集成电路的设计方法及步骤精选(九篇)

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第1篇：集成电路的设计方法及步骤范文

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)为设计载体，以专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、单片电子系统SOC(SystemOnaChip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程[J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段，又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。2.系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下：

第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，SystemonChip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

［摘要］本文从EDA技术的定义及构成出发，系统介绍了EDA技术的发展概况，以及基于EDA技术的电子系统设计的方法和步骤，快速实现系统数字集成，具有深刻的理论意义和实际应用价值。

［关键词］EDA技术电子系统仿真

二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断发展，电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短，专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题，要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下，EDA(ElectronicDesignAutomation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求，EDA技术得到了迅猛发展。

参考文献：

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

第2篇：集成电路的设计方法及步骤范文

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

第3篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：集成电路设计企业；项目成本管理

一、前言

2016年以来，全球经济增速持续放缓，传统PC业务需求进一步萎缩，智能终端市场的需求逐步减弱。美国半导体行业协会数据显示，同年1～6月全球半导体市场销售规模依旧呈现下滑态势，销售额为1，574亿美元，同比下降5.8%。国内，经过国家集成电路产业投资基金实施的《国家集成电路产业发展推进纲要》将近两年的推动，适应集成电路产业发展的政策环境和投融资环境基本形成，我国的集成电路产业继续保持高位趋稳、稳中有进的发展态势。据中国半导体行业协会统计，2016年1～6月全行业实现销售额为1，847.1亿元，同比增长16.1%，其中，集成电路设计行业继续保持较快增速，销售额为685.5亿元，同比增长24.6%，制造业销售额为454.8亿元，同比增长14.8%，封装测试业销售额为706.8亿元，同比增长9.5%。国务院在2000年就开始下发文件鼓励软件和集成电路企业发展，从政策法规方面，鼓励资金、人才等资源向集成电路企业倾斜；2010年和2012年更是联合国家税务总局下发文件对集成电路企业进行税收优惠激励。2013年国家发改委等五部门联合下发发改高技［2013］234号文，凡是符合认定的集成电路设计企业均可以享受10%的所得税优惠政策。近年来又通过各个部委、省、市和集成电路产业投资基金对国内的集成电路设计企业进行大幅度的、多项目的资金扶持，以期能缩短与发达国家的差距。因此，对于这样一个高投入、高技术、高速发展的产业，国家又大力以项目扶持的产业，做好项目的成本管理非常必要。

二、项目成本管理流程

对项目的成本管理一般分为以下几个环节：（一）项目成本预测。成本预测是指通过分析项目进展中的各个环节的信息和项目进展具体情况，并结合企业自身管理水平，通过一定的成本预测方法，对项目开展过程中所需要发生的成本费用及在项目进展过程中可能发生的合理趋势和相关的成本费用作出科学合理的测算、分析和预测的过程。对项目的成本预测主要发生在项目立项申请阶段，成本预测的全面准确对项目的进展具有重要作用，是开展项目成本管理的起点。（二）项目成本计划。成本计划是指在项目进展过程中对所需发生的成本费用进行计划、分析，并提出降低成本费用的措施和具体的可行方案。通过对项目的成本计划，可以把项目的成本费用进行分解，将成本费用具体落实到项目的各个环节和实施的具体步骤。成本计划要在项目开展前就需要完成，并根据项目的进展情况，实施调节成本计划，逐步完善。（三）项目成本控制。成本控制是指在项目开展过程中对项目所需耗用的各项成本费用按照项目的成本计划进行适当的监督、控制和调节，及时预防、发现和调整项目进行过程中出现的成本费用偏差，把项目的各项成本费用控制在既定的项目成本计划范围内。成本控制是对整个项目全程的管控，需要具体到每个项目环节，根据成本计划，把项目成本费用降到最低，并不断改进成本计划，以最低的费用支出完成整个项目，达到项目的既定成果。（四）项目成本核算。成本核算是指在项目开展过程中，整理各项项目的实际成本费用支出，并按照项目立项书的要求进行费用的分类归集，然后与项目成本计划中的各项计划成本进行比对，找出差异的部分。项目的成本核算是进行项目成本分析和成本考核的基础。（五）项目成本分析。成本分析是指在完成成本核算的基础上，对整个完工项目进行各项具体的成本费用分析，并与项目成本计划进行差异比对，找出影响成本费用波动的原因和影响因素。成本分析是通过全面分析项目的成本费用，研究成本波动的因素和规律，并根据分析探寻降低成本费用的方法和途径，为新项目的成本管理提供有效的保证。（六）项目成本考核。成本考核是指在项目完成后，项目验收考核小组根据项目立项书的要求对整个项目的成本费用及降低成本费用的实际指标与项目的成本计划控制目标进行比对和差异考核，以此来综合评定项目的进展情况和最终成果。

三、集成电路设计企业项目流程

集成电路设计企业是一个新型行业的研发设计企业，跟常规企业的工作流程有很大区别集成电路设计企业项目组在收到客户的产品设计要求后，根据产品需求进行IC设计和绘图，设计过程中需要选择相应的晶圆材料，以便满足设计需求。设计完成后需要把设计图纸制造成光刻掩膜版作为芯片生产的母版，在IC生产环节，通过光刻掩膜版在晶圆上生产出所设计的芯片产品。生产完成后进入下一环节封装，由专业的封装企业对所生产的芯片进行封装，然后测试相关芯片产品的参数和性能是否达到设计要求，初步测试完成后，把芯片产品返回集成电路设计企业，由设计企业按照相关标准进行出厂前的测试和检验，最后合格的芯片才是项目所要达到成果。对于集成电路设计企业来说，整个集成电路的设计和生产流程都需要全方位介入，每个环节都要跟踪，以便设计的产品能符合要求，一旦一个环节出了问题，例如合格率下降、封装不符合要求等，设计的芯片可能要全部报废，无法返工处理，这将会对集成电路设计企业带来很大损失。因此，对集成电路设计企业的项目成本管理尤为重要。

