集成電路及應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：集成電路及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】集成電路；應(yīng)用

一、引言

集成電路技術(shù)作為微電子技術(shù)的一個(gè)重要門類和組成部分，其技術(shù)發(fā)展遵循著著名的摩爾定律，僅僅需要1.5年的時(shí)間就能夠?qū)⑾嗤阅艿碾娐穳嚎s到原有體積的一半，而進(jìn)40年來(lái)，集成電路的體積幾乎縮小了30000倍。當(dāng)前，頂尖的集成電路研發(fā)技術(shù)掌握在少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)手中，而與集成電路息息相關(guān)的IC產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被高度整合，從設(shè)計(jì)，到制造，到封裝再到測(cè)試，已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，集成電路的廣泛應(yīng)用不斷地推動(dòng)著科技的進(jìn)步，也不斷地改變著人類的生活。本文將討論集成電路的原理，分析集成電路的發(fā)展，最后討論集成電路的應(yīng)用。

二、集成電路概述

微電子學(xué)是一種結(jié)合了電子學(xué)以及材料物理學(xué)的綜合學(xué)科，該學(xué)科的主要研究認(rèn)為是將半導(dǎo)體材料進(jìn)行適當(dāng)處理，制造出微型電子電路、微型電子系統(tǒng)以滿足各種應(yīng)用需要?；谖㈦娮蛹夹g(shù)發(fā)展起來(lái)的集成電路技術(shù)主要囊括了材料技術(shù)、電路技術(shù)、集成封裝技術(shù)等幾個(gè)門類，主要通過(guò)將晶體管器件、電阻器件、電容器件等按照電路原理高度集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)電路的某種功能，從集成電路輸入輸出關(guān)系來(lái)看，集成電路一般可以分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩種。

三、常見(jiàn)集成電路舉例

1.74LS138譯碼器

74LS139集成電路是常見(jiàn)的兩個(gè)2線－4線譯碼器，共有54/74S139和54/74LS139兩種線路結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)選通端（G1）為高電平，可將地址端（A、B）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若將選通端（G1）作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS139還可作數(shù)據(jù)分配器。A、B譯碼地址輸入端，高電平觸發(fā)；芯片的G1、G2為選通端，低電平觸發(fā)有效；Y0～Y3為譯碼輸出端。

2.74ls244緩沖器

74LS244是一種3態(tài)8位緩沖器，一般用作總線驅(qū)動(dòng)器。74LS244芯片沒(méi)有鎖存的功能，地址鎖存器就是一個(gè)暫存器，74LS244根據(jù)控制信號(hào)的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來(lái)。8086/8088數(shù)據(jù)和地址總線采用分時(shí)復(fù)用操作方法，即用同一總線既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸?shù)刂贰?/p>

當(dāng)微處理器與存儲(chǔ)器交換信號(hào)時(shí)，首先由CPU發(fā)出存儲(chǔ)器地址，同時(shí)發(fā)出允許鎖存信號(hào)ALE給鎖存器，當(dāng)鎖存器接到該信號(hào)后將地址/數(shù)據(jù)總線上的地址鎖存在總線上，隨后才能傳輸數(shù)據(jù)。

3.555定時(shí)器

555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，是最常見(jiàn)的定時(shí)器集成電路。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V～16V工作，7555可在3～18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。一般來(lái)說(shuō)，555定時(shí)器的功能實(shí)現(xiàn)由比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。

555的應(yīng)用：

（1）構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路等；

（2）構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號(hào)產(chǎn)生電路，振蕩周期：T=0.7（R1+2R2）C；

（3）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時(shí)延時(shí)整形及一些定時(shí)開關(guān)中。

555應(yīng)用電路采用以上三種方式中的1種或多種組合起來(lái)可以組成各種實(shí)用的電子電路，如定時(shí)器、分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等。

四、集成電路發(fā)展

電路工藝是集成電路技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，主要涉及到擴(kuò)散技術(shù)、氧化技術(shù)、光刻腐蝕技術(shù)以及薄膜再生技術(shù)等方面。上世紀(jì)六十年代末，微電子研究人員充分研究了氧化二硅系統(tǒng)的電性質(zhì)，完成了界面物理研究的理論儲(chǔ)備，緊接著科學(xué)家通過(guò)控制鈉離子玷污的手法，配合使用高純度的材料，成功實(shí)現(xiàn)了MOS集成電路的生產(chǎn)，由于MOS電路在工藝上易于控制、功耗很低、集成度高、可裁剪性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)中，絕大多數(shù)的集成電路有使用MOS或者CMOS結(jié)構(gòu)。

制版技術(shù)方面的關(guān)鍵技術(shù)的光刻技術(shù)，光刻技術(shù)最初被使用在照相術(shù)上面，上世紀(jì)五十年代末被應(yīng)用到半導(dǎo)體技術(shù)中，仙童公司巧妙地使用光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了集成電路的圖形結(jié)構(gòu)。使用光刻技術(shù)制造的器件相互連接時(shí)可以不使用手工焊接技術(shù)，而是采用真空金屬蒸發(fā)技術(shù)，使用光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路的繪制。近年來(lái)，隨著光刻技術(shù)的發(fā)展，光刻技術(shù)的加工精度已經(jīng)達(dá)到超深亞微米數(shù)量級(jí)。

電路設(shè)計(jì)方面。1971年，Intel公司第一臺(tái)微處理器的發(fā)明是集成電路技術(shù)對(duì)人類做出的最大貢獻(xiàn)之一，微處理器的發(fā)明開辟了計(jì)算機(jī)時(shí)代的新紀(jì)元。微處理器的發(fā)明帶動(dòng)了以CMOS為基礎(chǔ)的超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)的發(fā)展，也帶動(dòng)了智能化電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，是信息技術(shù)的基礎(chǔ)原件和實(shí)物載體。近年來(lái)，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家將量子隧穿效應(yīng)技術(shù)應(yīng)用到集成電路領(lǐng)域，推動(dòng)了信息化社會(huì)的進(jìn)程。

工藝材料方面。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，很多新材料技術(shù)和新物力技術(shù)不斷地被應(yīng)用到集成電路領(lǐng)域當(dāng)中，鐵電存儲(chǔ)器和磁阻隨機(jī)存儲(chǔ)器就是其中的代表。當(dāng)前集成電路技術(shù)的發(fā)展突顯出一些新的特征，主要表現(xiàn)在從一維向多維發(fā)展，向材料技術(shù)、微電子技術(shù)、器件技術(shù)以及物理技術(shù)提出了更高的要求，集成電路的發(fā)展也正因?yàn)槿绱嗽庥銎款i，物理規(guī)律的限制、材料科學(xué)的限制、技術(shù)手法的限制。不過(guò)與此同時(shí)，寬禁帶的SiC、GaN以及AIN等材料擊穿電壓值高、禁帶值高、抗輻射性能好，應(yīng)經(jīng)被廣泛應(yīng)用，所制造器件在高頻工作狀態(tài)、高溫狀態(tài)以及大功率狀態(tài)下性能優(yōu)異，是集成電路的發(fā)展方向。

五、結(jié)語(yǔ)

集成電路是上世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的發(fā)明之一，集成電路的廣泛應(yīng)用不斷地推動(dòng)著科技的進(jìn)步，也不斷地改變著人類的生活。本文系統(tǒng)分析了集成電路的原理，列舉了幾種常見(jiàn)集成電路，并對(duì)集成電路的發(fā)展進(jìn)行了討論和研究。

參考文獻(xiàn)

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[4]方寒.淺談集成電路的發(fā)展[M].中國(guó)科技縱橫,2003.

