模拟集成电路的分析与设计精选(九篇)

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第1篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词：集成电路专业；实践技能；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码： A 文章编号：1002-0845（2012）09-0102-02

集成电路产业是关系到国家经济建设、社会发展和国家安全的新战略性产业，是国家核心竞争力的重要体现。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确将集成电路作为新一代信息技术产业的重点发展方向之一。

信息技术产业的特点决定了集成电路专业的毕业生应该具有很高的工程素质和实践能力。然而，目前很多应届毕业生实践技能较弱，走出校园后普遍还不具备直接参与集成电路设计的能力。其主要原因是一些高校对集成电路专业实践教学的重视程度不够，技能培养目标和内容不明确，导致培养学生实践技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加强集成电路专业对学生实践技能的培养具有非常重要的现实意义。

一、集成电路专业实践技能培养的目标

集成电路专业是一门多学科交叉、高技术密集的学科，工程性和实践性非常强。其人才培养的目标是培养熟悉模拟电路、数字电路、信号处理和计算机等相关基础知识，以及集成电路制造的整个工艺流程，掌握集成电路设计基本理论和基本设计方法，掌握常用集成电路设计软件工具，具有集成电路设计、验证、测试及电子系统开发能力，能够从事相关领域前沿技术工作的应用型高级技术人才。

根据集成电路专业人才的培养目标，我们明确了集成电路专业的核心专业能力为：模拟集成电路设计、数字集成电路设计、射频集成电路设计以及嵌入式系统开发四个方面。围绕这四个方面的核心能力，集成电路专业人才实践技能培养的主要目标应确定为：掌握常用集成电路设计软件工具，具备模拟集成电路设计能力、数字集成电路设计能力、射频集成电路设计能力、集成电路版图设计能力以及嵌入式系统开发能力。

二、集成电路专业实践技能培养的内容

1.电子线路应用模块。主要培养学生具有模拟电路、数字电路和信号处理等方面的应用能力。其课程主要包含模拟电路、数字电路、电路分析、模拟电路实验、数字电路实验以及电路分析实验等。

2.嵌入式系统设计模块。主要培养学生掌握嵌入式软件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式应用领域的前沿知识，具备能够从事面向应用的嵌入式系统设计能力。其课程主要有C语言程序设计、单片机原理、单片机实训、传感器原理、传感器接口电路设计、FPGA原理与应用及SOPC系统设计等。

3.集成电路制造工艺模块。主要培养学生熟悉半导体集成电路制造工艺流程，掌握集成电路制造各工序工艺原理和操作方法，具备一定的集成电路版图设计能力。其课程主要包含半导体物理、半导体材料、集成电路专业实验、集成电路工艺实验和集成电路版图设计等。

4.模拟集成电路设计模块。主要培养学生掌握CMOS模拟集成电路设计原理与设计方法，熟悉模拟集成电路设计流程，熟练使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事模拟集成电路设计的能力。其课程主要包含模拟电路、半导体物理、CMOS模拟集成电路设计、集成电路CAD设计、集成电路工艺原理、VLSI集成电路设计方法和混合集成电路设计等。此外，还包括Synopsis认证培训相关课程。

5.数字集成电路设计模块。主要培养学生掌握数字集成电路设计原理与设计方法，具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事数字集成电路设计的能力。其课程主要包含数字电路、数字集成电路设计、硬件描述语言、VLSI测试技术、ASIC设计综合和时序分析等。

6.射频集成电路设计模块。主要培养学生掌握射频集成电路设计原理与设计方法，具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事射频集成电路设计的能力。其课程主要包含CMOS射频集成电路设计、电磁场技术、电磁场与

天线和通讯原理等。

在实践教学内容的设置、安排上要符合认识规律，由易到难，由浅入深，充分考虑学生的理论知识基础与基本技能的训练，既要有利于启发学生的创新思维与意识，有利于培养学生创新进取的科学精神，有利于激发学生的学习兴趣，又要保证基础，注重发挥学生主观能动性，强化综合和创新。因此，在集成电路专业的实验教学安排上，应减少紧随理论课开设的验证性实验内容比例，增加综合设计型和研究创新型实验的内容，使学有余力的学生能发挥潜能，有利于因材施教。

三、集成电路专业实践技能培养的策略

1.改善实验教学条件，提高实验教学效果。学校应抓住教育部本科教学水平评估的机会，加大对实验室建设的经费投入，加大实验室软、硬件建设力度。同时加强实验室制度建设，制订修改实验教学文件，修订完善实验教学大纲，加强对实验教学的管理和指导。

2.改进实验教学方法，丰富实验教学手段。应以学生为主体，以教师为主导，积极改进实验教学方法，科学安排课程实验，合理设计实验内容，给学生充分的自由空间，引导学生独立思考应该怎样做，使实验成为可以激发学生理论联系实际的结合点，为学生创新提供条件。应注重利用多媒体技术来丰富和优化实验教学手段，如借助实验辅助教学平台，利用仿真技术，加强新技术在实验中的应用，使学生增加对实验的兴趣。

3.加强师资队伍建设，确保实验教学质量。高水平的实验师资队伍，是确保实验教学质量、培养创新人才的关键。应制定完善的有利于实验师资队伍建设的制度，对实验师资队伍的人员数量编制、年龄结构、学历结构和职称结构进行规划，从职称、待遇等方面对实验师资队伍予以倾斜，保证实验师资队伍的稳定和发展。

4.保障实习基地建设，增加就业竞争能力。开展校内外实习是提高学生实践技能的重要手段。

实习基地是学生获取科学知识、提高实践技能的重要场所，对集成电路专业人才培养起着重要作用。学校应积极联系那些具有一定实力并且在行业中有一定知名度的企业，给能够提供实习场所并愿意支持学校完成实习任务的单位挂实习基地牌匾。另外，可以把企业请进来，联合构建集成电路专业校内实践基地，把企业和高校的资源最大限度地整合起来，实现在校教育与产业需求的无缝联接。

5.重视毕业设计，全面提升学生的综合应用能力。毕业设计是集成电路专业教学中最重要的一个综合性实践教学环节。由于毕业设计工作一般都被安排在最后一个学期，此时学生面临找工作和准备考研复试的问题，毕业设计的时间和质量有时很难保证。为了进一步加强实践环节的教学，应让学生从大学四年级上半学期就开始毕业设计，因为那时学生已经完成基础课程和专业基础课程的学习，部分完成专业课程的学习，而专业课教师往往就是学生毕业设计的指导教师，在此时进行毕业设计，一方面可以和专业课学习紧密结合起来，另一方面便于指导教师加强对学生的教育和督促。