四、IC设计企业的项目成本管理

根据项目管理的基本流程，需要在IC项目的启动初期，进行IC项目的成本预测，该成本预测需要兼顾到IC产品的每个生产环节，由于IC的生产环节无法返工处理，因此在成本预测时需要考虑失败的情况，这将加大项目的成本费用。根据成本预测作出项目的成本计划，由项目组按照项目成本计划对项目的各个环节进行成本管控，一旦发现有超过预期的成本费用支出，需要及时调整成本计划，并及时对超支的部分进行分析，降低成本费用的发生，使项目回归到正常的轨道上来。成本控制需要考虑到IC的每个环节，从晶圆到制造、封装、测试。项目成本核算是一个比较艰巨的工作。成本核算人员需要根据项目立项书的要求，对项目开展过程中发生的一切成本费用都需要进行分类归集。由于IC产品的特殊性，产品从材料到生产、封装、测试，最后回到集成电路设计企业都是在第三方厂商进行，每一个环节的成本费用无法及时掌握，IC产品又有其特殊性，每种产品在生产过程中，不仅依赖于设计图纸，而且依赖于代工的工艺水平，每个批次的合格率并不尽相同，其成品率通常只有在该种产品的所有生产批次全部回到设计企业并通过质量的合格测试入库后时才能准确得出。然而，设计企业的产品并不是一次性全部生产出来，一般需要若干个批次，因此在IC制造阶段无法准确知道晶圆上芯片的准确数量，只能根据IC生产企业提供的IC产品数量进行预估核算，在后面的封装和测试环节，依然无法准确获得IC产品的准确数量。在IC产品完全封装测试返回设计企业后，才能在专业的设备下进行IC产品数量的最终确定，然而项目核算需要核算每一个环节的成本。因此，核算人员需要根据IC产品的特点或者前期的IC产品进行数量的估算进行核算，待项目完成后再进行差异调整。在成本费用的分类和核算上，如果有国家拨款的项目，需要对项目所使用的固定资产进行固定资产的专项辅助核算，在专项核算中需要列明购买固定资产的名称、型号、数量、生产厂商、合同号、发票号、凭证号等，登记好项目所用的固定资产台账，以便在项目完工后，项目验收能如期顺利通过。项目成本分析和项目成本考核是属于项目管理完工阶段需要做的工作，根据整个项目进展中发生的成本费用明细单，与成本计划进行分类比对和分析，更好地对整个项目进行价值评定，找出差异所在，确定发生波动的原因，以便对项目的投资收益进行准确的判断，确定项目和项目组人员的最终成果。

五、总结

项目成本管理是集成电路设计企业非常重要的一项经济效益指标；而集成电路设计行业是一个技术发展、技术更新非常迅速的行业，IC设计企业要在这个竞争非常激烈的行业站住脚跟或者有更好的发展，就必须紧密把握市场变化趋势，不断地进行技术创新、改进技术或工艺，及时调整市场需求的产品设计方向，持续不断地通过科学合理的成本控制方法，从技术上和成本上建立竞争优势；同时，充分利用国家对于集成电路产业的优惠政策，特别是对集成电路设计企业的优惠政策，加大对重大项目和新兴产业IC芯片应用的研发和投资力度；合理利用中国高等院校、科研院所在集成电路、电子信息领域的研究资源和技术，实现产学研相结合的发展思路，缩短项目的研发周期；通过各种途径加强企业的项目成本控制，来提高中国IC设计企业整体竞争实力，缩短与国际厂商的差距。

主要参考文献：

［1］中国半导体行业协会.cn.

［2］刘胜军.精益化生产现代IE［M］.海天出版社，2006.

第4篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：项目教学法；概论性课程；教学改革；集成电路；信号完整性

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0166-02

The Research for the Introduction Course Based on the Project-Based Pedagogy ― In "An Introduction to Integrated Circuits" Case

YANG Ling-ling1，3， XIE Xing2， SUN Ling3， SUN Hai-yan3

（1.Xinglin College， Nantong University， Nantong 226019， China； 2.Engineering Training Center， Nantong 226019， China； 3. Jiangsu Key Laboratory of ASIC Design， Nantong University， Nantong 226019， China）

Abstract： In view of the problems arising from the teaching process of the introduction course， this article， based on the project-based pedagogy， proposes education reforms in an introduction for integrated course. At the same time， combined with teaching for the signal integrity of the integrated package ，the application of the project-based pedagogy is analyzed and explored.In summary， the results shows that it is useful to improve the abilities of understanding and the innovating greatly for students，which also enhance the quality of teaching，by using he project-based pedagogy in teaching of the introduction course.

Key words： project-based pedagogy； introduction course； teaching reform； integrity circuit； signal integrity

概性课程一般设置在新生入学之初，引导新生正确认识和理解专业的性质、特点以及在社会发展中的作用。《集成电路概论》课程，作为集成电路设计与集成系统专业的一门概论性课程，可引导新生正确认识和理解本专业的性质以及今后在社会发展中的作用，为学生较好的开展后续的专业课程的学习，打下良好的基础。同时可帮助学生提早进入专业的学习中，掌握基本概念及术语，激发学生的学习主动性和创新精神，提高教学质量和学生的综合素质[1][2]。因此如何提高学生的学习兴趣，提高课堂的教学效果，一直是我们教师所关注的重点[3]。

1 教学现状

1.1教学对象知识匮乏

概论性课程的教授对象一般是刚进入大学校门的大一新生，对于专业知识的了解与掌握基本为零。而集成电路概论课程，研究内容较庞杂，包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点，技术术语及基本概念较多。因此，对于知识基础匮乏的大一新生来学习这样一门课程，存在一定的难度。