第2篇：集成電路及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】集成電路 理論教學(xué) 改革探索

【基金項(xiàng)目】湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（14JJ6040）;湖南工程學(xué)院博士啟動(dòng)基金。

【中圖分類號(hào)】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）08-0255-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品向著智能化、小型化和低功耗發(fā)展。集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，同時(shí)也推動(dòng)著整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。因此，對(duì)集成電路相關(guān)人才的需求也日益增加。目前國(guó)內(nèi)不僅僅985、211等重點(diǎn)院校開設(shè)了集成電路相關(guān)課程，一些普通本科院校也開設(shè)了相關(guān)課程。課程的教學(xué)內(nèi)容由單純的器件物理轉(zhuǎn)變?yōu)榘M集成電路、數(shù)字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測(cè)試等[2]。隨著本科畢業(yè)生就業(yè)壓力的不斷增加，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型以及可發(fā)展型的本科人才顯得日益重要。然而，從目前我國(guó)各普通院校對(duì)集成電路的課程設(shè)置來(lái)看，存在著重傳統(tǒng)輕前沿、不因校施教、不因材施教等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)集成電路敬而遠(yuǎn)之，退避三舍，學(xué)習(xí)積極性不高，繼而導(dǎo)致學(xué)生的可發(fā)展性不好，不能適應(yīng)企業(yè)的要求。

本文結(jié)合湖南工程學(xué)院電氣信息學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)際，詳細(xì)闡述了本校當(dāng)前“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)中存在的問(wèn)題，介紹了該課程的教學(xué)改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

1.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)存在的主要問(wèn)題

1.1理論性強(qiáng)，課時(shí)較少

對(duì)于集成電路來(lái)說(shuō)，在講解之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)了以下課程，如：“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強(qiáng)，公式較多，要求學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要好。這對(duì)于數(shù)學(xué)不是很好的學(xué)生來(lái)說(shuō)，就直接導(dǎo)致了其學(xué)習(xí)興趣降低。由于目前嵌入式就業(yè)前景比較好，在我們學(xué)校，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生更喜歡嵌入式方面的相關(guān)課程。而集成電路相關(guān)企業(yè)更喜歡研究生或者實(shí)驗(yàn)條件更好的985、211高校的畢業(yè)生，使得我校集成電路方向的本科畢業(yè)生找到相關(guān)的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展方向定位為嵌入式，這就導(dǎo)致一些跟集成電路相關(guān)的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導(dǎo)體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”這兩門基礎(chǔ)課程。這對(duì)于集成電路課程的講授更增加了難度。“集成電路原理與應(yīng)用”課程只有56課時(shí)，理論課46課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課10課時(shí)。只講授教材上的內(nèi)容，沒(méi)有基礎(chǔ)知識(shí)的積累，就像空中架房，沒(méi)有根基。在教材的基礎(chǔ)上額外再講授基礎(chǔ)知識(shí)的話，課時(shí)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這就導(dǎo)致老師講不透，學(xué)生聽(tīng)不懂，效果很不好。

1.2重傳統(tǒng)知識(shí)，輕科技前沿

利用經(jīng)典案例來(lái)進(jìn)行課程教學(xué)是夯實(shí)集成電路基礎(chǔ)的有效手段。但是對(duì)于集成電路來(lái)說(shuō)，由于其更新?lián)Q代的速度非常快，故在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，除了采用經(jīng)典案例來(lái)夯實(shí)基礎(chǔ)外，還需緊扣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿。只有這樣才能保證人才培養(yǎng)不過(guò)時(shí)，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與社會(huì)需求不脫節(jié)。但目前在授課內(nèi)容上還只是注重傳統(tǒng)知識(shí)的講授，對(duì)于集成電路的發(fā)展動(dòng)態(tài)和科技前沿則很少涉及。

1.3不因校施教，因材施教

教材作為教師教和學(xué)生學(xué)的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據(jù)，是學(xué)生獲得知識(shí)的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應(yīng)用”課程采用的教材還沒(méi)有選定。如：2012年采用葉以正、來(lái)逢昌編寫，清華大學(xué)出版社出版的《集成電路設(shè)計(jì)》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫，西安交通大學(xué)出版社出版的《模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì)》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學(xué)出版社出版的《半導(dǎo)體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒(méi)有找到適合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況的教材，這就導(dǎo)致教師不能因校施教、因材施教。

2.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)改革

2.1選優(yōu)選新課程內(nèi)容，夯實(shí)基礎(chǔ)

由于我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，沒(méi)有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關(guān)基礎(chǔ)課程，因此理想的、適用于我校學(xué)生實(shí)際的教材應(yīng)該包括半導(dǎo)體器件原理、模擬集成電路設(shè)計(jì)、雙極型數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、CMOS數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、集成電路的設(shè)計(jì)方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容，如表1所示。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，本著“基礎(chǔ)、夠用”的原則，采取選優(yōu)選新的思路，盡量選擇適合我校專業(yè)實(shí)際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學(xué)生實(shí)際的理論教學(xué)講義，理順了理論教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了因校施教，因材施教。

表1 “集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容

2.2提取科技前沿作為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)專業(yè)興趣

為了提高學(xué)生的專業(yè)興趣，讓他們了解“集成電路原理與應(yīng)用”課程的價(jià)值所在，在授課的過(guò)程中穿插介紹集成電路設(shè)計(jì)的前沿動(dòng)態(tài)。如：從IEEE國(guó)際固體電路會(huì)議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容按照門類進(jìn)行分類和總結(jié)，穿插至傳統(tǒng)的理論知識(shí)講授中，讓學(xué)生及時(shí)了解當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3開展雙語(yǔ)教學(xué)互動(dòng)，提高綜合能力

目前，我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)，還存在著相當(dāng)?shù)牟罹?。要開展雙語(yǔ)教學(xué)的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)都是由英文翻譯過(guò)來(lái)的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發(fā)表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應(yīng)商都集中在歐美國(guó)家，軟件的操作語(yǔ)言與使用說(shuō)明書都是英文的。因此，集成電路課程對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)能力要求很高，在課堂上適當(dāng)開展雙語(yǔ)教學(xué)互動(dòng)，無(wú)論是對(duì)于學(xué)生繼續(xù)深造，還是就業(yè)都是非常必要的。

3.結(jié)語(yǔ)

集成電路自二十世紀(jì)五十年代被提出以來(lái)，經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模，目前已經(jīng)進(jìn)入到了片上系統(tǒng)階段。雖然集成電路的發(fā)展日新月異，但目前集成電路相關(guān)人才的學(xué)校培養(yǎng)與社會(huì)需求存在很大的差距。因此，對(duì)集成電路相關(guān)課程的教學(xué)改革刻不容緩?；诖?，本文從“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)出發(fā)，詳細(xì)闡述了“集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)所存在的主要問(wèn)題，并有針對(duì)性的提出了該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施，這對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的集成電路相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)生具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：集成電路及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：集成電路 SUPREM-III 擴(kuò)散工藝模擬

1.引言

隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路技術(shù)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，已經(jīng)成為優(yōu)化半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，提高各種集成電路性能，設(shè)計(jì)開發(fā)和研制半導(dǎo)器件的特性必不可少的技術(shù)手段。我在這個(gè)領(lǐng)域里做了一些技術(shù)工作，深深地體會(huì)到從事集成電路技術(shù)研究的技術(shù)人員必須盡快掌握這一技術(shù)，才能解決工藝中的技術(shù)問(wèn)題，提高開發(fā)研制新品的能力，從而提高占領(lǐng)及開拓集成電路產(chǎn)品市場(chǎng)的技術(shù)實(shí)力。