选题是毕业设计中非常关键的环节，通过选题来确定毕业设计的方向和主要内容，是做好毕业设计的基础，决定着毕业设计的效果。因此教师对毕业设计的指导应从帮助学生选好设计题目开始。集成电路专业毕业设计的选题要符合本学科研究和发展的方向，在选题过程中要注重培养学生综合分析和解决问题的能力。在毕业设计的过程中，可以让学生们适当地参与教师的科研活动，以激发其专业课学习的热情，在科研实践中发挥和巩固专业知识，提高实践能力。

6.全面考核评价，科学检验技能培养的效果。实践技能考核是检验实践培训效果的重要手段。相比理论教学的考核，实践教学的考核标准不易把握，操作困难，因此各高校普遍缺乏对实践教学的考核，影响了实践技能培养的效果。集成电路专业学生的实践技能培养贯穿于大学四年，每个培养环节都应进行科学的考核，既要加强实验教学的考核，也要加强毕业设计等环节的考核。

对实验教学考核可以分为事中考核和事后考核。事中考核是指在实验教学进行过程中进行的质量监控，教师要对学生在实验过程中的操作表现、学术态度以及参与程度等进行评价；事后考核是指实验结束后要对学生提交的实验报告进行评价。这两部分构成实验课考核成绩，并于期末计入课程总成绩。这样做使得学生对实验课的重视程度大大提高，能够有效地提高实验课效果。此外，还可将学生结合教师的科研开展实验的情况计入实验考核。

7.借助学科竞赛，培养团队协作意识和创新能力。集成电路专业的学科竞赛是通过针对基本理论知识以及解决实际问题的能力设计的、以学生为参赛主体的比赛。学科竞赛能够在紧密结合课堂教学或新技术应用的基础上，以竞赛的方式培养学生的综合能力，引导学生通过完成竞赛任务来发现问题、解决问题，并增强学生的学习兴趣及研究的主动性，培养学生的团队协作意识和创新精神。

在参加竞赛的整个过程中，学生不仅需要对学习过的若干门专业课程进行回顾，灵活运用，还要查阅资料、搜集信息，自主提出设计思想和解决问题的办法，既检验了学生的专业知识，又促使学生主动地学习，最终使学生的动手能力、自学能力、科学思维能力和创业创新能力都得到不断的提高。而教师通过考察学生在参赛过程中运用所学知识的能力，认真总结参赛经验，分析由此暴露出的相关教学环节的问题和不足，能够相应地改进教学方法与内容，有利于提高技能教学的有效性。

此外，还应鼓励学生积极申报校内的创新实验室项目和实验室开放基金项目，通过这些项目的研究可以极大地提高学生的实践动手能力和创新能力。

参考文献：

[1]袁颖，等.依托专业特色，培养创新人才[J]. 电子世界，2012（1）.

[2]袁颖，等.集成电路设计实践教学课程体系的研究[J]. 实验技术与管理，2009（6）.

[3]李山，等.以新理念完善工程应用型人才培养的创新模式[J]. 高教研究与实践，2011（1）.

[4]刘胜辉，等.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J]. 计算机教育，2008（22）.

第2篇：模拟集成电路的分析与设计范文

【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：模拟集成电路的分析与设计范文

国际市场将回暖？

2007年，全球半导体产业继续疲软。

虽然2006年底和2007年初，国内外各大业内机构对2007年全球半导体市场都有一个相对乐观的预测，普遍认为2007年度全球市场的增长率将在5%～10%之间，但根据世界半导体贸易统计组织（World Semiconductor Trade Statistics，WSTS）公布的数据，2007年第一季度半导体总体的销售额仅比去年同期增长3．2%，整个产业有了一个“灾难性”的开头。

“加之DRAM价格大幅下降、芯片产能过剩，以及模拟集成电路市场的不景气，目前来看，2007年市场的增长率将在5%以下。”赛迪顾问半导体产业研究中心咨询师杨斌表示。

2007年市场预测的不再乐观，似乎为2008年的全球半导体产业发展蒙上了阴影。

然而，尽管全球半导体市场的增长态势并不尽如人意，但从整体来看，至少有两点值得强调。一方面，伴随着全球终端市场需求的持续走高，半导体产业的推动力已由PC转向消费电子，尤其是便携式电子产品。在这种需求的引导下，无线收发芯片、电源管理芯片、音视频解码芯片、存储芯片等的出货量必将有较大幅度增加。

另一方面，整个半导体行业正向更加集中和精细的方向发展，并将推动新一轮的技术创新。自恩智浦（NXP Semiconductors）巨资并购Silicon Labs手机芯片部门、巨积（LSI）合并Agere、意法半导体收购诺基亚3G手机芯片设计部门和一直亏损的视频芯片提供商Genesis，到最近的安森美半导体宣布以价值9．15亿美元的股票收购AMI半导体的母公司AMIS Holdings，2007年几乎所有的半导体巨头都在全球范围内以不同的方式加大并购整合力度，以降低成本，强化自身技术优势，应对产业的持续低迷，从而也奠定了2008年产业发展的基本格局。

基于此，Future Horizons预计，2008年半导体市场的销量增幅为10%，产品平均价格将上浮2%。“从2007年第三季度开始，半导体整体销售状况开始复苏，表明产业销量下滑的主要原因是结构性的市场调整，并非整个产业的全面衰退。”Future Horizons首席分析师马尔科姆•佩恩表示：“这一区别非常重要。因为通常情况下市场在结构调整后很快会出现反弹，而在产业全面衰退后的复苏则需要更长时间。”

当然，全球半导体市场可能在短期内仍会处在一个相对的低潮期。至少，随着并购风潮的逐渐平息，半导体公司的股价需要挤出不应有的水分。但“预计2008年全球半导体产业销售可望增长约10．2%，且不排除再现景气高峰”。台湾半导体产业协会（TSIA）于近日宣称。

国内市场延续旧格局？

回望国内。受多方面因素影响，2008年国内半导体市场的发展相对前几年虽有所减缓，但增速仍将远高于全球平均水平。

杨斌表示：“虽然政府一直大力支持集成电路产业的发展，但未来的集成电路市场已很难再现30%以上的增长率。2007年国内集成电路市场增长率预计为22．7%。2008年将在此基础上逐渐趋于平稳，而且未来几年随着产业的更加成熟，波动的幅度会越来越小。”

