模拟集成电路原理与设计精选(九篇)

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第1篇：模拟集成电路原理与设计范文

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2篇：模拟集成电路原理与设计范文

【关键词】带隙基准；曲率补偿；高稳定性

1.引言

基准电路包括基准电压源和基准电流源，在电路中提供电压基准和电流基准，是模拟集成电路和混合集成电路中非常重要的模块[1]。随着集成电路规模的不断增大，特别是芯片系统集成（SOC）技术[2]的提出，使基准电路被广泛使用[3]的同时，也对其性能提出了更高的要求。

基准电压源是指被用作电压参考的高精确、高稳定度的电压源，理想的基准电压是一个与电源、温度、负载变化无关的量[4]。基准电压源是现代模拟电路极为重要的组成部分，它对高新模拟电子技术的应用与发展具有重要作用。在许多模拟电路中，如数模转换器（DAC）、模数转换器（ADC）、线性稳压器和开关稳压器中都需要高精度、高稳定度的电压基准源。特别是在精密测量仪器仪表和现代数字通信系统中，经常把集成电压基准源作为系统测量和校准的基准。鉴于此，国外许多模拟集成电路制造厂商相继推出许多种类的高精度集成电压基准产品。随着电路系统结构的进一步复杂化，对模拟电路基本模块提出了更高的精度和速度要求，这样也就意味着系统对其中的基准电压源模块提出了更高的要求。

本论文在分析研究宽电压源、高精度、低温度系数集成电压基准源的电路结构的基础上，探索设计出一种输出电压为2.5V的最佳的电路结构，以实现电路宽电源电压范围（3V～36V）、低温度漂移系数（≤10ppm/℃， -40℃～+85℃）、高精度的设计指标。

2.宽电源电压集成电压基准源设计

2.1 传统的带隙基准源[5][6]

基准电压源经历了电阻分压式基准电压源、PN结基准电压源、击穿二极管基准电压源、自偏置电路电压源的发展。以上各种基准电压源中，电阻或有源器件直接分压形成的基准不能独立于电源，精度非常低。

1971年，Robert Widlar提出了一种带隙参考电压源技术。该技术可得到一种不依赖电源并几乎与温度无关的独立基准，可在低电源电压下工作，并与标准CMOS工艺兼容这些优点使其获得了广泛的研究和应用，也是本次设计采用的技术。图1是带隙基准电源的基本原理图。

利用热电压VT的正温度系数与双极型晶体管的基极-发射极电压VBE的负温度系数相互补偿，以减小温度漂移。其中VBE的温度系数在室温时大约-2mV/℃；而热电压VT=KT/q，其温度系数在室温下大约为+0.085mV/℃。将电压VT乘以常数K以后与电压VBE相加，便可得到输出电压VREF为：

即理论值K≈23.26，它使得带隙基准电压的温度系数值在理论上为零。由于VT与电源电压无关，而VBE受电源电压变化的影响很小，故VREF受电源电压的影响也很小。

带隙基准电压源经历了从Widlar带隙基准电压源、Brokaw带隙基准电压源、传统典型的带隙基准电压源及基于PTAT（proportional to absolute temperature）的带隙基准电压源、CMOS带隙电压基准源电路的发展，能够输出比较精确的电压，但其电源电压高，其基准输出范围及各项性能有限，故要得到高精度低漂移的宽电源电压集成电压基准源，就必须对以上电路在结构上进行改进和提高。

2.2 宽电源电压集成电压基准源的设计

图2所示为带隙基准电压源电路基本结构框图，它主要由五部分组成[7]：

1）带隙电压内部环路—主要功能是产生带隙电压。

2）运算放大器—使带隙电压内部环路中两个需要具有相同电压的点稳定在相同的电压。

3）输出级—用来产生最终的带隙基准参考电压和电流。

4）启动电路—主要功能是确保电路在上电的时候能够进入正常的工作状态。

5）偏置电路—为运算放大器的工作提供偏置电流。

本文所涉电路采用6μm标准双极型工艺实现，实现了一种基于曲率补偿，具有高稳定性的带隙基准电路。本文在分析比较各种基准电压源性能的前提下，最终选择了以基于PTAT（与绝对温度成正比）改进的带隙基准源电路作为设计的基础，并对其原理进行了详细的分析。为了进一步提高基准电压源的性能，在深入研究温度和电源电压的变化对带隙基准电路稳定性影响的基础上，指出基极一发射极电压与温度的非线性关系是造成基准不稳定的主要原因，针对这种情况，采用了环路补偿方法来进行高阶温度补偿：利用环路补偿电流（INL）的非线性特性去补偿基射结电压（VBE）的非线性。并且将补偿电流（INL）和与绝对温度成正比的电流（IPTAT）直接相加实现了很好的补偿。不仅结构简单还获得了较好的温度系数。另外，对所采用的运算放大器、启动电路和温度保护电路也进行了研究，并设计了优化合理的电路结构。分块对带隙基准核心电路、曲率补偿电路、运算放大器电路、偏置电路、启动电路进行设计并仿真。所设计的整体电路图如图3所示。

其中（a）为带隙基准核心电路，（b）为运算放大器电路，（c）为曲率补偿电路，（d）为偏置电路，（e）为启动电路，（f）为输出级。

3.仿真结果及分析

在Cadence设计平台下的Spectre仿真器中基于6μm标准双极型工艺模型对电路进行了仿真。得到电路的直流电压特性曲线、温度特性曲线、电源电压抑制比曲线、负载调整率曲线、噪声特性曲线、启动时间曲线，如同4所示。

4.结论

本文通过对带隙基准电压源深入的理论研究，完成了全双极性带隙基准电压源的设计，该基准电压源基于双极型工艺，通过Spectre验证，温度系数仅为6ppm/℃，并具有78?V/V的电源电压调整率以及高达78dB的交流PSRR，高精度，低噪声和驱动能力强等特性。其中各项设计指标完全达到预期要求，具有一定的优点和实用价值。

参考文献

[1]孟波，邹雪城，孟超.一种高性能CMOS基准电压源电路设计[J].微电子学与计算机，2003（8）：161-162.