1.2教学内容庞杂、陈旧

集成电路概论课程的教学内容主要选自教材，研究内容较多，包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点，技术术语及基本概念较多。对于这些抽象与复杂的知识点，大一新生这样一类特殊的授课对象，很难去很好地理解与掌握。其次书本教材中的教学内容与专业前沿及实际应用涉及较少。例如对于集成电路封装特性分析这一知识点，书本仅仅去介绍封装热分析，电特性分析，而现在随着封装研究的不断深入，封装中的电磁特性已成为必不可少的分析热点之一。如果我们单纯只去按照书本来讲解，使得教学内容与现在实际前沿分析热点脱节，无法使学生获得最新的知识，也就很难培养他们的创新理念，失去了开设概论课程的最终意义。

1.3教学方法过于单一

现在集成电路概论课程主要还是以教师为中心的课堂讲解的教学模式。这种教学方法一方面很难使得学生去理解与掌握抽象的理论知识；另一方面，学生一直处于接收状态，扼杀了学生的创新意识和创新思维，不能调动学生的学习主观能动性[4][5]。

2 教学改革方案

传统的教学方法存在一些问题，我们可以采用项目教学法。它是指紧扣教学大纲以及课堂教学的目标和要求，学生围绕某个具体的学习项目而进行的一个教学活动。教学中充分选择并利用最优化的教学资源，在学习中让学生完全参与进来，实践体验、消化吸收和探索创新，从而提高学生的学习兴趣[6]。

项目教学方法主要可分为项目选择与设计、计划制定与实施、作品提交与交流和总结评价四个大的方面[7]。根据项目教学法的实施步骤，结合实际的概论性课程的教学研究，可分析如下。

2.1项目选择与设计

项目选择与设计即分析与整个课程教学内容，选择与确定项目任务；概论性课程教学内容知识点庞杂，且复杂与抽象。大一新生这样一类特殊的授课对象，很难很好去理解与掌握。因此我们在选择内容上既要考虑教学目标，以书本知识为依据，又要考虑教学效果，从与我们生活比较相关的内容着手，给学生一定的创新空间和求知欲。

2.2计划制定与实施

根据设定的教学项目，确定教学步骤和教学程序。按照小组形式，根据项目内容以及实施计划方案，有条不紊地开展教学活动。此过程中，小组成员之间可相互讨论交流，也可向老师咨询，从而顺利完成项目；

2.3 作品提交与交流

每组对于自己的研究内容，可以多种形式呈现，比如：PPT总结、实物制作、动画以及实物等等。同时对于作品，可以加入提问环节，相互交流，以达到教学基本目标。

2.4 总结评价

考核评估，我们以学生的能力为中心，先由学生对自己的工作自我评估，再由每组组员进行相互的评分，最终教师进行总结优缺点，进行最终的考核。

3 项目教学法应用于集成电路概论课程教学的设计实例

项目教学法以学生为主体，以项目选取为关键，在项目教学过程中把书本的教学内容融入到项目中，通过独立思考、交流等教学形式，同时以学生的能力为评价体系的评价方式[8]。本文，以《集成电路概论》课程中集成电路封装一章的教学为实例，结合实际的教学条件，设计一个项目教学法的教学案例，如下图1所示。图1中主要阐述了项目教学法应用于集成电路概论课程教学中的主要流程，可具体分析如下。

3.1选择教学内容（项目内容）

确立具体项目，得对实际的教学条件进行分析。南通大学江苏省专用集成电路设计实验室拥有一整套ANSYS封装设计与分析软件，如ANSYS Designer SI 、ANSYS SIwave以及ANSYS HFSS等，本项目可选择封装信号完整性一部分的内容，借助于软件的设计与仿真分析，帮助学生从抽象到具体，更好地掌握封装知识。

3.2制定与实施具体教学计划

首先将班级同学进行分组，确立各组的研究内容以及要求；第二部分教师讲解，包括信号完整性基本知识的讲解以及借助软件的仿真演示；第三部分学生通过多种途径收集各自课题的资料，进行整理和归纳，同时借助于软件学会去进行仿真分析，这个过程不但使得学生对于封装知识有了一个较为全面的认识，同时还使得学生对软件的基本使用有了基本了解，充分给出了学生大胆实践，勇于创新的学习空间，在这个过程中教师也要多给学生指导学习思路，及时指导，增加学生的学习兴趣；

3.3成果展示

每组同学结合自己的研究内容，采用PPT结合软件仿真等形式，对于研究成果进行展示，同时老师及班级其他同学可进行提问与交流，让学生在交流展示中提高自己的应变能力，提高学生的成就感。

3.4考核评估

最后一部分考核评估，项目教学法的考核核心以能力为中心。教师根据学生得成果展示质量以及回答问题的灵活应变能力，给这一部分的学习情况打分。通过这种考核方式，来激发学生的创新意识，从而鼓励学生做好下部分知识点的学习。

4 结

本文主要以集成电路概论课程教学为例，介绍了项目教学法在概论性课程中的应用与探索。分析了课程教学现状以及实际的教改方案，实际教学效果表明，引入项目教学法可以使得学生加深对一些抽象知识的理解与掌握，提高了学生的学习主动性，同时提升了灵活运用知识的能力。

参考文献：

[1] 苏春，张继文.美国里海大学“工程实践导论”新生研讨课的组织与实施[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2011（S2）.

[2] 杨景常.成功的“专业导论”课将影响学生的一生[J].高等教育研究，2007，23（1）.

[3]孙淑强.高校创新人才培养体系的构建[J].实验室研究与探索，2010（9）：163-165.

[4]修春波， 李红利， 陈亦梅. 概论性课程改革的新思路[J].教育探索，2007（4）：30-31.

[5]刘培生，王金兰，蒋娟娟.“微电子学概论”课程的教学改革探析[J].南通航运职业技术学院学报，2014（1）：109-112.

[6]赵晓蕾.项目教学法在《C语言程序设计》教学中的应用研究[J].教育时空，2015（10）：162，164.

