播,2018年第10期160-161页）。

6更换集成电路

这种方法简单快速减少了许多的麻烦。但是需要注意的是，想要不改变原来电路的引线，可以选择代换同类型的集成电路，这样方便快捷，对恢复原来机器的性能指标来说也是最容易的。选用同型号的集成电路代换的，这样可不改变原机电路的引线，简便易行，容易恢复原机的性能指标。注意在拆卸原机时要心态平稳，最忌乱拔乱撬，要判断在当前的条件下选择哪种拆卸方法才是最安全的。如果还没有确定集成电路损坏，或者的电路故障时，不加思考的判断然后换新的集成电路，这样可能会导致集成电路再次损坏。

7总电流测量法

讲述了几种常见的故障检测维修的方法，但不是只有这些，在了解这些方法之后也需要结合自身的经验来准确判断，只有准确快速的在排除故障前迅速找到故障点才是重中之重。另一种判断IC是否损坏的方法是检测其电源总电流。因为IC有绝大多数耦合的内部特点，所以在其损坏时，会引起截止，这样总电流就会发生变化。这种测量总电流方式也是一种比较简单的方法。而且也可用之前通路的电压降，运用欧姆定律来计算电流值。

结束语：

集成电路总结综述 第6篇

一、集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业的企业所得税优惠政策

1.对于符合国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，实行两免三减半。自获利年度起，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。2.对于符合国家鼓励的重点集成电路设计企业和软件企业，实行五年免税，以后年度享受10%的企业所得税率。自获利年度起，第一年至第五年免征企业所得税，接续年度减按10%的税率征收企业所得税。3.对于国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业条件和国家鼓励的重点集成电路设计企业和软件企业，由工业和信息化部会同国家发展改革委、财政部、_等相关部门制定。［例1］某企业是一家集成电路封装企业，企业所得税享受两免三减半优恵，企业获利年度是2018年。2020年度符合国家鼓励的集成电路封装企业条件，假设该企业2019年度盈利，2020年度应纳税所得额为10000万元。该企业2020年度应纳企业所得税=10000×25%×50%=1250（万元）。

二、集成电路生产企业的企业所得税优惠政策

对于集成电路生产企业按完全生产集成电路和按项目生产集成电路享受企业所得税优惠，同时对不同的生产线宽集成电路也有不同的企业所得税优惠。下面我们分不同情况进行分析。1.集成电路线宽小于28纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于28纳米（含），且经营期在15年以上的集成电路生产企业或项目，10年免税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算10年免税；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算10年免税，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。2.集成电路线宽小于65纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于65纳米（含），且经营期在15年以上的集成电路生产企业或项目，五免五减半，第一年至第五年免征企业所得税，第六年至第十年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算五免五减半；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算五免五减半，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。3.集成电路线宽小于130纳米（含）。对于国家鼓励的集成电路线宽小于130纳米（含），且经营期在10年以上的集成电路生产企业或项目，两免三减半。第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。按完成生产集成电路企业自获利年度起计算两免三减半；按项目生产集成电路自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起计算两免三减半，但企业需要集成电路生产项目需单独进行会计核算、计算所得，并合理分摊期间费用。对于国家鼓励的线宽小于130纳米（含）的集成电路生产企业，属于国家鼓励的集成电路生产企业清单年度之前5个纳税年度发生的尚未弥补完的亏损，准予向以后年度结转，总结转年限最长不得超过10年。［例2］某企业是一家集成电路生产企业，企业所得税享受两免三减半优惠，企业获利年度是2016年，属于国家2020年度鼓励的集成电路生产企业清单內企业。假设该企业2017年度盈利，2018年度发生亏损8000万元，2019年度应纳税所得额10万元，2020年度应纳税所得额为10万元。按照原有政策，亏损弥补结转年艰不超过5年，2018年度未弥补的庁损6000万元最长可延至2023年度弥补，根据45号公告的规定，亏损弥补结转年限不超过10年，2018年度未弥补的亏损6000万元，最长可延至2028年度弥补。4.国家鼓励的集成电路生产企业或项目清单由国家发展改革委、工业和信息化部会同财政部、国家_等相关部门制订。

三、集成电路产业和软件产业企业所得税新旧优惠政策衔接

号公告第五条明确：符合原有政策条件且在2019年（含）之前已经进入优惠期的企业或项目，2020年（含）起可按原有政策规定继续享受至期满为止，如也符合本公告第一条至第四条规定，可按本公告规定享受相关优惠，其中定期减免税优惠，可按本公告规定计算优惠期，并就剩余期限享受优惠至期满为止。符合原有政策条件，2019年（含）之前尚未进入优惠期的企业或项目，2020年（含）起不再执行原有政策。［例3］某企业2017年为获利年度，是一家集成电路（线宽为28纳米）生产企业，经营期限为15年，属于国家2020年度鼓励的集成电路生产企业清单内企业。按原政策，企业可享受五免五减半优惠，按45号公告，企业可以享受十年免税优惠。因此，该企业可在2020年度至2026年度亨受企业所得税免税优惠。号公告所称原有政策，包括：《财政部、国家_关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展企业所得税政策的通知》（财税［2012］27号）、《财政部、国家_发展改革委工业和信息化部关于进一步鼓励集成电路产业发展企业所得税政策的通知》（财税［2015］6号）、《财政部、国家_发展改革委工业和信息化部关于软件和集成电路产业企业所得税优惠政策有关问题的通知》（财税［2016］49号，以下简称财税［2016］49号）、《财政、部_国家发展改革委工业和信息化部关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》（财税［2018］27号）、《财政部、_关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》（财政部_公告2019年第68号）、《财政部、_关于集成电路设计企业和软件企业2019年度企业所得税汇算清缴适用政策的公告》（财政部、_公告2020年第29号）。［例4］某企业2015年成立，是一家集成电路（线宽为微米，等于250纳米）生产企业，至2019年仍未获利。到2020年，该线宽集成电路生产不再属于国家鼓励范围。按45号公告，该企业2020年起不再执行原五免五减半优惠政策。号公告自2020年1月1日起执行。4.集成电路企业或项目、软件企业按照原有政策规定享受优惠的，税务机关按照财税［2016］49号第十条的规定转请发展改革、工业和信息化部门进行核查。

四、集成电路产业和软件产业享受多个企业所得税优惠政策

集成电路总结综述 第7篇

反相器是所有数字设计的核心，一旦清楚了它的工作和性质，设计诸如逻辑门、加法器、乘法器和微处理器等比较复杂的结构就大大简化了，因为这些复杂的结构的电气特性都可以通过反相器推导出来。 书中对这章的分析着眼于导论给的几个不同的设计指标：成本、完整性和稳定性、性能、能量效率

上图是CMOS反相器的VTC曲线，可以分为5个区域，每个区域的MOS管的导通情况如图中的表格所示。 当CMOS器件为短沟器件时，可能存在速度饱和，速度饱和时的CMOS的VTC曲线如上图所示。

CMOS反相器的开关阈值电压 V M V_M VM​定义为 VTC曲线中 V i n = V o u t V_{in}=V_{out} Vin​=Vout​的点。在该点由于 V D S = V G S V_{DS}=V_{GS} VDS​=VGS​,PMOS和NMOS都是饱和的。我们假设电源电压足够高，PMOS和NMOS都可以被认为是处在速度饱和（即 V D S A T < V M − V T V_{DSAT}VDSAT​<VM​−VT​），同时，忽略沟长调制效应，于是可以根据两个器件的电流相同+速度饱和时的速度公式列出下式：

k n V D S A T n ( V M − V T n − V D S A T n 2 ) + k p V D S A T p ( V M − V D D − V T p − V D S A T p 2 ) = 0 \begin{equation}\begin{split} k_nV_{DSATn}(V_M-V_{Tn}-\frac{V_{DSATn}}{2})+k_pV_{DSATp}(V_M-V_{DD}-V_{Tp}-\frac{V_{DSATp}}{2})=0 \end{split}\end{equation} kn​VDSATn​(VM​−VTn​−2VDSATn​​)+kp​VDSATp​(VM​−VDD​−VTp​−2VDSATp​​)=0​​​ 求解 V M V_M VM​得到： V M = ( V T n + V D S A T n 2 ) + r ( V D D + V T p + V D S A T p 2 ) 1 + r \begin{equation}\begin{split} V_M = \frac{(V_{Tn} +\frac{V_{DSATn}}{2})+r(V_{DD}+V_{Tp}+\frac{V_{DSATp}}{2})}{1+r} \end{split}\end{equation} VM​=1+r(VTn​+2VDSATn​​)+r(VDD​+VTp​+2VDSATp​​)​​​​ 其中， r = k p ∣ V D S A T p ∣ k n ∣ V D S A T n ∣ = W p μ p C o x ∣ V D S A T p ∣ / L W n μ n C o x ∣ V D S A T n ∣ / L = W p μ p ξ s a t p W n μ n ξ s a t n = v s a t p W p v s a t n W n \begin{equation}\begin{split} r=\frac{k_p|V_{DSATp}|}{k_n|V_{DSATn}|}=\frac{W_p\mu_pC_{ox}|V_{DSATp}|/L}{W_n\mu_nC_{ox}|V_{DSATn}|/L}\\ =\frac{W_p\mu_p\xi_{satp}}{W_n\mu_n\xi_{satn}}\\=\frac{v_{satp}W_p}{v_{satn}W_n} \end{split}\end{equation} r=kn​∣VDSATn​∣kp​∣VDSATp​∣​=Wn​μn​Cox​∣VDSATn​∣/LWp​μp​Cox​∣VDSATp​∣/L​=Wn​μn​ξsatn​Wp​μp​ξsatp​​=vsatn​Wn​vsatp​Wp​​​​​ 上面假设了PMOS和NMOS的栅氧厚度相同。当 V D D V_{DD} VDD​的值较大时， V M V_M VM​可以化简为： V M ≈ r V D D 1 + r \begin{equation}\begin{split} V_M \approx \frac{rV_{DD}}{1+r} \end{split}\end{equation} VM​≈1+rrV

集成电路总结综述 第8篇

呼明亮，车炯晖，赵君，任晓琨

（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

摘要：为了实现数据采集系统实时性、通用化、小型化设计，该文提出了一种基于IEEE-1394总线的高速数据采集系统设计和实现方案。硬件架构上，系统采用IEEE-1394总线专用芯片，实现了数据高速率、高可靠性传输；采用FPGA+DSP的数据处理架构，将数据采集与算法处理分开独立运行；采用FPGA静态局部重构技术，实现了不同子系统的功能配置；采用开关动态切换技术， 实现了信号采集的灵活配置和小型化设计。软件架构上，系统采用模块化设计思路，实现了不同工作模式之间的切换。实验表明该系统具备很强的数据采集与解算能力。

关键词：数据采集；IEEE-1394；静态局部重构；模式配置

Design of a High-speed Data Collecting System Based on IEEE-1394 Bus

HU Ming-liang， CHE Jiong-hui， ZHAO Jun， REN Xiao-kun

（Xi'an Aeronautics Computing Technique Research Institute，AVIC，Xi'an 710065， China）

Abstract： In order to achieve the design of data collecting system in real-time， universal and miniaturization， this paper introduces a design and implementation of a high-speed data collecting system based on IEEE-1394 Bus. In the hardware architecture， the IEEE-1394 Bus dedicated chips are used to achieve the high-speed data acquisition and reliability transmission. By using FPGA+DSP data processing architecture， the data acquisition and processing algorithms run separately. By using the static partial reconfiguration technology， different subsystem achieves specific functional configuration. By using switch technology， the circuits of analog signals implement flexible configuration and come in pattern design. In the software architecture， a modular design concept is used to the system design， and switching between different operating modes is realized. The system has the strong advantage of data collection and solver capabilities as illustrated in the experiment.