[2]孙顺根，吴晓波，王旃等.一种高精度CMOS能隙基准电压源[J].微电子学，2003，33（2）：157-159.

[3]彭增发，黄晟，毛友德等.一种新型的高噪声抑制比及高温度稳定性的基准电压产生器[J].微电子技术，2003，33 （3）：51-55.

[4]P.E.Allen，D.R.Holberg.CMOS Analog Circuits Design[M].（2nd）.NewYork，USA：Oxford University Press：2002.

[5]Philip E.Alen Douglas R.Holberg.CMOS Analog Circuit Design[M].Publishing House of Electronics In dustry，2005.

第3篇：模拟集成电路原理与设计范文

关键词：运算放大器 BTL 集成电路

1 概述

集成电路[1，2]从20世纪60年代以来，其集成度一直以2年左右翻一番的速度发展。至今超大规模集成电路，已达到了在数平方厘米的半导体芯片上，能够集成100万个乃至1亿个以上的晶体管元件，而且集成电路产品的种类也日益增多，价格不断降低，性能不断提高，其应用领域同时也在不断扩大，以上这些巨大变化，随着电气工程领域传统的教学、科研、设计、生产方式与方法等变化而不断改变着，将对社会各方面产生非常深远的影响。

2 由运算放大器TDA2030构成的功率放大电路[3]

图1是由运算放大器TDA2030构成的功率放大电路，TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小；输出功率大，保护性能比较完善；电路简单，使用方便。

用两块TDA2030组成如图1所示的BTL功率放大电路，TDA2030(1)为同相放大器，输入信号Vin通过交流耦合电容C1输入同相输入端1脚，交流闭环增益为KVC1＝1＋R3/R2≈R3/R2≈30dB。R3同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。TDA2030(2)为反相放大器，它的输入信号是由TDA2030(1)输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6反馈给反相输入端2脚，它的交流闭环增益KVC2＝R9/R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030(1)与TDA 2030(2)的两个输出信号U01和U02应该是幅度相等相位相反的，即：U01≈Uin·R3/R2，U02≈－U01·R9/R5。

因为R9＝R5所以U02＝－U01。在扬声器上得到的交流电压应为：U=U01-U02=2U02，扬声器得到的功率PY按下式计算：PY=4P0(P0为原来的输出功率）。

3 电路仿真

本文用功能强大的multisim电子仿真软件来进行仿真，仿真电路图如下图2。

仿真效果表明：由TDA2030组成的双电源供电BTL功放电路能把单路功放的输出功率扩展4倍，有效地提高了功率放大器的功率。

在实际中如果还受到集成电路本身功耗和最大输出电流的限制，电路若在VS＝±14V工作时，PO＝28W。若在VS＝±16V或±18V（TDA 2030A）工作时，输出功率会增加，而调试中应密切注视两块电路输出端（4脚）的直流电平，它们对地的电平都近似为零，BTL功放电路保护扬声器不被烧坏，通常的解决办法是在扬声器回路中串联快速熔断丝。

4 结论

本文设计了一个由简单元件构成的音响功率放大电路，对其电路在multisim软件中进行了电路仿真。众所周知，集成运算放大器已经成为电子技术领域中一种基本的放大元件，过去一些电路和系统的设计人员不得不花费很大精力设计、安装和调试放大器电路，现在则只需合理地选择和使用集成运放就可以实现其功效了。

参考文献：

[1]谭博学，苗汇静.集成电路原理及应用[M].北京：电子工业出版社.

[2]孙余凯，项绮明.模拟集成电路基础与应用[M].北京：电子工业出版社，2006年.

第4篇：模拟集成电路原理与设计范文

关键词 片上系统设计导论 集成电路设计 项目化教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0010-02

随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管，已经发展到片上系统SoC（System on Chip）。现代片上系统（SoC）是利用IP核（Intellectual Property Core）复用和深亚微米技术，采用软件和硬件结合的设计和验证方法，在一块芯片上实现复杂的功能。它广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其应用领域的市场应用结构如图1所示。

图1 2013年集成电路设计市场应用结构

图2 2008-2014年集成电路行业的产值

2008年以来，我国集成电路产业总产值从2107亿元增长到2915亿元。2014年，据国家统计局统计，共生产集成电路1015.5亿块，同比增长12.4%，增幅高于上年7.1个百分点；集成电路行业销售产值同比增长8.7%，增幅高于上年0.1个百分点。集成电路行业的产值如图2所示。

近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对人才的需求在不断增加。据权威机构报道，2010年以来，中国IC产业对设计工程师的需求将达到30万人以上，并且逐年增加，但目前国内实际人才数量相较于需求远远不够。高校是人才培养的摇篮，但高校大多数教授基础概念，并了解基本的设计流程和设计方法，远不能满足行业的要求。

针对这一现象，《片上系统（SoC）设计导论》课程将结合《固体物理》《半导体物理》《数字集成电路设计》《模拟集成电路设计》《VHDL语言》等多门课程，以项目化教学的形式进行教学，并且对其进行探讨。

一、采用项目化教学改善学生只会理论、不会设计的现状

（1）解决SoC设计与相关课程之间的内部联系，教学内容主要涉猎到相类似的部分，通过将一个大项目分解成几个小项目，通过逐渐加大项目的难度，使学生在项目中逐渐加深了对知识点的理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的SoC设计概念。例如通过对矩阵加法器的项目分解如下几个小项目来实现，具体项目如图3所示。通过这些项目设计过程完整地训练，既培养了较强的SoC设计能力，还提升了学生的择业面。