第5篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：集成电路布图设计；独创性；反向工程。

1集成电路布图设计独创性

集成电路布图设计，简称布图设计（Layout Design），是制造集成电路产品中非常重要的一个环节。世界知识产权组织《集成电路知识产权保护条约》规定：布图设计是指集成电路中多个元件，其中至少有一个是有源器件和部分或全部集成电路互联的三维配置，或者是指为集成电路的制造而准备的这样的三维配置。三维配置可以体现独创性，按照我国《集成电路布图设计保护条列》第四条独创性是指“其创作者的智力劳动成果，并且在创作时，该布图设计在布图设计的创作者和集成电路制造者中不是公认的常规设计。”从这个定义可以看出满足独创性必须达到两个条件：1是在行为上，要求是其创作者运用自己智力的精心之作，即非抄袭的；2要得到业内人士公认不属于当时他们所认为的常规的设计。这两 个条件同时并存，后者是前者的结果。1

2 集成电路布图设计独创性的判断

美国发生过两起著名的布图设计侵权案例，Brooktree V Advanced Micro Devices案和Altera v. Clear Logic案。这两起案件对如何判断布图设计的独创性具有重要的指导意义。基本确立了“书面痕迹”和“实质相似”标准。在Brooktree案中原告Brooktree公司（以下简称B）称Advanced Micro Devices（以下简称AMD）公司剽窃了其布图设计中的核心单元，即带有 10 个晶体管的 SRAM，因此对 AMD公司提起侵权诉讼。AMD公司则认为只复制了上述掩膜作品的80%没有全部复制,并且其掩膜作品是在反向工程的基础上得出不构成侵权。在Alter案件中，Alter公司认为Clear Logic公司复制了其芯片中晶体管集群组件的位置布置。Clear Logic公司则认为芯片中晶体管集群组件的位置布置只是一种方法或概念，不受《芯片保护法》的保护，同时也以反向工程进行抗辩。

（一）实质相似标准。在Brooktree案中，地区法院在给陪审团的指示中写道：《半导体芯片保护法》不仅禁止对整个布图设计进行复制，而且禁止对布图设计的实质部分进行复制。最后陪审团根据地方法院指示的内容以及双方的争论、举证，认定了被告AMD的布图设计与原告Brooktree的布图设计实质相似，因此认定AMD构成侵权。法院还认为，盗用布图设计的实质部分就会构成侵权便会构成侵权，并不需要证明两个布图设计的每一个部分都相似。因此AMD的主张说只复制了80%，没有全部复制而不构成侵权并不成立。在Altera案件中，法院同样认为：“正如一个人抄袭了一本书的一章就能够构成侵权一样，一个人如果复制了一个布图设计相当重要的一部分也需要承担侵权责任。”Clear Logic的产品与Altera的三块集成电路布图设计构成实质相似，因此法院最后宣判Clear logic构成侵权。

(二) 书面痕迹标准。书面痕迹标准也称“辛苦和投入标准”标准，指在集成电路布图设计反向工程中对原设计进行分析和研究，并付出了大量的辛苦和投入并有自己的独创性智力劳动，那么这样的作品是受到法律保护。在Brooktree案中AMD指出，自己在开发过程中进行了很多投入，同时提供了书面痕迹来证明自己所进行的是反向工程而不是简单的复制，通过书面痕迹可以看出，AMD的却花费了很多的时间和精力来分析B的布图设计，但是并没有成功，AMD曾尝试设计过6个晶体管和 8 个晶体管结构的布图设计，但最终并没能正确分析出B布图设计核心单元使用的是10个晶体管的结构，AMD后来只是通过Brooktree另一家竞争公司的职员得知了这个结构。AMD在得知10个晶体管的结构后并没有进一步的实验便很快生产出与B实质相同的SRAM单元，法院最后认定AMD的确在某种程度上进行了独立的创作，但不能完全因此获得独创性，AMD并没有采取其他的可替代的晶体管配置，只是简单复制了B的布图设计，因此不能认定是反向工程不具有独创性。毫无疑问，书面痕迹对于被告来说确实是证明反向工程的最好证据，但是书面痕迹只能证明被告在研究、分析原告布图设计过程中所付出的辛苦和投入，如果过于注重书面痕迹，就会导致仅将反向工程的成立建立在被告所作的投入上。这样很有可能侵权者花费大量的时间和精力对先前布图设计进行了分析和研究产生了大量的书面痕迹，而目的只是为了生成在先布图设计的复制件，这与布图设计的立法保护目的是相违背的，立法目的在于促进竞争和科技创新，如果只是简单的进行了重复性的工作，没有自己的独创性劳动，这样的作品是不受到保护。因此书面痕迹只能作为分析和评价的证据，但是不能作为第二布图设计就具有独创性的这样一个结论。并且反向工程的目的是为了让竞争者提供第二来源的芯片，使与其在先的芯片兼容或者对现有的半导体技术做出改进。

(三)兼用标准。这种标准由Lee Hsu 提出，该标准在判断被控布图设计是否具有独创性时包含两个步骤。第一步，首先根据被告提出的文档和资料来判断被告在分析、评价先前布图设计中付出了多大的努力，如果被告不能提供资料和证据，那么他就不是在进行反向工程，反向工程不成立。第二步，如果被告成功证明了第一步，那么接下来还需要证明第二步，即证明自己的布图设计与原告的布图设计并不实质相同。也就是说要有设计者的智力创作劳动，与原设计有一点点的差异性，微小的差异性就能达到。这种标准实质相同的判断方法是：一个理性的专家站在被告的立场仅通过对原告的布图设计进行仔细分析便能够设计出在形状、功能上与原告布图设计兼容的布图设计，而不需要采用任何与原告布图设计实质相似的部分，那么这时如果被告采用了与原告布图设计实质相似的部分，则两个布图设计构成实质相同，反向工程不成立。2