Key words： date collection； IEEE-1394； dynamic partial reconfiguration； configuration

飞机机电管理数据采集系统目前正朝着集中解算，分布式采集和控制的方向快速发展，为了更真实、准确地反映被测对象的特性，许多测试项目转向动态参数测试。这对测试系统的实时性、可靠性、数据传输速率等指标提出了更高要求。传统串行总线数据传输速率较低、灵活性较差，无法满足数据采集动态测试要求。IEEE-1394（Fire Wire）因其高数据传输速率、高可靠性、配置灵活、易于扩展等优势，为高速数据采集系统及其子系统间的互连提供了快速方便的解决方法。IEEE-1394标准中规定的协议较为复杂，实际应用中多采用专用总线接口芯片。数据采集系统的控制芯片常用单片机或DSP（数字信号处理器）实现，但其工作时钟频率受限，难以适应高速数据采集系统的实时性要求。FPGA（现场可编程门阵列）可以构建高度并行的架构，具有很高的吞吐量和原始数据处理能力，但实现复杂算法较为困难，而FPGA+DSP方案，弥补了系统设计的不足：系统数据采集的控制、缓存及设备通讯，用FPGA硬件实现，而复杂算法处理由DSP独立完成。

基于上述理论，该文设计了一套以DSP为主控制器，FPGA为协处理器搭建接口电路，通过1394B总线接口与机电管理系统信息中心进行信息交互的数据采集系统。系统利用静态局部重构技术，提高了数据采集系统的通用性；利用开关动态切换技术实现了模拟信号采集电路的小低轻构型，系统具备很强的数据采集与解算能力，具备较强的现实意义。

1 系统简介

数据采集系统功能配置如图1所示，从硬件系统结构考虑，该系统为一个16位内部数据总线结构的计算机。该功能该结构以负责主控任务的微控制器DSP和输入/输出逻辑控制的FPGA为核心（DSP与FPGA通过并行数据总线连接），通过1394B总线接口与机电管理系统进行数据交换。每一路输入接口通过信号调理等预处理电路后，由FPGA负责完成数据采集，微控制器通过内部总线访问FPGA获取所有模拟量、离散量接口的采集结果，将结果经变换和算法处理后，周期上传至数据中心；微控制器同时将需要输出接口的总线命令通过FPGA控制各个接口。地面维护设备通过控制RS422/RS485与微处理器进行串行通讯，实现数据采集系统的地面维护。

图1 数据采集系统结构框图

2 硬件方案设计

基于IEEE-1394数据采集系统在硬件上设计可分为IEEE-1394总线通讯模块、微控制器与电路、接口调理电路、接口采集电路、电源电路等几部分电路。

IEEE-1394总线高速数据通信方案设计

IEEE-1394标准中规定的协议比较复杂，实际应用中多采用专用总线接口芯片实现，1394B因其更高的传输速度和更远的数据传输距离而得到了广泛的应用。系统设计中， 1394B总线以子卡的形式安装在数据采集系统内部，实现远程节点（RN）功能，完成总线通信协议处理等功能。1394子卡系统功能框图如图2所示，包括以下功能单元：FPGA电路、链路层、物理层、电源电路、时钟电路、异步存储器总线接口电路。

1394子卡在标准1394B总线通讯模块基础上，采用高性能FPGA实现了专用协议处理IP核、链路层（LINK）IP核等功能，具备1394 电气信号驱动能力。物理层（PHY）接口设计采用专用芯片，实现了和链路层的无缝连接。为满足TMS320C6713异步总线需求，子卡采用异步存储器总线接口，与主控制器间通过双端口进行收发数据的交互，实现与微控制器的数据和指令交换。该模块的数据收发通过接收STOF数据包修正本地时间偏移，并支持多种传输速率。

图2 异步总线1394子卡功能框图

高速数据采集解决方案

本设计利用DSP+FPGA架构实现数据采集系统的数据处理和逻辑控制。DSP作为系统核心，包括了整个系统的控制和运算部分，设计选用TI公司生产的高精度浮点型DSP芯片TMS320C6713，其片上资源及处理速度完全满足系统设计要求。FPGA作为系统协处理器，主要承担底层算法及逻辑控制，设计选用Xilinx公司的TFF1136芯片，该芯片具备时钟管理能力强、RAM及FIFO空间大、I/O资源丰富等优势，满足数据采集要求。DSP和FPGA最小系统及电路设计较为成熟，该文不再赘述。高速数据采集解决方案的关键技术主要包括静态局部重构技术和模拟信号采集电路设计。

静态局部重构技术方案设计

不同机载子系统对模拟信号和数字信号需求不同，设置固定数量信号通道必然会导致某类接口通道的浪费和硬件利用率的降低，应用FPGA的静态重构技术可实现该功能。静态重构技术是指，系统运行前，FPGA在外部逻辑的控制下，通过重新下载存储器中不同目标系统的数据，实现芯片逻辑功能改变的技术。图3中数据采集系统工作于液压子系统，该接口运行前，FPGA内部功能模块配置为液压子系统的目标数据，通过切换模拟开关矩阵实现信号通道的配置。图4中数据采集系统工作于起落架子系统，FPGA内部功能模块配置模式与图3液压子系统配置方法相同。同理，当数据采集系统工作于其他机载机电子系统时，按照同样方法进行配置。

图3 液压子系统数据采集系统功能配置

图4 起落架子系统数据采集系统功能配置

模拟信号采集电路设计

飞机机电管理数据系统采集系统中，模拟信号的采集最为广泛，其处理过程相对复杂。考虑到不同应用环境下对系统资源的不同需求，硬件应尽可能少占用系统资源，因此逻辑设计采用异步设计。主控制器DSP和逻辑控制器FPGA通过缓冲区进行通信。FPGA完成上电配置后，按固定周期依次实时采集系统模拟量输入，并将结果缓存于数据FIFO中；主控制器依据总线命令，读取缓冲区内容，并对采集数据进行滤波处理、变换、谱分析等操作后，通过1394B总线将采集结果上传至飞机机电管理数据中心。

图5所示为模拟信号采集电路硬件原理图，分别由调理电路、多路选择器、比例放大电路、A/D转换电路和控制电路组成。调理电路中设置了一阶RC低通滤波器，信号进入多路开关前通过两个二极管分别将输入电压箝位在+15V和-15V之间，用于保护后级多路开关和运算放大器。比例放大电路增益为，AD转换器输入电压量程范围为±10V，故系统采集电压范围为±。AD转换器采用美国Burr-Bown公司生产的12位AD转换芯片ADS774作为模拟量采集芯片。该芯片具有高通过率、低功耗、高精度等特性，支持双极性输入， 信号输入范围可配置，系统设计中将其配置为0～±10V；该芯片线性误差为±2LSB，参考电压为，转换时间最大，满量程误差为±，失调误差最大为±10mV。AD转换最小单位为：，满足系统设计要求。

图5 模拟量输入原理框图

3 软件方案设计

数据采集系统软件共分为四个模块（组件），即初始化模块、接口控制模块、故障处理模块、地面支持模块，具体工作流程如图6所示。

图6 软件工作流程

1） 系统上电或复位状态下，软件完成硬件初始化和系统初始化，置所有输出接口保持预设的状态；

2） 系统软件依据配置信号选择调用接口控制模块或地面支持模块；

3） 接口控制模块下，数据采集系统通过IEEE-1394总线接口接收总线异步流数据包，设置总线接收和总线发送偏移，并判断系统工作模式，进入正常工作模式或安全工作模式；

4） 正常工作时，数据采集系统以固定总线周期进行数据采集和输出调度，并对实时任务进行在线监测，向机电管理数据中心周期上传数据采集结果和状态；

5） 自检工作时，置所有输出接口保持上电预设状态，对硬件接口进行自检，记录故障接口，并向机电管理数据中心上传自检结果；

6） 地面支持模块下，可将NVRAM在实时任务或BIT中记录的数据信息通过串行口下载到地面设备上，同时可实现数据采集系统的软件维护和升级。

4 结束语

本文介绍了一种基于IEEE-1394总线的高速数据采集系统设计和实现方案。设计从提高数据采集系统的实时性、通用性、小型化的角度出发，通过采用IEEE-1394专用总线芯片和FPGA+DSP的数据处理架构，极大的增强了系统数据处理能力和动态实时响应速度。系统能够根据不同机载子系统对模拟信号和数字信号数量的不同需求，通过静态局部重构技术实现灵活配置，满足采集要求；针对机载子系统模拟信号使用广泛、处理复杂的特点，系统采用软件开关动态切换技术，实现了信号采集的灵活配置和小型化设计。经过系统级验证，该方案工作稳定，满足数据采集速度及采集精度的要求，且方案具备安装方便，小型化，通用性等优点，具有较强的现实意义，可广泛应用于航空、航天和工业等各个领域。

参考文献：

[1] 李世平，戴凡，汪旭东. IEEE-1394（Fire Wire）系统原理与应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[2] 聂浩，许敬旺，康晓军，等. IEEE1394接口设计[J]. 航天返回与遥感， 2011（8）.

[3] 王文武，曹治国，张贵清，等. 基于FPGA和DSP的并行数据采集系统的设计[J].微计算机信息，2004，20（11）.

[4] 杨晓峰，刘玉娇，姚恩涛. FPGA动态局部重构在通用远程接口单元设计中的应用[J].测控技术， 2012，31（9）.

[5] 梁海涛，王晓丹. 基于ISA总线的多路模拟量采集卡的设计[J].计算机测量与控制，2004，12（11）.

集成电路总结综述 第9篇

用半导体物理知识解释比较合理。沟道出现的原因就是由于出现反型层。沟道下面有个耗尽层。

1、NMOS 管重掺杂区域源区和漏区，衬底为 P 型。电位低的一端是 S，电位高的一端为 D。 2、 V g s V_{gs} Vgs​ 超过阈值电压 V T n V_{T_{n}} VTn​​ 时管子导通，小于 V T n V_{T_{n}} VTn​​ 时截止。 3、阈值电压大于 0 的 PMOS 管称为增强型 PMOS，阈值电压小于 0 的称为耗尽型 PMOS。

1、PMOS 管，衬底为 N 型。电位高的一端是 S，电位低的一端是 D。 2、PMOS 管， V g s V_{gs} Vgs​（负值）小于阈值电压 V T p V_{T_{p}} VTp​​（负值）时导通，大于 V T p V_{T_{p}} VTp​​ 时截止。 3、阈值电压小于 0 的 PMOS 管称为增强型 PMOS，阈值电压大于 0 的称为耗尽型 PMOS。

导通条件判断方法：开关网络两端之间的各条通路的导通条件之间是“或”的关系；同一条通路上的彼此串联的各个开关的导通条件时“与”的关系。

1、当两个 NMOS 管串联时，导通条件为： o u t = g 1 & & g 2 out = g_1 \&\& g_2 out=g1​&&g2​ 当两个 PMOS 管串联时，导通条件为： o u t = g 1 ˉ & & g 2 ˉ out = \bar{g_1} \&\& \bar{g_2} out=g1​ˉ​&&g2​ˉ​

2、当两个 NMOS 管并联时，导通条件为： o u t = n 1 ∣ ∣ n 2 out = n_1 || n_2 out=n1​∣∣n2​ 当两个 PMOS 管并联时，导通条件为： o u t = g 1 ˉ ∣ ∣ g 2 ˉ out = \bar{g_1} || \bar{g_2} out=g1​ˉ​∣∣g2​ˉ​

静态逻辑原理：输入信号控制开关网络的通/断，当需要输出 1 时使输出连接到 V D D V_{DD} VDD​，当需输出 0 时使输出连接到地。

找互补网络需要用到德摩根定律: g 1 + g 2 ‾ ≡ g 1 ‾ ⋅ g 2 ‾ \overline{g_1+g_2} \equiv \overline{g_1} \cdot \overline{g_2} g1​+g2​​≡g1​​⋅g2​​ g 1 ⋅ g 2 ‾ ≡ g 1 ‾ + g 2 ‾ \overline{g_1 \cdot g_2} \equiv \overline{g_1} + \overline{g_2} g1​⋅g2​​≡g1​​+g2​​ 由此可知，N 管的并联对应 P 管的串联，N 管的串联对应 P 管的并联。

如果选择 PMOS 管作为上拉网络时，不存在阈值损失，如果选择 NMOS 管作为下拉网络时，不存在阈值损失

互补网络的逻辑表达式只需要关注下拉网络的表达式的非，然后根据：N 管的并联对应 P 管的串联，N 管的串联对应 P 管的并联得到上拉网络。

集成电路总结综述 第10篇

1系统电路结构和功能设计

整个系统包含存储板、系统底板、接口控制板、回放驱动板、采集转接板等多个组成部分，能够实现72路数字信号的同步采集和回放。所有板卡均插装在系统底板上，通过数据及控制总线相连。系统中的存储板有9块，每块可存储8路数字信号，可实现72路信号的数据存储。每块存储板上有8片8GBFLASH芯片。系统总存储容量为576GB，按照100M采样率，可采集或回放10分钟以上，数据存取速度达900MB/S。在采集过程中，被测数字信号通过采集转接板转移到存储板；在回放过程中，存储板中的数据首先通过回放驱动板输出到被测数字电路。

