集成电路的原理精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的集成电路的原理主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：集成电路的原理范文

关键词：Linear；电源管理；PMIC

背景

USB技术提高了电子产品的便携性，同时需要较大的电池容量为更多功能供电。以个人媒体播放器为例，随着可下载媒体内容的爆炸性增长，人们想要将PC中的数据传送到便携式手持设备，USB使得这种传送速度更快。用同样的USB端口给设备充电也很方便。不过，用USB端口给设备的电池充电时，在功率上有一些限制。电源通路(PowerPath)拓扑集成电路解决了这些问题，为最终用户带来了各种益处，例如能够自主和无缝地管理各种不同的输入电源、电池、以及为负载供电、以最低的热量快速充电以及实现“即时接通”工作。凌力尔特公司提供的LTC3555是一种电源管理集成电路(PMIC)，片上有基于开关模式的电源通路管理器、锂离子电池充电器、3个降压型稳压器以及LDO。该器件具有很多高性能功能，有益于最终产品，其微型扁平QFN封装以及极少的外部组件可为手持式电子产品组成简单、紧凑和经济的解决方案。

主要的设计难题

在很多情况下，能够用USB端口给电池充电为用户提供了更大的方便。但是，USB规范对USB电流有一定限制。一个基于USB的电池充电器必须尽可能高效率地从USB端口抽取尽可能多的功率，以满足今天的电源密集型应用在空间和热量方面的严格限制。

在产品内管理电源通路是另一个问题。例如，今天很多由电池供电的便携式电子产品可以用交流适配器、汽车适配器、USB端口或锂离子／聚合物电池供电。不过，自主管理这些电源、负载和电池之间的电源通路带来了巨大的技术挑战。传统上，设计师们一直尝试用少量MOsFET、运算放大器和其它分立组件实现这一功能，但是一直面临着热插拔、大浪涌电流等巨大的问题。这些问题可能引起严重的系统可靠性问题。直到最近，即使分立的集成电路解决方案也需要几个芯片来实现一个实用的解决方案。

便携式消费类电子产品常常采用锂离子电池和锂离子聚合物电池，因为这类电池的能量密度相对较高一与使用其它可用化学材料制成的电池相比，在给定的尺寸和重量限制条件下，它们的容量更大。随着便携式手持产品变得越来越复杂，它们消耗的功率也更多，因此对较高容量电池的需求也越来越大了，对更先进的电池充电器也产生了相应的需求。容量较大的电池需要较高的充电电流或者更多的时间才能充电至满电量。大多数消费者希望充电时间较短，因此提高充电电流似乎是明显可取的，但是提高充电电流带来了两大问题。首先，就线性充电器而言，电流增大会增加功耗，也就是热量，将典型的实际功率“最大值”降至2.1W。其次，根据主控制器协商好的模式，充电器必须将从5V USB总线吸取的电流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。这种对高效率充电的需求，加之电池充电器集成电路必须实现高水平的功能集成以及节省电路板空间和提高产品可靠性的需求，都给电池供电型电子产品设计师带来了压力。

总之，系统设计师面临的主要挑战如下：

・最大限度地提高从USB端口(可提供2.5W)获取的电流；

・管理多个输入电压源、电池和负载之间的电源通路；

・最大限度地减少热量；

・最大限度地提高充电效率；

・最大限度地减小解决方案占板面积和高度。

“富有意义地集成”的电源管理集成电路(如凌力尔特公司提供的电源管理集成电路)就可简单轻松地解决这些问题。

一个简单的解决方案：电源通路控制

电源通路控制能够自主和无缝地管理各种不同输入源之间的电源通路，如USB端口、墙上交流适配器和其他类型的交流适配器以及电池之间的电源通路，并向负载提供充足的功率。电源通路系统还能实现“即时接通”工作，因为一向电路供电，中间电压就可向系统负载供电，这允许最终产品插电后立即工作，而不管电池的充电状态。一个具有电源通路控制功能的器件既为该器件负载供电，又用电源为单节锂离子／聚合物电池充电。为了确保一个满充电电池在连接USB总线时保持满电量，集成电路通过USB总线直接向负载输送功率，而不是从电池抽取功率。一旦电源被去掉，电流就通过一个内部低损耗理想二极管从电池流向负载，从而最大限度地降低了压降和功耗。参见图1以获得详细信息，该图是一个简化的开关电源通路方框图。理想二极管的正向压降远低于普通二极管或肖特基二极管的正向压降，因此最大限度地提高了能量传送效率，而且反向漏电流也较小。微小的正向压降减少了功耗和自热，延长了电池寿命。

开关电源通路系统

第一代USB充电系统应用直接在USB端口和电池之间设置限流的电池充电器，电池直接给系统供电。第二代线性USB充电系统在USB端口和电池之间产生一个中间电压(电源通路系统)。新的第三代USB充电系统具有基于开关模式的拓扑。此类电源通路器件从一个符合USB规格的降压型开关稳压器产生一个中间总线电压，该电压被调节至一个高于电池电压的固定电压，参见图1。这种形式的自适应输出控制被凌力尔特公司称为Bat-TrackTM(电池跟踪)。稳定的中间电压仅调节到足够通过线性充电器恰当充电的电压值。不过，通过以这种方式跟踪电池电压，最大限度地减小了线性电池充电器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了负载可用功率。另外，平均开关输入电流限制最大限度地提高了利用USB电源提供全部2.5W功率的能力。可选外部PFET降低理想二极管的阻抗，以实现较低的热量损耗。这种架构对具有大电池(＞1.5Ahr)的系统而言是“必须”的。

LTC3555：基于开关电源通路管理器的电源管理集成电路

LTC3555电源管理集成电路将USB开关电源通路管理器和锂离子电池充电器与3个同步降压型稳压器和LDO结合在一起，采用小型28引脚(4mm×5mm)QFN封装，可提供完整的电源解决方案(参见图2)。

恒定电流、恒定电压锂离子／聚合物电池充电器利用电池跟踪功能，通过产生自动跟踪电池电压的输入电压，最大限度地提高电池充电器的效率。独立自主工作无需外部微处理器实现充电终止。由于节省了功率，因此LTC3555允许VOUT上的负载电流超过USB端口吸取的电流，而不会超出USB负载规格；因此可从USB端口获得700mA充电电流，实现了快速充电(参见图3)。12C串行接口使得系统设计师能够彻底控制充电器和降压型稳压器，以实现在广泛的应用中改变工作模式这种终极适应性。LTC3555的3个用户可配置降压型DC／DC转换器能够向低至0.8V输出电压提供0.4A、0.4A和1A输出电流，在输出电压高于1.8V时，以100％占空比工作并具有高达92％的效率。突发模式(Burst Mode)工作以每个稳压器仅为35uA的静态电流(停机时＜luA)优化了轻负载时的效率，2.25MHz高开关频率允许使用高度不到1mm的纤巧低成本电容器和电感器。另外，稳压器用陶瓷输出电容器可稳定，实现了非常低的输出电压纹波。这个器件还提供始终接通3.3V LDO稳压器输出，能够为如实时时钟或按钮监视器等系统提供25mA电流。

第2篇：集成电路的原理范文

关键词：闯关教学法 任务驱动法 课程单元设计

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）10-0140-02

课程单元设计是指教师的备课是以单元形式进行的教学设计，单元教学设计主要是对教材中的一章或一个单元进行设计，在课时安排上，单元教学设计一般需要多课时完成。在教学形式上，单元教学设计则根据单元或章节中不同知识点的需要，一般包括多种教学形式[2]。本文将从教材分析、教学目标分析、教学重点难点分析、学情分析、教法学法分析、教学过程分析、教学特色及反思分析5个方面来进行阐述我的课程单元设计。