这种标准的独特在于要借助专家证人的作证，法官不能独立判断，因为集成电路布图设计的产业特点，引入专家证人这是可取的，在专利侵权案件中也是经常引入专家证人才能更好的公正的解决案件。一方面对于集成电路领域的专家证人来说，在对原告的布图设计进行研究和分析之后，认为是否还有其他的途径来设计在性能，功能，和形状上相兼容的布图设计这是比较容易判断的，比完全从布图设计的元件摆放，连线来判断两个设计方面的差异来说，这方面的判断相对来说要容易得多；另一方面也减少了法官对集成电路布图设计专业领域不是很熟悉的困境，一般法官和陪审团对专业领域都不是很熟悉，这就需要借助专家证人的证词。

还有学者提出了性能优越标准和功能改进标准，这两种标准要求第二布图设计要比第一布图设计在性能上或者功能上更加优越或者有所改进，才能具有独创性。这种两种标准明显对反向工程提出了更高的要求，鉴于反向工程的一个重大目的是让市场提供与在先集成电路兼容的第二资源集成电路，从而使公众有所选择从中获益。而性能优越标准和功能改进标准对反向工程提出了更高的要求，部分违反了反向工程的立法目的。

王桂海 罗苏平 集成电路知识产权保护及司法鉴定探讨 [J]中国司法鉴定 2006（10）

2Lee Hsu: “Reverse Engineering Under The Semiconductor Chip Protection Act: Complications For Standard of Infringement”

第6篇：集成电路的设计方法及步骤范文

【关键词】微电子;实践教学;学科竞赛

随着社会的进步，科学技术的发展，企业对新入职员工的专业能力要求也随行业竞争激烈而大幅提高。企业招聘新入职员工最重要的一项工作是考核新员工的实际动手能力能否胜任企业的职位要求。新入职员工大部分是应届本科毕业生，他们在学校四年的学习生活中，动手能力是否得到有效训练成为他们求职工作的关键。因此，良好的实践教学体系和方法对于培养学生实际动手能力并帮助其顺利求职作用巨大，值得教育工作者下功夫研究如何改进教学方法，提高实践教学的教学效果。

传统的实践教学课程体系主要依托一门主干课，前期学习理论知识，待理论课程学习完毕，教师在课堂上做演示性示范如何做试验，学生依照老师的方法按部就班将试验复制出来，这个过程出现的结果必须与老师演示的一致，否则学生必需查找原因改正错误。进入新世纪，各类学科的发展日新月异，传统的实践教学理论和方法僵化，已不能适应社会的需要，亟需从教学思路、方法和措施得到改进。北方工业大学微电子系经过充分调研、到用人企业走访，逐步建立了一套新的人才教育培养模式：以学生竞赛活动为抓手，通过竞赛检验实践教学水平的倒逼机制，最终建立基础扎实、面向实践、考核灵活、形式多样的实践教学体系，更好的适应时代形势和企业需求，培养出实践动手能力强的应用创新人才。

我们以《集成电路版图设计》课程为示范，学生利用这门课学习得到的专业知识和技能，参加工程背景深厚的“北京大学生集成电路设计大赛”，通过大赛的成绩反馈，实践教学课程的教学老师会按照实际需要调整教学内容和方法，以适应实际水平近似工程设计的大赛。学生通过比赛可以评估自己知识结构的短板和实践动手能力的欠缺，在后续课程中学习中能目标明确、态度端正的的学习专业知识和技能，清晰自己的求职定位和职业规划。我们秉承以赛促学、以学助赛的教育理念，不断提高学生的实践动手能力，为实践教学和学生竞赛互动发展、相互促进探索出一条新的道路。

《集成电路版图设计》课程是一门训练学生掌握版图设计的实践教学课。我们首先改变教学方式，依据实践第一的原则，聘请经验丰富的集成电路设计公司的工程师为主讲教师实际操作EDA软件，学校老师为辅讲解设计理论，遵循工程性项目设计要求，从一个具体的经典通用集成电路模块入手为学生讲解电路结构、设计方法、仿真验证流程、版图设计技巧和步骤，引导学生以系统的角度和观点来看待集成电路版图设计;同时改变以往老师理论讲得多，学生动手机会少的学习模式，以学生为实践教学主体，教师引导学生从最基本的模块开始动手设计，从小到大，循序渐进，将十几种基本模块全部动手设计一遍并通过验证，最终能根据实践教学的课程要求，采用主流芯片加工厂的通用生产工艺，独立完成一个功能完备、结构简单的集成电路版图，避免了以往的满堂灌，大而全的教学方式，让学生从工艺、材料、封装、测试等基本加工程序去理解一块集成电路生产的全过程，以及版图在其中所承担的角色和为什么这样设计的物理原理，这将为学生今后的专业课程学习和职业教育奠定坚实的理论和实践基础。

通过学科竞赛，实践教学课程的教学大纲和教学内容也需要改变。以往的实践教学课程，偏重理论教学，缺乏实践考核环节，设计题目陈旧，脱离生产实际，学生上交实习报告作为最终的评分依据，这无法反映学生对于课程真实的接受程度，无法考核学生的实际动手能力。竞赛题目一般反映学科发展实时的技术要求和趋势，同时反映企业界目前关心的技术问题和热点。实践教学课程的教学大纲和教学内容可以参考竞赛题目所反映出的共性问题加以修订原有的教学大纲和教学内容，让学生接受真实工程背景、时效性强的专业实践性教育和训练，培养学生理论联系实际的优良学风，促进产、学、研协同发展的新教育理念很有意义。

北方工业大学微电子专业的学生通过参加几届“北京大学生集成电路设计大赛”，不仅锻炼了实践动手能力，也取得了良好的竞赛成绩;同时，实践教学内容和教学方式更加适应国家和企业对人才新的要求。因此，北方工业大学微电子系提出的学科竞赛和实践教学相互融合，共同发展的教育思路和人才培养模式做出了有益探索，值得更进一步的研究和推广。

参考文献

[1]傅水根.我国高等工程实践教育历史回顾与展望[J].实验技术与管理，2011，28（2）：1-4.

[2].