存储板设计

每块存储板上集成了8片NANDFLASH芯片，分别存储8路数字信号，并通过FPGA芯片实现接口控制和数据存取。器件选型方面，采用了K9HCG08U1M型号的NANDFLASH，该芯片支持最高40MB/S的瞬间数据存取速率，容量8GB。FPGA方面采用了ALTERA公司CYCLONE3系列芯片，型号为EP3C25Q240C8N.该芯片有149个可分配IO引脚，内部RAM资源达608256bits，含4个锁相环，完全满足本设计需求[4]。存储板通过VME32插头与底板数据总线连接，插头内包含了采集、擦除、回放等控制线和8路数字信号线。

系统底板设计

系统底板是其它板卡互连的基础，还提供电源转换、插板接口、开关控制和指示、系统时钟选择等功能。电源转换芯片组位于底板上侧，便于散热。提供系统电源。中间部分是9块FLASH存储卡的VME插座位，底端是数据总线接口，用于与USB控制板和回放驱动板等进行连接。右侧是开关控制电路和晶振电路。开关控制电路主要负责对来自USB控制板的开关信号进行处理，并通过指示灯加以显示。晶振电路则可提供25MHz和两种时钟，并在FPGA内部进行4倍频处理。在高速采集回放过程中，使用25MHz时钟，可达到100MSPS的采样率和同等回放速率。

接口控制板设计

USB接口控制板主要负责系统设备与上位机之间的数据交换，包括控制命令和采集回放数据的读写操作。电路板的接口主要有接口，数据及控制总线接口，回放引脚设置总线接口。本设计中，采用了CYPRESS公司的芯片CY7C68013-128AC作为USB接口芯片。该芯片最高数据速率可达48MB/S。

采集转接板设计

它的功能是将被测数字电路板转接出来，使之保持正常工作，并对其引脚信号加强驱动，以便本系统设备进行采集。采集时，将转接口连接到待测设备的数字电路板所在位置，然后将数字电路板插在采集转接板中间的接口上，并使用排线与本系统面板的采集接口相连。此时启动待测设备，在其进入工作状态时启动采集。

回放驱动板设计

由于FLASH存储卡的驱动能力较弱且没有信号方向选择，所以在回放时，必须经过驱动增强和引脚输入输出的方向选择，才能使被测数字电路板正常工作起来。本设计采用“FPGA+三态门”的方式，实现回放信号引脚方向选择和驱动。USBLocalBus通过FPGA进行命令的接收和译码，并产生三态门控制信号。底板总线接口提供所有72路数字信号，经过三态门电路选择后，产生相应的驱动信号给被测数字电路板。

2上位机软件设计

上位机软件主要负责USB驱动程序的调用、通信协议的实现。系统电路的各种操作均可通过上位机软件完成。其通信协议包括命令设置、数据帧的收发、返回状态判断等等。软件通过协议控制进行采集和回放测试、数据的导入导出操作。“触发采集”用于设置触发采集模式下的参数。

3系统测试

为了验证本系统设备的各项性能，针对某型72脚数字电路板进行了现场采集。该型电路板的72路信号除电源和地以外，均为数字信号，且最高工作频率为3MHz。在采集过程中，观察被测设备和电路板是否仍能正常工作。采集结果表明，被测设备工作不受影响，本系统工作正常，故障灯未亮，可完成10分钟的采集过程。在采集结束后，进行了回放测试，使用示波器对回放驱动板的信号进行了波形测试。测试结果表明，回放接口能够完整再现采集到的数字信号。各通道回放信号之间的误差不超过10ns。

4结论

集成电路总结综述 第11篇

关键词：集控；智能；趋势

1.当前选煤厂集控系统的结构特点

目前我国的选煤厂生产设备的传统配电和控制模式为配电和控制分离的控制中心（PLC）――配电柜（MCC）形式。其主要特点为：低压配电柜集中布置于数个配电室内。控制系统多为基于PLC的系统，配置方式多为主-分站结构。通常数台PLC按控制系统划分，分别装入单独的柜或箱中，置于配电室或单独的房间内。PLC的功能模块经其柜中的转接端子与配电柜中的二次端子以缆线相连，而现场检测仪表、电动执行器、关键作业环节自成调控系统的控制装置等，以4～20mA的标准信号与就近的PLC分站相连。上述配置模式取得了应用的成功，具有很高的市场占有率。

2.彻底的分散控制结构的设想

为满足未来生产的需求，高度集成的自动化装置是未来工控领域发展的趋势。智能型MCC、检测仪表、电动执行器及关键作业环节单机自动化控制装置是彻底的分散控制结构的必备的基础。

系统性能优势

每一个智能型MCC控制回路，即相对独立，又能作为整个控制网络的有机部分；电机的馈出回路无需大量的二次接线，所有的检测控制点均由智能电机保护器或现场I/O来完成，直接与控制对象（接触器）的二次回路以导线相连，实现配电/控制的高度集成。

安装施工优势

减少控制电缆的敷设及接线，缩短施工工期，减少施工成本；容易实现工厂预安装，减少现场安装调试时间，缩短工期；系统调试简便，良好的工业软件支持。

运行维护优势

系统更加稳定可靠，降低工厂停机率；丰富的诊断功能，实现预防性维护。大大减少停机时间；从而大大降低运行成本和维护成本，提高生产效率。

3.现场仪表的发展方向和相关产品

过程控制自动化中的现场设备通常称为现场仪表。现场仪表主要有变送器，执行器，在线分析仪表及其它检测仪表。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大的测控任务的需求，必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网络，现场总线控制系统（FCS）正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。同时，各现场总线控制系统制造厂家为了使自己的现场总线控制系统（FCS）能得到应用，纷纷推出与其控制系统配套的具有现场总线功能的测量仪表和调节阀，形成了较为完整的现场总线控制系统体系。

4.智能MCC解决方案

近些年，低压成套开关设备发展的重点就是控制、保护、检测方面的数字集成化。利用带有微处理器的数字功能模块（智能模块）或带有电子脱扣器的断路器（智能电器）通过数据采集器（网、卡）与中央主控机相连而构成数字监控系统，数字监控系统能够带给企业直观、优化的管理模式，提高设备的工作效率，降低生产成本，减少维护费用，此类技术已在国外得到了广泛的使用，我国的主要解决方式为利用电机综合保护器I/O的分散控制结构，有以下两种形式。

IntelliMCC解决方案

IntelliMCC方案是运用现场总线（DeviceNet）技术，将A-B公司产品E3 Plus智能化电子式过载继电器或利用施奈德公司产品TeSys T电机管理控制器集成于低压配电柜中，是集电机智能监控单元、总线通信、网关等于一体的高度集成的自动化控制系统。采用E3 Plus智能化电子式过载继电器作为电机智能监控单元时，需为其提DC24V供电电源。通过E3 Plus提供的4个开关量输入口来监视断路器、接触器、和启停按钮等信号状态信息；可通过接地故障接线端子接入接地故障传感器（零序电流互感器）来监测设备接地故障；E3 Plus具有电机过热保护功能，通过对电机内置在定子中PTC电阻的监控来保护电机。通过其提供的2个开关量输出口来控制电机的启停。对于需要更多I/O的设备来说，可用带有DeviceNet接口的I/O模块来实现扩展，I/O模块和E3 Plus放置在同一个回路中。采用TeSys T电机管理控制器作为电机智能监控单元时，供电电源可与二次控制回路统一用AC220V。通过其提供的6个开关量输入口来监视断路器、接触器、和启停按钮等信号状态信息；可通过接地故障接线端子接入接地故障传感器（零序电流互感器）来监测设备接地故障；通过对电机内置在定子中PTC电阻的监控来实现对电机的过热保护功能。通过其提供的3个开关量输出口来控制电机的启停。对于需要更多I/O的设备来说，可用I/O模块来实现扩展，I/O模块和TeSys T控制器放置在同一个回路中。

RKWG系列智能解决方案

智能MCC改变传统的中央控制室集中控制的方式，将控制功能直接放到现场，实行现场控制。具体做法，智能MCC将原有的控制系统中的电气自动控制功能放到现场的控制柜中，即将PLC装在现场的控制柜中，同时将变频器、软启动器及各种传统器件（开关、断路器等）也装入控制柜，通过现场总线采集各种状态信号及电量信号，由PLC进行转换处理，在控制柜内形成一个封闭的控制环境，称为智能MCC。智能MCC还可通过现场总线或网络技术进行互连，并与其他控制系统进行通讯，实现数字化工厂。RKWG系列智能具有现代化的网络智能化控制功能，全面实现了遥信、遥测、遥控、遥调功能。为馈电和电动机分散控制，集中监控管理提供了可靠的基础，它采用了符合工业标准的DeviceNet、ProfiBus、ModBusRTU等开放式通信网络，方便地实现了和各种馈电及电机控制回路的连接，并包括与软启动器、变频器及单机自动化设备中小型PLC单元的连接，通过网络实现与PLC及DCS控制系统的通信。

5. 结语

在低压电器元器件逐步智能化，并向“功能组合”的模块化发展的同时，配电/控制集成的研究也越来越引起了重视，而现场总线控制技术的发展和应用，对其“将逐步取代PLC和DCS控制系统”这一观点，也已成为不争的事实。基于这一发展趋势，在解决配电/控制集成的方案中，现场总线配/控集成低压成套开关装置，加智能仪器仪表，加就地智能控制箱，将是一种理想的模式。主要是适合我国电器设备的集成和应用现状，除具有显著的技术优势外，还具有较高的经济效益。以选煤厂为例，根据不同的厂型和不同的工艺流程，以使用现场总线配/控集成低压成套开关装置组成的现场总线控制系统（FCS）与“配电屏+基于PLC的控制系统”配置模式相比，工程投资基本相当，但缩短了设计及施工周期，降低了运行及维护费用、提高了生产管理水平和生产效率，是选煤厂集控系统发展的目标和方向。

参考文献：

[1] 龚顺镒. 工业控制自动化实用技术手册 [M].机械工业出版社，2008.

[2] 陈瑞阳. 工业自动化技术 [M]. 机械工业出版社，2011.

集成电路总结综述 第12篇

关键词：智能数字化变电站；过程总线；总线通信技术；保护结构

中图分类号：TM76 文献标识码：A

随着电力电子技术、计算机技术、电力通信技术等在电力系统中应用的不断完善，加上电力系统不断向大参数、高电压等级、复杂电网结构等方向快速发展，传统的变电站自动化系统在实时性、可靠性、精确性等方面均很难满足现代智能数字化远程调度电力系统需求。为了实现变电站中所有智能IED电子设备间数据信息资源的实时共享和互操作，如何确保过程通信网络中所有测控、保护、监视等数据信息在采集、远程传输、以及运算分析等过程中具有非常强大的实时性、安全性、可靠性等，就成为智能数字化变电站自动化过程层应用技术研究难点和热点，具有非常重要的工程实践意义[1]。

1 智能数字化变电站过程层总线通信技术实现背景

变电站IEC61850国际标准

变电站IEC61850国际标准是新一代智能数字化变电站自动化系统通信网络和系统通信协议的技术标准，通过对变电站内部所有IED设备数据对象的统一信息集成建模，并按照面向对象服务技术和抽象通信服务规范接口的统一语言描述定义，从而实现变电站内所有分层分布式智能IED电子设备间数据信息资源的无缝通信实时共享。应用IEC61850标准中的通信协议可以实现智能数字化变电站自动化系统中所有智能IED设备间的互操作性、以及系统自动化功能的扩展兼容性和运行长期精确稳定性，是实现变电站自动化系统中数据信息资源实时共享的基础前提，为智能数字化变电站自动化系统的过程层智能IED电子设备实现信息集成建模的基础数字化的重要保证，是变电站自动化系统过程总线通信技术的研究发展重要方向。

电子式互感器与智能化断路器

电子式电流/电压互感器为变电站系统运行中，特征电参量数据信息的实时采集、监视、保护、控制等智能IED电子设备提供重要的数据信息。由于不同智能IED设备通常来自不同厂家或同厂家不同型号的产品，因此，利用电子式电流/电压互感器为不同智能IED电子设备间提供标准化、系统化的数据信息，也是变电站自动化系统过程层实现不同智能IED电子设备间数据信息资源实时共享和互操作的重要技术支撑。断路器智能化的二次系统可以实现断路器监测系统信息量的最大化、准确化、故障事故逻辑判定程序多样化、以及断路器监控保护技术手段智能自动化等多种功能，可以有效提高智能数字化变电站系统在实际运行中对系统故障和事故定位的实时精确化。