一、教材分析

我们将以机械工业出版社的《汽车发动机电控系统维修》[3]中项目十九检测电动燃油泵中燃油泵控制电路的检修，进行设计，在学习这门课之前，学生已经对燃油泵及燃油泵控制电路有了一个基本的认识，通过这门课的学习，学生将会进一步提高电动燃油泵的检修的综合能力，为后续的汽车电控发动机综合故障诊断学习打下基础，为以后进入汽车维修一线去打下基础，为了更好的上好这门课我们除了课本以外还将选取相应的教学资源作为支持，在这里我们选用的是卡罗拉维修手册，油泵控制电路检修的工作页，景格滴滴课堂APP及景格仿真软件。滴滴课堂是一款手机软件，学生通过学校上传至软件教学资源，做到随时、随地、随需的碎片化学习，为学校的自主学习、沟通以及管理等关键环节提供有效的解决途径。

二、教学目标分析

本节课的教学目标主要由知识目标，能力目标，情感目标三个部分组成，这节课知识目标有：1、掌握燃油泵的控制原理，2、掌握燃油泵控制电路故障诊断思路及检测方法；能力目标有：1、能熟练使用各种检测设备，2、能根据故障现象翻阅相关维修手册，制定维修计划；情感目标有：1、培养学生的团队意识，2、培养学生对信息处理的能力，3、培养学生良好的学习习惯，4、培养学生的竞争意识。

三、教学重点难点分析

本节课的教学重点有：1、燃油泵的控制电路的的检测2、按照维修手册操作的相关要求进行实车操作；教学难点有：根据小组合作制定相应的维修计划并实施。

四、学情分析

为了能更好的上好我们的课，以做到因材施教，下面我们来了解一下我们的学生，这门课面对的是中职汽修专业二年级的学生，他们有一下4个特点：1、对汽车中的简单电路有了一个基本的认识；2、动手能力较强；3、比较的贪玩，好胜心强；4、对新型的事物充满了好奇，喜欢通过手机网络获取信息。本文将利用学生的以上特点，设计适合他们的教学方法。

五、教法学法分析

本文在教学方法上将采用任务驱动法，闯关教学法，张贴法进行教学。以典型维修案例为引导，工作页为依托，课前利用手机APP滴滴课堂进行信息检索，在教学过程中情景再现，为学生提供真实的维修环境，进行技能锻炼，引导学生完成教学重点，制定维修计划，油泵电路的检测这两个内容，同时将教学难点中制定维修计划并实施，使用闯关教学法，并将它分解成知识采集根据故障查阅相关维修手册制定可行性维修计划台架检测油泵相关数据，制定最终维修计划实车故障排除，五个小关卡。将台架与实车相结合，将教学任务变成通关游戏，帮助学生设计通关阶梯，层层递进，分级突破，最终完成对实车油泵控制电路的排故这个终极任务，实现通关[2]。采用这种形式激发了学生的学习兴趣。在学法上本文采用的是小组合作法，头脑风暴法，角色扮演法。在教学环境上，为了便于组织教学，我将我的实训室设计成了一个一体化工作站：包含信息检索及学习讨论区，成果展示区，实车演练区。

六、教学过程分析

根据学生的认知规律，根据汽车专业相关职业岗位操作规程，我们以知识采集根据故障查阅相关维修手册制定可行性维修计划台架演练检测油泵相关数据，制定最终维修计划实车故障排除，五个任务小关卡为主线将我们这门课分为以下6个阶段，具体如下：课前准备，信息传递，计划决策，实施管控，技能强化，评价总结。

第一个阶段：课前准备。学生以工作页为依托做好课前预习，并根据工作页的相关内容，准备工量具及前期信息采集，完成知识导航的内容；模拟企业早会，将学生分为6个小组，每个组的组长进行集队点名，高呼自己的队名及口号，教师进行7S管理，宣布今天的相关安全操作规程，教学的总目标即完成卡罗拉实车的油泵的排故；企业早会的形式有利于融入企业文化，培养学生的职业人的意识。

第二阶段：信息传递。以卡罗拉实际故障为例，选派3个学生进行角色扮演，一个扮演客户，一个扮演接车员，一个扮演维修人员，进行小品表演，向学生传递相关的故障信息，让学生身临其境感受企业实际环境。以任务驱动法的形式，运用每个小组桌上的平板电脑中景格软件滴滴课堂这款APP，填写油泵的基本知识及油泵控制电路的相关知识，完成知识采集这个小关卡。采用APP这种形式紧密贴合学生喜欢玩手机游戏的这个特点，激发了学生的兴趣。同时改变传统教学中的讲授的模式，教师变成主持人，让学生利用桌上的教学资源进行工作页的自主填写，教师采用组间巡回指导的方式，对有疑问的学生进行相关的解答和引导。

第三阶段：计划与决策。以小组为单位，小组内运用头脑风暴法，根据实际故障点，翻阅丰田卡罗拉维修手册制定相应的计划，并在景格仿真软件中进行模拟实施，确定初步的维修方案，每个小组将方案在成果展示区进行粘贴，采用小组互评，教师评价相结合的方式对成果进行点评修改，每个小组根据点评的结果，进行修改自己的维修方案，并确定可行性维修方案，采用头脑风暴法，大家集思广益共同制定维修计划，开发了学生的创造性。同时用小组互评与教师评价相结合的多元评价模式，改变了传统教学中单一体系，让教师的角色从讲台上的“圣人”变成了学生身边中的“教练”及“引路人”，增加了学生和教师之间的互动和个性化的接触，是每个学生得到了个性化的发展[2]。在此阶段完成制定可行性维修计划这个关卡。

第四阶段：实施管控。每个小组根据自己的维修方案，在卡罗拉发动机台架上进行实际油泵相关数据的检测，同时在台架上根据故障信息教师设置故障，学生进行排故。在操作之前每个小组进行相应的分工，选出一名操作员，一名记录员，两名安全员，一名质检员，一名协调员，并给予不同的分工人员以特定的名牌进行标识；操作员根据小组制定的维修计划按流程进行操作，记录员对操作员的操作进行记录，并根据实际情况对维修方案进行修改，安全员监督操作过程中的安全问题，质检员对最后的维修结果进行检查，确认并填写质检报告，协调人员作为组内的总协调人，做好组织和协调工作。在实训过程中角色互换以提高学生的综合能力。在此阶段，完成了台架检测油泵相关数据制定最终维修计划。

第五阶段：强化训练。每个小组根据记录员修改的、并经小组内共同讨论的最终维修方案，在卡罗拉上实车排故，进行技能升级，每个组的成员进行轮流实操，学的好的同学在组内带动一下操作得不熟练的同学，同时每个小组选出一个代表进行成果展示，组间技能PK。经过之前的4个阶段，通过重重关卡之后，学生终于进入了终极任务。经过了之前教学过程中的积累，在教师指导下学生能够较顺利完成卡罗拉实车油泵故障排除。采用组间PK的方式，再次激发了学生的学习积极性和热情。同时小组互评技能展示结果，以此来进一步使知识的吸收内化，突破了难点，完成了终极任务，实现了通关。在此阶段完成卡罗拉实车油泵故障排除，并完成工作页相关任务。

第六阶段：评价与总结。以工作页中小组评分表为依托，根据每个小组技能PK的展示，采用组间互评的方式，对每个小组的操作进行评价，同时老师也根据每个组的表现产生一个评价，多种评价相结合的方式，做出最贴合实际的评价，选出表现最好的组。教师收集工作页对学生的表现进行总结，对表现好的地方给予鼓励表扬，并布置课后作业。教师根据收集的工作页，进行教学反思，课后教师进行课后7S管理。