SUPREM系統(tǒng)是用于通用集成電路及分力半導(dǎo)體器件工藝的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)。當(dāng)今國(guó)際上廣泛應(yīng)用的是SUPREM-Ⅳ版，是開發(fā)較為完善的一種工藝模擬器。就集成電路工藝模擬的模擬功能來(lái)說(shuō)，集成電路工藝模擬系統(tǒng)可對(duì)集成平面工藝進(jìn)行全工序、全參數(shù)的順序模擬，同時(shí)也可進(jìn)行單項(xiàng)工藝參數(shù)的模擬，現(xiàn)代集成電路技術(shù)中，工藝模擬無(wú)論對(duì)于工藝的研究與開發(fā)還是對(duì)于集成電路產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)都具有重要的意義。計(jì)算機(jī)上采用SUPREM-III完成離子注入工藝初始條件的編輯和離子注入工藝模擬，并對(duì)模擬結(jié)果曲線進(jìn)行比較，并在VC6.0環(huán)境下編程模擬N＋源、漏區(qū)的典型SUPREM運(yùn)行程序。本系統(tǒng)預(yù)先采用SUPREM-III進(jìn)行擴(kuò)散工藝模擬，將晶向、方塊電阻、氧化時(shí)間、氧化厚度、氧化溫度、擴(kuò)散結(jié)深等多組數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)于Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)表中，用ODBC技術(shù)實(shí)現(xiàn)Authorware和Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)開放式連接。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)相關(guān)查詢，在Authorware內(nèi)部再利用插值方式，對(duì)操作者給出的晶向、氧化溫度、氧化時(shí)間、氧化厚度、擴(kuò)散結(jié)深、方塊電阻等進(jìn)行計(jì)算后，并給出模擬結(jié)果?？紤]到系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)而非工程計(jì)算，因此采用了數(shù)據(jù)庫(kù)查詢加差值數(shù)據(jù)擬合而非實(shí)時(shí)計(jì)算完成模擬，避免了較長(zhǎng)時(shí)間的工程計(jì)算。系統(tǒng)提供了實(shí)際擴(kuò)散爐設(shè)備操作面板，在計(jì)算機(jī)上完成擴(kuò)散工藝控制程序的編輯以及擴(kuò)散爐的操作，并得到相應(yīng)操作的模擬結(jié)果。從而對(duì)擴(kuò)散工藝操作過(guò)程有了更深刻的了解［1］。

2.擴(kuò)散工藝模擬軟件

我采用SUPREM軟件來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散工藝的模擬。大多數(shù)的雜質(zhì)是通過(guò)離子注入來(lái)實(shí)現(xiàn)摻雜的，雜質(zhì)的激活、注入，擴(kuò)散工藝都可以進(jìn)行模擬，同時(shí)可以和實(shí)際擴(kuò)散工藝分布相比較。SUPREM軟件包含大多數(shù)常用摻雜劑的注入?yún)?shù)。正常條件下，該程序可通過(guò)簡(jiǎn)單的雙邊高斯分布和高斯分布。還可以通過(guò)雙Pearson Ⅳ型earson Ⅳ型分布來(lái)預(yù)測(cè)雜質(zhì)分布情況。高版本的程序還可根據(jù)蒙特卡羅方法或者波耳茲曼傳輸方程來(lái)預(yù)測(cè)雜質(zhì)分布情況。

3.SUPREM軟件在擴(kuò)散工藝中的應(yīng)用

擴(kuò)散工藝模擬的操作步驟同氧化工藝基本一致，只是兩處略有不同：第一處，在進(jìn)片過(guò)程中，在主界面操作臺(tái)下選中擴(kuò)散工藝按鈕，雙擊設(shè)備，從而出現(xiàn)擴(kuò)散工藝界面，界面的左側(cè)為各種擴(kuò)散方法，而右側(cè)區(qū)域則是進(jìn)入擴(kuò)散設(shè)備的模擬系統(tǒng)。第二處，輸入晶片位置號(hào)（1－12）如1號(hào)及硅片晶向如110后按鍵，然后點(diǎn)擊進(jìn)入工藝模擬窗口。把此處修改為輸入晶片位置號(hào)（1－12），如2號(hào)及雜質(zhì)類型（b或p）后按鍵，再進(jìn)入工藝模擬窗口。

從上面的數(shù)據(jù)可以得到擴(kuò)散工藝模擬結(jié)果，分析如下：在擴(kuò)散溫度和晶片類型相同的情況下，結(jié)深的數(shù)值隨擴(kuò)散工藝時(shí)間的增加而增加，擴(kuò)散工藝的時(shí)間越長(zhǎng)，結(jié)深的數(shù)值就越大。在擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散溫度時(shí)間的情況下，p型晶片的結(jié)深的數(shù)值比b型晶片要大，在擴(kuò)散時(shí)間和晶片類型相同的情況下，結(jié)深的數(shù)值會(huì)隨擴(kuò)散工藝溫度的增加而增加，溫度越高，結(jié)深的數(shù)值越大。結(jié)深與晶片號(hào)無(wú)關(guān)，方塊電阻的阻值與晶片號(hào)無(wú)關(guān)，在擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間相同的情況下，p型晶片比b型晶片的方塊電阻阻值要小得多，在擴(kuò)散溫度和類型相同的情況下，方塊電阻的阻值會(huì)隨擴(kuò)散工藝時(shí)間的增加而減小，擴(kuò)散時(shí)間越長(zhǎng)，方塊電阻的阻值就越小，在擴(kuò)散時(shí)間和晶片類型相同的條件下，同時(shí)方塊電阻阻值不為0，方塊電阻的阻值會(huì)隨擴(kuò)散溫度的增加而減小，擴(kuò)散溫度越高，方塊電阻的阻值越小。

4.結(jié)語(yǔ)

從上面的擴(kuò)散工藝模擬結(jié)果，可以得出SUPREM-III是一種可以用作集成電路工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和模擬的有力的工具，它同器件模擬軟件S2P ISCES的聯(lián)用，可以對(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型晶體管特性的進(jìn)行快速分析設(shè)計(jì)。在應(yīng)用的過(guò)程中得到SUPREM-III中所用擴(kuò)散等主要工藝的模型有多種模型可以選擇，這樣在工藝模擬中就可以靈活的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本次擴(kuò)散工藝模擬系統(tǒng)可以達(dá)到十分理想的模擬精度。是在集成電路工藝研究領(lǐng)域中技術(shù)人員的有利技術(shù)輔助手段之一。

第4篇：集成電路及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞： 任務(wù)驅(qū)動(dòng)； 電路與數(shù)字邏輯； 任務(wù)型教學(xué)； 傳統(tǒng)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）06-61-03

The application of task driven teaching method in the course of circuit and digital logic

Xue Yuli， Sun Yan， Tang Yan

（School of Information Engineering， Shandong Youth University of Political Science， Key Laboratory of Information Security

and Intelligent Control in Universities of Shandong， Jinan， Shandong 250103， China）

Abstract： Aiming at the characteristics of strong practicality of the circuit and digital logic course， the task driven teaching method is adopted. Teachers design the task of real life closely related， and with the driving of task， guide students to analyze the function of task and divide the function modules， guide students to search for information， analysis and design， select components， fabricate and debug； by solving the practical problem， cultivate students' practical ability and stimulate their interest in learning. This education method of openness and innovation overcomes the disadvantages of traditional teaching methods， contributes to the cultivation of the application ability of students， improve students' ability to analyze and solve problems， and cultivate team spirit of cooperation.