图3 项目流程图

（2）项目中会先有示例，然后引导学生对分解的小项目做设计，熟悉设计流程和设计方法，而且解决了理论教学与实践教学相脱节的问题，转变了传统的理论教学方式，达到较好的教学效果。

二、 通过PDCA戴明环的方式改善设计的产品不能用的问题

（1）在SoC设计的过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生的综合素质，逐步锻炼和培养学生的自主学习、团结协作等能力。

（2）结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整，在基础层上让学生边学边做，在单个简单的模块中进行训练，最后实现复杂的项目要求的功能，达到SoC设计能力的提高。

通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学方法，对教学内容和教学计划进行合理和高效的修改。PDCA戴明环如图4所示。

图4 PDCA循环

三、小结

教师指导学生设计一个完整的项目，其中包括需求、硬件设计、软件设计、验证等部分。学生不仅掌握了基本概念，也提高了设计实践能力，更提升了团队意识。《片上系统（SoC）设计导论》课程项目化教学改变了传统的理论课教学方式，以目标为导向，以设计作为考核标准，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践齐头并进，缩短了与集成电路设计人才的距离。

参考文献：

[1] 陈超，王心一，王成华. 基于PSoC的实验教学平台开发[J]. 实验室研究与探索， 2010，29（10）：110-113.

[2] 马仁杰，王荣科，左雪梅等. 管理学原理[M]. 北京：人民邮电出版社，2013，（9）.

[3]周殿凤.片上可编程系统项目化教学探讨[J].轻工科技， 2013，（5）：190-191.

第5篇：模拟集成电路原理与设计范文

关键词：电子信息；专业课程；模拟电子技术

1 模拟电子技术基础课程的特点

模拟电子技术基础，又称为电子技术基础模拟部分，与数字电子技术一起统称为电子技术基础。是面向电子信息学科的专业基础必修课。该课程的特点包括：重要性，模拟电子技术是现代化重中之重的技术；非线性，电子放大器是一种非线性元件，需要用非线性分析方法（图解法、微变等效近似等）；工程性，在足够精确的情况下，为了计算方便，常用近似来化简；微观性，深入到原子电子级分析问题；实践性很强，动手性很强，需要很好的实践，不实践学不好；复杂性，易受多种因素影响，如温度，随机性，光照等等影响，参数宜变，参数分散等增加了该课程内容的复杂程度；基础性，是后续电子类课程的基础，也是电子信息类专业考研的课程之一；主干性，是电子信息类本科专业的主干专业课程。本课核心是电子放大器，该课程主要就是讲放大。

模拟电子技术基础课程的基本概念、基本分析方法已经渗透到了各行各业各个领域。包括广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机等；互联网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器等；工业领域：钢铁、石油化工、机加工、数控机床等；交通方面：飞机、火车、轮船、汽车等；军事领域：雷达、电子导航等；航空航天领域：卫星定位、监测；医学领域：γ刀、CT、B超、微创手术等；消费类电子领域：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统等。电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛。

模拟电子技术基础课程的学习使学生牢固掌握模拟电子电路系统的分析能力和集成电路的创新设计能力，掌握模拟电子信号和系统的基本原理及基本分析方法，深入理解模拟电子电路系统的各个组成部分的基本原理，掌握应用所学典型模拟电子系统解决信号分析问题的方法，掌握集成电路的设计原理和实现方法。为学生进一步学习有关信息、通信方面的课程和今后的科研工作打下良好的理论基础。

2 模拟电子技术基础课程的先修课程

模拟电子技术基础课程的先修课程有《高等数学》、《大学物理》和《电路分析基础》，其中最重要的也是衔接最紧密的一门课程就是――《电路分析基础》。简单来说可以将电路分析基础和模拟电子技术基础归为同一类专业课程，从内容上看，《电路分析基础》主要让学生掌握电子电路分析的基本能力，而《模拟电子技术基础》课程则是学习对模拟信号的处理分析，从模拟电子系统的各个组成部分出发，分别学习各种典型的模拟电子电路，给学生建立起模拟系统的基本构架，为后续深入学习信号与系统的分析能力打好基础。

模拟电子技术基础课程在《电路分析基础》学习的基础上，分别从微观和宏观探讨模拟电子电路系统的各个方面。微观深入到电子原子级，讨论半导体材料的神奇，进而分析二极管、三极管和场效应管在微观领域，内部载流子运动的情况，从而让学生深入体会半导体器件的奇妙之处。宏观上从集成电路出发，理解集成电路的奥妙，小到微观电子原子级，大到模拟系统及大型集成电路的设计。学习模拟电子技术基础课程之后，学生有了系统的概念，信号处理的概念，在此基础上再进行数字电子技术的学习，学生更能理解和接受，电路分析基础和模拟电子技术基础两门课虽然内容不同，各有侧重点，但很多分析方法、理论公式都环环相扣，所以可以进行对比学习，提高学习效率。

3 模拟电子技术基础课程设置知识要求

模拟电子技术基础课程是电子信息专业本科生的专业基础主干必修课程，它具有自身的体系，是理论性、实践性都很强的课程，是学习很多后续专业课的基础。为今后深入学习电子技术在专业中的应用（例如在《信号与系统》、《数字信号处理》、《通信与系统》、《通信原理》、《嵌入式系统理论及实践》等后续专业课程中的应用）打好基础，为学生建立系统分析的概念，培养学生自主分析问题和解决问题的能力，帮助学生成功的从中学阶段对电压电流的具体求解，过渡到本科阶段自主进行信号与系统的分析能力的培养。