他认为，其中制约增长最大的因素就是国际电子制造业向我国转移的规模已越来越小。根据国家统计局的统计，截至2007年10月，通信设备、计算机及其他电子设备制造业的增长率为20%左右，而电子信息产品制造业市场的增长将直接刺激上游半导体市场的发展。其次是我国的各种整机产量在经历了多年高速增长之后，也呈现出饱和趋势，虽然仍有一定的增长，但增长速度逐步趋缓，导致集成电路用量的下降。此外，集成电路，尤其是中低端模拟集成电路价格的下降也是影响未来集成电路市场增长的一个因素。

而增长的动力首先源于国家政策的支持。2007年，《软件与集成电路产业发展条例》已被列入国家二类立法计划，预计2008年将正式出台。“与18号文不同，这次将要出台的是一个全面的扶持政策，主要包含研发基金、税收优惠、人才培养、收入分配和进出口、融资等方面内容，必将极大地推动我国半导体事业的发展。”有关专家表示。

第4篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词：CMOS带隙基准；低温度系数；电源抑制比

中图分类号：TN710

文献标识码：B

文章编号：1004―373X(2008)04―004―02

1 引 言

基准电压源广泛应用于电源调节器、A／D和D／A转换器、数据采集系统，以及各种测量设备，其精度和稳定性直接影响整个电路系统的精度和稳定性。基准源有很多种，其中，带隙基准源凭借其低温度系数、高电源抑制比、低基准电压，以及长期稳定等优点，得到了广泛的应用。近年来，模拟集成电路设计技术随着工艺技术一起得到了飞速的发展，电路系统结构进一步复杂化。这对模拟电路基本模块的电压、功耗、精度和速度等，提出了更高的要求。传统的带隙基准源电路结构逐渐难以适应设计需求。本文在分析传统带隙基准原理基础上，基于传统的带隙基准结构，重点改善基准源中运算放大器的性能，并对基准绝对数值进行补偿，设计了一种低温漂、高电源抑制比的基准电压源电路。该电路带有启动电路和电流补偿电路，采用差分放大器作为基准源的负反馈运放，放大器的偏置电流由放大器自身的输出产生，提高了电源抑制比，直接对基准输出做温度补偿和电流漂移补偿，静态电流约为10μA，温度在0～100℃之间变化时温度漂移不超过10 ppm／℃。

图2为传统带隙基准源的基本结构，这种结构对放大器精度和对称性要求较高，另外运放的失调电压会影响基准源的精度。失调电压与温度和电源电压有关，是基准源理论值与实际值之间误差的主要来源。失调电压的主要来源于晶体管之间不匹配、运放输入级MOS管预置电压不匹配、运放的有限增益等。针对上述问题，本文提出一种带隙结构，重点改善基准源中运算放大器的性能，其中为了减小运放失调电压对基准源的影响，采用差分运放、提高运放增益、加入反馈减小失调电压，从而提高电压基准源的精度，并对基准绝对数值进行补偿，设计一种低温漂、高电源抑制比的基准电压源电路。

3　电路设计及工作原理

如图3所示，带隙基准源电路带有启动电路和反馈电路，采用差分放大器作为基准源的负反馈运放，放大器的偏置电流由放大器自身的输出产生，直接对基准源输出做温度漂移补偿，提高了电源抑制比。

由式(6)可见，环境温度在0～100℃之间变化时，该电路输出电压温度系数小于10 ppm／℃。

第5篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词微电子技术；课程建设；实验教学

中图分类号：G434文献标识码：A

前言微电子技术是现代电子信息技术发展的重要前沿领域，取得了很好的经济和社会效益。微电子技术的发展和应用为促进了电子产品设计及制造领域的变革。微电子技术是以半导体工艺为设计载体，通过器件电路或者硬件描述语言描述硬件电路的连接，再利用专业的开发和设计仿真软件进行工艺仿真、电路仿真和版图设计，最终完成半导体工艺流程、电路硬件集成。在实训教学的过程中，容易将学生带入到工作环境的实景，能够提高学生主动学习的兴趣，激发学生的求知欲。在微电子技术的实训教学过程中，利用设计辅助软件让学生加深对专业理论知识的深度理解，通过实训内容的合理安排，验证所学的专业知识，掌握设计方法和实现手段，从而达到理论和实践有机结合的教学目的，实现本专业学生素质教育培养的最终目的。

1现阶段微电子技术教学模式分析

微电子技术具有抽象、层次化、流程复杂的特点，在教学过程中，应该根据微电子技术的特点，在器件模型、硬件描述语言、配套软硬件、实验内容及课程内容设置等几个方面进行课程教学的改革。

目前，微电子技术的实训教学，主要围绕集成电路工艺、硬件描述语言、可编程器件等环节开展。硬件描述语言具有设计灵活、电路设计效率高的特点。大规模可编程逻辑器件通过编程来实现所需的逻辑功能，与采用专用集成电路设计方法相比，具有更好的设计灵活性、设计周期短、成本低、便于实验验证的优势，在实训环节得到了广泛的采用。现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）能够提供更高的逻辑密度、最丰富的特性和极高的性能，因此，数字集成电路的实训内容，主要围绕FPGA的内部结构以及资源分布做相应介绍。

微电子技术的实训教学在本科教学中具有极强的实践特点，尤其是作为电子科学本科教学，对学生的电子设计思维模式的构建有着重要作用。实践教学离不开大量的实训反馈。目前大多数高校微电子技术的授课课时数一般安排为48课时，其中实验课占10课时，实践课和理论课的课时数比例约为1：3.8，且课程多安排在三年级。从课时安排来看，存在重理论轻实践的弊端，容易让学生产生盲目应试的想法，导致学生只注重考试，而忽略了至关重要的实践环节。另外，微电子技术课程最好作为专业基础课程，为学习其它多门课程打下良好基础。在微电子技术课程开展教学和实训的时候，最好与学生的其它专业实习的时间错开，让学生能够更加专心对待，避免专业知识和概念的混乱。如果将微电子技术课程课实训安排在四年级第一学期，非常容易与毕业实习、求职环节发生冲突，导致学生对微电子技术课程和实训内容认知不足，仓促应付课程和实训内容，不利于对学生电子设计能力的培养，也会降低学生的就业竞争能力。