Key words： task driven； circuit and digital logic； task driven teaching； traditional teaching

0 引言

“路與數(shù)字邏輯”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，在整個(gè)課程體系中占有重要地位[1]。該課程理論知識(shí)點(diǎn)多，涉及到的邏輯門電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與整形等內(nèi)容較難理解，初學(xué)者無(wú)法實(shí)現(xiàn)思維的轉(zhuǎn)變，從而在做實(shí)驗(yàn)時(shí)一籌莫展。傳統(tǒng)的教學(xué)一般由教師循序漸進(jìn)地講授知識(shí)點(diǎn)，以小型簡(jiǎn)單的例子來(lái)加深學(xué)生的理解，這種教學(xué)方法的不足之處在于：學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中只是掌握一些零散知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，沒(méi)有建立起系統(tǒng)的思維方式，因此，在應(yīng)用知識(shí)時(shí)缺乏整體感[2-3]。

本文探討在“電路與數(shù)字邏輯”課程中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，在教學(xué)過(guò)程中，教師設(shè)計(jì)與實(shí)際生活聯(lián)系緊密的任務(wù)，在該任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，指導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)的功能，劃分功能模塊，引導(dǎo)學(xué)生查找資料、分析并設(shè)計(jì)方案、選擇元器件、制作調(diào)試，在這一系列的實(shí)際工程體驗(yàn)活動(dòng)中增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，獲得較強(qiáng)的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)制作電路的能力。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程由任務(wù)驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生為主體，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，同時(shí)注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作、小組間有效溝通等綜合職業(yè)索質(zhì)的培養(yǎng)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成一個(gè)任務(wù)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)全過(guò)程。這種開放性、創(chuàng)新性的教育方法，克服了傳統(tǒng)教學(xué)法的弊端，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。

1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的特點(diǎn)

1.1 教學(xué)內(nèi)容的重組

在教學(xué)中使用任務(wù)型教學(xué)法，首先要把理論知識(shí)進(jìn)行模塊化分解，合理劃分成若干知識(shí)單元，以滿足任務(wù)實(shí)施的需要[4-5]?！半娐放c數(shù)字邏輯”課程在開始的章節(jié)主要講述了數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，其中一部分內(nèi)容學(xué)生在之前的“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”課程中已經(jīng)學(xué)過(guò)，所以可以將這部分內(nèi)容適當(dāng)簡(jiǎn)化。邏輯代數(shù)的基本概念、公式和定理，邏輯函數(shù)的各種表示方法和化簡(jiǎn)，半導(dǎo)體二極管門電路和CMOS、TTL門電路，這一部分中公式化簡(jiǎn)和分立元器件門電路在實(shí)際應(yīng)用中已趨于淘汰，可以根據(jù)組合電路的設(shè)計(jì)需求重點(diǎn)學(xué)習(xí)邏輯代數(shù)的基本概念、卡諾圖化簡(jiǎn)、各種表達(dá)方式的相互轉(zhuǎn)換，并將其作為一個(gè)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生掌握電路的各種表示方法之間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)電路仿真軟件Multisim的使用，讓學(xué)生對(duì)電路的軟件仿真有一定的理解。組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，包含多種集成芯片的功能分析、使用與設(shè)計(jì)，可以分解為若干個(gè)任務(wù)，利用編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器和數(shù)值比較器等多種中規(guī)模芯片完成實(shí)際組合電路的設(shè)計(jì)與制作。觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，可以分解為多個(gè)任務(wù)，利用觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器等集成芯片完成實(shí)用時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與制作。脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路和模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，可以分解為若干個(gè)綜合設(shè)計(jì)型任務(wù)，切實(shí)提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

1.2 教師角色的轉(zhuǎn)換

任務(wù)型教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，教師由知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變成一名向?qū)?，引?dǎo)學(xué)生搜集資料、自主學(xué)習(xí)、小組討論，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維[6]。集成電路種類繁多，在電子設(shè)計(jì)中不可避免的會(huì)用到不曾接觸過(guò)的集成電路，因此需要培養(yǎng)學(xué)生閱讀集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)的能力。教師以某個(gè)集成電路芯片為例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)查看集成電路的功能表，理解集成電路完成的功能，注意不同型號(hào)集成電路性能指標(biāo)的區(qū)別，進(jìn)而選擇合適的芯片完成設(shè)計(jì)。

1.3 理論與實(shí)踐相結(jié)合。

在日常生活中尋找設(shè)計(jì)任務(wù)，比如交通燈的控制、流動(dòng)文字顯示、數(shù)字顯示溫度計(jì)等，從身邊有趣的題目入手，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的興趣，提高其學(xué)習(xí)積極性，不會(huì)產(chǎn)生所學(xué)知識(shí)與生活脫節(jié)的感受。對(duì)于較難理解的知識(shí)點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生搭建驗(yàn)證性電路，觀察電路的運(yùn)行狀態(tài)，思考為什么會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

1.4 被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)

在任務(wù)型教學(xué)法中， 為了完成任務(wù)，學(xué)生必須主動(dòng)查找資料，主動(dòng)思考解決問(wèn)題的辦法，與小組成員討論完成電路設(shè)計(jì)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自主完成電路的制作與調(diào)試，遇到電路故障，需獨(dú)立思考問(wèn)題，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，運(yùn)用儀器儀表來(lái)檢查出現(xiàn)某種現(xiàn)象的原因以及解決辦法。這種任務(wù)式教學(xué)方法，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生由過(guò)去的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，提高了該課程的學(xué)習(xí)效果。

這樣，學(xué)生在明確目標(biāo)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，將所學(xué)理論知識(shí)與生活實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)能夠靈活運(yùn)用，通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試電路，這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)小組成員合作，共同完成一個(gè)綜合任務(wù)，過(guò)程中可以互相討論、有效溝通，既學(xué)到知識(shí)，又學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、與人溝通、分析策劃、動(dòng)手操作，不但可以⑺學(xué)零散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，還可以提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通能力、創(chuàng)新能力、解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，學(xué)生可以逐漸成長(zhǎng)為應(yīng)用技術(shù)型人才。

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的實(shí)施

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法需要對(duì)課程的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和提高發(fā)揮性實(shí)驗(yàn)，分別分配一定比例的課時(shí)，教學(xué)過(guò)程包括任務(wù)分析、設(shè)計(jì)制作、成果展示幾個(gè)階段。

首先對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組，根據(jù)學(xué)生自愿的原則，每組3人，盡量使各個(gè)小組的總體能力相當(dāng)，每個(gè)成員輪流擔(dān)任組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)電路總體設(shè)計(jì)、小組成員之間任務(wù)分配、與教師溝通和成果展示等。

⑴ 分析任務(wù)。任務(wù)來(lái)源于實(shí)際生活，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)，明確需要哪幾個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)該任務(wù)，針對(duì)涉及的知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料自學(xué)。教師可以將本任務(wù)的實(shí)物教具示范給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)任務(wù)的基本功能有直觀的了解。

⑵ 設(shè)計(jì)制作。根據(jù)所作的任務(wù)分析，小組成員查閱資料、制定方案、設(shè)計(jì)電路。首先使用電路仿真軟件進(jìn)行電路功能仿真；然后組長(zhǎng)對(duì)成員分配功能任務(wù)，在實(shí)驗(yàn)室小組成員自主完成電路制作和調(diào)試，教師在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)。遇到電路問(wèn)題時(shí)，應(yīng)充分利用儀器儀表，耐心檢查，可尋求教師幫助，還可以上網(wǎng)查閱解決問(wèn)題的方法，這樣能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和解決電路故障的能力，進(jìn)而提高學(xué)生的專業(yè)技能。