七、教学特点与反思分析

本次课程单元设计，以任务驱动法及通关教学法，引导学生一步一个台阶的完成本课的教学目标，突破了教学难点。在整个过程中，教师从课堂上的圣人转变为了课堂的教练，让学生带着问题自主学习，以工作页为主线，以学生生活中最常用的APP，网络这种形式为辅助，激发学生的兴趣及好奇心，同时在教学过程中，以不出现安全事故为前提，在学生制定维修计划的过程中，教师不直接对学生的维修方案进行评价，学生通过自主学习，自己发现问题，并自主解决问题，并通过自己的努力，确定了最终的维修方案并实施，突破了本节课的难点，同时培养了学生的综合能力。

参考文献

[1]陈安柱，顾伟璐，苏宏林.高职《汽车故障诊断与维修》课程单元设计例析【J】.河北农机，2014（12）：40-42

[2]百度百科

第3篇：集成电路的原理范文

关键词：技工院校 电力拖动 校本课程 开发

目前，我国正在进行产业结构调整和技术升级换代，企业对用工提出了更高的要求。拥有高技能、良好的社交能力的高素质人才，越来越受到企业和社会欢迎。技工院校作为培养高素质技能人才的主体，必须以能力为本位，切实提高学生的综合职业能力。当前，相当多的技工院校在课程设置方面，没有充分体现这一要求，还存在重理论与知识传授、轻实践与综合能力培养的倾向，制约了学生的能力培养与发展。一体化校本课程开发作为技工院校一体化教学改革的重要组成部分，越来越受到业界的重视。笔者就电力拖动控制线路与技能训练一体化校本课程的开发，谈谈自己的看法。

一、开发思路

电力拖动控制线路与技能训练作为专业技能课，在电子电工类各专业，如电子技术、自动化电气安装与维修等专业中，是一门十分重要的课程，具有针对性强、可操作性强的特点，开发该校本课程也是一体化教学改革的需要。

该一体化课程的开发以国家职业标准为依据，以维修电工的综合职业能力为培养目标，以电力拖动的典型工作任务为载体，以学生为中心，并根据典型工作任务和工作过程制定一体化课程体系和内容。要从对工作岗位的分析出发，进行工作任务分析，确定工作领域要求，并转化为电力拖动控制线路与技能训练一体化校本课程的目标，再根据课程目标确定课程结构与内容及其评价方式。因此，课程的开发就要以电力拖动的典型工作任务为载体，对中、高级维修电工的相关工作领域及工作要求进行分析，确定其对知识结构、技能操作水平、工作态度等方面的要求，整合为课程的目标，从而构建课程结构，组织课程内容，确定课程评价体系。

一体化课程的开发是一个系统工程，需要各方面通力支持和协助。学院领导主要在办学方向、政策、课程开发的条件等方面提供保证，专业教师是校本课程开发的参与者、实施者。为保证课程的方向，真正做到“理实融合”“知行合一”，还应该搞好校企合作。如笔者所在学院与上海爱登堡电梯有限公司建立了长期的校企合作关系，并根据其岗位需求，定向培养电梯维修工，取得了良好效果。该校本课程的开发还应建立在教师、学生、图书资料、实验实训设备、校企合作等教学资源的基础之上。

二、开发步骤

1.课程目标

紧紧围绕现代企业对技能人才的岗位要求，结合电力拖动控制线路一体化课程的专业概况、职业能力、培养方案、教学资源和评价体系的规范性要求，制定课程目标。课程目标要在工作岗位分析的基础上，进行转换和整合，使其适应岗位需求，符合学生身心发展的规律，考虑学生职业发展的需求。

据此，电力拖动控制线路与技能训练校本课程的目标可确立为：

（1）知识目标：熟悉常用低压电器的功能、结构及工作原理，了解电气控制线路电路图、接线图、布置图的特点，掌握绘制、识读的原则，了解常用生产机械的主要结构及运动形式，熟悉其工作原理，熟悉变频器基本结构、功能、工作原理以及常用电力电子器件，了解常用电气设备的工作原理及使用方法。

（2）技能目标：能正确使用、识别和检测常用低压电器，会读识和分析电气控制线路、接线图、电路方框图，掌握实现异步电机的启动、正反转、制动和调速控制线路、位置往返控制、顺序控制、多地控制线路的构成工作原理及其安装、调试与维修方法，掌握常用生产机械电气控制线路的分析方法及其安装、调试与维修，熟悉变频器的选用、安装方法及常见故障的排除方法，掌握变频调速系统的调试步骤和方法。

（3）情感态度目标：具有良好的工作方法、作风和职业精神与素养，具有安全生产、产品质量意识、良好的团队精神和与人沟通的协作意识，具有认真、踏实的学风和创新意识。

2.课程内容

内容的确定是校本课程开发中十分重要的环节。既要符合典型工作任务的要求，理论与实践融合，适应学生综合能力提高的需求和职业资格的要求，又要考虑学生原有的知识背景、技能水平、认知特点，以及学校、社会的教学资源，有利于激发学生学习知识、钻研技能的积极性，有利于提高学习效率。

因此，该一体化课程的内容应以符合典型工作任务、行业岗位特征的教学项目的形式出现，并将其拆分为具体的多个任务，进而在任务中揉入知识探究、方法介绍、技能训练、总结评价等环节，使同学在做中学、学中做，达到知行合一、态度养成、综合职业能力提高的良好效果。

该课程拟分安全用电、交流电源、低压电器、电动机，电气控制线路原理、安装、调试与维修方法，以及变频器知识及其日常维护、故障的排除六个项目，内容覆盖电力拖动控制线路与技能训练的理论知识和基本技能。

3.实施要求

电力拖动控制线路与技能训练一体化课程，是把企业岗位的工作过程设计为学生的学习过程，并且在模拟工作情景中实施、展开。因此，与传统学科式教学相比，对教师、教学环境、教学方式、方法、评价方式等方面都提出了较高的要求。

在该一体化课程教学过程中，教师扮演作多种角色，既应该是拥有“双师型”能力的教师，又是生产、学习的组织者与管理者。教学环境既是学生学习的场所，又是学生实践的场所，教室即实训车间，书桌即工作台 ，讲台即演示台，因此相应场所、设备应具备实训车间的功效。教学方法在一体化课程中至关重要，方法得当才能效果良好、事半功倍，包含项目设计、项目实施、项目评价等环节的项目教学法是被实践证明了的切实可行、效果良好的方法。

作为一体化教学的一个重要组成部分，该课程评价体系的确定十分重要。它应该客观地反映知识、技能和情感态度目标与教学方法的创新，既有对学生学习具有甄别、导向、激励的作用，也要有促进其自我学习、增强与人沟通、培养团队精神等的功效。因此，教学中宜采取分组实施的学习方式，项目任务完成后又通过自评、互评、师评，填写考核评价表的方式，作为该一体化教学效果的评价与反馈。

表1 考核评价表

班级 时间 场地

项目：

考核评分 学生自评 学生互评 老师评价

知识、技能 熟悉原理（10）

工艺要求（10）

装接线正确（30）

过程、方法 步骤合理（10）

规范操作（10）

情感态度 职业态度（10）

与人沟通（10）

团队协作（10）

总评分

学生（签名）： 组别 工位号码 老师（签字）：

参考文献：

第4篇：集成电路的原理范文

关键词：555集成电路；工作原理；电路分析

浙江省教育改革走在全国前列，从2014届开始，通用技术中的《电子控制技术》作为高考的选考内容，这对于全省通用技术教师教学来说是个严峻的挑战。大多数教师不是电子技术专业出身，有些从物理教师转行过来，更甚的是从生物、化学、文科等教师中转行过来，对电子技术专业知识相当的匮乏，且现使用的苏教版《电子控制技术》教材，没有经过教学实践检验，所以教材中有些错误的内容没有订正。这样情况下，我们有必要对555集成电路有全面的正确认识，并能分析其在电路中的工作原理和实际应用。