微电子技术的实训环节对于本科生而言，会给学生产生软件编程的想法，不能真正将电路设计的理念深化，会造成实验内容的创新性不够，教学成果难以达到预期。

2微电子技术实践环节教学

本课题对现阶段微电子技术课程和实训环节做了深入分析，总结了教学过程中存在的问题及改进需求，对未来的微电子技术实训教学模式进行的理论和实践探索。自动化设计软件是的设计人员可以在计算机上完成很多复杂计算工作。微电子技术软件通常在服务器或者多线程工作站运行，自动化程度很好，具有很强大的功能和丰富的界面。在高校中开展的微电子设计类实训课程是一门实践性很强的专业基础性课程，既可以由学生独立完成，也可以设计成分工协作的实验项目。

为了提高学生对微电子技术的理解和设计能力的掌握，微电子实训由32个课时组成，其中课内实验分配了16学时、微电子设计实训分配16学时，重点提高学生的动手能力和主动思考能力，激发学生的创新思维。

2.1课内实验设计

微电子技术课程的课内实验包含基础验证性实验和研究型实验，其目的是掌握基本的硬件描述语言的编程方式及技巧，并能够采用模拟器件设计模拟集成电路，让学生能够具备独立设计集成电路的能力，熟悉集成电路设计计算机辅助设计手段，结合以往的电子电路知识，完成基本器件的设计和调用。

课内实验设计以工艺器件仿真、电路设计仿真手段为主，利用准确的工艺和器件模型，准确模拟集成电路工艺的流程和半导体器件的电学特性。软件仿真已经成为新工艺、新器件、新电路设计的重要支撑手段，可以在短时间内建立实验环节、调节参数、修改电路结构，弥补实验室硬件投入不足以及对多种实验室耗材的依赖，有利于学生建立系统性的知识结构。另外微电子技术的课内实验也包含综合性实验环节，通过调用基本功能模块，设计一个适当规模的数模混合集成电路，提高整体电路的综合性能指标，实现良好的信号控制和传输，提高学生的综合设计能力。

例如，半导体工艺演示实验可以快速呈现不同工艺流程和工艺环境对工艺结果的影响，能够设定不同的偏置条件来研究器件的能带、电场、载流子浓度分布、伏安特性等内部特征，避免恶劣繁杂的对物理过程的解析建模，具有直观和形象的特点，加深学生对理论知识的理解和提高学习的积极性。可以针对成熟工艺，利用仿真软件进行器件和电路设计。实际过程中，参照经典的器件结构和电路模块单元，开展新特性、新功能的设计性实验，锻炼学生综合知识的能力，面向工程实践，对专业知识进行融会贯通。这个过程需要授课教師根据学生的已开设课程和知识结构来编写适宜的实验辅助教材，对实验内容进行精巧的设计及和细致地指导。

2.2实训环节设计

微电子技术实训环节旨在锻炼学生的实践动手能力，掌握集成电路设计开发流程，能够根据系统的性能指标进行分层分级设计，根据硬件电路的额性能特点来构建规模化电路。在实训环节中，强调综合设计能力的培养，利用微电子设计的计算机辅助设计工具完成一定规模电路的设计、仿真、版图设计、版图检查等环节。通过微电子技术实训环节的练习，学生能够培养独立设计能力、系统分析能力、电路综合能力等，为将来进入研发设计类型的工作岗位打下坚实的基础。

对实训环节的考核，采用大作业或者设计报告的形式，让学生通过查阅参考文献进行设计选题，发挥学生的主观能动性。通过对参考文献的参考和综述，掌握课题的结构和流程设计，充分了解系统的模型，理解各模块对系统设计的影响。实训环节是的一次较为系统的设计方法训练，不仅可以巩固课堂和教材上的内容，还可以引入实际工程系统的指标要求，锻炼学生的综合规划和设计能力。

3微电子技术教学改革实施效果

通过微电子技术的教学和实训模式的改革，在实践中积极总结得失，发现微电子技术的教学该给能够帮助学生提高微电子设计的专业素养，主要体现在以下方面：

1）学生对微电子技术课程内容的理解程度大幅提高，原先学生对课本的知识抱有敬畏的心理，在课程和实践环节之后，都产生了很大程度的自信。微电子技术课程、实验、实训考核成绩的优秀率也大大提高，表明通过微电子技术的教学和实践改革，学生能够比较好地掌握课程大纲所要求的内容。

2）通过细致地设计实践环节，能够调动学生学习专业知识的积极性，实验项目的完成情况比较理想，报告内容的撰写也更加细致、全面。

3）通过综合设计实验和实训，让学生勤于动脑，在多种手段和方法中，寻找最优的方案，优化设计过程。

4结束语

第6篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词：《电子线路》；课程改革；实践教学

《电子线路》是一门技术基础课，是为专业课学习打基础的，起到承上启下的作用。但是，高职院校《电子线路》课程教学普遍存在着以下几个问题：（1）现行《电子线路》教材内容落后，以分离元件电路分析为主，集成电路介绍为辅的课程体系远不能适应目前电子设备中集成电路大量推广使用的客观现实。（2）高职院校《电子线路》教材理论水准定位偏高，给自学能力、理解能力和知识接受能力还不强的职校生带来了困难。（3）教学过程中重理论、轻实践，重系统知识、轻专业需要和知识应用的问题表现得十分突出，这和职业教育要从学科型转到职业能力型的要求相矛盾。因此我们要从教学思想、教材体系、教学内容、教学方法等各方面进行课程改革，以便建设《电子线路》新的课程体系。那么，如何使《电子线路》课程的教学更加符合培养学生职业能力的要求呢？下面结合教学实践谈谈《电子线路》课程改革的基本思路。

适当降低理论深度，突出物理概念，理论联系实际，使课程内容和体系更好地为高职院校教育这一层次服务高职院校培养的是懂技术、懂管理、能操作的应用型高级人才。在知识结构方面，基础理论要少而精。然而就目前采用的全国统编《电子线路》教材来看，教材内容和结构基本上没有摆脱大学教材的框架，某种意义上可以说是大学教材的浓缩，内容一般都较深，理论水准定位偏高，使得很多学生对教学内容难以理解消化。加之学生在前面课程的学习中形成了严格分析与计算的习惯，《电子线路》课上第一次碰到工程估算的概念，很不适应，于是学不懂《电子线路》的内容，造成了被动局面。因此必须降低教材的理论深度，对内容合理取舍、深入浅出，突出物理概念。对课程中有些较为复杂的公式，在讲清物理意义的前提下可不作具体的推导，使教材内容和学生的知识能力相适应。对传统的分析方法应有取舍，如三极管的电流放大作用，统编教材上沿用大学教材模式，从三极管内部载流子运动过程进行分析，学生很难理解。若采用三极管的电流分配关系进行分析，内容篇幅少了很多，学生对三极管的电流放大作用的概念就很容易接受。再如适用于分离元件功放电路的图解法，负反馈放大器的开闭环算法等，可不再作为主要的电路分析法。对于像二极管整流，调谐放大器，功率放大器等内容，若能理论联系实际，结合一些生产实例讲授教学内容及其应用，还能起到事半功倍的效果。