第7篇：集成电路的设计方法及步骤范文

【关键词】数字电路 故障检测 诊断

当前，随着全球经济一体化的建设，经济技术迅速发展，促使数字技术主导高科技产品层出不穷，同时已经渗透到我们的日常生活中。但是在电子电路工作的过程中，会存在内部或者外部原因造成电路出现各种问题，导致电路不能正常的工作。因此电子工程设计人员一项重要的任务就是要对工作电路进行检修、检测以及故障的诊断与排除。在实际生活中，数字电路故障检测与诊断在电路设计与生产的过程中具有重要的意义。对数字电路进行检修与诊断，对及时发现、修复数字电路中出现的问题具有重要影响。同时还能够重新配置数字电路系统，有助于数字电路生产工艺的优化与改进。分析数字电路故障检测与诊断，能够提高数字电路的质量、效率与可靠性。

1 数字电路以及故障的特点

数字信号主要是在时间与数值方面具有离散的信号，而数字电路就是用来处理和改变这些离散信号。其工作的原理就是利用这两种状态的元器件表示离散信号。这样看起来较为复杂，但是基本的电路单元较为简单。数字电路的元器件参数值方面具有较大的差异。因而不会出现由于电压不高不低的电平。除去三态门之外，通常输出的电平要么是低电平或者是高电平。因此，这两种电平称为了解数字电路的主要特征。由此可见，检测事物存在一定的复杂性。并且其复杂性主要体现在待测电路存在大量的输出与输入变量，可能大于一百个变量。同时电路相应又具有时序性，有的还存在组合型。所集成的电路元器件与门都被安装在芯片里面，不能度逻辑电平、输入输出波形进行检测。类似模拟集成电路，仅仅可以在芯片的外部对其测试，而不能对数字IC内部电路进行测试。所以，必须及时寻找出一种能够简单的完成对芯片内部进行检测的方法。

2 数字电路故障产生的原因

在数字电路运行的过程中，产生故障的原因有很多种。但是较为常见的故障笔者认为有这么几种。首先，就集成数字电路而言，负载能力范围具有一定性。常规与非门的输出低电压可以带同类们的最大限度为10个。但是实际生活中这个输出电压所带门远大于理论值。这样就容易导致电路输出低电压，造成电路破坏，使得电路不能稳定运行。为避免这种情况的发生就需要使用负载的集成电路。其次，集成电路运行效率较低。在集成电路运行的过程中唯有第一组信号通过集成电路，并在电路内部延时作用下稳定输出端时，另外一组信号才能进入。由此可见，造成电路运行效率低下的主要原因就在于电路内部延时。如果输入脉冲很高时也会导致输出端不稳定。检测这一问题的过程相对复杂。因此，在设计逻辑电路时要采用运行效率高的集成电路。

3 数字电路故障检测与诊断策略

在数字电路检修的过程中，针对其中的故障需要采取有效的诊断策略，提高数字电路运行的效率。这样不仅保证电路运行的质量，还能够减少检修的次数。

3.1 隔离故障检测与诊断

在检测数字电路问题的过程中，第一步就应当根据故障的基本特点，最大限度的减少问题的区域，也就是将故障诊断与检测进行隔离。这一环节对数字电路检测具有十分重要的意义。在检测的过程中，其检测关键之处就是逻辑诊断与检测。通常而言，如果电路信号消失，那么可以使用检测探头完成电路信号连接的线路实施诊断与检测工作，从而快速找到消失的电路信号，并且检测探头上都安装了逻辑存储装置。这样就能够对数字电路上具体的信号进行诊断与检测。如果出现电路信号，就会被检测器上的逻辑储存装置记录下来，并通过显示器显示出来。从这一点就充分说明了数字电路上的脉冲信号能够被检测与诊断。通过缩小点路鼓掌范围，来找到电路故障的具置。另外一种就是能够有效的诊断和检测数字故障的方法就是逻辑分析。在检测的过程中利用逻辑分析仪对数字电路的设备进行检测，分析电路运行中产生的数据以及其输出情况。

3.2 定位检测与诊断

在数字电路出现故障的过程中，其最为关键的步骤就是检测故障，将故障进行定位。一般情况下，在电路故障范围缩小到一定范围时，直至缩小到某一电路元件时，就能够使用逻辑探头、脉冲检测仪等对数字电路的故障进行分析，并就其产生的影响进行分析。通过这种方法就能够检测出故障的具置。利用逻辑信号对数字电路的脉冲信号进行检测，分析电路输出与输入信号的情况。依据获取的信号判定数字电路运行的情况。研究表明，数字电路在日常的工作中，都会存在低电压与高电压。这两者在运行的过程中能够互相转换。使用逻辑探头等仪器进行检测，如果有信号就能够判断出工作电路是正常。通常情况下，数字电路偶尔也会出现故障。因此，电路信号的时需不需要经常检测。

4 结语

总而言之，在数字电路获得广泛应用的过程中，在一定程度上对提高电器使用与质量具有重要的影响。同时也进一步促进了电器产品性能的提高。但是，在此环节中我们应当充分的认识到，数字电路正常运行离不开故障的检测与诊断。重视数字电路检测与诊断，能够全面提高数字电路应用水平与运行质量。

参考文献

[1]李源.在《数字电路》实验教学中提高学生动手能力的尝试[J].井冈山医专学报，2011，12（04）：56-57.

[2]张万里，杨烨，李毅，等.数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析[J].数字技术与应用，2012，10（6）：98-99..

[3]杨聚庆，刘娇月，刘三，等.数字电路系统设计与制作的一般方法[J].洛阳工业高等专科学校学报，2013，8（04）：79-90.