一、555集成电路命名规则和常见封装形式

555集成电路芯片的生产厂家众多，常见的有NE555、CA555、MC7555、CB7555.那它们的命名规则是怎样的呢？

如果用TTL工艺制作的称为双极型集成电路，用CMOS工艺制作的称为CMOS集成电路。所有双极型集成电路型号最后3位数码都是555；所有CMOS产品型号最后4位数码都命名为7555；如果一个芯片上集成两个555并共用一组电源叫双定时器。双极型双定时器产品命名为556；CMOS双定时器命名为7556。双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的排列完全相同。

双极型的555集成电路工作电压为4.5V―15V，第3脚输出（驱动电流）可达200mA，可直接驱动小型继电器，但缺点是静态电流也偏大。

CMOS型的7555集成电路工作电压2―18V，静态电流很小，只有80uA，特别适合于使用电池、低电源电压场合。但7555的第3脚驱动电流很小，只有1mA，不能直接驱动继电器，需要通过三极管的放大来驱动继电器。

二、555芯片等效电路结构及工作原理

（1）555等效功能电路图。

虽然很多半导体器件公司都生产各自型号的555集成电路，但其内部电路大同小异，且都具有相同的引脚功能端。

555集成电路内部等效电路图

555集成电路由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器（555由此得名）、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G3组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V―3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V―15V范围内使用。

（2）555集成电路工作原理分析

5脚经0.01uF电容接地，以防止引入干扰；比较器C1比较电压为2/3VCC，C2的比较电压为1/3VCC。

①当R（__）=0时，Q（__）=1，uo=0，T饱和导通。

②当R（__）=1、UTH>2VCC/3、UTR（____）>VCC/3时，C1=0、C2=1，Q（__）=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。

③当R（__）=1、UTHVCC/3时，C1=1、C2=1，Q（__）、Q不变，uo不变，T状态不变。

④当R（__）=1、UTH

三、教材555电路案例分析

案例1.鸡蛋孵化温度控制器的设计电路图如下（教材P99页）

对于这个电路图根据我们之前对555原理的分析，发现教材对该电路的设计和分析有错误：

（1）图中三个箭头处应加上圆点，表示电路是连接的。

（2）将 CB7555 改为 NE555，因CB7555 是 CMOS 型的集成电路，输出电流只有1mA，驱动能力不够。NE55是双极型集成电路，能输出200mA，能直接驱动继电器。

（3）文字描述有误。这里的 555 是工作于双稳态。

把热敏电阻Rt1放入盛有37℃的水的烧杯中，调节可变电阻Rp1，使NE555的2脚电压低于VCC/3，6脚的电压低于2VCC/3，3脚输出高电平，点亮V1，继电器触点J-1闭合，电热器开始加热。

案例2 555电路组成的水箱闭环电子控制系统电路图（教材P104页）

电路分析如下：

当水位低于b点时，555电路中的AC和BC都断开，所以2脚和6脚输入都是低电平，由555逻辑功能表分析可知，3脚输出高电平，V4饱和导通，继电器J吸合，电动机M工作抽水。由于3脚高电平，所以V1导通，打水指示灯亮。7脚输出状态是高电平V2截止，有水指示灯不亮。

电动机M抽水时，水位上升，如果在ab之间，相当于BC导通，AC断开，则2脚输入为高电平（大于VCC/3），6脚为低电平（小于2VCC/3），由555逻辑功能表分析可知，3脚输出状态不变，由原来的状态决定，即3脚输出高电平，V4饱和导通，继电器J吸合，电动机M还是继续工作抽水；由于3脚高电平，所以V1导通，打水指示灯亮。7脚输出状态是高电平V2截止，有水指示灯不亮。

当水位到达a时，AC接通，6脚主电平（大于2VCC/3），则3脚和7脚输出低电平，则V4和V1截止，继电器J断开，电动机M停止抽水，V1打水指示灯灭。由于7脚低电平，则V2导通，则有水指示灯亮。

当水位下降时，AC断开，BC接通，则6脚输入是低电平（小于2VCC/3），而2脚输入是高电平（大于VCC/3），3脚输出状态保持不变，即输出为低电平，抽水机不工作。

当水位下降到b时，电路工作情况跟（1）一样，抽水机又工始工作，又重复前面的周期运行情况。

以上是对教材两例的纠错和电路原理分析，但555电路的应用有很多种，如接成单稳态电路，可用在555触摸定时开关和定时器；还可以外接电容器，组成多谐振荡器，我们教师首先掌握555电路等效功能电路和基本的逻辑关系，对于实际电路也可以通过上面例子的分析方法，相信一定能理解其他555电路工作原理的，在电子控制技术教学中会更加得心应用，心中有底气。

参考文献：

第5篇：集成电路的原理范文

关键词：集成电路设计；本科教学；改革探索

作者简介：殷树娟（1981-），女，江苏宿迁人，北京信息科技大学物理与电子科学系，讲师；齐臣杰（1958-），男，河南扶沟人，北京信息科技大学物理与电子科学系，教授。（北京 100192）

基金项目：本文系北京市教委科技发展计划面上项目（项目编号：KM201110772018）、北京信息科技大学教改项目（项目编号：2010JG40）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美国德州仪器公司展示了全球第一块集成电路板，这标志着世界从此进入到了集成电路的时代。在近50年的时间里，集成电路已经广泛应用于工业、军事、通讯和遥控等各个领域。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长和可靠性高等优点，同时成本也相对低廉，便于进行大规模生产。自改革开放以来，我国集成电路发展迅猛，21世纪第1个10年，我国集成电路产量的年均增长率超过25%，集成电路销售额的年均增长率则达到23%。我国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。我国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。伴随着国内集成电路的发展，对集成电路设计相关人员的需求也日益增加，正是在这种压力驱动下，政府从“十五”计划开始大力发展我国的集成电路设计产业。

在20世纪末21世纪初，国内集成电路设计相关课程都是在研究生阶段开设，本科阶段很少涉及。不仅是因为其难度相对本科生较难接受，而且集成电路设计人员的需求在我国还未进入爆发期。我国的集成电路发展总体滞后国外先进国家的发展水平。进入21世纪后，我国的集成电路发展迅速，集成电路设计需求剧增。[1]为了适应社会发展的需要，同时也为更好地推进我国集成电路设计的发展，国家开始加大力度推广集成电路设计相关课程的本科教学工作。经过十年多的发展，集成电路设计的本科教学取得了较大的成果，较好地推进了集成电路设计行业的发展，但凸显出的问题也日益明显。本文将以已有的集成电路设计本科教学经验为基础，结合对相关院校集成电路设计本科教学的调研，详细分析集成电路设计的本科教学现状，并以此为基础探索集成电路设计本科教学的改革。

一、集成电路设计本科教学存在的主要问题

在政府的大力扶持下，自“十五”计划开始，国内的集成电路设计本科教学开始走向正轨。从最初的少数几个重点高校到后来众多相关院校纷纷设置了集成电路设计本科专业并开设了相关的教学内容。近几年本科学历的集成电路设计人员数量逐渐增加，经历本科教学后的本科生无论是选择就业还是选择继续深造，都对国内集成电路设计人员紧缺的现状起到了一定的缓解作用。但从企业和相关院校的反馈来看，目前国内集成电路设计方向的本科教学仍然存在很多问题，教学质量有待进一步提高，教学手段需做相应调整，教学内容应更多地适应现阶段产业界发展需求。其主要存在以下几方面问题。