⑶ 成果展示。任務(wù)完成后，由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)成果展示，將電路設(shè)計(jì)過(guò)程、制作中遇到的問(wèn)題及解決方法與同學(xué)分享，在查閱資料過(guò)程中學(xué)習(xí)了哪些新的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)期望有哪些不同的地方。這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)鍛煉了表達(dá)能力，學(xué)生之間可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。針對(duì)每個(gè)小組的實(shí)際電路設(shè)計(jì)和成果展示，教師和其他小組共同給作品打分，作為一次實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

成立電子協(xié)會(huì)，開展第二課堂作為該課程的有力支撐。電子協(xié)會(huì)可以組織學(xué)生走進(jìn)電子市場(chǎng)，了解市場(chǎng)上不同功能芯片的價(jià)格，然后查看它們的性能，對(duì)芯片的性價(jià)比做到心中有數(shù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)才能選擇最適合的芯片去完成設(shè)計(jì)。以協(xié)會(huì)為載體，教師帶領(lǐng)學(xué)生開展實(shí)用的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，鼓勵(lì)部分優(yōu)秀的學(xué)生設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試實(shí)用的電子產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。通過(guò)校級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，篩選出優(yōu)秀的學(xué)生，參加國(guó)家級(jí)的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新性，讓高一屆的學(xué)生帶動(dòng)低一屆學(xué)生，能力強(qiáng)的帶動(dòng)能力弱的，形成互幫互助、共同成長(zhǎng)的氛圍，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)興趣，提高專業(yè)技能。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課“電路與數(shù)字邏輯”中引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)改革，從生活中的實(shí)例入手，帶動(dòng)理論的學(xué)習(xí)和電路的設(shè)計(jì)制作，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和興趣，培養(yǎng)其獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。通過(guò)對(duì)一個(gè)完整任務(wù)的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，學(xué)生獲得了滿足感和成就感，從而激發(fā)了他們的求知欲望，形成一個(gè)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)。通過(guò)小組討論和分工合作，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。這種開放性、創(chuàng)新性的教育方法，克服了傳統(tǒng)教學(xué)法"只見(jiàn)樹木，不見(jiàn)森林"的弊端，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

實(shí)踐證明，任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，其實(shí)質(zhì)是追求探究式學(xué)習(xí)，學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，每位學(xué)生根據(jù)個(gè)人對(duì)任務(wù)的理解，查閱資料，將所學(xué)知識(shí)和自學(xué)知識(shí)融合提出方案、解決問(wèn)題，課堂教學(xué)過(guò)程充滿了民主和個(gè)性，課堂氛圍真正活躍起來(lái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提高了學(xué)習(xí)興趣，從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提高，專業(yè)技能也迅速提高。

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第5篇：集成電路及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:EDA仿真;負(fù)載能力;擴(kuò)流設(shè)計(jì);仿真對(duì)比驗(yàn)證

中圖分類號(hào):TN702文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2009)19-199-02

Research and Application of IC Test Instrument Power Circuit Simulation Design

SUN Chengting,ZHU Chunjiang

(Lianyungang Technical College,Lianyungang,222006,China)

Abstract:According to the problems of certain lab IC test instrument not being perfect on power circuit design and the system halted or restoration not being unusual on lower load capacity,the power circuit design and current-amplification circuit are being improved based on the original circuit,the contrastive verificafion is used for improving circuit with EDA simulation technique,and the problem in practical application is also solved.

Keywords:EDA simulation;load capacity;current-amplification design;simulation contrast verification

0 引 言

集成電路測(cè)試儀可用來(lái)測(cè)量集成電路的好壞,在電子實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用廣泛。在實(shí)際使用中,發(fā)現(xiàn)部分廠家生產(chǎn)的測(cè)試儀存在一些問(wèn)題,如電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載加重后容易出現(xiàn)死機(jī)或復(fù)位不正常現(xiàn)象,這對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)室管理有很大影響,也是困擾實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的常見(jiàn)問(wèn)題,必須予以解決。本文通過(guò)某一種測(cè)試儀電源電路的改進(jìn)的試驗(yàn),會(huì)給實(shí)驗(yàn)室管理者以借鑒。

在電路設(shè)計(jì)中用到EDA(Electronics Design Automation,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)。在進(jìn)行電路改進(jìn)前,從電路參數(shù)設(shè)計(jì),電路功能仿真驗(yàn)證等都在計(jì)算機(jī)上先用EDA軟件完成,不但縮短了電路設(shè)計(jì)時(shí)間,而且大大地節(jié)約了成本。

EDA 技術(shù)是隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種高級(jí)、快速、有效的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具。它經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Assist Design,CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)(Computer Assist Engineering Design,CAE)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation,EDA)三個(gè)發(fā)展階段[1]。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[2]:用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件;用軟件方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動(dòng)完成的;對(duì)設(shè)計(jì)電路功能是否正確可進(jìn)行仿真分析。

目前流行的EDA軟件有Protel 99 SE,EWB,Multisim,PSpice等幾種[3]。本文運(yùn)用Protell 99 SE 中的Advanced SIM 99仿真功能對(duì)所改進(jìn)的電路進(jìn)行仿真和應(yīng)用。

1 EDA仿真在測(cè)試儀電源電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

學(xué)校電工電子實(shí)驗(yàn)室有多臺(tái)LM-800C數(shù)字集成電路測(cè)試儀,在使用中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)死機(jī),復(fù)位不正常現(xiàn)象。通過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)電源電路存在問(wèn)題:電源擴(kuò)展能力差,帶負(fù)載能力弱。筆者根據(jù)其PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)繪制出其電源電路原理圖,如圖1所示。

圖1 LM-800C數(shù)字集成電路測(cè)試儀電源電路圖

圖1中,78M05為5 V三端穩(wěn)壓器[4],RL為測(cè)試儀負(fù)載,實(shí)際上是待測(cè)集成電路。

限于篇幅,只繪制主要部分,電源線路濾波器在圖中未畫出。通過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)電源電路存在問(wèn)題:電源擴(kuò)展能力差,帶負(fù)載能力不強(qiáng),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、無(wú)法復(fù)位現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)其電源電路的改進(jìn),增加了擴(kuò)流電路,從而解決了實(shí)際使用中存在的問(wèn)題。

1.1測(cè)試儀電源電路的擴(kuò)流設(shè)計(jì)

為了節(jié)約成本,不能對(duì)原來(lái)電路進(jìn)行全新設(shè)計(jì),只能在原來(lái)電源電路基礎(chǔ)上,通過(guò)增加部分電路來(lái)增強(qiáng)其帶負(fù)載能力。

改進(jìn)中需要考慮的問(wèn)題[5]:

(1) 選擇合適的濾波電容。電源輸出直流電壓要穩(wěn)定,紋波小。

(2) 增加了擴(kuò)流電路,當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定或測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載增大時(shí),電源帶負(fù)載能力強(qiáng),輸出電壓穩(wěn)定。

圖2為經(jīng)過(guò)改進(jìn)的帶擴(kuò)流功能的電路,帶負(fù)載能力較強(qiáng),能擴(kuò)大電路的輸出電流。Q1為外接擴(kuò)流功率三極管,R1為Q1的偏置電阻。該電路帶負(fù)載能力與Q1的參數(shù)有關(guān)。C1,C4為濾波電容,C2為0.33 μF,可抵消輸入接線的電感效應(yīng),C3可防止高頻自激,消除高頻噪聲,改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)[6,7]。