紧跟电子技术的发展，改革课程内容和体系从教学法的观点来看，课程体系恰当与否直接影响教学质量的好坏。一个好的课程体系，不仅要符合初学者的认识规律，而且应当注意经典理论与先进科技的适当结合。从上世纪60年代集成电路问世起，随着电子技术的飞速发展，模拟集成电路块的种类愈来愈多，功能愈来愈强，在许多电子设备中已经改变了用分离元件组装电子线路的传统作法。这就给电子技术人员的培训方法及要求带来新的要求，过去要求技术人员根据输入和输出条件逐级分配指标、逐级设计的传统方法，而现在取而代之的是正确选择和使用集成电路块及其附加电路和接口电路等。因此，《电子线路》课程应在确保基础的前提下，跟踪电子技术的发展，建立以集成电路为主干的新课程体系，例如在讲好半导体基本知识和讲清基本放大电路概念的基础上，围绕着模拟集成电路讲分离元件电路。可以适当压缩一些内容，如多级放大器的分析与设计、放大器微变等效电路分析法等。像负反馈放大器的分析、功率放大器等内容可以借助于集成电路进行讨论。从而用较多的时间去培养和提高学生的实践动手能力。

根据专业教学需要，专业工作需要和岗位职业能力的需要，确定课程教学内容传统的教学模式是先有教材，教师根据教材编写授课计划，讲授学科内容。编写教材一方面要兼顾学科的系统性、完整性，同时又要考虑发行后教材使用的广泛性，这样的教材针对性自然不强。各专业对《电子线路》课程内容及深浅程度要求不尽相同，两者差异的存在使得授课内容一定意义上脱离了专业需要，专业必需的内容没有讲，客观上造成人力、物力的浪费和一些必需知识的残缺。毕业生常感到“在学校学习的某些知识在工作中根本用不上”。许多毕业生不能很快上岗操作，需要一个较长的适应期。这从一个侧面反映教学与岗位工作相脱节，学生的专业能力不适应工作岗位的需求，甚至滞后于科技的发展，所以在《电子线路》的教改中，我们应瞄准岗位目标，实施能力教学，不要过多地考虑知识容量，而以学生学习专业课和毕业后直接从事岗位需求为准讲授课程内容。以下几点在教学过程中值得考虑：（1）建立以职业能力为中心的课程体系，要针对培养职业能力的目标来定教学内容和教学大纲，要深刻理解专业课培养学生职业能力目标。针对不同专业制定《电子线路》所需要掌握的内容。（2）在给各专业班级分配任课教师时，一定要考虑该教师所学或者从事过的专业，尽可能做到专业与教学内容对口。（3）积极创造条件，争取在三到四年内让每位任课教师参加一定的专项生产实践，以便更好地熟悉专业及其发展趋势。（4）《电子线路》课程的各任课教师要经常和与其他专业课教师座谈，及时掌握专业课教学对《电子线路》的要求，并结合专业课的实例来充实教学内容。

加强工程实践训练，实行三层次实践教学《电子线路》课是实践性很强的技术基础课，对于培养和提高学生实践动手能力，突出高职院校办学特点具有显著的作用，因此必须加强实践教学环节。受过去学科型教育思想的影响，长期以来《电子线路》实验依附于《电子线路》理论教学，实验只是作为验证理论的补充，而不是作为培养能力的重要途径。实验教学以二多（分离元件实验多，验证性实验多）、二少（实验课时少，实验占本课程成绩比例少）为主要特点。多数学生不重视实验，往往是一看（看实验指导书）、二抄（抄实验数据）、三完成（完成实验）。这几年许多学校进行了实验教学改革，适度增加了实验课时，增多集成电路实验次数，实验单独设课，这些都在一定程度上提高了实验课的教学质量，加强了对学生能力的培养。但要从根本上提高学生的实践动手能力，还是要从实验课内容和教学方法上进行改革，其立足点是“学”而不是“教”，根本目的在于创造一个良好的教学环境，组织吸引学生积极主动地参与实验教学过程，变被动实验为主动实验，激励学生自主实验学习，让他们在实验学习中学出兴趣，获得知识。三层次实践教学正是基于这样的考虑而设计的。所谓三层次实践教学就是把实验内容分为基本实验、提高性实验、综合练习三个层次，各层次的实验内容，要求及指导方法由浅入深，由易到难，以符合学生的认识规律，对基本技能、基本方法做到反复练习，做到“熟能生巧”。基本实验是对学生实验基本理论、基本方法、基本技能等“三基”进行初步训练。可安排在前面验证理论的五个实验中，内容包括常用仪表练习，常用元器件的识别、测试与应用，基本放大电路和运算放大电路的静态、动态测试，测量数据的处理、误差分析等。这样安排便于学生入门，提高其实验兴趣，同时也为以后实验打下基础。电子仪表是电子实验的工具，一定要熟练掌握其实验方法，放大器的静态、动态测试是电子实验的基础也要反复练习，掌握各种测试方法和技巧。提高性实验安排在基本实验之后的其他十个实验中，内容有研究特性指标、分析与排除故障、焊接与调试电路，目的是进一步加强和提高学生实验的“三基”。这时实验讲义可根据需要写得简明扼要，对一些基本要求安排得多一些，并且反复练习。有些内容如焊接实验电路板、拟定实验步骤、设计实验记录表格可在不同的实验中让学生完成其中的一项或两项。综合练习安排在期末，集中一段时间（三周或四周）进行，以培养技术人员应有的能力为主要任务，对学生进行综合练习，在动手与动脑的协作中完成知识技能的结合，使之成为课程的综合能力。具体有以下几个方面：读识绘制电路图的能力；查阅技术资料的能力；选用器件和电路，分析估算电路的能力；搭接调试电路的能力；分析排除故障的能力；制作电路产品，解决工艺问题的能力。综合练习教师只需给出练习课题和技术指标，其他具体工作如查资料、定方案、选择电路、制作印刷电路板、选择仪表、组织实验、分析实验结果等则是在教师的指导下由学生独立完成。综合练习课题选择得是否适当直接关系到它的教学效果，在选题时既要考虑所选课题应能使学生综合应用所学理论和技能，达到培养能力促进理论学习，促进技能训练的目的，又要考虑学校的实际条件和学生的知识能力。注意不能脱离学生的原有实验基础，避免综合性太强、太复杂，应使绝大多数学生经过努力可以在规定的时间内完成为标准。