首先，课程设置及课程内容不合理，导致学生学习热情降低。现阶段，对于集成电路设计，国内的多数院校在本科阶段主要开设有如下课程：“固体物理”、“晶体管理”、“模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”（各校命名方式可能有所不同）等。固体物理和晶体管原理是方向基础课程，理论性较强，公式推导较多，同时对学生的数学基础要求比较高。一方面，复杂的理论分析和繁琐的公式推导严重降低了本科生的学习兴趣，尤其是对于很多总体水平相对较差的学生。而另外一方面，较强的数学基础要求又进一步打击学生的学习积极性。另外，还有一些高等院校在设置课程教学时间上也存在很多问题。例如：有些高等院校将“固体物理”课程和“半导体器件物理”课程放在同一个学期进行教学，对于学生来说，没有固体物理的基础就直接进入“晶体管原理”课程的学习会让学生很长一段时间都难以进入状态，将极大打击学生的学习兴趣，从而直接导致学生厌学甚至放弃相关方向的学习。而这两门课是集成电路设计的专业基础课，集成电路设计的重点课程“模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程的学习需要这两门课的相关知识作为基础，如果前面的基础没有打好，很难想象学生如何进行后续相关专业知识的的学习，从而直接导致学业的荒废。

其次，学生实验教学量较少，学生动手能力差。随着IC产业的发展，集成电路设计技术中电子设计自动化（Electronic design automatic，EDA）无论是在工业界还是学术界都已经成为必备的基础手段，一系列的设计方法学的研究成果在其中得以体现并在产品设计过程中发挥作用。因此，作为集成电路设计方向的本科生，无论是选择就业还是选择继续深造，熟悉并掌握一些常用的集成电路设计EDA工具是必备的本领，也是促进工作和学习的重要方式。为了推进EDA工具的使用，很多EDA公司有专门的大学计划，高校购买相关软件的价格相对便宜得多。国家在推进IC产业发展方面也投入了大量的资金，现在也有很多高等院校已经具备购买相关集成电路设计软件的条件，但学生的实际使用情况却喜忧参半。有些高校在培养学生动手能力方面确实下足功夫，学生有公用机房可以自由上机，只要有兴趣学生可以利用课余时间摸索各种EDA软件的使用，这对他们以后的工作和学习奠定了很好的基础。但仍然还有很多高校难以实现软件使用的最大化，购买的软件主要供学生实验课上使用，平时学生很少使用，实验课上学到的一点知识大都是教师填鸭式灌输进去的，学生没有经过自己的摸索，毕业后实验课上学到的知识已经忘得差不多了，在后续的工作或学习中再用到相关工具时还得从头再来学习。动手能力差在学生择业时成为一个很大的不足。[2]

再者，理工分科紊乱，属性不一致。集成电路设计方向从专业内容及专业性质上分应该属于工科性质，但很多高校在专业划分时却将该专业划归理科专业。这就使得很多学生在就业时遇到问题。很多招聘单位一看是理科就片面认为是偏理论的内容，从而让很多学生错失了进一步就业的好机会。而这样的结果直接导致后面报考该专业的学生越来越少，最后只能靠调剂维持正常教学。其实，很多高校即使是理科性质的集成电路设计方向学习的课程和内容，与工科性质的集成电路设计方向是基本一致的，只是定位属性不一致，结果却大相径庭。

二、改革措施

鉴于目前国内集成电路设计方向的本科教学现状，可以从以下几个方面改进，从而更好地推进集成电路设计的本科教学。

1.增加实验教学量

现阶段的集成电路本科教学中实验教学量太少，以“模拟集成电路设计”课程为例，多媒体教学量40个学时但实验教学仅8个学时。相对于40个学时的理论学习内容，8个学时的实验教学远远不能满足学生学以致用或将理论融入实践的需求。40个学时的理论课囊括了单级预算放大器、全差分运算放大器、多级级联运算放大器、基准电压源电流源电路、开关电路等多种电路结构，而8个学时的实验课除去1至2学时的工具学习，留给学生电路设计的课时量太少。

在本科阶段就教会学生使用各种常用EDA软件，对于增加学生的就业及继续深造机会是非常必要的。一方面，现在社会的竞争是非常激烈的，很少有单位愿意招收入职后还要花比较长的时间专门充电的新员工，能够一入职就工作那是最好不过的。另一方面，实验对于学生来说比纯理论的学习更容易接受，而且实验过程除了可以增加学生的动手操作能力，同样会深化学生对已有理论知识的理解。因此，在实践教学工作中，增加本科教学的实验教学量可以有效促进教学和增进学生学习兴趣。

2.降低理论课难度尤其是复杂的公式推导

“教师的任务是授之以渔，而不是授之以鱼”，这句话对于集成电路设计专业老师来说恰如其分。对于相同的电路结构，任何一个电路参数的变化都可能会导致电路性能发生翻天覆地的变化。在国际国内，每年都会有数百个新电路结构专利产生，而这些电路的设计人员多是研究生或以上学历人员，几乎没有一个新的电路结构是由本科生提出的。

对于本科生来说，他们只是刚刚涉足集成电路设计产业，学习的内容是最基础的集成电路相关理论知识、电路结构及特点。在创新方面对他们没有过多的要求，因此他们不需要非常深刻地理解电路的各种公式尤其是复杂的公式及公式推导，其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。例如，对于集成电路设计专业的本科必修课程――“固体物理”和“晶体管原理”，冗长的公式及繁琐的推导极大地削弱了学生的学习兴趣，同时对于专业知识的理解也没有太多的益处。[3]另外，从专业需要方面出发，对于集成电路设计者来说更多的是需要学生掌握各种半导体器件的基本工作原理及特性，而并非是具体的公式。因此，减少理论教学中繁琐的公式推导，转而侧重于基本原理及特性的物理意义的介绍，对于学生来说更加容易接受，也有益于之后“模拟集成电路”、“数字集成电路”的教学。

3.增加就业相关基础知识含量

从集成电路设计专业进入本科教学后的近十年间本科生就业情况看，集成电路设计专业的本科生毕业后直接从事集成电路设计方向相关工作的非常少，多数选择继续深造或改行另谋生路。这方面的原因除了因为本科生在基本知识储备方面还不能达到集成电路设计人员的要求外，更主要的原因是随着国家对集成电路的大力扶持，现在开设集成电路设计相关专业的高等院校越来越多，很多都是具有研究生办学能力的高校，也就是说有更多的更高层次的集成电路设计人才在竞争相对原本就不是很多的集成电路设计岗位。

另外一方面，集成电路的版图、集成电路的工艺以及集成电路的测试等方面也都是与集成电路设计相关的工作，而且这些岗位相对于集成电路设计岗位来说对电路设计知识的要求要低很多。而从事集成电路版图、集成电路工艺或集成电路测试相关工作若干年的知识积累将极大地有利于其由相关岗位跳槽至集成电路设计的相关岗位。因此，从长期的发展目标考虑，集成电路设计专业本科毕业生从事版图、工艺、测试相关方向的工作可能更有竞争力，也更为符合本科生知识储备及长期发展的需求。这就对集成电路设计的本科教学内容提出了更多的要求。为了能更好地贴近学生就业，在集成电路设计的本科教学内容方面，教师应该更多地侧重于基本的电路版图知识、硅片工艺流程、芯片测试等相关内容的教学。

三、结论

集成电路产业是我国的新兴战略性产业，是国民经济和社会信息化的重要基础。大力推进集成电路产业的发展，必须强化集成电路设计在国内的本科教学质量和水平，而国内的集成电路设计本科教学还处在孕育发展的崭新阶段，它是适应现代IC产业发展及本科就业形势的，但目前还存在很多问题亟待解决。本文从已有的教学经验及调研情况做了一些分析，但这远没有涉及集成电路设计专业本科教学的方方面面。不过，可以预测，在国家大力扶持下，在相关教师及学生的共同努力下，我国的集成电路设计本科教学定会逐步走向成熟，更加完善。

参考文献：

[1]王为庆.高职高专《Protel电路设计》教学改革思路探索[J].考试周刊,2011,(23).