作者简介

马均（1990-），男，咸阳师范学院物理与电子工程学院电子信息工程专业本科在读。

第8篇：集成电路的设计方法及步骤范文

电子技术是一门实践性很强的课程，其中电子电路设计是一个重要的实践环节，掌握单元电路的设计方法是每个电子工程师必备的能力。具体介绍了单元电子电路设计步骤及几种重要单元电路的设计方法。

电子技术是一门实践性很强的课程，加强技能的训练及培养，是提高工程人员的素质和能力的必要手段。在电子信息类教学中，电子电路设计是一个重要的实践环节，着重让学员从理论学习过渡到实际的应用，为以后从事技术工作打下坚实的基础。

设计电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。因此，掌握单元电路的设计方法和实际设计电路的能力，是电子工程师必备的能力。

一、电子技术及单元电路概念

所谓电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的一门学科。包括信息电子技术和电路电子技术两大分支。信息电子技术包括模拟电子技术和数字电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式有信号的发生、放大、滤波、转换。

电子电路是由两部分组成，即电子元件和电子器件。电子原件是指电子设备中的电阻器、电容器、变压器和开关等，而电子器件通常由电子管、离子管、晶体管等构成。电子电路按组成方式可分为分立电路和集成电路。单元电路是整个电子电路系统的一部分，常用的单元电路有放大电路，整流电路，震荡电路，检波电路，数字电路。总体来说是与门，非门，或门及其组合的计数电路，触发器，加减运算器等。单元电路的设计训练是为了能提高整体电子电路的设计水平。

二、单元电路的设计步骤

1.明确任务

单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，这是单元电路设计最基本的条件。通过计算电压放大的倍数、输入及输出电阻的大小，并且根据电路设计的简单明了、成本低、体积小、可靠性高等特点进行单元电路的设计。

2.参数计算

参数计算是为了保证单元电路的功能指标达到所需的要求，参数计算需要电子技术知识，对这方面的理论要求很高。例如，放大器电路中我们通常需要计算各电阻值以及他们的放大倍数；振荡器中我们通常需要计算电阻电容以及震荡频率。进行参数计算时，同一个电路可能得出不止一组数据，我们要注意选择数据的方法，选择的这组数据需要完成电路设计的要求，并且在实践中能真正可行。

3.画出电路图

为详细表述单元电路与整机电路的连接关系，设计时需要绘制完整的电路图。通过单元电路之间的相互配合和前后之间的关系使得设计者尽量简化电路结构。例如对于单元电路之间的级联设计，在各单元电路确定以后，还要认真仔细地考虑它们之间的级联问题，从而到达减少浪费，从而降低工作量。注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系，模拟输入、输出，使得输入、输出、电源、通道间全隔离，将

转贴于

直流电流、电压信号分成多路相同或不同的电流、电压信号，实现不同设备同时采集控制。

（1）注意电路图的可读性

绘图时尽量把主电路图画在一张纸上，比较独立和次要部分画在令一张纸上，图的端口和两端做好标记，标出各图纸之间信号的引入及引出。

（2）注意信号的流向及图形符号

一般从输入端和信号源画起，又左至右或者由上至下按信号的流向依次画出单元电路。图中应加适当的标注，并且图形符号要标准，

（3）注意连接线画法

各元件之间的连接线应为直线，并且尽量减少交叉。通常情况下连接线应水平或垂直布置，无特殊情况不画斜线，互相连接的交叉用原点表示。

三、几种典型单元电路的设计方法

单元电路的设计是否合理，能够关系到整个电子电路的设计是否能够正常运行。因此，各个单元设计的工程师纷纷致力于单元电路的设计。

1.对于线性集成运放组成的稳压电源的设计

稳压电源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。在单元电路中，对于串联反馈式稳压电路大体上可分为调整部分、取样部分、比较放大电路、基准电压电路等。经过这样设计的线路，具有过流及短路保护功能，当负载电流到达限额是能起到保护电路的功能工作。其具体设计方法为：对于整流出来的直流电是很少用来直接带动负载，还必须滤波后降低其纹波系数，但这种电路不能起到稳压的作用。所以稳压电源都应满足一定的技术指标。

2.单元电路之间的级联设计

各单元电路确定以后，还要认真仔细地考虑它们之间的级联问题。如电器特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合以及相互干扰等问题。

对于电气性能相互匹配的问题有些涉及到的是模拟单元电路之间的匹配，有的涉及到的是数字单元电路之间的匹配，有的则需要两者兼顾。从提高放大倍数和负载能力考虑，希望后一级的输入电阻要大，前一级的输入电子要小，但从改善频率响应角度考虑，则刚好相反。

信号耦合方式有直接耦合、间接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光耦合。直接耦合方式最简单，但是在静态情况下，存在两个单元电路的相互影响，因此在电路分析时应加以考虑。

时序配合的问题比较复杂，先对系统中各个单元电路的信号关系进行详细的分析，来确定系统的时序，以确保系统正常工作下的信号时序。最后设计出实现该时序的方法。

3.对于运算放大器电路的设计

运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，在实际电路中通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。运算放大器的设计中，其基本参数应当选择单、双电源供电，电源电流。而且应当输入失调电压、输入失调电流、输入电阻。并且转换速率、建立时间。设计中应当正确认识、对待各种参数，不盲目片面追求指标的先进。其中值得引起重视的是：依据推荐参数在规定的消振引脚之间接入适当的电容消振，这是为了消除运放的高频自激，同时为了减小消振困难这一情况，应尽量避免两级以上放大级级连。

第9篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：地线；印刷板；环路；总线；控制

中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)26-6379-02

Research On Improving the Performance Index of PCB

LIU Shuang-qing, XIE Bao-ling

(The Basis of the Department of Computing in the Army Officer Academy, Heifei 230031, China)

Abstract: This paper starts from the detailed design of printing circuit boards,standardizes the ground wire’s design and optimiz? es the design of electromagnetic compatibility thermal effect and layout,thus improves the reliability and stability of printing cir? cuit.