网络通信集成网络化技术

数据信息的实时通信是实现变电站自动化系统智能数字化的关键技术。光纤通信技术、交换式以太网、以及虚拟局域网（VLAN）等网络通信技术在变电站自动化系统中应用的不断完善深入，使得变电站自动化系统的二次信号回路和控制回路逐步向集成网络化等方向快速发展。用数字通信技术手段代替传统的电量信号传输模式；用光纤作为传输介质代替传统控制、信号电缆的硬接线模式，为变电站自动化系统从集中式向分散分布式信息集成等方向发展提供了重要技术支撑。过程层中二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O输入输出接线端口，通过过程层网络真正实现不同智能IED电子设备间数据信息资源的实时共享和互操作。

2 智能数字化变电站过程总线应用结构体系

智能数字化变电站自动化系统汇中过程层和过程总线通信的提出，是基于IEC61850国际系统规范标准对传统变电站自动化系统的通信协议体系(如)进行信息集成通信的重大技术变革，也是智能数字化变电站区别传统变电站自动化系统的重要指标特征之一。按照智能数字化变电站IEC61850标准要求，过程总线应用结构应采用集成网络化通信结构代替传统变电站的二次控制、信号电缆硬接线模式。智能数字化变电站过程总线应用结构应以工业以太网为通信核心，按照不同的组网方式构筑满足不同数据信息流需求的合理灵活的逻辑拓扑结构。目前，智能数字化变电站自动化系统建设和改造工程中常用的过程总线应用结构体系主要包括星形拓扑、总线拓扑、环形拓扑、以及网状拓扑四种模式。但是从大量工程应用效果来看，星形结构从信息流通信实时可靠性、逻辑拓扑结构清晰性、以及使用成熟完善性等方面均较其它三种应用结构体系较为完善合理。加上变电站智能IED电子设备制造成本的不断下降，采用冗余设计模式的星形网络拓扑结构，已成为智能数字化变电站过程总线首先的通信应用保护结构。

在大量工程应用实践经验的基础上，很多电力研究学者又在过程层总线中通过将保护IED设备和合并单元两者相互组合，并利用时钟源进行在线分析的改进过程层总线保护结构模式，其具体结构如图1所示：

图1 经功能整合后的变电站过程总线保护结构

从图1中可知，电力研究学者在标准冗余星形结构的基础上，引入了考虑间隔层与过程层设备单元间的可用性因素，利用合理的合并单元与断路器控制组合体与保护IED电子设备间的运行可靠性判断，通过功能整合有效提高智能数字化变电站中过程通信总线运行可靠性、精确性、以及实时可靠性。

3 智能数字化变电站过程层总线应用功能的实现

按照图1中所述的功能整合过程总线冗余保护结构，推出了实际变电站自动化系统工程应用中的过程层功能合并单元（合并单元/断路器控制器）的整合设计方案。此处以ABB制造厂家的智能数字化变电站过程总线保护结构体系为例，其具体过程总线保护实现方案如图2所示：

图2 ABB过程总线保护实现方案

从图2可知，ABB推出基于ELK-CP3组合采集分析处理装置（组合式电压/电流互感器）的过程总线保护结构。

集成电路总结综述 第13篇

1、阈值电压：MOS管发生强反型时的电压 V G S V_{GS} VGS​，强反型发生在电压等于两倍费米势的时候，NMOS（P型硅衬底）的费米势典型值一般为： ϕ F ≈ − V \phi_F\approx ϕF​≈−V，费米势的计算式如下： ϕ F = − ϕ T I n ( N A n i ) \phi_F=-\phi_{T}In(\frac{N_A}{n_i}) ϕF​=−ϕT​In(ni​NA​​) 阈值大小与什么有关？ 阈值电压的大小受衬底偏置和一大堆材料常数，比如栅和衬底材料之间功函数的差、氧化层厚度、费米势、沟道和栅氧层间表面上被俘获的杂质电荷，以及为调节阈值所注入的离子剂量都有关系，所以如果用数学表达式表达阈值是一个多元函数，与其依赖于一个如此复杂的表达式，还不如用经验值。

MOS管在产生反型之后，反型层下面会有一个耗尽层（形成过程参考半导体物理），当出现反型后，MOS管的耗尽层宽度不再发生变化，此时耗尽区的电荷是由衬底掺杂浓度和衬底偏置决定的。当继续增加 V G S V_{GS} VGS​时，反型层里面的电子是由源极补充的，不是从衬底穿过耗尽层补充的。

2、MOS 管的工作区与电流方程

I D = 0 I_D = 0 ID​=0

I D = μ n C o x W L [ ( V G S − V T ) V D S − V D S 2 2 ] I_D = \mu_nC_{ox}\frac{W}{L}[(V_{GS}-V_T)V_{DS}-\frac{V_{DS}^2}{2}] ID​=μn​Cox​LW​[(VGS​−VT​)VDS​−2VDS2​​] 上面式子也叫萨之唐方程，电阻区的 V D S V_{DS} VDS​通常较小，当 V D S < < V G S − V T V_{DS}<VDS​<<VGS​−VT​时，二次项可以忽略，则电流与 V D S V_{DS} VDS​ 的增加近似为线性关系。W和L分别代表有效沟宽和沟长，萨之唐方程能够成立的原因是可以对沟道全长进行积分计算，即沟道全长任一位置都大于阈值电压，或者说沟道没有出现夹断。

2、MOS 管的一些其他效应

-沟道长度调制效应

前面讲到，饱和模式下晶体管的作用像一个理想的电流源——在漏端与源端间的电流是恒定的。并且独立于在这两个端口上外加的电压 V D S V_{DS} VDS​。MOS管在饱和区时电流公式为： I D = K n ′ W L ( V G S − V T ) 2 2 I_D = K_n' \frac{W}{L}\frac{(V_{GS} - V_{T})^2}{2} ID​=Kn′​LW​2(VGS​−VT​)2​ I D I_{D} ID​不再随着 V D S V_{DS} VDS​增加而增大，像个电流源，但是事实上并不是完全像电流源，因为上式中的 L L L 为沟道的有效长度，而沟道由于夹断有效长度和 V D S V_{DS} VDS​有关，增加 V D S V_{DS} VDS​将使漏结的耗尽区加大，即沟道有效长度减少， L L L减小时电流会增加，所以在饱和状态下MOS管并不是一个理想的电流源。关于 MOS 管电流的一个更精确的表述为： I D = I D ′ ( 1 + λ V D S ) I_D = I_D'(1+\lambda V_{DS}) ID​=ID′​(1+λVDS​) λ \lambda λ称为沟长调制系数。沟长调制现象在短沟道器件中更显著，因为短沟道器件漏结耗尽区占了沟道的较大部分。说白了就是短沟道器件的漏源之间本来就短，减小同样的沟长宽度对端沟器件来讲对 I D I_{D} ID​的影响更大。

图片为书中图 （2）PMOS和NMOS的速度饱和：具体到PMOS和NMOS管，由于电子和空穴的饱和速度大致相同，即 1 0 5 10^5 105m/s。速度饱和发生时的临界电场强度取决于掺杂浓度和外加的垂直电场强度。对于电子，临界电场在 1 − 5 V / μ m 1-5V/\mu m 1−5V/μm之间，这意味着在沟道长度为 μ m \mu m μm的 NMOS 器件中大约只需要 2V 左右的漏源电压就可以达到饱和点，这一条件在当前的短沟器件中很容易满足。在 N 型硅中的空穴需要稍高一些的电场才能达到饱和，因为空穴的迁移率 μ p \mu_p μp​相比电子的低，所以空穴要达到饱和需要更高的电场，因此在以 PMOS 晶体管中速度饱和效应不太显著，因为 PMOS 沟道的载流子是空穴，需要更高的 V D S V_{DS} VDS​才能达到速度饱和。总结：NMOS 和 PMOS 的速度饱和效应不同是由于空穴和电子的迁移率不同导致的。

（3）速度饱和效应对晶体管工作的影响 速度饱和对晶体管的工作有很大的影响。上图所画出的电子速度与电场之间的关系可以用带有条件的下式来表示： v = { μ n ξ 1 + ξ / ξ c , ξ ≤ ξ c v s a t , ξ ≥ ξ c \begin{equation} v =\left\{\begin{matrix} & \frac{\mu_n\xi}{1+\xi/\xi_c},\xi \le \xi_c\\ & v_{sat}, \xi \ge \xi_c \end{matrix}\right. \end{equation} v={​1+ξ/ξc​μn​ξ​,ξ≤ξc​vsat​,ξ≥ξc​​​​ ξ c \xi_c ξc​ 为斜线和直线的交点，也就是MOS达到速度饱和的临界电场值。为了使得斜线区域（未速度饱和）和直线区域（达到速度饱和）连续，需要： ξ c = 2 v s a t / μ n \xi_c=2v_{sat}/\mu_n ξc​=2vsat​/μn​ 用修正后的速度公式重新按照萨之唐方程推导，就可以得到在电阻工作区漏极电流的修正式： I D = μ n C o x 1 + ( V D S / ξ c L ) ( W L ) [ ( V G S − V T ) V D S − V D S 2 2 ] = μ n C o x ( W L ) [ ( V G S − V T ) V D S − V D S 2 2 ] k ( V D S ) \begin{equation} \begin{split} I_D = \frac{\mu_nC_ox}{1+(V_{DS}/\xi_cL)}(\frac{W}{L})[(V_{GS}-V_T)V_{DS}-\frac{V_{DS}^2}{2}]\\ =\mu_nC_{ox}(\frac{W}{L})[(V_{GS}-V_T)V_{DS}-\frac{V_{DS}^2}{2}]\mathcal{k}(V_{DS}) \end{split}\end{equation} ID​=1+(VDS​/ξc​L)μn​Co​x​(LW​)[(VGS​−VT​)VDS​−2VDS2​​]=μn​Cox​(LW​)[(VGS​−VT​)VDS​−2VDS2​​]k(VDS​)​​​ 式中， k ( V D S ) \mathcal{k}(V_{DS}) k(VDS​)因子考虑了速度饱和的程度，他的定义如下： k ( V D S ) = 1 1 + ( V D S / ξ c L ) \begin{equation} \mathcal{k}(V_{DS})=\frac{1}{1+(V_{DS}/\xi_c L)} \end{equation} k(VDS​)=1+(VDS​/ξc​L)1​​​ V D S / L V_{DS}/L VDS​/L 可以被解释为在沟道中的平均电场。在长沟器件（ L L L较大）或者 V D S V_{DS} VDS​值较小的情况下， k \mathcal{k} k 接近 1 1 1，于是 I D I_{D} ID​的值就简化为通常情况下电阻工作模式的电流公式。对于短沟器件， k \mathcal{k} k小于1，这意味着所产生的电流将小于通常所预期的值。

当增加漏源电压 V D S V_{DS} VDS​ 时，沟道中的电场最终达到了临界值，于是在漏端的载流子出现速度饱和。通过使得速度饱和情况下的漏端电流等于 V D S = V s a t V_{DS}=V_{sat} VDS​=Vsat​ 时（即MOS达到速度饱和时）的给出的电流，通过式 4 可以得到： I D S A T = v s a t C o x W ( V G T − V D S A T ) = k V D S A T μ n C o x W L [ V G T V D S A T − V D S A T 2 2 ] \begin{equation}\begin{split} I_{DSAT} = v_{sat}C_{ox}W(V_{GT}-V_{DSAT}) \\=\mathcal{k} V_{DSAT}\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}[V_{GT}V_{DSAT}-\frac{V_{DSAT}^2}{2}] \end{split}\end{equation} IDSAT​=vsat​Cox​W(VGT​−VDSAT​)=kVDSAT​μn​Cox​LW​[VGT​VDSAT​−2VDSAT2​​]​​​ 式中， V G T V_{GT} VGT​ 为 V G S − V T V_{GS}-V_{T} VGS​−VT​的简短表示。

从中可以看出，进一步增加漏源电压并不能产生更多的电流(就一阶近似而言)，即晶体管的电流饱和在 I D S A T I_{D_{SAT}} IDSAT​​上。联立式(5)和式(6)并合并有关项并化简后得到： V D S A T = k ( V G T ) V G T \begin{equation} V_{DSAT} = \mathcal{k}(V_{GT})V_{GT} \end{equation} VDSAT​=k(VGT​)VGT​​​