第6篇：集成电路的原理范文

关键词：电视技术；职业技能

《电视技术》课程是模拟电路、数字电路、高频电子线路等专业课程的综合应用，是一门涉及元器件、信号波形图和电路图等专业较强的课程。教师要从职业技能培养出发，以电路元器件的识别与检测能力训练、电路的读图能力训练、电路故障检测能力训练来提高学生的分析问题和解决问题的能力。

一、电路元器件识别与检测能力的训练

要求学生能对电视机元器件进行识别与检测，有利于提高学生对本专业技能知识的应用能力。

1.声表面滤波器（SAWF）的检测

彩色电视机中频电路普遍采用了声表面滤波器，它能够一次形成彩色电视机所需要的中频特性，而且选择性优良。对于声表面滤波器检测，我们可以单独测量SAWF各引脚间的电阻值，对于性能良好的SAWF，其中两个输入端①和②，两个输出端③和④以及两个输入端和两个输出之间的电阻值均为∞。

2.陶瓷滤波器和陶瓷陷波器的检测

为了实现信号选频，在电视机电路选择了滤波器，也采用了陷波器。在实际电路中，这两种器件虽然标识不同，但形状基本一样，容易混淆。电视机中6.5MHz陶瓷滤波器多为三端器件，一般位于预视放电路之后，是音中放的主要选频元件。而陶瓷陷波器具有良好的吸收性能，所以6.5MHz陷波器一般都设置在预视放电路中，用来抑制伴音对图像的干扰。通过单独检测引脚间的电阻值或者在线检测，可判断其是否损坏。

二、读图能力训练

通过电路原理图掌握维修电视机的依据，看懂电路图是每个电子专业技术人员必备的专业素质。

1.方框图读图训练

在分析一个具体电路工作原理之前，先分析该电路的方框图，有助于读懂具体电路的工作原理和特性。方框图粗略表达了某电路的组成情况，给出了这一电路主要单元电路的位置、名称及各部分之间的相互连接关系，在读图时要注意各单元电路之间信号传输方向，即电路中箭头所指的方向，箭头方向表示了信号传输的方向。

2.单元电路图读图训练

单元电路图是学习整机电原理图的基础。单元电路图就是将整体电路划分成若干个单元电路，然后再根据单元电路的特点来分析其在整体电路中的作用。通过单元图的读图训练，学生既掌握了基本的读图方法，也巩固了专业基础知识，加强了知识的连贯性。

3.整机电路图读图训练

整机电路图是由单元电路组成的。只有把单元电路分析透彻了，整机电路才容易掌握。在读整机电路时，先从直观入手，例如开关电源部分，首先找到220V输入端，然后查找整流、滤波、启动电路、振荡器/开关元件、稳压电路（脉冲调制电路）、保护电路和直流稳压输出电路等。其次就是找易读电路，如伴音电路、高频接收电路、行场扫描电路等。最后再读较难的电路，如彩色解码等。在读整机电路时，也可以从关键电路、关键元器件着手，逐步提高读图能力。

4.集成电路的读图训练

电视机采用的集成电路种类繁多，如CPU微处理集成电路、小信号处理及彩色解码集成电路、场输出集成电路、音频功放集成电路、伴音系统集成电路。掌握集成电路各引脚的作用是读集成电路的关键，可以通过查阅有关资料或根据集成电路的内部方框图分析。

三、电路故障检测能力训练

1.电路不带电检测训练

不带电检测可以通过直观检查法、电阻测量法和温度测试法对电路进行判断，以求对电路有初步的了解，如元器件是否损坏、变质，是否存在开路、短路等情况。

2.电路带电静态检测训练

电路的静态检测是指电视不接收信号条件下对电路电压的检测，以判断电路是否满足正常工作条件，元器件是否工作正常，如检测放大电路时，通过对静态工作点的测量可以判断电路是否工作在放大状态。

3.带电动态检测训练

电路的动态检测是指电视在接收信号情况下对电路电压、电流进行检测。电视电路中有许多端点的工作电压会随外来信号的进入而明显变化，变化后的工作电压便是动态电压了。

4.示波器检测训练

在电视故障维修中，我们最关注的是信号,它是以波形的形式来体现的。在用示波器测波形时，除测量其幅度外，还要测量波形的周期。必要时，可以参考维修手册上的正确波形加以对照，以便准确地判断出故障的范围。

参考文献：

第7篇：集成电路的原理范文

【关键词】数字电路；实验板；原理；操作

学习数字电路技术都要使用实验箱或实验板来搭建电路，以验证数字电路的功能，使实践和理论相结合。本文所介绍的简易型数字集成电路实验板（实物见图1），具有电路简单、容易制作、操作方便、可靠性高等优点，经教学实践证明，十分适合于职业院校学生或电子技术爱好者学习数字电路技术中使用。

一、实验板电路原理

本实验板由电源电路、8位逻辑电平产生电路、单次脉冲产生电路、数字集成电路安装区、8位逻辑电平指示电路和1位数码管显示电路组成（电路原理图见图2），所有的电路输出和输入接口使用了空心铜铆钉作为电路的连接点，采用在铆钉上焊接导线的方式连接各部分电路元件。

1.电源电路

实验板的电源使用5V/1A开关直流电源作为稳压电源，用直流电源插座接插到实验板，由于开关电源内含有短路保护功能，所以当实验电路出现严重短路时能起到过载保护作用，避免扩大故障。LED9是电源指示灯，C1和C2是电源滤波电容。+5V和GND的电源连接点向其他电路提供5V稳压，其中逻辑电平产生电路、单次脉冲产生电路、逻辑电平指示电路的供电已通过印刷电路板线路连到电源电路，所以不需要另外用导线连接电源连接点。

2.8位逻辑电平产生电路

本电路由八位的拨码开关S1、上拉电阻R1-R8构成和逻辑电平输出连接点X1-X8组成，X1-X8连接点能对其他电路提供高电平和低电平，模拟产生8位的二进制数，当将拨码开关S1的左边第1位开关拨到上方时，连接点X1会输出高电平，反之拨到下方时X1接地输出低电平。

3.单次脉冲产生电路

本电路主要由按钮开关S2和CD4011集成电路IC5组成，IC5中两个与非门组成了RS触发器，当按放一次S2时，能在DQ1输出连接点输出1个无抖动的高电平脉冲，用于计数器实验中，避免需要输入时单个脉时产生多个脉冲串而导致实验出错。

4.数字集成电路安装区

本电路装有4块双列16脚的集成电路插座，分别是IC1-IC4，插座上可安装引脚数量为16脚以下的数字集成电路，每个插座的引脚都已分别连接到铆钉的连接点上，需要连接集成电路引脚时，只需用导线焊到相应的铆钉上。