当然，要保证课程改革顺利进行，只有正确的改革思路还不够，还需要一定的辅助条件作保证，如：（1）课时分配。目前高职院校《电子线路》课程中理论课时比较多，实践课时比较少，在以能力为本位的新体系中，我们要在“必需、够用”的前提下，精讲理论，以便拿出更多的时间去加强实践教学。（2）教师业务能力的提高。现在任教《电子线路》课程的教师大都是大学或研究生毕业后直接分配到高职院校的，他们理论水平较高，实践动手能力较差，不利于培养学生的动手能力，需要学校创造条件，逐步提高教师的实践动手能力。（3）课程改革与专业改革的相容性。要提高学生能力，满足岗位需求，单靠改革《电子线路》一门课程是不可能实现的，只有把《电子线路》课程改革和专业结构及专业课程改革结合起来同时进行，学生的专业能力才能提高，才能满足岗位需求。

参考文献

[1]康光华.电子技术基础（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1995.

[2]任为民.电子技术基础课程设计[M].北京：中央广播电视大学出版社，1997.

第7篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词：快速启动电路；欠压保护；迟滞电压

中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-01

欠压保护也称低电压保护[1，2]，是指集成电路中由于某种原因使得电源电压值降低到一定的极限值时，欠压保护电路能够检测到电源电压较低，将芯片关断并保持与电源的切断状态，待电源电压恢复到一定的大小时，芯片可恢复工作。

欠压保护电路是集成电路设计中必不可少的模块，是保证系统在工作环境异常情况下能够保持系统稳定的基础。传统的欠压保护电路[3]利用电阻对电源电压进行分压，将分压后得到的电压与参考电压通过迟滞比较器进行比较，从而检测电源电压是否欠压。因此，欠压保护电路需要外部参考电压，电路的独立性较差；同时，引入迟滞比较器和电阻分压电路，使得电路结构变得复杂，也增大了电路的面积。

本文提出一种新型欠压保护电路，电路不需要使用外部参考电压[4]和迟滞比较器[5]，利用一种类似于带隙基准PTAT电流源的电路结构完成对电源电压的检测和比较；同时，巧妙地利用负反馈实现了电路对电压检测的迟滞功能；最后，电路设计了提高电路启动速度的单元模块电路，确保了欠压保护电路在电源电压恢复正常后电路能够迅速正常工作。

一、欠压保护电路分析与设计

新型欠压保护电路的原理如图2所示，电路主要由三部分组成：类带隙基准PTAT电流源的电压检测电路；负反馈电路构成的迟滞电路模块；快速启动电路。其中，电压检测电路由三极管Q1、Q2，电阻R1、R2、R5、R6、R7和MOS管MP1、MP2、（一）核心电路工作原理

在图2所示的新型欠压保护电路中，三极管Q1、Q2和电阻R1、R2构成类似于带隙基准电压源的欠压保护电路核心部分。三极管Q1的面积为Q2的n倍，三极管Q1和Q2的基极电位为电源电压经过分压后得到的电压VO1。

当电源电压从零开始上升并达到一定的值之后，三极管Q1和Q2打开并流过电流，MOS管MP1、MP2，电阻R1、R2组成的电路正常工作。

（二）迟滞原理

为了避免当电源电压大小在翻转阈值电压附近周围变化时，欠压保护电路的输出结果在翻转阈值周围出现反复高频变化，电路引入了正反馈电路，NMOS管MN3随着输出电平的高低导通或者关断。

当电源电压较低，输出电平为低电平时，NMOS管MN3导通，此时

当VREF具有零温度系数时，迟滞电压 也具有零温度系数，这也是本电路的优点之一。

（三）快速启动电路原理

在集成电路的设计中，欠压保护电路作为集成电路的保护单元模块，必须在电路整体启动之前工作，因此保护电路的启动速度必须得到重视。在以往的欠压保护电路的设计中，一般只关注保护电路的自启动问题，而忽略保护电路启动速度的分析和优化。

新型欠压保护电路在不需要使用外部参考电压的同时，优化了电路的自启动过程。当电源电压VDD由低电平逐渐上升至高电平时，三极管Q3的基极与三极管Q4的集电极电位也随之上升，三极管Q3优先于三极管Q1和Q2导通，使得MP1栅极电位随之下降。当电源电压上升至一定大小时，Q1和Q2开始工作，MP1导通，电路正常工作，三极管Q3和Q4加快了电路寄生电容存储电荷的泄放速度，加快了电路的启动速度。同时，当电路正常工作时，Q1发射极电压VE1上升，三极管Q3随之关闭，快速启动电路不再影响电路正常工作。

二、仿真结果与分析

三、结束语

本文设计的欠压保护电路，充分利用了类带隙基准PTAT电流源结构中电源电压大小对PTAT电流大小的影响，完成了电源电压的检测功能；利用电阻分压原理来调整欠压保护阈值，通过调节电阻分压电路从而调整迟滞电压阈值的大小；同时，优化了启动电路设计，电路具有启动时间短的优点。该电路使用较少的器件完成了整个电路的设计，在满足高检测精度的同时降低了功耗。

参考文献：

[1]王锐，唐婷婷.一种BICMOS欠压保护电路的设计[J].电子科技，2006（10）：76-78.

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[4]钱金川，朱守敏.一种过压欠压及延时保护电路的设计[J].机床电器，2008（01）：57-59.

[5]邹雪城，韩俊峰.一种基于比例电流的欠压保护电路的设计和实现[J].华中科技大学学报（自然科学版），2007（35）：64-66.

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[7]Gray P R，Meyer R G.Analysis and Design of Analog Integrated Circuits[M].John Wiley，2001.