进一步增加 V D S V_{DS} VDS​并不能产生更多的电流（就一阶近似而言），即晶体管的电流饱和在 I D S A T I_{DSAT} IDSAT​上。由此可以看出亮点： （1）对于短沟道器件及足够大的 V G T V_{GT} VGT​值， k ( V G T ) \mathcal{k}(V_{GT}) k(VGT​)明显小于1，因此 V D S A T < V G T V_{DSAT}VDSAT​<VGT​，说明管子（器件）在 V D S V_{DS} VDS​达到 V G S − V T V_{GS}-V_{T} VGS​−VT​之前就已经进入饱和状态了。**即端沟器件的速度饱和会先于沟道夹断的饱和出现，因此短沟器件经历的饱和区范围更大，比起相应的长沟器件来说，它们往往更经常地工作在饱和情况下。**如教材p64 图所示。 所以，我们经常说管子工作在饱和区，对于端沟器件来说，经常发生的是速度饱和；对长沟器件来说，经常发生的是沟道夹断饱和。 （2）在饱和区，短沟器件的饱和电流 I D S A T I_{DSAT} IDSAT​显示了栅源电压 V G S V_{GS} VGS​间的线性关系，这不同于在长沟器件中的平方关系 I D = k n ′ 2 W L ( V G S − V T ) 2 I_D=\frac{k_n'}{2}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_T)^2 ID​=2kn′​​LW​(VGS​−VT​)2，因此在一定的控制电压下它减少了晶体管能够提供的电流值。反之，在亚微米器件中降低工作电压不会像在长沟晶体管中那样有显著的影响。

亚阈值情形属于管子在截止区的情形。导通以为出现了强反型，也是就是出现了沟道。 此处应该补一张书中p66内的图 弱反型时也存在反型层，少数载流子浓度在表面上的浓度会超过多数载流子浓度，但是远远少于整个半导体体内的多数载流子。但是没有导电沟道，导电沟道出现的 V G S V_{GS} VGS​就是阈值电压了。 阈值电压是当MIS结构出现强反型时的栅源电压 V G S V_{GS} VGS​，但是如果出现弱反型时也会产生反型层，这种情况叫做亚阈值情况。亚阈值情形反映到图上就如同书中图中的情形，当栅源电流降到 V G S = V T V_{GS}=V_T VGS​=VT​时， I D I_D ID​的大小并不立即降为 0。书中图对图(b)中的短沟道器件的 I D − V G S I_D-V_{GS} ID​−VGS​之间的关系用对数坐标进行了重画，发现最终在亚阈值的 V G S V_{GS} VGS​下， I D I_D ID​是按指数方式下降的，非常类似于模电里面学的双极型晶体管的工作情形。当不存在导电沟道时（弱反型），NMOS的 n + n^{+} n+（源）-p（衬底/体）- n + n^{+} n+（漏）三端实际上形成了一个寄生的双极型晶体管。在亚阈值指数关系区的 I D − V G S I_D-V_{GS} ID​−VGS​之间的关系可以用模电中双极型晶体管中的下式来表示： I D = I S ⋅ e V G S n K T / q ( 1 − e − V D S K T / q ) ( 1 + λ V D S ) \begin{equation} I_D = I_S\cdot e^{\frac{V_{GS}}{nKT/q}}(1-e^{-\frac{V_{DS}}{KT/q}})(1+\lambda V_{DS})\end{equation} ID​=IS​⋅enKT/qVGS​​(1−e−KT/qVDS​​)(1+λVDS​)​​ 式子中， I S I_S IS​和 n n n为经验参数，其中 n ≥ 1 n\ge1 n≥1,其典型范围为 左右。

理想的MOS管我们当然是希望在 V G S V_{GS} VGS​低于 V T V_T VT​时漏端电流 I D I_D ID​立即降为0或者下降的够快，即不希望存在亚阈值漏电流，因此在亚阈值区域 V G S V_{GS} VGS​低于 V T V_T VT​时漏电流 I D I_D ID​相当于 V G S V_{GS} VGS​的下降率可以作为一个器件质量的衡量指标。

亚阈值漏电流具有某些重要的影响。特别是在动态电路中尤为明显，因为动态电路依靠电荷在电容上的存储，因此它的工作可以因为亚阈值漏电流收到严重的影响。存在亚阈值电流时为了能正常工作，需要对器件的阈值电压的最低值有一个严格的限制。其实对于CMOS管子来说，亚阈值时PMOS和NMOS管子同时都导通。

我们用现在数字电路中一个最普遍的情形之一：一个电容通过NMOS进行放电的情形来研究MOS管的等效电阻。具体推导过程见教材p70。最后的结论是： 在电容从 V D D V_{DD} VDD​放电至 V D D 2 \frac{V_{DD}}{2} 2VDD​​的过程中（即MOS管的漏端电压从 V D D V_{DD} VDD​降低至 V D D 2 \frac{V_{DD}}{2} 2VDD​​），器件电阻的平均值为： R e q ≈ 3 4 V D D I D S A T ( 1 − 7 9 λ V D D ) \begin{equation} R_{eq}\approx \frac{3}{4}\frac{V_{DD}}{I_{DSAT}}(1-\frac{7}{9}\lambda V_{DD}) \end{equation} Req​≈43​IDSAT​VDD​​(1−97​λVDD​)​​ 其中， I D S A T = k ′ W L ( ( V D D − V T ) V D S A T − V D S A T 2 2 ) ) \begin{equation} I_{DSAT}=k'\frac{W}{L}((V_{DD}-V_T)V_{DSAT}-\frac{V_{DSAT}^2}{2})) \end{equation} IDSAT​=k′LW​((VDD​−VT​)VDSAT​−2VDSAT2​​))​​ 由这个表达式可以得到几个有意义的结论：

如书中图(b)所示，漏-源电阻可以表示为： R S , D = L S , D W R □ + R C \begin{equation} R_{S,D}=\frac{L_{S,D}}{W}R_\mathfrak{\Box} +R_C \end{equation} RS,D​=WLS,D​​R□​+RC​​​ 其中， R C R_C RC​式接触电阻, W W W是晶体管的宽度, L S , D L_{S,D} LS,D​是漏或源的长度。串联电阻会使得器件的性能变差，因为对于一个给定的控制电压它减小了漏极电流。因此要想办法降低漏-源电阻。一种方法是用低电阻材料（钛或钨）覆盖在漏区和源区，这个工艺也叫硅化物工艺，他能有效地使薄层电阻减少。另一种方法是使晶体管比所要求的在宽些。综上，采用硅化物工艺并适当注意版图，寄生电阻就不会成为重要问题。

集成电路总结综述 第14篇

【关键词】集成电路；应用

一、引言

集成电路技术作为微电子技术的一个重要门类和组成部分，其技术发展遵循着著名的摩尔定律，仅仅需要年的时间就能够将相同性能的电路压缩到原有体积的一半，而进40年来，集成电路的体积几乎缩小了30000倍。当前，顶尖的集成电路研发技术掌握在少数几个发达国家的研究机构手中，而与集成电路息息相关的IC产业已经被高度整合，从设计，到制造，到封装再到测试，已经形成了一条完整的产业链，集成电路的广泛应用不断地推动着科技的进步，也不断地改变着人类的生活。本文将讨论集成电路的原理，分析集成电路的发展，最后讨论集成电路的应用。

二、集成电路概述

微电子学是一种结合了电子学以及材料物理学的综合学科，该学科的主要研究认为是将半导体材料进行适当处理，制造出微型电子电路、微型电子系统以满足各种应用需要。基于微电子技术发展起来的集成电路技术主要囊括了材料技术、电路技术、集成封装技术等几个门类，主要通过将晶体管器件、电阻器件、电容器件等按照电路原理高度集成在一起，从而实现电路的某种功能，从集成电路输入输出关系来看，集成电路一般可以分为模拟集成电路和数字集成电路两种。

三、常见集成电路举例

译码器

74LS139集成电路是常见的两个2线－4线译码器，共有54/74S139和54/74LS139两种线路结构型式，当选通端（G1）为高电平，可将地址端（A、B）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若将选通端（G1）作为数据输入端时，74LS139还可作数据分配器。A、B译码地址输入端，高电平触发；芯片的G1、G2为选通端，低电平触发有效；Y0～Y3为译码输出端。

缓冲器

74LS244是一种3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器。74LS244芯片没有锁存的功能，地址锁存器就是一个暂存器，74LS244根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。8086/8088数据和地址总线采用分时复用操作方法，即用同一总线既传输数据又传输地址。

当微处理器与存储器交换信号时，首先由CPU发出存储器地址，同时发出允许锁存信号ALE给锁存器，当锁存器接到该信号后将地址/数据总线上的地址锁存在总线上，随后才能传输数据。

定时器

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，是最常见的定时器集成电路。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在～16V工作，7555可在3～18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。一般来说，555定时器的功能实现由比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

555的应用：

（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路等；

（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路，振荡周期：T=（R1+2R2）C；

（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

555应用电路采用以上三种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

四、集成电路发展

电路工艺是集成电路技术中最为基础的部分，主要涉及到扩散技术、氧化技术、光刻腐蚀技术以及薄膜再生技术等方面。上世纪六十年代末，微电子研究人员充分研究了氧化二硅系统的电性质，完成了界面物理研究的理论储备，紧接着科学家通过控制钠离子玷污的手法，配合使用高纯度的材料，成功实现了MOS集成电路的生产，由于MOS电路在工艺上易于控制、功耗很低、集成度高、可裁剪性强等优点，当前半导体工业中，绝大多数的集成电路有使用MOS或者CMOS结构。

制版技术方面的关键技术的光刻技术，光刻技术最初被使用在照相术上面，上世纪五十年代末被应用到半导体技术中，仙童公司巧妙地使用光刻技术实现了集成电路的图形结构。使用光刻技术制造的器件相互连接时可以不使用手工焊接技术，而是采用真空金属蒸发技术，使用光刻技术实现电路的绘制。近年来，随着光刻技术的发展，光刻技术的加工精度已经达到超深亚微米数量级。

电路设计方面。1971年，Intel公司第一台微处理器的发明是集成电路技术对人类做出的最大贡献之一，微处理器的发明开辟了计算机时代的新纪元。微处理器的发明带动了以CMOS为基础的超大规模集成电路系统的发展，也带动了智能化电子产品的飞速发展，是信息技术的基础原件和实物载体。近年来，随着集成电路技术的发展，科学家将量子隧穿效应技术应用到集成电路领域，推动了信息化社会的进程。

工艺材料方面。随着材料科学的不断发展，很多新材料技术和新物力技术不断地被应用到集成电路领域当中，铁电存储器和磁阻随机存储器就是其中的代表。当前集成电路技术的发展突显出一些新的特征，主要表现在从一维向多维发展，向材料技术、微电子技术、器件技术以及物理技术提出了更高的要求，集成电路的发展也正因为如此遭遇瓶颈，物理规律的限制、材料科学的限制、技术手法的限制。不过与此同时，宽禁带的SiC、GaN以及AIN等材料击穿电压值高、禁带值高、抗辐射性能好，应经被广泛应用，所制造器件在高频工作状态、高温状态以及大功率状态下性能优异，是集成电路的发展方向。

五、结语

集成电路是上世纪人类社会最伟大的发明之一，集成电路的广泛应用不断地推动着科技的进步，也不断地改变着人类的生活。本文系统分析了集成电路的原理，列举了几种常见集成电路，并对集成电路的发展进行了讨论和研究。

参考文献

[1]张允炆.半导体技术[M].哈尔滨工业大学出版社,2004.

[2]李祁镇.集成电路概述[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]韩周子.数字集成电路概述[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[4]方寒.浅谈集成电路的发展[M].中国科技纵横,2003.