Key words: ground wire; PCB; loop; bus; control

目前各类电子设备上的电子元器都是以印刷电路板为基体，通过焊接固定在PCB板上。电子产品在实际使用过程中会出现一些无法预知的问题，有时问题与PCB板电路原理图的设计没任何关系，也就是说原理图是正确的。通过试验分析，PCB板设计不当，会影响电子设备的可靠性。为了提高PCB板的可靠性和稳定性，在设计过程中必须采用正确的设计步骤和方法。

1 PCB板器件布置

PCB板大小要根据元器件的多少来确定，面积过大会增加覆铜线的长度，引起阻抗增大，抗噪声能力下降，成本也得到相应的提高；如果设计过小，会影响散热，同时会受到临近线条的干扰。

在器件整体布置时，应把与该器件相关的电路尽量放在一块，这样会提高PCB板的抗噪声效果。如图1所示。CPU附近的晶振、时钟发生器很容易产生噪声，在设计时把它们放在一块。噪音较大的元器件、大电流电路应尽量远离逻辑电路，如果不影响产品的封装，可以考虑另做电路板，这一点至关重要。

2配置去耦电容

在以直流为电源的回路中，所带负载大小的变化会产生电源噪声。数字电路中高低电平的转换会引起很大的尖峰电流，产生瞬变的噪声电压。合理的配置去耦电容会降低负载变化所影起的噪声，具体配置如下：

1)采用10～100uF的电解电容器跨接在电源的输入端，如果PCB板尺寸足够大，为了提高抗干扰性能，在电源端接100uF的电解电容器。

2）为了减少电源对集成电路的影响，在其电源端接上一独石电容或瓷片电容，电容大小为0.01uF。有时在设计PCB板时，为了降低成本，将多片集成芯片紧挨在一起。不可能给每一芯片接上一电容，通常将几个芯片分成一组，以组为单位接上一个容量为10uF的钽电解电容器。

3）ROM、RAM等存储型器件关断时电流变化大，抗噪声能力弱，用一个去耦电容直接接在电源和地之间。

4）设计去耦电容时，引脚越短越好，尤其是在设计高频电路时，最后采用贴片电容。

3电磁兼容性设计

电磁兼容性是指电子设备抗电磁干扰的一个重要指标。为了提高电子设备对外界的抗干扰能力，确保其在特定的电磁环境中工作正常，减小对其它设备的电磁干扰而采取的一个设计方法。

3.1导线宽度

PCB板中的导线具有一定的电感量，这个电感量的大小与其宽度成反比，与导线的长度成正比。在实际电路中的时钟引线、总线常常会产生很大的瞬变电流，这种导线要尽可能的短。1.5mm左右的印刷导线完全可以满足分立元件电路的要求；0.2～1.0mm之间印刷导线可以满足集成电路要求。

3.2布线策略

为了减少导线电感量，设计时可以采用平行走线，但这样设计会增加分布电容。具体设计时在PCB板的一面横向布线，另一面纵向布线，在交叉位置用过孔相连。设计时避免长距离的平行走线，这样会减小PCB板中导线与导线之间的干扰，在设计时让线与线之间保持足够大的距离，条件允许的情况下，在敏感的信号线之间增加一条接地线，信号线与电源线做到不交叉，这样会减小电源对信号的影响。

4地线设计

地线的设计和电源一样重要，合理安排接地方式和接地点的位置。把不同电气特性的地分开设计，在设计地线时应注意以下几点：

1）分开设计数字电路和模拟电路，在实际设计PCB板时往往会有高速逻辑电路和低速的线性电路，尽可能的将它们分开设计，逻辑电路应该接逻辑地，线性电路应该接电源地，必须强制将它们分开接地。电源地线上的电流大，为了减小接地电阻，尽可能的加粗电源的地线。

2）在不影响设计器件布局的情况下，地线尽可能的加粗。地线设计过细，地线的电阻会变的很大，地线上的压降和电流成正比，点与点之间的电位发生改变。特别是对时钟信号影响最大，在对时钟周期要求较高的数字电路中，有可能影响电路的正常工作，电路的抗噪能力差。因此在设计PCB板的地线时应加大接地线面积，使它能通过PCB板3倍的允许电流，设计的地线应大于3mm。

3）设计数字地时，采用环形接地。随着集成电路的广泛应用，在设计时尽量使用集成电路，有时PCB上放置了很多集成芯片，这样空间有限，地线不能设计太粗。如果在它们周围有能耗高的元件时，地线上会产生很大的电位差，抗噪声能力降低。采用环形接地可以减小接地点的电位差，提高PCB板的抗噪声能力。

5热设计

元器件在PCB板合理安装能提高设计的散热能力，其器件在PCB板上的排列要科学合理，不能过于随意。

在放置集成芯片时，当电子设备采用空气对流散热时，在对集成芯片布局时采用纵向排列，如图2所示；当电子设备采用强制散热时，在对集成芯片布局时采用横向排列，如图3所示。PCB板上的元器件应根据其发热的高低和散热的程度分开排列。冷却气流的最上游放置发热量小或耐热性差的器件，冷却气流最下游放置发热量大或耐热性好的器件。

大功率器件水平排列时，将其设置在PCB板的边沿，以便缩短传热路径；在垂直排列时，将其设置在印制板上方，这样可以减小其温度对其它器件的影响。

温度比较敏感的器件应特别注意，器件的温度对它的电气性能影响较大，不能把它放置在发热器件的上端，如大功率电源器件上。

很多电子设备都是依靠空气的自然散热，采用强制散热的很少。在设计时，应分析设备中气流流动的路径，合理的安排器件的位置。PCB板在器件布局时不要留有较大的空域，这空域会减少空气的阻力，热气流增大，空域附近的元器件温度比其它地方的器件高，影响器件的稳定性。

大量实践经验表明，器件的排列方式影响印刷电路的温升，规划好器件的布局可以降低印刷电路的温度，降低设备的故障率。

6小结

通过优化印刷电路板的设计规则，改善了PCB板的可靠性和稳定性。但其性能也不同程度取决于具体电路，在设计中还需根据具体电路的功能、设备的使用环境等因素来综合考虑，才能最大程度地保证PCB板的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1]余家春.Protel99SE电路设计实用教程[M].北京:中国铁道出版社,2003.