圖2 帶擴(kuò)流功能的電路

電源電路擴(kuò)展輸出電流的工作原理:

二極管D1用于消除三極管Q1的發(fā)射結(jié)Ube對(duì)輸出電壓的影響(相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓0.7 V),并提供電容C4的放電回路。設(shè)三端穩(wěn)壓器78M05的最大輸出電流為Imax,則晶體管的最大基極電流Ib=Imax-IRL,因而負(fù)載RL上電流的最大值I可表示為:

I=(1+β)(Imax- IRL)

一般三極管的基極電流Ib很小,與Imax相比可忽略不計(jì),I比Imax大許多,可見(jiàn)輸出電流提高了,從而可提高電源的帶負(fù)載能力。

1.2 兩種電路帶負(fù)載能力的仿真對(duì)比驗(yàn)證

可用Protell 99 Advanced SIM 99[6,7]對(duì)原電路(圖1)和改進(jìn)后的電路(圖2)進(jìn)行仿真分析,以驗(yàn)證二者的帶負(fù)載能力。

(1) 仿真參數(shù)設(shè)置

首先進(jìn)行仿真參數(shù)設(shè)置,進(jìn)行瞬態(tài)分析與傅里葉分析[8,9],仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖3所示。

圖3 仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

為了突出顯示,顯示器上只顯示兩個(gè)波形,其中in為輸入端,out為輸出端。

(2) 仿真波形對(duì)比分析

用Protell 99 Advanced SIM 99對(duì)圖1所示電路進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載變重,超過(guò)78M05最大輸出電流(0.7 A)時(shí)[10],將使輸出電壓的紋波增大,輸出電壓(out)下降且不穩(wěn)定,out波形有明顯的波動(dòng),5 V下降為4 V左右,且輸出(out)波形不平滑,紋波大。負(fù)載變重后的仿真波形如圖4所示。

圖4 負(fù)載變重后的波形

為了增大電源的帶負(fù)載能力,在原電路的基礎(chǔ)上加擴(kuò)展電流三極管Q1后,帶同樣的負(fù)載,輸出電壓很穩(wěn)定(5 V),仿真波形如圖5所示。

圖5 加擴(kuò)流三極管后仿真波形

從輸出波形(out)可以看出,電壓很穩(wěn)定,沒(méi)有紋波。

1.3 設(shè)計(jì)電路的應(yīng)用效果

經(jīng)改進(jìn)后的電源電路,在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際使用中,再未發(fā)現(xiàn)死機(jī)或不能正常復(fù)位現(xiàn)象,證明通過(guò)EDA仿真所設(shè)計(jì)的電路在使用中獲得成功。

2 結(jié) 語(yǔ)

用EDA仿真技術(shù)能方便電路設(shè)計(jì),并可驗(yàn)證電路

設(shè)計(jì)的正確性。通過(guò)對(duì)兩種電路的仿真對(duì)比,說(shuō)明改進(jìn)后電源電路帶負(fù)載能力強(qiáng),這在實(shí)際使用中得到驗(yàn)證。

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第6篇：集成電路及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：城市道路；交叉口；規(guī)劃；應(yīng)用

Abstract: Long-term since, our country majority area city road intersection planning to follow the old ideas, ideas and methods, resulting in intersection capacity is low, bottleneck effect. Therefore, planning, design of City Road intersection is essential.

Key words: city road; intersection; planning; application

中圖分類號(hào)：[TU997]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）

改革開放以來(lái)，我國(guó)城市面積已經(jīng)翻了一番。城市建設(shè)必然包含道路網(wǎng)和交叉口的建設(shè)。城市道路交叉口是城市道路系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)。而我國(guó)在此之前還沒(méi)有一本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)交叉口的規(guī)劃工作，大量新開發(fā)區(qū)道路偏寬，導(dǎo)致土地使用的浪費(fèi)。另一方面，在交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，卻往往因?yàn)榻徊婵谟玫氐木执俣鵁o(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

我作為一名從事市政道路工程設(shè)計(jì)人員，以多年積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，貫徹“以人為本”、“公交優(yōu)先”、節(jié)約型、可持續(xù)發(fā)展的理念，充分考慮各地的特殊情況以及一般性原則，及城市發(fā)展的現(xiàn)狀，參考《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》淺析一下城市道路交叉口規(guī)劃的要點(diǎn)及應(yīng)用。

一、城市道路交叉口規(guī)劃與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.突出強(qiáng)調(diào)了以人為本、公交優(yōu)先以及保障安全、保證效率，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約土地資源的理念；

2.明確提出了城市規(guī)劃各階段對(duì)交叉口規(guī)劃的要求深度、具體內(nèi)容以及開展交通工程規(guī)劃工作的要求、內(nèi)容和方法；

3.突出強(qiáng)化了各類交叉口功能中公共交通優(yōu)先運(yùn)行和行人過(guò)街安全的保障條件，制定了嚴(yán)格的交叉口內(nèi)行人和非機(jī)動(dòng)車安全保障措施，明確提出了干道交叉口進(jìn)口道展寬、在一定的寬度條件下設(shè)置行人過(guò)街安全島等的要求；

4.提高了城市主干路立體交叉口的建設(shè)門檻；

5.首次規(guī)定了平面交叉口的整體規(guī)劃范圍。

二、交叉口選型

在《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》中規(guī)定：當(dāng)通過(guò)主-主交叉口的預(yù)測(cè)總交通量不超過(guò)信號(hào)控制交叉口的通行能力（約12000pcu/h）時(shí)，不宜采用立體交叉。

這一條提出了設(shè)置城市道路立體交叉的門檻為12000pcu/h，不到這個(gè)量，基本上不應(yīng)考慮建立交，可以采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的信號(hào)控制交叉口的形式；即使達(dá)到這個(gè)量，也應(yīng)該首先考慮簡(jiǎn)易立交方式。另外還應(yīng)注意交叉口規(guī)劃應(yīng)分別滿足城市總體規(guī)劃、城市分區(qū)規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、交通工程規(guī)劃四個(gè)階段的內(nèi)容規(guī)定。

三、交叉口規(guī)劃范圍

平面交叉口規(guī)劃范圍應(yīng)包括：構(gòu)成該平面交叉口各條道路的相交部分及其進(jìn)口道、出口道和向外延伸10～20m的路段(包括進(jìn)出口道展寬段和漸變段以及行人、非機(jī)動(dòng)車過(guò)街設(shè)施、公交車站)所共同圍成的空間。新、改建交通工程規(guī)劃中的平面交叉口規(guī)劃，必須對(duì)交叉口范圍內(nèi)規(guī)劃道路及相交道路的進(jìn)出口道各組成部分作整體規(guī)劃，不得只做規(guī)劃道路進(jìn)出口道組成部分的規(guī)劃而不顧相交道路進(jìn)出口道的規(guī)劃。