4 模拟电子技术基础课程设置能力要求

模拟电子技术基础课程设置能力要求以理论基础和实践操作相结合，既保证严谨的理论体系，又结合工程实践的特点。通过模拟电子技术基础课程的学习，应能具备模拟电子电路的系统分析能力、大型集成电路系统的分析计算能力、简单的集成电路设计能力，以及电子技术系统相关专业知识的自学能力。

5 模拟电子技术基础课程达成目标要求

通过模拟电子技术基础课程的学习，掌握模拟电子系统的各个部分，包括电子电路系统与信号、半导体二极管及其基本电路、半导体三极管及放大电路基础、场效应管放大电路及其应用、功率放大电路、集成电路的组成原则、集成电路运算放大器、反馈放大电路、信号的运算与处理电路、信号产生电路、直流稳压电源等典型模拟电子电路系统的分析计算能力及基本集成电路系统的设计能力，培养学生分析问题和解决问题的自主学习能力；学会用所学的典型模拟电子电路系统自主创新设计完整的模拟集成电路系统，辅助实现模拟电子电路系统的各种基本功能；能借助实际电子电路实验箱和软件模拟仿真，实现不同类型模拟电路系统的功能，通过实验环节操作训练具备处理实际工作问题的相关专业技能，理论与实践相结合，更好的理解模拟电子技术这门学科的专业知识，为后续专业课程打好基础。

6 教学方法建议

和众多电子信息类专业基础课一样，模拟电子技术基础课程以理论讲授与实践操作相结合，理论部分也是以教师讲授为主，课程内容繁多，有时候为了在有限的学时内完成全部的课程内容讲授，很多教师会全程进行讲授，学生被动的接受知识，犹如过眼云烟，没有足够的消化理解相关知识点的时间，真正理解领会的知识点非常有限，不懂的内容还需要教师花更多的时间来反复讲解，其实这样的教学模式，教师辛苦不说，教学效果还会极差。理论部分的讲授应该着重抓课前预习及课后复习，上课前十分钟用来对前一次课的内容及要求预习的内容做提问，以这种方式督促学生进行课前预习和课后复习，对知识点进行巩固。

综上所述，《模拟电子技术基础》这门课程对电子信息类专业的本科生非常重要，另外电子信息类本科专业基础课程还有很多，不仅仅是模拟电子技术基础，每门不同的专业课程都有其特点和用途，学生只要从宏观的角度，理解其中的关联性和衔接性，教师也可适当让学生了解每门课程设置的知识要求、课程设置的能力要求，以及课程的达成目标要求等，只为每一位学生能学好每一门专业课，真正具备电子信息的相关专业技能。

参考文献

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社.

第6篇：模拟集成电路原理与设计范文

关键词 电子科学与技术专业；实习基地；定向培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）02-0102-02

Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing， Xu Yanbin

Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty， the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point， to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal， two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training， explore the new road of school enterprise cooperation.

Key words electronic science and technology specialty； practice base； targeted training

2000年6月，国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发2000〔18号〕），明确提出软件产业和集成电路产业是国家战略性新兴产业，是国民经济和社会信息化的重要基础[1]。大力发展我国集成电路产业和软件产业，是克服我国集成电路人才短缺，抓紧培养集成电路专业人才方面的重大举措。随着集成电路产业的飞速发展，国家和企业对集成电路各类人才的需求越来越多，对人才的要求也越来越高，这些都对电子科学与技术专业的本科教学提出了新的挑战。高等学校在人才培养的模式上必须进行有效的改革，校企合作体制的实施和更深层次的建设是高校人才培养模式改革的重要方面之一。通过校企合作体制的开展和教学质量的不断提高，使毕业生在准备就业的时候不仅具有深厚的理论功底，而且能够学习和掌握相关的设计软件，具有相关工作经验和解决实际问题的能力，了解行业背景和企业需求，为培养直接上岗型人才打下了良好的基础。

1 学校目前存在的问题

电子科学与技术专业是为国家和社会培养集成电路产业人才的重要专业分类。河北大学电子科学与技术专业的学生主要学习集成电路工艺和集成电路设计两大类课程，其中集成电路设计又包括电路设计和版图设计。通过两年的专业基础课和专业课的讲授，学生可以了解和掌握集成电路制造过程中的各种工艺加工工序（如硅片的清洗、氧化、光刻和扩散等）、集成电路中常用的设计方法（如全定制、半定制、CPLD和FPGA等）和集成电路基本单元的版图结构（如电阻、电容、BJT管和MOS管等）。虽然在理论授课的基础上也开设了相应的实验课程，但是实验软件落后，以及与社会生产实际相脱节的状态十分严重。这里以集成电路版图实验为例来加以说明。

在集成电路版图实验教学过程中，由于经费的限制，只能通过免费或者低级的版图绘制软件来完成实验教学工作。由于使用软件功能上的落后，没有办法让学生更好地了解如何对版图进行设计规则检查和电学规则检查，不能清楚地知道设计规程检查文件，不明白版图后仿真和电路图与版图的比较过程中需要注意哪些事项，不知道实际生产中相关元件的版图绘制方法，只能简单地绘制出某个元器件的版图，造成学生只是学习到了版图设计中的一点儿皮毛，相关知识匮乏，不能很好地满足企业的需求。

2 校企合作方案探索

实习基地的建立 2003年7月，教育部下发《教育部、科技部关于批准有关高等学校建设国家集成电路人才培养基地的通知》，通知中要求高校要大力推进“国家集成电路人才培养基地”的教学改革[1]。为了培养应用型的集成电路设计人才，了解企业需求，河北大学跟北京芯愿景软件有限公司保定分公司签订了校企合作协议。这既能让学生接触到先进的设计软件，增长自身技能，又能为企业培养所需的人才。