集成电路总结综述 第15篇

本章是介绍估计各种互连参数值的基本方法和评估其影响的简单模型，并给出一组经验准则来决定应当在何时何地考虑一个特定的模型或效应 1、随着深亚微米半导体工艺的出现，由导线所引起的寄生效应所显示的尺寸缩小特性并不如晶体管等有源器件相同（晶体管缩小成本降低），随着器件尺寸缩小和电路速度的提高，导线常常变得非常重要。现在导线已经开始支配数字集成电路一些相关的特性指标了，比如速度、能耗和可靠性。而且这一情形会由于工艺的进步而更加严重。所以分析半导体工艺中互连线的作用和特性是非常重要的。

今天的集成电路中的导线已经形成了一个复杂的几何形状，引发了电容、电阻和电感等寄生参数。

2、完整的电路模型 上图是一个互联线的完整电路模型示意图。每段导线都存在一定的寄生电阻、寄生电感，导线和衬底之间存在寄生电容，相邻的导线之间存在线间电容。

对于上面的模型分析很麻烦，可以根据实际情况进行相应的简化：

上图是一条简单的矩形导线放置在半导体衬底之上，这个结构称为微带线（microstripline）。如果这条导线的宽度W明显大于绝缘材料的厚度，那么就可以假设电场线垂直于电容极板（以NMOS来说，衬底为p型，存在不可移动的负离子，导线是金属导线存在不可移动的正离子，所以电场线是从上至下），由于芯片的衬底要么接电源要么接地，所以一般把寄生电容等效为对地电容。这种情形下，该导线的总电容可以近似为： c i n t = ξ d i t d i W L \begin{equation}\begin{split} c_{int}=\frac{\xi_{di}}{t_{di}}WL \end{split}\end{equation} cint​=tdi​ξdi​​WL​​​ 式中，W和L分别代表导线的宽度和长度。 t d i t_{di} tdi​和 ξ d i \xi_{di} ξdi​分别代表绝缘层的厚度和他的积介电常数。

现在的集成电路工艺尺寸向着越来越小的方向发展，同时也希望导线的电阻越来越小，根据导线电阻公式 R = ρ L H × W R=\rho\frac{L}{H\times W} R=ρH×WL​，可知需要保持导线的截面 H × W H \times W H×W尽可能的大。但是截面尽可能大不利于微型化和布线，所以在这方面需要折中，或者选用电阻率更低的材料。

现在的材料工艺使得 W H \frac{W}{H} HW​的比例在稳步下降，已经降到了1以下，这个时候，导线的电容就由两部分组成了，一部分是平板电容，一部分是边缘电容。对于较大的 W H \frac{W}{H} HW​ 值，导线总电容接近平板电容模型，当 W H \frac{W}{H} HW​ 小于时，边缘电容开始占据主导地位。对于较小的线宽 W W W，边缘电容可以时总电容增加10倍以上。 由教材图所示，当线宽小于绝缘层厚度时，总电容会趋于大约为一个常数值。in other word，电容不再和线宽W有关。

上面介绍了微带线结构，但是现在的集成电路工艺基本都有多层互联层，每个互连层通过通孔连接。在这种情况下，认为一条导线与它周围的结构隔离，因而只和地之间存在电容耦合的假设不再成立。 C t o p C_{top} Ctop​表示与上层互联层的层间电容， C b o t C_{bot} Cbot​表示与下层互联层的层间电容， C a d j C_{adj} Cadj​表示与同层其他导线的线间电容。

上图画出了处于多层互连结构中的一条导线的各部分电容。每条导线并不只是与接地的衬底耦合，并且也与处在同一层及处在相邻层上的临近导线耦合。就一阶近似而言，这不会使连至一个给定导线的总电阻的总电容发生变化。但主要的差别是它的各部分电容并不都终止在接地衬底上——它们中的大多数连到电平在动态变化的其他导线上。这些浮空电容不仅形成噪声源（串扰），还会对电路性能产生负面影响。

总之，在多层互连结构中导线间的电容已成为主要因素。这一效应对于在较高互联层中的导线尤为显著，因为这些导线离衬底更远。随特征尺寸的缩小，导线间电容在总电容中所占比例增加。

集成电路中的电阻一般称作方块电阻。集成电路中通常采用电阻率较低的铜作为互连材料。

接触电阻： 布线层之间的转换（接触孔和通孔）将给导线带来额外的电阻，成为接触电阻。因此优先考虑的布线策略是尽可能地使信号线保持在同一层上，并避免过多的接触或通孔。使接触孔较大可以降低接触电阻，但遗憾的是，电流往往集中在一个较大的接触孔的周边，这个效应叫做电流聚集（current crowding）。这个地方又要折中，接触孔大可以降低接触电阻，但是大了电流又往往集中在大接触孔周边。 一般采用多个小尺寸接触孔减小接触电阻。（版图设计的时候注意）

在集成电路最初的几十年里，都没有考虑过电感的影响。然而当前由于采用低电阻的互连材料并且开关频率已提高到了吉赫兹的范围，所以电感甚至在芯片上也开始显示出它重要的作用。在高频电路中，寄生电感会引起震荡和过冲效应、由于阻抗失配引起的信号反射、在导线间的电感耦合以及电压降引起的噪声。

电路某一部分的电感定义：通过一个电感的电流变化产生的电压降： Δ V = L d i d t \begin{equation}\begin{split} \Delta V=L\frac{di}{dt} \end{split}\end{equation} ΔV=Ldtdi​​​​ 也可以通过直接从一根导线的几何尺寸及它周围的介质来计算它的电感。一个较为简单的方法基于以下事实：当一条导线被均匀的绝缘介质包围时，该导线（每单位长度）的电容 c 和电感 l l l存在如下的关系式： c l = ξ μ \begin{equation}\begin{split} cl=\xi \mu \end{split}\end{equation} cl=ξμ​​​ 其中， ξ \xi ξ和 μ \mu μ分别为周围电介质的介电常数和磁导率。

要说明的是，虽然现实导线处在不同的介质材料包围中，所以上式不成立，但是我们可以用不同介质材料的“平均”介电常数通过上式计算近似的电感。

逻辑门有延时，互连线也有延时 前面介绍了互连线的电气特性——电容、电阻和电感，这些寄生元件会影响电路的电气特性并影响电路的延时、功耗和可靠性。为了研究导线的寄生元件对这些效应的影响，下面介绍三种导线模型进行分析：

理想导线模型认为导线对电路的电气特性没有任何影响。在导线一端发生的电压变化会立刻传送到它的另一端，没有延时。因此可以假设任何时刻在导线的每一段上都具有相同的电压，因而整个导线是一个等势区。

真实的导线中电路寄生参数（电阻、电容、电感）是沿它的长度分布的，不能把它们集总在一个点上。然而当电路中某一个寄生元件占支配地位时、当这些寄生元件之间的相互作用很小时 或者只考虑电路的某一个方面的特性时，我们可以吧不同的（寄生元件）部分集总成单个的电路元件来分析。

如果导线的电阻很小并且开关频率在低至中间的范围内，那么就可以只考虑该导线的电容部分，把分布的电容集总为单个电容，如下图所示： 上面简单的RC图中， C l u m p e d = L × c w i r e C_{lumped}=L \times c_{wire} Clumped​=L×cwire​,其中 L L L是导线的长度， c w i r e c_{wire} cwire​是每单位长度的电容。驱动器模拟成一个导通内阻为 R d r i v e r R_{driver} Rdriver​的电压源。注意上图中导线仍然表现为一个等势区，即导线上各点电压相同，因此导线并不会引入延时。这里有延时是因为把导线的电容当成驱动门的负载，而门的延时与负载相关，所以这里只考虑了负载效应。该电路的时间常数为： τ = R d r i v e × C l u m p e d \begin{equation}\begin{split} \tau=R_{drive} \times C_{lumped} \end{split}\end{equation} τ=Rdrive​×Clumped​​​​ 根据电容充放电的过渡响应公式可以计算出： V o u t ( t ) = ( 1 − e − t τ ) × V \begin{equation}\begin{split} V_{out}(t)=(1-e^{-\frac{t}{\tau}})\times V \end{split}\end{equation} Vout​(t)=(1−e−τt​)×V​​​

当 V i n V_{in} Vin​从 0 → V 0\rightarrow V 0→V时，该电路的输出电压从 0 → 50 % V d d 0\rightarrow 50\%V_{dd} 0→50%Vdd​的时间点所花充电时间为： t 50 % = I n ( 2 ) τ = τ t_{50\%}=In(2)\tau=\tau t50%​=In(2)τ=τ，同样，输出从10%升高到90%所花时间为： t 10 % − 90 % = I n ( 9 ) τ = τ t_{10\%-90\%}=In(9)\tau=\tau t10%−90%​=In(9)τ=τ。

分布模型考虑的情况：当导线长度较长（相对于门延时 t p R C > t p G a t e t_{pRC}>t_{pGate} tpRC​>tpGate​）并且信号速度较快时需要考虑寄生电阻（考虑互连线延时 t e d g e < R w C w t_{edge}tedge​<Rw​Cw​）。所谓分布式RC模型，就是将一条导线分段，每一小段都存在寄生电容和寄生电阻。分布RC模型如下图所示： 对于上图中的第 i i i段处，根据电流公式可以列出下式： Δ ∂ V i ∂ t = V i + 1 − V i r Δ L + V i − 1 − V i r Δ L \begin{equation}\begin{split} \Delta \frac{\partial V_i}{\partial t}=\frac{V_{i+1}-V_i}{r\Delta L} + \frac{V_{i-1}-V_i}{r\Delta L} \end{split}\end{equation} Δ∂t∂Vi​​=rΔLVi+1​−Vi​​+rΔLVi−1​−Vi​​​​​ 当 Δ L → 0 \Delta L\rightarrow0 ΔL→0，用长度微分 d x dx dx代替，对应的电阻压降变为沿 x 方向的电压微分 d V dV dV。 = > r c ∂ v ∂ t = ∂ 2 v ∂ x 2 \begin{equation}\begin{split} =>rc\frac{\partial v}{\partial t}=\frac{\partial^2 v}{\partial x^2} \end{split}\end{equation} =>rc∂t∂v​=∂x2∂2v​​​​ 这是一个扩散方程， V V V是导线上一个特定点的电压， x x x是该点和信号源之间的距离。这个方程不存在收敛解，很难用来进行通常的电路分析。图像可以参考下图，即书中图： 但是分布式rc线可以用下图的集总的RC梯形网络来近似

在讲解集总RC梯形网络之前，先了解一下电阻-电容模型以及 Elmore 延时。

如教材图所示的电阻-电容网络构成了一个树结构的RC结构，这个结构在在节点 i 处的 Elmore 延时为： τ D i = ∑ 1 N C k R i k \begin{equation}\begin{split} \tau_{Di}=\sum_{1}^{N}C_kR_{ik} \end{split}\end{equation} τDi​=1∑N​Ck​Rik​​​​ Elmore 延时相当于这个网络的一阶时间常数（即脉冲响应的一次矩）。 图中的 节点i处的Elmore 延时为： τ D i = R 1 C 1 + R 1 C 2 + ( R 1 + R 3 ) C 3 + ( R 1 + R 3 ) C 4 + ( R 1 + R 3 + R i ) C i \begin{equation}\begin{split} \tau_{Di}=R_1C_1+R_1C_2+(R_1+R_3)C_3+(R_1+R_3)C_4+(R_1+R_3+R_i)C_i \end{split}\end{equation} τDi​=R1​C1​+R1​C2​+(R1​+R3​)C3​+(R1​+R3​)C4​+(R1​+R3​+Ri​)Ci​​​​

注意：Elmore公式的前提是所有电容出事电荷都等于 V D D V_{DD} VDD​

下图的集总rc梯形网络作为rc树网络的特殊情形，同样可以用Elmore 延时来近似。 它在 i i i 处的 Elmore 延时 可以表示为： τ D N = ∑ i = 1 N C i ∑ j = 1 i R j = ∑ i = 1 N C i R i i \begin{equation}\begin{split} \tau_{DN}=\sum_{i=1}^{N}C_i \sum_{j=1}^{i}R_j=\sum_{i=1}^{N}C_iR_{ii} \end{split}\end{equation} τDN​=i=1∑N​Ci​j=1∑i​Rj​=i=1∑N​Ci​Rii​​​​ 如果把这条导线总长记为 L L L，被分隔为完全相同的 N N N段，每段的长度为 L / N L/N L/N，因此每段的电阻和电容分别为 r L / N rL/N rL/N和 c L / N cL/N cL/N，由上式可以得到这条导线的主要时间常数为： τ D N = ( L N ) 2 ( r c + 2 r c + . . . + N r c ) = ( r c L 2 ) N ( N + 1 ) 2 N 2 = R C N + 1 N \begin{equation}\begin{split} \tau_{DN}=(\frac{L}{N})^2(rc+2rc+...+Nrc) \\ =(rcL^2)\frac{N(N+1)}{2N^2}\\=RC\frac{N+1}{N} \end{split}\end{equation} τDN​=(NL​)2(rc+2rc+...+Nrc)=(rcL2)2N2N(N+1)​=RCNN+1​​​​ 如果 N N N值很大时，上式可以化简为： τ D N = R C 2 = r c L 2 2 \begin{equation}\begin{split} \tau_{DN}=\frac{RC}{2}=\frac{rcL^2}{2} \end{split}\end{equation} τDN​=2RC​=2rcL2​​​​