5.8位逻辑电平指示电路

本电路主要由三极管VT1-VT8和发光二极管LED1-LED8组成，L1-L8为逻辑电平输入连接点。当L1输入低电平时，VT8截止，LED8熄灭指示低电平，当L1输入高电平时，VT8导通，LED8发光指示高电平。

6.1位数码管显示电路

本电路由1位数码管插座、限流电阻R17-R24组成，a、b、c、d、e、f、g连接点分别连接数码管的各字段发光二极管，COM连接点是数码管的公共引脚。数码管安装在插座上，当安装共阳极数码管时，用导线将COM连接点连接到电源的+5V连接点，安装共阴极数码管时连接到电源的GND连接点。

二、实验板的安装制作

1.电路板的制作

本实验板的印刷电路板尺寸为22.5× 14.5CM，学校批量制作可交厂家生产，个人可使用热转印或感光法等技术制作，或用万用电路板分别安装各部分电路，实验时再将各块电路进行拼接实验。

2.安装注意事项

先将所有的空心铆钉焊接到板上，再安装各部分电路的其他元件。发光二极管和电解电容元件体要贴板安装，三极管元件体距离电路板的高度不要超过3mm，以防元件过高使实验板上的元件在中操作和存放过程容易折断。拨码开关需要倒装，数码管的插座使用两条4P排针座。

三、实验板的操作

以74LS00与非门逻辑功能测试实验为例，首先要熟悉74LS00的外形引脚排列，确定测试第1个与非门，在数字集成电路安装区的IC1插座上找到与这个与非门的对应引脚，74LS00只有14只引脚，所以将IC座上的8和9脚不用，把16脚的IC座作为14脚的IC座使用。然后将与非门两个输入端的引脚连接点A1和A2点分别用导线焊接到8位逻辑电平产生电路的K1和K2接点，输出端的引脚接点A3连接到8位逻辑电平指示电路的L1连接点，D16和D7接点连到电源电路的+5V和GND连接点。最后在数字集成电路安装区的IC座上安装上74LS00集成电路，接通电源，拨动拨码开关S1的第1和第2位开关，最后观察逻辑电平指示电路LED8发光二极管的亮和灭完成本实验的功能测试（接线图参考图3）。实验时要注意：因数字集成电路容易受静电击穿，所以应先按实验电路图焊接导线，最后才安装集成电路通电测试。

当进行振荡或单稳态等电路实验时，数字集成电路需要外接电阻、电容、晶体管、晶振等元件，可直接将元件的引脚焊接在铆钉上，进行“棚架式”搭建电路。如果实验的集成电路超过4块时，还可把两块或以上的实验板拼接起来进行复杂的数字电路实验。

四、实验板的优点

1.易于操作，电路可靠性高。本实验板与常用的数字电路实验箱相比面板工作区简单，初学者很快能掌握实验的操作，基本能完成数字电路教材中的实验项目。实验板采用导线焊接在空心铆钉的方式来连接电路，连接可靠，有效解决了其他实验箱板中插座和插头在使用一段时间后常出现接触不良的问题，提高了实验成功率。

2.价格低廉，容易制作。数字电路实验箱体积大和价格高，不便于管理和多配置，本实验板所用材料容易购买，价格低廉，仅需几十元成本，体积小重量轻，每个学生可制作一块实验板，为单人单组实验提供了条件，比过去几个学生一组配一个实验箱的实验效果要好，人人能动手做实验，达到“做中学”。

第8篇：集成电路的原理范文

关键字：温度补偿；带隙基准源；精度

集成电路中的三种常用基准源中，掩埋齐纳基准源不兼容标准CMOS工艺，输出一般大于5V，XFET基准源也是不能兼容标准CMOS工艺，相比之下，带隙(Bandgap)基准源具有与CMOS工艺完全兼容，可以工作于低电源电压下，温度漂移、噪声和PSRR等性能满足大部分系统要求的优点[1]。

带隙基准源在模拟和数字集成电路中应用非常广泛，比如在数模转换器(digital-analog converters，DAC)，模数转换(analog- digital converters，ADC)，DC/DC转换器，AC/DC转换器，运算放大器，线性稳压器等电路中，基准电压的精度决定着这些电路的性能。随着集成电路规模的发展，电子设备的体积、重量和功耗越来越小，这对电源电路的集成化、小型化以及性能和精度提出了越来越高的要求[2]。本文在分析CMOS带隙基准源基本原理的基础上，比较了不同温度补偿设计的CMOS带隙基准源。

1 CMOS带隙基准源原理

为了提高CMOS带隙基准源的精度，除了选择上述几种补偿方法，还有一些不常用的技术：利用β的温度系数设计高阶补偿，设计专门的工艺误差补偿电路、校准电路减小电阻比值、增大双极晶体管的面积比值等电路。

4 结束语

随着集成电路规模的发展，一阶补偿的带隙基准源已经不能满足系统的要求，因此研究不同结构的高精度带隙基准源是非常有意义的。本文在分析CMOS带隙基准源基本原理的基础上，分析比较了不同补偿设计的带隙基准源。

参考文献

[1] Abraham I. Pressman，王志强等译，开关电源设计(第二版). 北京: 电子工业出版社，2005.

[2] P.R. Gray and R.G. Meyer，Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. New York: Wiley，1993.

[3] 刘成，吴玉广. 峰值电流控制模式中斜坡补偿的分析. 控制系统，2008，9: 49-50.

[4] 朱樟明，张永泊，杨银堂等.一种具有省电模式的CMOS振荡器电路.固体电子学研究与进展.2008.28(1):109-112.

第9篇：集成电路的原理范文

关键词：微电子实验室；集成电路设计；微电子工艺；实验教学；

作者简介：李建军(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要从事超大规模集成电路教学与科研工作

当前，全球微电子技术及产业飞速发展，22nm节点技术已量产，以微电子集成电路为核心的电子信息产业已成为全球第一大产业，而我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距，集成电路设计和微电子工艺方面的人才比较匮乏。当前和今后一段时期是我国微电子产业发展的重要战略机遇期和攻坚期，2014年6月我国了《国家集成电路产业发展推进纲要》以加快推进我国集成电路产业发展，并明确指出“重点支持集成电路制造领域”[1]。因此，为适应该领域技术和产业的人才需求，亟须加强对微电子和集成电路相关专业本科生的工艺实验与工程实践能力的训练，培养其创新和实践能力。

高校实验室是培养创新和实践能力重要基地，也是开展教学、科研、生产实践三结合的重要场所[2-3]，特别是对于实践性强的微电子学科，实验室在教学中发挥着举足轻重的作用。因此，建设专业的实验室并开展实践与创新相结合的实验教学，才能更多、更有效地培养满足社会急需的微电子技术人才[4]。

1微电子实验室建设指导思想

微电子实验室建设及人才的培养是以国家对微电子技术人才的需求为目的，以满足社会经济快速发展的需要。近10多年来是我国微电子和集成电路产业飞速发展时期，2000年和2011年国家先后出台了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，到2014年了《国家集成电路产业发展推进纲要》。在政策导向下，高校微电子专业实验的建设成就也十分显著。但是，我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距，这其中缩小差距重要的一点是缩小微电子实验室技术的差距。因此，对于高校微电子专业实验室的建设发展还需进一步的改革创新[5-7]。

微电子实验室建设应以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》为导则，明确国家教育改革战略目标和战略主题是优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养，要着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力[8]。

在实验室建设的措施实施上，一是贯彻实施《高等学校本科教学质量与教学改革工程》，进一步推动高校实验室建设和实验教学改革，促进优质教学资源共享，提升高等学校办学水平，加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养，全面提高教育质量；二是贯彻实施《卓越工程师教育培养计划》，面向微电子产业，按通用标准和行业标准强化培养学生的工程和创新能力[9-10]。