第8篇：模拟集成电路的分析与设计范文

预计在未来10到20年，微电子器件抗辐射加固的重点发展技术是：抗辐射加固新技术和新方法研究；新材料和先进器件结构辐射效应；多器件相互作用模型和模拟研究；理解和研究复杂3－D结构、系统封装的抗辐射加固；开发能够降低测试要求的先进模拟技术；开发应用加固设计的各种技术。本文分析研究了微电子器件抗辐射加固设计技术和工艺制造技术的发展态势。

2辐射效应和损伤机理研究

微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应（TID）、单粒子效应（SEE）和剂量率（DoesRate）效应。总剂量效应源于由γ光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏，包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移，以及双极晶体管的增益衰减。SEE是由辐射环境中的高能粒子（质子、中子、α粒子和其他重离子）轰击微电子电路的敏感区引发的。在p－n结两端产生电荷的单粒子效应，可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁。SEE中的单粒子翻转（SEU）会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。剂量率效应是由甚高速率的γ或X射线，在极短时间内作用于电路，并在整个电路内产生光电流引发的，可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏［1］。辐射效应和损伤机理研究是抗辐射加固技术的基础，航空航天应用的SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理是研究重点。研究新型器件的辐射效应和损伤机理的重要作用是：1）对新的微电子技术和光电子技术进行分析评价，推动其应用到航空航天等任务中；2）研究辐射环境应用技术的指导方法学；3）研究抗辐射保证问题，以增加系统可靠性，减少成本，简化供应渠道。研究的目的是保证带宽／速度不断提升的微电子和光（如光纤数据链接）电子电路在辐射环境中可靠地工作。图1所示为辐射效应和损伤机理的重点研究对象。研究领域可分为：1）新微电子器件辐射效应和损伤机理；2）先进微电子技术辐射评估；3）航空航天抗辐射保障；4）光电子器件的辐射效应和损伤机理；5）辐射测试、放射量测定及相关问题；6）飞行工程和异常数据分析；7）提供及时的前期工程支持；8）航空辐射效应评估；9）辐射数据维护和传送。

3抗辐射加固设计技术

3．1抗辐射加固系统设计方法

开展抗辐射加固设计需要一个完整的设计和验证体系，包括技术支持开发、建立空间环境模型及环境监视系统、具备系统设计概念和在轨实验的数据库等。图2所示为空间抗辐射加固设计的验证体系。本文讨论的设计技术范围主要是关于系统、结构、电路、器件级的设计技术。可以通过图2所示设计体系进行抗辐射加固设计：1）采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏，这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。2）采用冗余或加倍结构元件（如三模块冗余）的逻辑电路设计方法，即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。3）采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术，以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计；4）加入误差检测和校正电路，或者自修复和自重构功能；5）器件间距和去耦。这些加固设计器件可以采用专用工艺，也可采用标准工艺制造。

3．2加固模拟／混合信号IP技术

最近的发展趋势表明，为了提高卫星的智能水平和降低成本，推动了模拟和混合信号IP需求不断增加［2］。抗辐射加固模拟IP的数量也不断增加。其混合信号IP也是相似的，在高、低压中均有应用，只是需在不同的代工厂加工。比利时IMEC，ICsense等公司在设计抗辐射加固方案中提供了大量的模拟IP内容。模拟IP包括抗辐射加固的PLL和A／D转换器模块，正逐步向软件控制型混合信号SoCASIC方向发展。该抗辐射加固库基于XFab公司180nm工艺，与台积电180nm设计加固IP库参数相当。TID加固水平可以达到1kGy，并且对单粒子闭锁和漏电流增加都可以进行有效加固。

3．3SiGe加固设计技术

SiGeHBT晶体管在空间应用并作模拟器件时，对总剂量辐射效应具有较为充分和固有的鲁棒性，具备大部分空间应用（如卫星）所要求的总剂量和位移效应的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS设计加固的热点主要集中在数字逻辑电路上。SEE／SEU会对SiGeHBT数字逻辑电路造成较大破坏。因此，这方面的抗加设计技术发展较快。对先进SiGeBiCMOS工艺的逻辑电路进行SEE／SEU加固时，在器件级，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模级联结构器件、适当的版图结构设计等来进行SEE／SEU加固。在电路级，可使用双交替、栅反馈和三模冗余等方法进行加固设计。三模冗余法除了在电路级上应用外，还可作为一种系统级加固方法使用。各种抗辐射设计获得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件级和电路级并用的加固设计方案，经过LET值为75MeV•cm2／mg的重粒子试验和标准位误差试验后，结果显示，该移相器整体抗SEU能力得到有效提高，对SEU具有明显的免疫力。

4抗辐射加固工艺技术

目前，加固专用工艺线仍然是战略级加固的强有力工具，将来会越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性，因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如，单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺，总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺，IBM的45nmSOI工艺，Honeywe1l的50nm工艺，以及BAE外延CMOS工艺等。主要的抗辐射加固产品供应商之一Atmel于2006年左右达到0．18μm技术节点，上一期的工艺节点为3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗辐射加固专用工艺不需改变设计和版图，只用工艺加固即可制造出满足抗辐射要求的军用集成电路。0．18μm是Atmel当前主要的抗辐射加固工艺，目前正在开发0．15μm技术，下一步将发展90nm和65nm工艺。Atmel采用0．18μm专用工艺制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存储器、加固处理器等，如图3所示。

5重点发展技术态势

5．1美国的抗辐射加固技术

5．1．1加固设计重点技术

美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》，详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力［4］。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中，拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗辐射加固设计的主力军，2006年就已达到从10μm到65nm的15个技术节点的产品设计能力。15家公司具备10μm～1μm的设计能力，22家公司具备1μm～250nm的设计能力，24家公司具备250nm～65nm设计能力，7家公司的技术节点在65nm以下，如图5所示。纯设计公司的抗辐射加固设计能力较弱。美国IDM在设计抗辐射产品时所用的材料包括体硅、SOI，SiGe等Si标准材料，和蓝宝石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物、非结晶硅等非标准材料两大类。标准材料中使用体硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非标准材料的公司数量在明显下降。非标材料中，GaN是热点，有7家公司（4个小规模公司和3个中等规模公司）在开发。SiC则最弱，只有两家中小公司在研发。没有大制造公司从事非标材料的开发。

5．1．2重点工艺和制造能力

美国有51家公司从事辐射容错、辐射加固、中子加固、单粒子瞬态加固IC产品研制。其中抗单粒子效应16家，辐射容错15家，抗辐射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工艺节点从10μm到32nm。使用的材料有标准Si材料和非标准两大类。前一类有体硅、SOI和SiGe，非标准材料则包括蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅（amorphous）。晶圆的尺寸有50，100，150，200，300mm这几类。抗辐射加固产品制造可分为专用集成电路（ASIC）、栅阵列、存储器和其他产品。ASIC制造能力最为强大，定制ASIC的厂商达到21家，标准ASIC达到13家，结构化ASIC有12家。栅阵列有：现场可编程阵列（FPGA）、掩膜现场可编程阵列（MPGA）、一次性现场可编程阵列（EPGA），共19家。RF／模拟／混合信号IC制造商达到18家，制造处理器／协处理器有11家。5．1．3RF和混合信号SiGeBiCMOS据美国航空航天局（NASA），SiGe技术发展的下一目标是深空极端环境应用的技术和产品，例如月球表面应用。这主要包括抗多种辐射和辐射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃温度范围内正常工作的能力。具有更多的SiGe模拟／混合信号产品，微波／毫米波混合信号集成电路。系统能够取消各种屏蔽和专用电缆，以减小重量和体积。德国IHP公司为空间应用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工艺SGB25RH［5］，其工作频率达到20GHz。包括专用抗辐射加固库辐射试验、ASIC开发和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工艺可达到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用该技术，可实现SiGeBiCMOS抗辐射加固库。