从上式可以得出重要结论： 1、一条导线的延时是它的长度的二次函数，这意味着导线长度加倍将使总延时加大到 4 倍。 2、分布 rc 线的延时是按集总 RC 模型预测的延时的一半。集总RC模型把电阻和电容合成了两个单个元件，所以集总模型代表了对电阻导线延时的保守估计。

集成电路总结综述 第16篇

关键词：集成电路 直流电阻检测法 总电流测量法 对地交、直流电压测量法

1 集成电路的特点及分类

集成电路时在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管、电阻、电容等元件，并连接成能完成特定电子技术功能的电子线路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整的电子器件。

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

2 集成电路的检测

集成电路常用的检测方法有在线测量法和非在线测量法（裸式测量法）。

在线测量法是通过万用表检测集成电路在路（在电路中）直流电阻，对地交、直流电压及工作电流是否正常，以判断该集成电路是否损坏。这种方法是检测集成电路最常用和实用的方法。

非在线测量法是在集成电路未接人电路时，用万用表测量接地引脚与集成电路各引脚之间对应的正、反向直流电阻值，然后将测量数值与已知的同型号正常集成电路各引脚的直流电阻值相比较，来确定它是否正常。非在线测量法测量一般把红表笔接地、黑表笔测量定义为正向电阻测量；把黑表笔接地、红表笔测量定义为反向电阻测量，选用的是指针式万用表，这也是行业中的俗定。下面介绍几种常用的检测方法。

直流电阻检测法

直流电阻检测法适用于非在线集成电路的测试。直流电阻检测法是一种用万用表直接测量元件和集成电路各引脚之间的正、反向直流电阻值，并将测量数据与正常数据相比较，来判断是否有故障的一种方法。

直流电阻测试法实际上是一个元器件的质量比较法。首先用万用表的欧姆档测试质量完好的单个集成电路各引脚对其接地端的阻值并做好记录，然后测试待测单个集成电路各引脚对其接地端的阻值，将测试结果进行比较，来判断被测集成电路的好坏。

当集成电路工作失效后，各引脚电阻值会发生变化，如阻值变大或者变小等。“鼎足检测法”要查出这些变化，根据这些变化判断故障部位，具体方法如下。

（1）通过查找相关资料，找出集成电路各引脚对地电阻值。

（2）将万用表置于相应的欧姆档，测量待测集成电路每个引脚与接地引脚之间的阻值，并与标准阻值进行比较。当所测对地电阻值与标准阻值基本相符时表示被测集成电路正常；如果出现某引脚或全部引脚对地电阻值与标准阻值相差太大时，即可认为被测集成电路已经损坏。

在路测量时，测量直流电阻之前要先断开电源，以免测试时损坏万用表。

总电流测量法

该法是通过检测集成电路电源进线的总电流，来判断集成电路好坏的一种方法。由于被测集成电路内部绝大多数为直接耦合，所以当被测集成电路出现损坏时（如某一个PN结击穿或开路），会引起后级饱和与截止，使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判断集成电路的好坏。也可测量电源通路中电阻的电压降，用欧姆定律计算出总电流。

对地交、直流电压测量法

这是一种在通电情况下，用万用表直流电压挡对直流供电电压、元件的工作电压进行测量，检测集成电路各引脚对地直流电压值，并与正常值相比较，进而压缩故障范围，找出损坏元件的测量方法。

对于输出交流信号的输出端，此时不能用直流电压法来判断，要用交流电压法来判断。检测交流电压时要把万用表置于“交流档”，然后检测该脚对电路“地”的交流电压。如果电压异常，则可断开引脚连线，测量接线端电压，以判断电压变化是由元件引起的，还是由集成电路引起的。

对于一些多引脚的集成电路，不必检测每一个引脚的电压，只要检测几个关键引脚的电压值即可大致判断故障位置。开关电源集成电路的关键是电源脚VCC、激励脉冲输出脚VOUT、电压检测输人脚和电流检测输人端IL。

集成电路总结综述 第17篇

关键词：人员密集场所；电气；火灾隐患；预防措施

中图分类号： 文献标识码：A

1概述

随着我国经济的腾飞，电气化时代已悄然而至。电气化一方面造福了人类，一方面因其各种原因诱发了大量的火灾隐患，又会对建筑物及人类构成威胁。根据_消防局公布火灾数据统计，全国近年来火灾总起数都在10万起以上，其中人员密集场所发生火灾起数又占年火灾总起数9%-15%，而由于电气安全管理体系和法律法规建设不完善不健全、电气操作和使用不当等诸多方面的原因，我国电气火灾隐患及其发生率一直居高不下，每年约占火灾总起数的30%左右，给国民经济和人民生活造成巨大的损失。

2 人员密集场所常见电气火灾隐患

人员密集场所，是指公众聚集场所，医院的门诊楼、病房楼，学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍，养老院、福利院、托儿所、幼儿园、公共图书馆的阅览室，公共展览馆、博物馆的展示厅，劳动密集型企业的生产加工车间和员工集体宿舍，旅游、宗教活动场所等。人员密集场所普遍存在的特点是:人员密集、流动量大、人员层次复杂、可燃装修和装饰材料多、用电设备多、功率大以及电气线路复杂等等。人员密集场所电气火灾隐患具有一定的“隐蔽性”、“潜伏期”。

人员密集场所常见电气火灾隐患特点

地域特点

经济发达地区的人员密集场所占地规模大，采用现代化电气多，发展较早，虽然当地消防机构排查整治力度大，但存在的电气火灾隐患数量远远大于经济欠发达地区，从每年各省的火灾经济损失就能得到很好的证明。经济发展快的省份和地区的电气火灾损失明显高于其他省份和地区。

行业特点

从近年的火灾统计来看，商业、交通运输业、社会服务业的电气火灾起数和损失在各行业中较为突出，人员密集场所中商贸、集市、餐饮、娱乐、宾馆等行业由常见的电气火灾隐患引发的火灾起数多，而发生重、特大电气火灾的发生呈上升趋势。

多样性特点

人员密集场所中存在漏电、短路、过载、接触不良、过负荷、电弧、电火花等电气火灾隐患，造成高温发热，并引燃周围可燃物最终酿成火灾。

人员密集场所常见电气火灾隐患

电气火灾事故隐患可分为过热型隐患、放电型隐患和人为型隐患。过热型隐患的基本特征是电气设备或线路的发热部位产生异常高温，从而引燃电气设备和线路的绝缘材料及周围的可燃物；放电型隐患的基本特征是电气设备和线路的绝缘受损，在其间隙和表面产生游离放电和电晕，严重时会造成绝缘击穿和闪络，表现为电火花和电弧。人为型隐患的基本特征是安全意识淡薄，用电不规范，私拉乱接电线，造成人为性电气火灾隐患。

过热型隐患

短路。电气线路发生短路时，短路电流突然增大，在极短的时间内的发热量也很大，不仅能使绝缘燃烧，而且能使金属熔化，引起附近的易燃、可燃物质燃烧，造成火灾。

过电荷。一般电线的最高允许工作温度为65℃当线路过负荷时，电线的温度超过这个温度值，会使电线的绝缘层加速变化，甚至变质损坏引起短路着火事故。

接触电阻过大。接触电阻过大时，会产生极大地热量，可以使金属变色甚至熔化，并能引起绝缘材料、可燃物质及积落的可燃灰尘燃烧。

放电型隐患

不合格电气设备。市场上销售的各种电器产大部分电气性能技术指标、绝缘等级不符合国家及国际电工委员会IEC标准，未经质量和安全认证。如常见的配电箱（盘）的火灾隐患，配电箱内的低压电器集中，打火放电的机率较大，导线接点密集，产生热量不易扩散，极易引燃箱体和周围的可燃物。

电气线路自然老化。环境的影响加快电气线路的自然老化，如风力、温度变化、化学腐蚀、粉尘等。电气设备与导线, 或导线与导线连接处接触不良好、松动, 会导致放电火花的火灾隐患。

人为型隐患

一些承包施工队伍人员技术素质低，质量意识差，在施工过程中使用低价位的假冒伪劣电器产品或已明确淘汰的电器产品。

人员密集场所室内装修追求华丽，使用大量可燃性装修材料，电器设备位置随意安装，无预留散热空间；电源导线敷设不按防火要求；接头处理马虎，随意在吊顶棚内分支接线，接头没有设在接线盒内；装修工程非电气专业人员安装电器设备。

人员密集场所开业前都实施了改造，但改造不尽完善，进户后的电气线路多数没有更新或有些电气线路自用上电以后就没有进行过改造，加之过早建成的建筑中大量使用铝芯电线、电缆，电气线路设计过于节约，线路容量偏低，线路老化严重，导致电气线路存在的火灾隐患严重。

3 预防措施

从总体上看，减少电气火灾隐患的预防对策，涉汲到科学技术上的理论和实践的结合，也涉汲到日常管理措施和我国目前体制的有机结合，综合多年来日常防火监督所得的认知和体会，提出减少人员密集场所电气火灾隐患预防对策。

加强对电气火灾隐患的监管力度

预防电气火灾要从电气系统的设计、安装、使用和维护等各个环节进行安全控制，需要相关部门通力合作，加强监管。新颁布的国家消防法增加了专门的条款，对电气产品的安全质量和电气线路安装质量提出了严格要求，建设、房管、技监等职能部门，都应当对此发挥监管职能，只有这样才能使我国电气火灾的严峻形势得以有效的控制。

推动电气火灾隐患的检测工作

电气安全防火检测是发现电气火灾隐患的重要手段，对电气系统的防火安全检查，技术性比较强，加上电气系统的许多部件和线路都处于隐蔽状态，单靠以眼看、手摸、鼻子闻为主要特征的传统的检查方法是不足以解决问题的。而借助于激光、红外、超声等现代检测手段，与传统的检查方法相结合，加以系统化、标准化，就能够提高消防安全工作的科技含量，提高安全检查的质量与效率。

加强电气防火知识宣传和教育工作

减少火灾隐患的根本途径在于提高人们的防火意识，提高人们发现火灾隐患能力，许多重、特大火灾都是由于忽视用电安全，缺乏用电知识和不严格执行规章制度和操作规程造成的。在宣传教育方面首先要在广大群众中大力开展宣传教育工作，充分利用报刊杂志、电台、电视台、网络等手段，广泛普及用电安全知识，宣传电气火灾隐患所潜在的危害性。

消除电气火灾隐患是防火工作中的组成部分，我国的电气防火工作与国外相比还有差距，我们应立足本国国情，参照国外的先进防火技术和经验，不断的进行分析总结，探索出消除电气火灾隐患的有效措施，进而提高人员密集场所电气防火系统的安全性，使电真正发挥出光和热来造福人类。

参考文献

[1]胡志敏.浅析电气检测技术在消防工作中的应用[J].消费导刊，2007(1):111.

[2]黄子聪.电气火灾隐患的诊断和改进方法[J].消防科学与技术，2000(3):61.

[3]王丽虹.电气火灾隐患产生原因及分类的探讨[J].消防技术与产品信息，2005(9):16-19.