在签订了校企合作协议之后，双方又制定了详细的实习基地实施方案，主要从以下几个方面入手。

首先，暑期毕业实习。学校的毕业生需要在大三之后大四之前的暑期进入实习单位完成毕业实习的工作。实习基地建立之后，企业可以接纳电子科学与技术专业的学生进入单位实习并对学生提供培训。学生要严格按照企业的上下班制度等要求自己。在为期一个月的实习过程中，学生开阔了眼界，增长了见识，掌握了实际生产中相关元件的版图实现方法，明白了集成电路产业中各个环节的作用和实现方法，为就业奠定了良好的基础。

其次，双向选择，深入了解。在暑假毕业实习完成之后，企业对实习的学生进行了综合评定，学生也对企业和集成电路产业有了进一步的认识。通过双向选择的方式，学生可以在大四下学期毕业设计阶段进入实习基地进行更深层次的学习。毕业设计实行双导师制，由学校的指导教师和企业的指导教师共同指导学生完成毕业设计和毕业论文，保障学生能够顺利毕业。这既能增加学生的工作经验，又能为企业本身培养所需的人才。

最后，除本科生的实习以外，还对集成电路工程的硕士生制定了实习计划，并聘请了北京芯愿景软件有限公司的两名高级工程师担任学校的兼职硕士生导师，对集成电路工程专业的硕士生进行联合培养。企业根据不同层次的学生提供不同的培训方案，以满足各自的需要。

定向培养方案 校企合作的目的不仅仅是为了提高学生的能力，为就业打好基础，也是为了为合作企业培养合格的人才，实现双赢。因此，在专业课程教学过程中，根据校企合作协议以及市场对人才培养的需要，高校应该适时地调整教学方案。结合学校的实际情况，在本科教学过程中，从专业课开始到专业选修课，都融入了实际生产中会用到的相关内容。

如在数字集成电路原理与设计以及模拟集成电路原理与设计两个专业课的讲授过程中，凡是涉及集成电路设计方法和版图设计部分的内容时，都融入了芯愿景有限公司的相关书籍或资料作为补充内容，让学生更加直观地了解企业在进行集成电路设计时是如何进行综合考虑的。在数字集成电路综合实验和集成电路CAD课程设计这两门实验课中，采用芯愿景公司的软件和素材进行案例教学，让学生直观地感受到芯片制作过程中模块安排、虚拟结构单元、数字单元、模拟单元、有源器件、无源器件以及布局布线的相关知识，加深对集成电路芯片设计的认识。在集成电路版图设计和集成电路版图设计实验两门课程的开始过程中，从企业聘请了经验丰富的工程师进入课堂帮助任课教师进行理论教学和实验教学。

以上一系列的培养方案，使学生对集成电路设计流程有了更清楚的认识，让学生了解到了企业对毕业生的需求，为合作企业培养了所需的人才，使企业减少了招聘风险，降低了成本。

3 结束语

校企合作的实践教学模式，带给学生的不仅是对书本知识的深化和技能技巧的训练，更是一次记忆深刻的体验，是一次写在记忆中的成长经历[2]。校企合作协议签订半年多来，经过2009级电子科学与技术专业学生在毕业设计环节中的检验，学生深刻地感受到在理论知识与实际应用相结合的过程中自己还存在哪些方面的欠缺，校园里所学习的理论知识在实际工作中发挥了哪些作用。实习经历虽然短暂，但是学生收获颇丰，最终都找到了理想的工作。

笔者深信，随着校企合作的进一步开展和合作的进一步深入，致力于把合作真真正正地落到实处，带给学生的将是更加丰富的工作经验和待遇优越的就业岗位，带给企业的将是源源不断的就业生力军和企业品牌的进一步推广。

参考文献

第7篇：模拟集成电路原理与设计范文

EWB软件是专为电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它是由加拿大交换图像技术有限公司根据互动影像技术而编写的，因此又被称为电子工作台模拟软件。EWB软件是电子技术实验训练的一个较好工具，尤其是在电子实验教学或者实验训练中，有很好的辅助效果。可以帮助学生理解理论知识，直观地反映实验结果，弥补课堂教学所存在的缺陷。基于此进行仿真实验，使学生不仅可以熟练地掌握电子仪器的使用，还能够对其综合分析能力的提高起到促进作用。

1 EWB电子电路仿真软件的功能和特点

1.1 使用简便

EWB电子电路仿真软件通过直观的图形界面建立起相关的电路原理图，并将实验工作台在计算机屏幕上呈现，因此对于绘制线路图所需要的组件和电路仿真测试设备就能够直接从屏幕上的图形界面选择。

1.2组件库丰富

首先，EWB软件所能供应的组件种类是相当完整和齐全，数量也比较充裕；其次，分立原件库的种类多种多样，包含数字集成电路，数字混合图书馆以及模拟集成电路等。同时，EWB软件还能对外提供虚拟的仪器和真实仪器仪表的相关操作，确保用户能够较为真实地在实验室里使用电炉仿真和虚拟仪器。除此之外，EWB软件在电路分析方法上也有较大的改进，常见的就涉及瞬态和稳态方面分析的电路、线性分析和非线性分析等。

1.3 涉及面广

EWB软件同时还涉及图书馆的虚拟仪器、完整的电子测量仪器、精密先进的仪表，这些工具是电子电路设计工作的必要条件。它不仅在一定程度能够弥补实验仪器和组件缺乏经费的弊端，也能够将原材料发生的消耗和设备的损坏情况排除在外，对于学生在学习能力方面的提升有很大的帮助，不仅能够充实课堂内容，还加深了学生对相关概念理论和实验原理的了解。