2微电子实验室建设

为适应国际半导体产业和我国电子信息产业的快速发展以及社会对微电子专业人才的大量需求，从2002年起我校就对微电子实验室进行了改造，并持续进行了升级换代建设，截止到目前共计投入了800余万元的建设经费。我校的微电子实验室建设主要包括2方面的内容，一是微电子设计实验室建设，二是微电子工艺实验室建设。目前，微电子实验室可满足每年500人的实验教学规模以及高水平实验项目的开设。学生在此完成集成电路芯片设计、制造的整个过程，并对制造的芯片进行测试和分析。

2.1微电子设计实验室建设

微电子设计实验室主要开展超大规模集成电路设计以及微电子器件仿真和工艺模拟的实验教学。教学目的是使学生掌握超大规模集成电路设计的基本原理和方法，初步掌握用于集成电路设计的电子设计自动化EDA(electronicdesignautomation)软件工具的使用，以及掌握用于半导体工艺流程模拟和微电子器件仿真的工艺计算机辅助设计TCAD(technologycomputeraideddesign)软件工具的使用。我校共计投资300余万元用于微电子设计教学实验室建设，建立了配备40台SUNBlade工作站、面积100m2的专用教室，并专门建立了EDA、TCAD软件校内共享第二层交换网络，多个实验室可以同时使用授权EDA、TCAD软件。

微电子设计教学内容的建设包括以下内容：

一是开设VHDL(高速硬件描述语言)程序实验，要求学生编写逻辑电路的VHDL代码，对程序代码进行仿真综合。目的使学生掌握运用VHDL语言进行逻辑电路设计的技能。

二是开设FPGA(现场可编程门阵列)实验，要求学生将综合后的网表文件下载到FPGA器件中，对设计的电路进行硬件验证。目的是使学生掌握电子设计的FPGA物理实现方法，以及应用示波器等调试仪器对电路进行诊断排错的技巧。

三是开设ASICAPR(专用集成电路自动布局布线)版图设计实验，要求学生将通过硬件验证过的电路设计，借助半定制的ASIC设计EDA工具，结合代工厂提供的标准单元库，进行自动布局布线，得到所设计电路的物理版图。目的是使学生掌握电子设计的AISC实现方法。

四是开设工艺模拟和器件仿真实验，要求学生通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程，并指定产生的器件结构，在满足制造设备的能力和精度下(即给定工艺参数范围内)，让学生设计实验并加以仿真实现。

2.2微电子工艺实验室建设

微电子技术的发展是以集成电路制造技术工艺节点为标志，遵循摩尔定律，变化日新月异。虽然理想的工程教育要求教学最新最前沿的技术，但是不断升级换代，昂贵的实验设备费用是任何高校都负担不起的。况且，每一代集成电路制造技术的工艺流程都具有类似性，因此，单纯追求工艺先进性的实验教学是没有必要的。所以，结合实际教学资源情况，建设主流、典型工艺技术的工艺实验线，并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。

我校先后投入500余万元建设微电子工艺教学实验室，建立了面积300m2的净化室，具有主流CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺和具有代表性的双极工艺完整流程，最小工艺线宽为1μm。并且，由于工艺设备条件的限制，因地制宜地开发了铝栅CMOS工艺。这2类工艺实验课程的学时数都为40学时，学生根据专业方向选择具体工艺类型。

微电子工艺实验课程的目的是培养学生具有一定的工艺设计和分析能力，并通过实践掌握集成电路制造工艺流程。

首先，通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程，按指定器件结构设计实验并加以仿真实现。并且，TCAD软件是基于物理的器件仿真，不仅能够得到最终的电学特性，还可以了解器件工作时内部物理机制，能够直观分析器件内部能带、电场、电流以及载流子等的分布和变化，有助于学生分析工艺参数的变化对器件物理特性影响，从而最终导致电学参数的改变，从而有利于学生深入理解工艺原理与器件机理的联系。

然后，根据设计的器件尺寸参数，采用L-edit图形编辑器进行器件版图设计，并且选用已设计的器件单元来设计简单的集成电路，如倒向器、或非门、与非门等电路。最后是进行工艺实验实践环节，采用设计的版图制作掩膜版。微电子工艺实验课程的工程化能力要求也主要体现在这一环节，一方面是工程化的理念，另一方面就是相应的实践能力。在这一过程既要培养实际操作能力，更要培养分析问题、解决问题的能力，分析工艺过程中的原因以及造成芯片测试参数与设计参数差别的原因。

2.3实验教学资源建设

2.3.1实验教材编写

微电子设计实验开设的难点之一是实验步骤繁多，学生操作起来较为困难。其原因是国内外缺乏针对本科学生的实验指导书，而EDA工具厂商提供的操作指南过于繁琐，本科学生难以掌握。为配合上述实验的开展，课程组组织相关有实际ASIC设计经验的教师编写了《VLSI自动布局布线(APR)设计实验指导书》实验教材，从操作原理、操作步骤、数据管理、报告撰写等方面对学生进行指导，力求做到学生通过阅读实验教材就能按图索骥，自行完成实验流程。因此在教材的编写上，不厌其详，采用了大量的EDA工具实际操作的截面图，力争反映出每一个操作细节。

对于微电子工艺实验，由于实验内容根据学校实验工艺线实际条件开设，实验内容一是要具有代表性，二是要根据实际情况建立工艺流程。因此，也没有现成的教材或实验指导书可供选择。课程组组织具有丰富工艺实践经验的教师，根据实验室设备条件编写了对应的、适用的《微电子器件设计与制造综合性实验指导书》实验教材。

2.3.2多媒体资料制作

教学信息载体的多样化，包括文字、图片、音频、视频、网络等载体，这是现代教学发展的必然趋势。实验教学多媒体资料可以充分调动教学要素，激发学生的学习兴趣，融教与学为一体[11-12]。

为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。课程组结合实际的实验实践教学过程，制作了全程相关单项工艺原理、流程及设备操作视频演示多媒体资料。多媒体资料将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理，做到图文声像并茂。由于微电子实验课程是与实际联系很紧密的课程，形象化教学素材十分丰富，能激发学生的学习兴趣，对提高教学效果、教学质量非常有益。同时制作器件、集成电路电路的设计、仿真视频演示多媒体资料，让学生能快速熟悉设计软件并理解设计方法。在熟悉微电子器件基本理论和集成电路制造工艺的基础上，掌握器件和集成电路的设计方法，最后通过实验操作制作芯片并测试。

3微电子实验室建设成效

充分发挥了以学生为主的教学形式，完成从设计到实验制作再到测试验证整个过程。每个学生都设计了各自结构的器件，因此在器件制作过程中，每个学生就会切实关注每步工艺对器件性能的影响，在实际工艺过程中的操作锻炼了动手能力，在实践过程中了解哪些工艺因素可能对器件造成影响。微电子实验教学将理论与实践结合、创新与实践结合，培养了学生分析问题、解决问题的能力。

微电子实验采用理论联系实际的方式在国内首次实现了“微电子工艺原理”课程的完整实验教学，并因此而获得2004年四川省教学成果二等奖。此外，我校“电子科学与技术”在2012年全国学科评估中排名全国第一，其中微电子实验教学是本学科本科教学的重要组成部分。

我校微电子实验室除了满足每年本校500人的实验教学外，还向其他高校或二级学院开设微电子实验课程，如西南交通大学和电子科技大学成都学院，起到了教学资源共享，以及辐射带动作用。