集成电路总结综述 第18篇

关键词：STC89C52 I 2C DS1621 液晶显示器

温度是工农业生产中一个普遍而又重要的参数。因此，对于温度这个参数的测量与控制就显得尤为重要。以往这些温度的检测工作大多是由人工完成，不但工作量大，记录的数据少，难以满足现代温度测量的要求。传感器技术、微控制器技术和计算机技术的发展，为现代的温度测量与控制系统的设计提供了技术基础，基于传感器技术、微控制器技术和计算机技术的温度测量系统会大大地降低人们测量温度的工作量，而且测得的温度数据也更加地精确。

基于以上情况，该文提出了一种基于单片机为核心挂接两个带有I 2C接口的温度传感器组建温度采集系统，并通过液晶显示器显示出来。

系统设计分为硬件电路设计和软件及仿真设计两大部分。

1 系统硬件电路设计

硬件电路的设计包括了温度传感器的选型、单片机的选型、液晶显示器的选型及其部件之间的电连接。

温度传感器选用DS1621温度传感器，DS1621是由DALLAS公司生产的一种功能非常强的数字式温度传感器。通过读取内部的计数值和用于温度补偿的每摄氏度计数值，利用公式计算还可提高温度值的精度。DS1621无需元件即可测量温度，将结果以9位数字量（两字节传输）输出，测温范围为-55 ℃～+155 ℃，精度为 ℃，转换时间为1 s，数据的写入和读出通过一个2线I 2C串行接口完成。

I 2C总线（Inter Integrated Circuit BUS，内部集成电路总线）是由PHILIPS公司开发的一种两线式串行总线，用于连接微控制器及其设备。I 2C总线由数据线SDA与时钟SCL构成串行总线，可用于发送与接收数据。数据可以在CPU与被控IC芯片之间、IC芯片与IC芯片之间进行双向传送，最高传送速率可100 kb/s。

该设计选择MCS-51系列的一款通用MCU芯片―STC89C52，其本身并没有I 2C接口电路，但可以通过软件来模拟I 2C接口。采用2片DS1621采集温度，将第一片地址连接成000（A2A1A0均接低电平），将第二片地址连接成001（A2A1接低电平，A0接高电平）。STC89C52芯片的并行引脚和连接到温度传感器DS1621的SDL和SCL总线。

液晶显示器选用了LCD1602，温度采集的结果通过LCD1602切换轮流显示出来，LCD1602的数据线连接至MCU的P3口。

该系统总体结构如图1所示，以单片机STC89C52为核心，由电源电路、时钟电路、复位电路、温度传感器（2个）和LCD1602液晶显示构成。

2 软件设计及仿真

熟悉LCD1602的命令集及编程思路后，在keil软件上进行软件设计，软件分为多个文件，包含LCD1602和DS1621芯片的驱动程序和主程序。将程序按其逻辑划分为多个模块，这样可以使软件结构看起来更清晰，且容易维护。

主程序设计如下所示。

#include __

#include __

#include __

void main（）

unsigned char s[10]，i，a[2]； //数组s存放显示的字符串，a存放DS1621的地址

a[1] = ‘＼0’； //用于显示

Lcd1602_Initialize（）；

Lcd1602_Write（1，0，_th temp（c）：_）；

for（i = 0； i < 2； ++i） //初始化2个DS1621

Ds1621_SetDeviceAddress（i）；

Ds1621_WriteConfig（0x03）；

Ds1621_SetTemperatureLimit（40，35）；

同时在Proteus软件绘制系统硬件电路图，并与Keil软件实现联调，仿真结果如图2和图3所示，图2为第一片温度传感器的温度实时值，图3为第二片温度传感器的温度实时值。

3 结语

该设计实现了两点温度的测量系统，传感器DS1621集成度高，直接输出数字信号，通过I 2C总线实现信号传输，DS1621的选用简化了电路设计、方便了程序设计。以STC89C52单片机为系统核心，使系统结构简单、且易于实现。系统带有的液晶显示器LCD1602使人机交互更加友好。 该系统可应用于诸多温度采集的场合使用。

参考文献

[1] 彭芬.单片机C语言技术应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

[2] 梁森.自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

集成电路总结综述 第19篇

【关键词】模拟电子技术基础；教学；学习

《模拟电子技术基础》是一门重要的专业技术基础课，理论性和实践性都很强，处于各专业教学的中间环节，是学生对电子线路认识和理解的基本素质形成和培养的关键性课程。深入探讨其教学方法并有效实施，对学生掌握一定的线路知识和培养学生分析问题、解决问题的能力有着非常重要的作用。这就要求我们在专业课堂教学中，应更新观念，完善课堂教学方式，提高教育教学效果，努力增强学生对课程的兴趣，完成好在校学习要求，为以后的工作打下好的基础。

一、全面把握课程内客，并精选重点

要明确本课程在整个教学计划中的地位和作用、基本要求、基本内容和本课程与后续课程的联系。在分立元件构成的电子线路和集成电路构成的电子线路上，集成电路的应用范围迅速扩大。集成电路是在分立元件电子线路的基础上发展起来的，而从事电子技术工作必须熟悉分立元件电子线路，所以选择授课内容时，应以分立元件构成的单元电子线路为基础，以“分立元件电路为集成电路服务”的原则来突出集成电路，为进一步学习、研究和应用集成电路打好扎实的基础。如在讲解反馈放大电路时，由结合分立元件电路转为结合集成运算放大器讲解，引入集成比较器、集成功率放大器、集成三端式稳压器等内容。结合典型电路讲基本概念、基本理论、基本分析方法，并下力气讲清楚，应贯彻“管为路用”原则，淡化半导体器件内部物理过程和集成电路的内部电路，重点讲清楚器件的外特性应用。

二、变满堂灌、填鸭式为启发式教学，充分发挥学生的主体作用

传统的教学模式方法，以教师单方面讲授为主，讲授内容以单纯灌输书本知识为主，学生学习方法以死记硬背、机械重复训练为主，其弊端显而易见。这种教学方法妨碍学生主动地学习，挫伤学生学习的主动性、积极性、创造性，影响他们全面素质的提高，尤其对高职的学生更是不利于实用性、专业型人才的培养。例如，以“判断某一放大电路工作是否正常”为例，现行大部分教科书均采用测定集成电路各引脚的静态工作电压与书上所标值是否一致的判定方法，这种方法是一种较死板而又费时的方法，只适合于没有仪器设备的场合。教学中，大部分教师也往往沿循传统教学方法，单纯讲授书本知识，满堂灌下来，虽然也能完成教学任务，做起来也省事，但这样培养出来的学生思维单一、不灵活，更谈不上能发挥他们的实践能力创造能力，往往只适合于搞搞维修之类工作，却难以适应社会上各行各业不同要求。因此，在课堂教学中，不仅要注意书本现成知识的理论传授，更要注重培养学生的思维判断能力，依据理论解决实际问题的能力、自学探索能力等。

三、适当进行读图训练

读图即是阅读一些典型图例，弄清其信号通道、元件作用、电路功用及一些特殊环节的工作原理。《模拟电子技术基础》课程内容抽象，且很多概念有独立性，重复记忆少，学生难学易忘，并且往往是学完以后还不知这些知识用在何处，怎么联系。而一张综合电路图通常包含好几个单元的概念，覆盖面广，综合性强。读懂一张图可以帮助学生把各单元的知识，甚至其他学科的知识纵向、横向地联系起来，使知识系统化。同时，读图还是培养学生自学能力及分析判断能力的重要方法。实践证明，读图训练是提高学生学习兴趣、发展学生综合能力的有效途径，也是《模拟电子技术基础》课程一个必不可少的教学环节，它为教学双方提供了广阔的学习空间。

四、改善学生学习方法，提高学习能力

《模拟电子技术基础》要求学生既要掌握一定的理论知识，又需要学会分析电子线路。要使学生尽快适应电子技术基础的学习，在传授知识的同时，关键还要教给他们正确的学习方法，提高他们的自学能力，培养良好的学习习惯。我要求学生课前进行预习，把不懂的内容记录下来。听课时，有重点地听课，这样才能提高学习效率。其次，要求学生会记笔记，教会学生做好课堂笔记，有利于学生接受和掌握新知识。再后，要求学生课后复习，巩固课堂所学知识，加深对所学知识的理解，使之掌握得更牢固。

五、注重实践，培养创新能力

对于现在技工学校学生说，都具有文化程度参差不齐、理论基础水平较薄弱的特点，面对复杂且枯燥的理论推导以及难记的式子，学生往往缺乏学习热情。所以，在教学过程中我采用重实践，轻理论策略，这样既能激发学生的学习热情，又能通过实践来掌握理论，在实践中巩固理论，用理论指导实践，从而达到较好掌握知识、提高实践能力创新能力的目的。如在《模拟电子技术》半导体及放大电路教学中，其主要目的是使学生学习并掌握半导体器件的特性、使用、测试方法以及放大器工作原理等。我把一些实际单元电路小制作搬到课堂上，有针对性地把教材需要掌握的知识和单元电路融合起来，并且在实验报告编排上也下点功夫，就会收到事半功倍的效果。如：在《模拟电子技术基础》教学中，我安排一个功率放大器实验，其中包含变压、整流滤波、稳压电路、功率放大电路等，并在电路中设置一些测试点。通过实验可达到以下几个目的：学习万用表的使用；全波整流电路输出电压理论与实际值是否相符；稳压电路电压在电流波动或负载电流改变时是否保持稳定。经过这样的设计，学生的学习兴趣和学习热情就会大大提高。

六、多种教学方法和教学手段并存，调动积极性

针对《模拟电子技术基础》不同章节的不同内容，在授课过程中，通常主要采用以下几种教学方法：（1）多种方式提问。提问法主要是根据学生已有知识或实践经验，有目的，巧妙地提出问题。有的问题要学生讨论回答，有的则作为引入新课的悬念，不作回答，并且根据回答情况适时掌握教学进度，调整教材内容的深度，补充必要的知识内容。当然，针对不同的教材内容，教学的不同环节，采用不同的提问方式。在导入新课内容时，我一般采用启发式的提问，制造悬念，启发学生的思维。（2）激发求知欲，进行演示。演示教学是我在教学中向学生展示实验教具（或演示板）或做示范性实验等方式，让学生进入角色，使学生通过观摩获得感性知进而加深巩固理论知识理解的一种方法，并能使学生感到理论与生活更加贴近。（3）反复练习，进行章节测试。我在平时的教学中根据内容的重难点，反复去解同类练习题，从而达到巩固所学知识，提高解题技能技巧，找出教学薄弱环节。严格的练习和测验，还能使学生养成坚持不懈的学习习惯和严肃认真的学习态度。（4）利用类比法进行教学。我在平时的教学中内容相近的知识点进行讲授，利用类比法将它们总结在一起进行讲解、培养学生举一反三的能力，提高学习的效率。如在讲授分压式偏量电路的计算时，我通过比较分压式偏量电路与基本放大电路交流通路，得到两者的电路形式和原理虽然有很大的不同，但对交流信号来说，两者几乎完全一致，从而直接得出分压式偏量电路的放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro的计算公式。（5）善于总结，巩固知识。每一章节讲完之后，对该章节的内容要善于做一个归纳总结。总结过程是一个思考的过程，是对知识梳理和加工的过程。总结既可以由老师来完成，也可以由学生来完成。通过总结，让学生明确这一章节学了什么内容，应该掌握什么内容，与前面章节知识有什么联系和区别。对于模拟电子技术，适当的总结是很有必要的。特别是各种基本放大电路、功率放大电路的组成及功能，各种复杂的电子电路，总是由多种简单的功能不同的电路组成的。通过总结，我们对各种电路的区别，能不断加深印象，从而对各种复杂的电子电路能顺利划分成块，正确分析其电路原理。另外，对于平时在教学中使用的教学手段，在传统的“黑板—粉笔—一张嘴”的授课方式下，多挖掘好的教学手段，如自做电子小制作加强学生的理论实践性，采用集语音、图形、文本等诸多媒体的优点于一身多媒体技术来丰富平时的教学手段，使学生更快更好的掌握课本理论知识。

总之，要使学生能顺利学好《模拟电子技术基础》，其实是教与学的一个互动的过程，既要求我们培养学生正确的学习方法，又要求我们有合适的教学方法，好的教学方法还需要我们教师在教学过程中不断地探索和总结，这样才能适应国家大力发展技工教育的新形势，培养适应社会的全面的技能型人才。

参考文献

[1]杨爽爽.浅谈模拟电路课程教学现存问题及改进方法[J].民营科技，2011（05）.

[2]朱敏.浅谈《模拟电子技术基础》教学方法研究[J].科技资讯，2009（33）.

[3]高见.高职模拟电路课程改革初探[J].黑龙江科技信息，2008（34）.

[4]邢春香，翟红艺，孙晓冰.模拟电路课程教学方法探索与实践[J].科技资讯，2010（24）.

[5]张慧.浅议《电子线路》教学[J].科学大众（科学教育），2010（03）.

[6]周跃佳，潘启明.现代教育技术在电子线路系列课中的应用[J].黑龙江科技信息，2010（19）.

[7]刘小燕.关于模拟电路课程教学改革的探讨[J].科技风，2009（12）.

[8]郭荣幸.归纳比较法在《模拟电子技术》教学中的应用[J].高师理科学刊，2008（04）.

[9]胡昌奎，杨应平，黎敏，刘辛，易迎彦.光电信息类专业光纤系列课程教学内容与课程体系的改革[J].高等理科教育，2008（02）.

[10]曾晓华.故障字典法在模拟直流电路故障诊断中的应用研究[J].科技资讯，2009（19）.

[11]徐敏道.浅谈模似电子技术中的放大电路教学[J].中国水运（理论版），2006（05）.

[12]李月乔，宗伟.“模拟电子技术基础”教学方法的思考与体会[J].电气电子教学学报，2007（05）.

[13]李小辉.电子技术基础》教学探讨[J].科技资讯，2008（14）.

[14]靳孝峰，梁超.《数字电子技术》课程的改革与实践[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2008（04）.