1.4 操作灵活

相比在实验室进行电路实验，应用EWB软件提供的虚拟仪器，使操作的方式更加灵活方便，有如实际操作的模拟电路。在常用电子仪器的测量环节，测量的结果能够实时地反映在EWB软件的工具控制面板上。因此，可以帮助学生较快掌握对于电子路线图的相关知识和电路硬件设计的专业知识，学生学习的主观能动性和创造性得到了充分发挥，对学习目的分析与解决问题方面的能力也逐渐得到了培育。

1.5 检测或警告相关错误

EWB软件可以在仿真过程中显示误差形式用来检测或警告相关错误，所以，不少学生可以在实验室对各种故障的模拟电路元件进行设置。例如，根据开路、短路、漏电在运行过程中的不同水平，可以观察到在工作状态下，电路出现的不同故障。

学生可以在仿真过程中改变设计，根据产生的结果，学生可以轻易立即应用程序的各种选项进行处理。

2 传统的试验教学与仿真试验的本质区别

理论教学是一种比较传统的试验教学，它的中心更趋向于对理论的验证。所以，被称为“验证”教学。因此，这种没有创造性的验证实验往往都会对学生的创新意识产生较大的限制，制约了学生主动求学和探索热情的培养。这种试验操作模式将实验目的、各种任务、接线图、数据表以及操作步骤等，都分发给学生，学生只需根据这些试验教学规定的内容、实验方法、实验步骤以及一步一步地测量仪器在表格上显示的数据进行操作，就可以完成实验的任务。该类型的实验应该说是比较传统的，虽然具有比较强的针对性，操作过程也相对简便，但是对于学生创造性思维的培养并没有起到很多大的帮助。

通过实验室组件和各种实验设备的局限性的分析可知，常见的问题有组件的规格不统一、数量不足等问题，导致了所能开放的实验项目数量受到限制，再加上更新速度未能加快，难以适应当前各种新的电路设计和调试的要求，导致学生们仅仅能够遵照老师设计的项目在规定的时间内完成，把学习看作是一项任务，并没有通过自己过多的独创性思维去深入研究。

学生在电路设计的安装、调试、测量等过程中，经常需要重复多次进行，这样的实验结果，一方面对于电路调试会相对费时费力，另一方面设备损坏的频率会有所提高，容易在实验上产生误差，导致所设计的实验未能顺利达到应有的效果，削弱了学生参与实验学习的积极性，相应也不利于学生学习效率的提高和创新意识的培养。

3 EWB应用于仿真实验教学

应用EWB可以丰富实验内容，减少实验成本。在实验中运用EWB软件，实验室中的仪器，零部件的品种、规格以及数量都不会受到相应的限制，通过快捷方便的EWB软件进行试验，可以快速取得仿真模拟结果图像，尤其是在修改电路、调试等方面，仿真试验有着较强的辅助效果。

EWB软件及其提供的各种丰富的组件，包括测量工具，使仿真实验教学打破了空间的限制，克服了传统实验教学在时间和空间方面的不足。模拟实验的开设，能够为学生创造一个相当开放的平台，使学生在实验时间上和实验室空间上不再受到限制。

综合上述，通过将EWB电子设计软件应用于相应实验教学，能在一定程度上比较有效地处理好传统实验教学上所存在的问题，增强学生对电子技术的掌握，进一步提高学生的学习能力，有利于学生综合实验能力的提高。

4 传统实验教学与仿真实验相结合

实验教学要求能够提高学生的实验能力，不仅要求学生要学会正确使用实验的仪器、提高实验动手能力，掌握实验的操作技巧，同时还要求学生在实验过程中应当熟练掌握数据分析的技能，并且能在数据分析中学会绘制图表。通过EWB软件设计出来的电路毕竟属于虚拟电路，不可能取代传统的实验。笔者建议在实验教学中应该要注意与仿真实验结合运行，这样不仅有利于提高学生的实验能力，还能够提高教师的教学热情，进而对教师的教学质量也有较大的促进作用。

5 结论

综上所述，EWB是一款功能相对齐全的软件系统。它的操作简便的优点足以使其在电子教学中的效果相对突出，一方面，它将枯燥的理论知识形象化，更易于学生的吸收和领悟，大大激发了学生的学习热情和积极性；另一方面，作为具有实操性的准备工作的练习，能够让学生掌握好扎实的实践基础，提高其创新的能力。对于教师而言，应当使用和充分发挥仿真软件的优势，同时将虚拟部分和现实部分紧密结合起来，充分发挥EWB软件在电子教学中的辅助作用，促进提高教学效率和质量。

参考文献

第8篇：模拟集成电路原理与设计范文

关键词：降压型DC-DC；四段式斜率补偿技术；突发模式；同步整流

引言

随着科学技术的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，并且对电源的要求也越来越高。同时，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。它为现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源。

本文开发的集成电路，采用了同步整流技术和突发模式控制技术，在轻负载条件下也具有很高的转换效率。采用根据不同占空比调节斜坡补偿技术，消除亚谐波振荡。

1电路原理

1.1电路内部原理结构图

图1为内部原理结构图，包括使能电路、带隙基准电路、振荡器、误差放大器、脉宽调制比较器电路、突发模式电路、斜率补偿电路和保护电路等。

1.2使能电路

输入部分由上拉PMOS管和迟滞整形电路组成。由于上拉PMOS管处在饱和状态，并且W/L很小，所以上拉管电阻很大。输入部分这样设计是为了防止电源电压的抖动对芯片的影响。只要EN管脚达到NMOS的阈值电压，NMOS就会导通。

1.3基准电路

带隙基准的工作原理是根据硅材料的带隙电压与电压和温度无关的特性，利用VT的正温度系数与双极型晶体管基极-发射极间的电压VBE的负温度系数相互抵消，来产生低温漂、高精度的基准电压源。