5．2混合信号的抗辐射加固设计技术

如果半导体发展趋势不发生变化，则当IC特征尺寸向90nm及更小尺寸发展时，混合信号加固设计技术的重要性就会增加［6］。设计加固可以使用商用工艺，与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比，能够在更小的芯片面积上提高IC速度和优化IC性能。此外，设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在20～30年长的时期内，加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化，而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新的屏蔽和／或封装技术，一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外，提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。当前，没有迹象表明模拟和RF电路会最终使用与数字电路相同的元件和工艺。因此，加固混合信号电路设计者需要在模拟和数字两个完全不同的方向开展工作，即需要同时使用两种基本不同的IC技术，并应用两种基本不同的加固设计方法。

6结束语

第9篇：模拟集成电路的分析与设计范文

关键词：电子线路；教学改革；探讨

中图分类号：G427 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2012）03-032-1

《电子线路》课程教学中存在的问题

职业学校《电子线路》课程教学普遍存在着以下几个问题：（1）现行《电子线路》教材内容落后，以分离元件电路分析为主、集成电路介绍为辅的课程体系，远不能适应目前电子设备中集成电路大量推广应用的客观现实。（2）职业学校《电子线路》教材理论水准定位偏高，很多教材可以说是大学教材的缩影，脱离了职业学校的教学实际，给自学能力、理解能力和知识接受能力不强的职校生带来了学习困难。（3）教学过程中重理论、轻实践，重知识的系统性、轻专业需要和知识应用，这一问题表现得十分突出。因此，我们要从教学思想、教材体系、教学内容、教学方法上进行课程改革，以建设《电子线路》的新课程体系更好地服务于职业学校学生职业能力的培养。

《电子线路》课程改革的基本思路

适当降低教材的理论深度。职业教育培养的是懂技术、会管理、能操作的应用型、工艺型人才，在知识结构方面基础知识要少而精。但目前职业学校采用全国统编的《电子线路》教材，其内容和结构没有摆脱大学教材的框架，是大学教材的浓缩，内容偏深，理论水准偏高，很多学生难以理解，加之学生第一次碰到工程估算的概念很不适应。因此，教师必须降低教材理论深度，突出物理概念，在讲清物理意义后对复杂公式可不做推导，对传统的教学内容和分析方法要有取舍，像三极管内部载流子的运动过程分析、放大器的图解分析法、放大器的频率特性分析等许多内容都可舍去不讲。

紧跟电子技术发展，改革课程内容和体系从教学法的观点来看，课程体系恰当与否直接决定教学质量的高低。我们认为，一个好的课程体系，不仅要符合学习者的认识规律，而且应当注意经典理论与先进科技的适当结合。随着电子技术的飞速发展，模拟集成电路块的种类愈来愈多，功能愈来愈强，在许多电子设备中已大量采用集成电路，这就给电子技术的培训方法及要求带来了新课题。过去技术人员根据输入、输出条件逐级分配指标、逐级设计的传统方法，已代之以正确选择和使用集成电路块及其附加电路、接口电路等。因此，《电子线路》课程应建立以集成电路为主干的新课程体系，诸多内容如多级放大器的分析与设计、放大器微变等效电路等都可压缩；而像负反馈放大器、功率放大器等内容可用集成电路进行讨论。

根据专业教学需要、专业工作需要和岗位职业能力培养需要确定课程教学内容传统教学模式是先有教材，任课教师根据教材编写授课计划，然后讲授学科内容。编写出版教材，一方面要兼顾学科的系统性、完整性，又必须考虑发行后教材使用的广泛性。这样一来，教材的针对性自然不强。另一方面，各专业对《电子线路》课程内容及深浅程度要求不尽相同，使授课内容在一定程度上脱离了专业需要。所以，在《电子线路》教学中，我们应瞄准岗位目标，实施能力教学，以学生学习专业课和毕业后直接从事岗位的需求为准讲授课程内容。（1）建立以职业能力为中心的课程体系，针对培养职业能力的目标设定教学内容和教学大纲，以此确定《电子线路》课程针对不同专业所需掌握的内容以及每一章、每一节培养学生能力的目标，积极创造条件，争取按专业（岗位）编写教材。（2）在给各专业班级配备任课教师时，一定要考虑教师所学和所从事过的专业。（3）争取三四年内让每位任课教师到生产现场参加一定的专项生产实践，熟悉专业设备及其发展方向。（4）《电子线路》课程各任课教师要经常和专业课教师座谈，及时掌握专业课教学对《电子线路》课程的要求，并结合专业课的实例充实丰富讲课内容。

要保证《电子线路》课程改革顺利实现，仅有正确的改革思路还不够，还需要一定的技术和设备条件做保证。主要有：（1）课时分配。目前，高职院校《电子线路》的理论课时与实验课时比基本为6∶1，实验课时相对较少。在以职业能力培养为本位的新体系中，我们要在“必需、够用”的前提下精讲理论，拿出更多的时间加强实践教学。（2）提高教师业务能力。现任《电子线路》课程教学的教师大都是大学或研究生毕业后直接分配到高职院校的，他们理论水平较高，但实践动手能力较差，不利于培养学生的动手能力。需要学校积极创造条件，逐步提高这些教师的实践动手能力，使他们尽快成为“双师型”教师。（3）加大资金投入，改善实验条件。受过去“实验教学为理论教学服务”思想的影响，再加上各学校教育经费不够，许多学校的电子实验设备是分批逐步配置的，普遍存在“杂”(同一设备不同牌子)、“少”(实验设备组数少、不够用)、“差”(设备性能差)，需要学校加大经费投入力度，改善和增加设备。（4）课程改革与专业改革的相容性。要提高学生的专业能力，满足工作岗位需求，单靠《电子线路》一门课程是不可能实现的。只有把《电子线路》课程改革与专业结构及专业课程改革结合起来同时进行，学生的专业能力才能得到提高，才能实现教学改革目标。

［参考文献］