四、平面交叉口紅線規(guī)劃

平面交叉口進(jìn)口道紅線規(guī)劃，應(yīng)根據(jù)進(jìn)口道通行能力與路段通行能力相匹配的原則，按下列規(guī)定展寬：

除支-支交叉口之外，其它新建平面交叉口進(jìn)口道規(guī)劃紅線寬度，

應(yīng)根據(jù)下式確定其比路段紅線寬度應(yīng)予展寬的寬度：

W1 －進(jìn)口道規(guī)劃紅線的展寬寬度；

W2 －路段平均一條車道規(guī)劃寬度；

r － 進(jìn)口道展寬系數(shù)，按表3.5.2-1取值；

n －路段車道數(shù)。

進(jìn)口道展寬系數(shù)：

路段平均一條車道規(guī)劃寬度(m) 3.00 3.25 3.50 3.75

展寬系數(shù)r 10.85 0.71 0.60

由于交叉口各向交通流的交叉和交匯，需由信號(hào)燈或讓行規(guī)則組織沖突交通流分時(shí)通行，形成了所謂交叉口的“間斷流”。因這個(gè)效應(yīng)，簡(jiǎn)言之，如果一條車道的通行能力是1500 pcu/h，則到了交叉口，可能會(huì)不足750pcu/h。這導(dǎo)致路段通行能力和交叉口通行能力的嚴(yán)重不匹配！換言之，如果交叉口進(jìn)口道有四條車道，實(shí)際上路段上只要兩條車道就可以滿足通行能力的需要?，F(xiàn)在各地在道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，或者說(shuō)是在劃道路紅線時(shí)，往往不考慮交叉口通行能力上的這個(gè)效應(yīng)，簡(jiǎn)單化地從頭至尾劃兩條平行線。

五、平面交叉口進(jìn)口道寬度及車道數(shù)的規(guī)定

1.按進(jìn)口道與路段通行能力相匹配的原則，新建交叉口進(jìn)口道車道數(shù)應(yīng)為上游路段規(guī)劃車道數(shù)的兩倍，進(jìn)口道規(guī)劃總寬度應(yīng)按進(jìn)口道車道數(shù)確定。

2.改建交叉口宜滿足本條第1款規(guī)定，并用預(yù)測(cè)或根據(jù)實(shí)測(cè)各交通流向的交通量驗(yàn)算所需的車道數(shù)；無(wú)交通量資料時(shí)，可按公式W1=r×W2×n計(jì)算確定。

3.治理交叉口進(jìn)口道展寬段的寬度，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)各交通流向的交通量及可實(shí)施的治理?xiàng)l件確定。

4.新建交叉口進(jìn)口道每條機(jī)動(dòng)車道的寬度不應(yīng)小于3.0m。

5.改建與治理交叉口，在用地受到限制的地方，每條機(jī)動(dòng)車進(jìn)口車道的最小寬度不宜小于2.8 m，公交及大型車輛進(jìn)口道最小寬度不宜小于3.0 m。交叉口范圍內(nèi)可不設(shè)路緣帶。

這里給出了交叉口進(jìn)口道車道數(shù)和車道寬度的規(guī)劃設(shè)計(jì)指導(dǎo)性意見(jiàn)，目的是保證交叉口進(jìn)口道通行能力的匹配；第4項(xiàng)和第5項(xiàng)詳細(xì)規(guī)定了進(jìn)口道車道的寬度要求，主要試圖避免車道設(shè)計(jì)過(guò)寬和過(guò)窄的問(wèn)題。不少城市的交叉口進(jìn)口道車道設(shè)計(jì)過(guò)寬，反而不利于車輛通行，會(huì)導(dǎo)致車輛擁擠，不按車道行駛，引起交通秩序混亂，降低通行能力。當(dāng)然過(guò)窄的車道會(huì)造成駕駛員行駛過(guò)度緊張，特別是有大車通過(guò)時(shí)。因此交叉口進(jìn)口道車道的最佳寬度是3.00 米到3.25米，在基本上沒(méi)有大車通過(guò)情況下，可以下降到2.80米。

六、信號(hào)控制交叉口進(jìn)口道規(guī)劃的規(guī)定

交叉口進(jìn)口道展寬段最小長(zhǎng)度應(yīng)不小于：支路30～40m，次干路50～70m，主干路70～90m，與支路相交取下限，與干路相交取上限。這里規(guī)定了交叉口進(jìn)口道展寬段的長(zhǎng)度的一般要求。這個(gè)長(zhǎng)度與交叉口進(jìn)口道的渠化和信號(hào)控制密切相關(guān)，特別是與信號(hào)周期的關(guān)系緊密：信號(hào)周期時(shí)間與達(dá)到的轉(zhuǎn)向車輛數(shù)成正比，即周期時(shí)間增加一倍，則轉(zhuǎn)向車輛數(shù)也會(huì)增加一倍。因此為了避免轉(zhuǎn)向車輛在展寬段的排隊(duì)溢出，影響直行車輛的行駛，也必須限制信號(hào)周期時(shí)間。

七、行人過(guò)街安全島的設(shè)置及要求

人行過(guò)街橫道長(zhǎng)度達(dá)16m時(shí)(不包括非機(jī)動(dòng)車道)，應(yīng)在人行橫道中央規(guī)劃設(shè)置行人過(guò)街安全島，行人過(guò)街安全島的寬度應(yīng)不小于2.0m，困難情況不小于1.5m。城市道路交叉口為了提高通行能力，普遍增加了車道數(shù)，導(dǎo)致行人過(guò)街距離的增加。由于現(xiàn)階段行人過(guò)街信號(hào)的不夠完善，行人往往被來(lái)往車流阻隔在道路中間，腹背受到車流的威脅，極不安全！

八、結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展中城市道路建設(shè)成為了重要角色，城市道路交叉口又為其中的重中之重，是城市交通擁堵與事故的多發(fā)地，如何改善道路交叉口的擁堵與事故的頻發(fā)，通過(guò)對(duì)城市道路交叉口規(guī)范的了解與學(xué)習(xí)，我們得知需要對(duì)城市道路交叉口的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，包括交叉口進(jìn)口道的展寬、合理的設(shè)置交叉口信號(hào)燈、布設(shè)行人過(guò)街設(shè)施燈一系列措施，才能有效的解決道路交叉口問(wèn)題，進(jìn)而使城市道路建設(shè)更好、更迅速的發(fā)展。

第7篇：集成電路及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：電路；MATLAB；教學(xué)改革；仿真設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：謝迎娟（1976-），女，江蘇常州人，河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，講師；鄧立華（1977-），女，江西宜春人，河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，講師。（江蘇 常州 213022）

基金項(xiàng)目：本文系河海大學(xué)常州校區(qū)2013年教育教學(xué)改革項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）08-0073-03

“電路”是電類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，在專業(yè)培養(yǎng)中起著重要作用，課程本身也有著廣闊的工程實(shí)踐背景。“電路”課程的教學(xué)重點(diǎn)是電路的基本理論知識(shí)和各種分析方法，理解概念和方法的推導(dǎo)過(guò)程，但由于分析結(jié)果要進(jìn)行大量的矩陣運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算和繪圖，既不容易求解又容易出錯(cuò)，有時(shí)甚至得不到解析解，[1]用FORTRAN、C等語(yǔ)言分析電路，計(jì)算問(wèn)題又轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的編程問(wèn)題，對(duì)于不具備編程能力的低年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，仍難以獲得計(jì)算結(jié)果，[2]計(jì)算問(wèn)題成為了學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙。很多學(xué)生因?yàn)榍蠼獠怀鼋Y(jié)果，導(dǎo)致對(duì)理論不能理解，影響了課程的學(xué)習(xí)效果，造成了理論與實(shí)際的脫節(jié)。