电路由运放、ΔVBE产生电路、修调和分压电路组成。根据带隙基准原理可以得到该电路的ΔVBE

其中R4、R5、R6、R7、R8和R9是修调电阻，就是为了修调出零温度系数的带隙基准电压值。T1、T2、T3、T4和T5为修调管脚。需要修调时，可以外加电压把短接电阻的铝线烧断，使修调电阻串联进去，从而改变了电阻的比值，达到调节输出电压的目的。

1.4振荡器

提供内部时钟频率1.5MHz，并作为内部同步时钟。同时产生出锯齿波，提供给PWM比较器和为斜坡补偿电路提供斜坡信号。振荡频率可以通过反馈电压VFB调节，进行频率移位。当VFB电压为0时，振荡频率下降到固定频率1.5MHz的1/7，即为210KHz，以保证电感电流有足够的时间进行衰减，防止不稳定现象出现；当VFB电压上升到0V以上时，振荡频率将逐渐上升到1.5MHz。

电路包括锯齿波比较器、充放电回路、频率移位比较器、RS触发器和波形整形电路等部分。通过对电容C进行充放电实现的。REF_OSC为一电源电压通过电阻分压得到的电压，这一电压作为锯齿波信号SAWWAVE比较点。当SAWWAVE电压低于REF_OSC电压时，该比较器输出高电平；反之，该比较器输出低电平。比较器输出为高电平时，RS触发器输出为高，此时振荡器输出为低电平。RS触发器输出为高电平，MN1导通，关闭放电回路，此时对电容充电。比较器输出为低电平时，RS触发器输出为低电平，此时振荡器输出为高电平。RS触发器输出为低电平，MN1关闭，MP1导通，MN2导通，放电回路形成，此时对电容放电。

1.5突发模式电路

负载较轻时，为了提高转换效率，设定了突发模式。电路在睡眠状态时，静态电流很小。而在轻负载条件下，电路保持在睡眠状态下的时间相对较长，这样就大大降低了芯片的功耗，提高了转换效率。

由误差放大器检测输出反馈电压，由突发模式控制模块根据误差放大器的输出电压VEA_OUT控制系统是否进入“睡眠状态”。MN1正常情况下，处在导通状态；当突发模式时出现时为关闭状态。这是为了通过PN结设定突发模式的阈值。

当输出电压VEA_OUT达到设定值时，VEA_OUT输出较低电压，突发模式控制模块输出输出端SLEEP为高电平，使得电路处于睡眠状态。此时电路中仅剩基准电压和误差放大器模块工作，其他模块处于关断状态，输出电流仅由负载电容提供。当反馈电压高于基准电压0.8V时，由于误差放大器是迟滞型的，当高于0.52V时SLEEP发生翻转，从低电平变为高电平，进入突发模式状态。当再次低于基准电压56mV时，又退出突发模式状态。

1.6斜率补偿电路

斜率补偿电路采用分段线性函数的原理，由于考虑到占空比即使小于50%也会发生不稳定和次谐波振荡的可能性，并留有一定的裕量，从占空比40%开始分四段进行补偿，这样可以对不同占空比进行不同斜率的补偿，更能有效地避免过补偿和不稳定现象的发生。分段线性函数是利用振荡电路里的充放电电容上的锯齿波电压和四个宽长比不同的跨导运放来产生的。

当振荡电路里的充放电电容上的锯齿波电压VSAW逐渐增加到VREFL电压附近时，跨导最小的M7开始导通，同时M8会随之关闭，支路电流全都经过M7输出；随着VSAW电压上升，M6、M3、M2陆续输出电流，直到四个支路电流之和，此时为最大补偿电流。然后通过镜像电流去补偿到采样电流上。

当进入M7和M8组成的跨导运放的线性区时，M7输出电流为：

由上式看出，如果需要改变斜率补偿的补偿电流，间接改变补偿斜率，只需对跨导运放对管的宽长比进行调整即可。

1.7保护电路

电路集成了各种保护功能，包括过压保护、过热保护和短路保护，为提供电源起到很好的保护作用。

2芯片版图

图7为芯片版图，采用CSMC0.5um工艺，面积大小为0.9x0.8（mm2）。

3测试结果

该电路是基于CSMC0.5um工艺的模型，利用CADENCE Hspice对电路进行仿真，通过仿真验证和对电源系统测试，其结果达到了预期要求。

测试设备主要是SI040043示波器、SI070047点源、自制电阻负载等，对10颗样品进行测试，测试结果如表1所示，从测试结果看完全达到设计要求。

4结束语

本文的功能模块的电路实现研究成果对同类ASIC的设计具有很大的参考价值。从仿真和流片结果看，该电路的功能都可以实现，效率最高到92%以上，具有较好的负载阶跃瞬态响应。

参考文献：

[1]Paul R. Gray，Paul J. Hurst，Robert G. Meyer 著.张晓林等译.模拟集成电路的分析与设计[M].高等教育出版社.2005.

[2]Phillip E. Allen，Douglas R. Holberg . CMOS Analog Circuit Design. Oxford University Press，Inc. 2002.

第9篇：模拟集成电路原理与设计范文

本文提出了基于问题库建设的“模拟电子技术”课程的细节教学方法。设计了问题库构建的方法和内容，通过典型问题介绍了问题库中答案的构建思路和细节。实践表明，该方法能够帮助教师讲透原理和关系，帮助学生深刻掌握理论知识，降低学习难度，建立完整的知识体系，收到良好的教学效果，也为“模拟电子技术”的微课程建设提供素材。

关键词：

模拟电子技术；问题库；细节教学

“模拟电子技术”课程是电类相关专业一门重要的专业基础课，然而其知识抽象、理论性强、内容多，存在难懂、难教、难学的问题[1,2]。如何将模拟电子技术各个知识点深入浅出地、融会贯通地教给学生，逐步构建出学生的知识体系，是教师在教学过程中面临的重要挑战，而教学的细节决定着教学的效率和质量[3,4]。在长期的教学过程中，笔者深刻体会到基于问题库建设的“模拟电子技术”课程的细节教学是解决以上问题的有效方法之一。

一“模拟电子技术”问题库的问题构建

根据该课程的特点和教学要求，设计的问题库内容包括三个方面：一是理论知识问题，如本课程中重点、难点及各模块之间联系的问题等，基础理论知识是课堂教学的主要内容，因此并不是问题库建设的难点；二是关联性问题，如本课程与半导体物理、电路、自动控制原理等其他课程相联系的问题；三是扩展性问题，比如课本上没有详细介绍的或器件实践应用的内容等。这些问题按照模块和内容进行分类，表1中列举了部分模块的三个不同内容的问题。问题库构建方法主要有两个，一是教师总结备课及教学经验，提炼出来预设性问题；二是搜集学生的提问，产生生成性问题。“模拟电子技术”的问题往往带有辩证思想，学生提的有些问题提法本身不一定是正确的，但恰恰是学生没有完全弄懂的真实状况表现，这类问题也不能忽略。问题库的建立是个长期的、不断充实和维护的过程，在教学中要注意不断的搜集、记录和更新。

二“模拟电子技术”问题库的答案构建

教师要有针对性地搜集资料，根据专业特点和教材内容，进行整理、归类。答案库建设要全面和完整，回答要简单易懂，理论层层深入，做到对问题讲解的深浅有度、精炼得体。下面通过一个具体问题详细说明答案库的解答思路。为什么由集成运算放大器构成的基本运算电路既可以放大交流信号又可以放大直流信号，而共射极放大电路只能放大交流信号？这个问题比较综合，涉及到从三极管放大电路到集成放大电路课程内容的发展和联系，问题提法并不准确，可见学生对放大器的放大机理掌握的不够全面，讲解这一问题就要层层深入、条理清楚。①首先直接给出问题的答案，但要指出模拟电路的辩证思维，即下结论是有前提的。集成运放和共射极放大电路都既能放大交流信号，也能放大直流信号，但是有条件限制。然后逐一解释这些限制条件。②影响放大效果的重要因素之一：放大器的带宽与输入信号的频谱之间的关系。放大电路并不是对任意频率的正弦波信号的增益都是相同的，有带宽的限制，电容耦合的共射极放大电路和集成运放的频率特性如图1(a)和(b)所示。要得到不失真的放大，应使放大电路的通频带涵盖响应信号的频率范围。可以看出直流信号的频带在频率为零处无限窄，如图1(c)所示。因此如果放大电路的通频带包含频率为0的信号，该电路就能放大直流信号，否则直流信号就被衰减。③解释放大器在低频区频率特性不同的原因：耦合方式的影响。如果输入信号与放大电路之间是电容耦合结构，在低频区，耦合电容不能被视为交流信号短路，此时增益随信号频率的降低而减小，因此表现为电容的“隔直流”作用，因而采用电容耦合方式的共射极放大电路就不能放大直流信号；而现代模拟集成电路中大多采用直接耦合的结构，其信号的通频带一直延伸到直流，因此可以放大直流信号。④进一步解释为什么教学中电路的输入信号大都为正弦波信号。实际应用中信号源一般都是时变的非周期信号，而这样的信号可通过傅里叶变换转换为不同频率的正弦信号的叠加，即可得到信号的频谱。因此在共射极放大电路的性能研究中采用正弦波作为测试信号。⑤影响放大效果的另一重要因素：输入信号的幅度与放大器的线性区之间的关系。三极管放大电路中，BJT的小信号模型是根据小增益法线性化后建立的，放大状态适用于信号在静态工作点附近的小范围变化情况。因此输入的交流信号有幅度的限制，否则失真。放大直流信号时，信号的幅度也应该有限制，可以认为电路的工作状态由静态工作点转移到附近另外一个工作点，二者的差与输入直流信号的比值就是放大倍数。如果输入信号的幅度超过放大区，达到饱和区，对于交流输入信号来说，输出表现为失真的波形；对于直流信号的放大来说，输出信号就为正负饱和极限值。⑥扩展说明：集成运放在大信号输入下仍能工作在线性区。因集成运算放大器由差分式输入级、中间放大级和互补输出功率放大级组成，使得运放的输入电阻无穷大，输出电阻为0，放大倍数无穷大。开环时，集成运放工作在非线性区，输出只有两种数值；而构成负反馈的闭环电路后，集成运放能工作在线性区，可由负反馈形式和外电路器件参数确定放大倍数大小，而实现各种运算关系。由集成运放构成的电路共模抑制比高，性能更好。以上信息，无论对于直流输入还是交流输入都成立。

三结束语

笔者多年讲授“模拟电子技术”，期望与同行共同继续完善该课程的问题库。实践证明，这种细节教学方法能够帮助教师理清授课思路，彻底备好每一节课，建立完整的知识体系，减小教师的答疑时间；也能帮助学生理解本课程的理论和实践知识，并建立与其他课程的联系，提高了教学效果和学生的学习效率。

参考文献

[1]王莉.模拟电子技术课程研究性教学探讨.教育现代化,2015.15.077:215-217.

[2]任英玉,王萍,李斌,范娟,孙彪.模拟电子技术课程质量提升探讨.电气电子教学学报,2016,38(2):36-38.

[3]张玉叶.“自动控制原理”课程中的细节教学.电气电子教学学报,2014,36(3):68-70.