在教學(xué)中引入仿真技術(shù)，可以幫助學(xué)生解決計(jì)算、繪圖等問(wèn)題，讓學(xué)生把注意力放到對(duì)基本概念和各種分析方法的理解與掌握上，克服理論教學(xué)的抽象性。用具體、直接、生動(dòng)的仿真結(jié)果來(lái)演示電路分析過(guò)程、比較各種分析方法的特點(diǎn)以及電路的特性和技術(shù)指標(biāo)，不僅可以改善教師的教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以在電路分析過(guò)程中幫助學(xué)生掌握工具軟件，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外高校和一些優(yōu)秀教材都把電路的仿真分析作為不可或缺的教學(xué)內(nèi)容，[3-5]仿真軟件的應(yīng)用已成為教學(xué)研究與工程應(yīng)用不可缺少的助手，也是未來(lái)電路教學(xué)的必然趨勢(shì)。

常用的電路分析仿真工具有PSpecie、MATLAB、EWB、Multisim、Protel、OrCAD等，[6]這也是工程實(shí)踐中經(jīng)常使用的工具軟件。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，重點(diǎn)介紹了MATLAB在電路教學(xué)中的具體應(yīng)用。

一、MATLAB命令輸入法的教學(xué)應(yīng)用

MATLAB擁有高效的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算以及完備的圖形處理功能，學(xué)生可以根據(jù)電路理論列寫方程，而將計(jì)算、求解和作圖交由計(jì)算機(jī)來(lái)處理，同時(shí)還可以編制友好的分析界面或建立模型，實(shí)現(xiàn)自由探索性的研究。[7]

動(dòng)態(tài)電路的分析包括對(duì)一階電路、二階電路、狀態(tài)方程等問(wèn)題的分析，因?yàn)樯婕拔⒎址匠痰慕⒑颓蠼庖约袄L圖，一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。采用MATLAB命令輸入法進(jìn)行計(jì)算，命令簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，幾個(gè)簡(jiǎn)單的命令就可以將學(xué)生從繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算中解脫出來(lái)，迅速完成作業(yè)中的計(jì)算和繪圖。動(dòng)態(tài)電路的求解可以采用以下三種方法：一是根據(jù)電路理論列些方程，然后計(jì)算；二是用dsolve函數(shù)求解微分方程；三是寫成狀態(tài)方程的形式，用數(shù)值計(jì)算法（龍格―庫(kù)塔法）求解。

根據(jù)電路理論，因?yàn)?，所以放電過(guò)程是非振蕩的。

按照前面介紹的三種求解方法，該二階電路的求解結(jié)果為：

第一種方法：根據(jù)電路理論，該電路的特征根為：，為不等實(shí)根。因此，根據(jù)電路公式，可以計(jì)算出電容電壓、電感電流和電感電壓分別為：

可以看到參數(shù)變化對(duì)電路響應(yīng)結(jié)果的影響。與命令輸入方法觀察到的電路特性是完全一樣的。

三、Simulink仿真教學(xué)設(shè)計(jì)

Simulink是MATLAB中的重要模型功能，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型建模和仿真分析，具有可視化、模塊化的特點(diǎn)。[8]模型建好后，可以實(shí)時(shí)改變模塊參數(shù)，研究不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響，整個(gè)過(guò)程形象、直觀、交互性強(qiáng)。利用MATLAB/Simulink提供的基本模塊，創(chuàng)建用于電路分析的模塊，在課堂教學(xué)中進(jìn)行建模和演示，成為增強(qiáng)啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)手段，也作為課后自由探索性實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的研究和創(chuàng)新意識(shí)。

單相和三相正弦交流電路一直是電路教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，對(duì)復(fù)數(shù)運(yùn)算的不理解和不熟悉導(dǎo)致學(xué)生難以理解正弦電路的基本概念。簡(jiǎn)化正弦電路的計(jì)算，讓學(xué)生專注于理論和分析方法的學(xué)習(xí)是該部分教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)。在教學(xué)實(shí)踐中，采用MATLAB來(lái)進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算，簡(jiǎn)化了計(jì)算復(fù)雜度，也可以在GUI界面中修改參數(shù)或進(jìn)行Simulink仿真，實(shí)時(shí)觀察參數(shù)變化對(duì)波形變化的影響。圖5（a）是一個(gè)采用Simulink設(shè)計(jì)的正弦交流電路，測(cè)量電路的有功功率、無(wú)功功率、復(fù)功率和功率因數(shù)等參數(shù)的仿真模型。

設(shè)置電路的參數(shù)為：頻率為50Hz，電壓有效值為220V，RL串聯(lián)支路：，RC串聯(lián)支路：

。在Simulation/Configuration Parameter中將Stop time設(shè)為0.1s（5個(gè)周期），求解方式設(shè)為Variable-step（變步長(zhǎng)），ode23tb求解器。在powergui中可以計(jì)算出電路中u的有效值為220V，相位0°，i的有效值為1.537A，相位-23.51°。由此可以根據(jù)電路定理計(jì)算出電路的復(fù)功率為。圖5（a）電路的仿真運(yùn)行結(jié)果與理論值一致，有功功率和無(wú)功功率的結(jié)果可以用Active & Reactive Power模塊測(cè)得。另外，也可以根據(jù)功率公式和自定義測(cè)量模塊組合測(cè)得?？梢詫⒆远x測(cè)量模塊組合創(chuàng)建成子模塊如圖5（b）所示，作為新的模塊應(yīng)用在其他仿真電路中。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了MATLAB在電路教學(xué)中的一些具體設(shè)計(jì)與應(yīng)用，其M文件命令、GUI設(shè)計(jì)、Simulink仿真在電路教學(xué)中應(yīng)用方法靈活多變、形式多樣。由此設(shè)計(jì)了一套“MATLAB電路教學(xué)仿真平臺(tái)”，用于課堂教學(xué)演示，以供學(xué)生課后自由研究，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式中的不足，使其成為更新教學(xué)觀念、完善教學(xué)手段的新模式。利用仿真技術(shù)，可以在課堂上和課下創(chuàng)建一種探索式、討論式、參與式的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問(wèn)題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]Charles K.Alexander，Matthew N.O.Sadiku，于韻杰.電路基礎(chǔ)[M].第3版.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[6]王群，耿云玲.電路教學(xué)中常用的分析和仿真軟件[J].高教論壇，2009，（10）：50-54.

第8篇：集成電路及應(yīng)用范文

[關(guān)鍵詞]LiDAR 輸電線路 航空攝影測(cè)量 巡線

[中圖分類號(hào)]TN958.98 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-7-318-1

1前言

LiDAR（Light Detection And Rang，激光雷達(dá)）技術(shù)是上世紀(jì)末遙感領(lǐng)域、攝影測(cè)量領(lǐng)域中具有革命性意義的一項(xiàng)技術(shù)成就，是迄今為止最先進(jìn)的一項(xiàng)三維航空遙感技術(shù)。LiDAR技術(shù)比傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)的精度和自動(dòng)化處理程度更高，作業(yè)成本更低。LiDAR在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用歷史已有10年，它的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括基礎(chǔ)測(cè)繪、線路設(shè)計(jì)、電力巡線、林業(yè)、數(shù)字城市等領(lǐng)域。

2 LiDAR技術(shù)的工作原理

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)（LiDAR），是集GPS（全球定位系統(tǒng)）、INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）、激光掃描等技術(shù)于一體的三維遙感系統(tǒng)。其具體組成部分通常包括飛行平臺(tái)、控制單元、慣性測(cè)量與定位單元、激光掃描儀、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。激光掃描儀可對(duì)地面采樣點(diǎn)到掃描儀中心之間的距離進(jìn)行測(cè)定。飛行平臺(tái)一般包括直升飛機(jī)和固定翼飛機(jī)。慣性測(cè)量與定位單元包括DGPS（差分全球定位系統(tǒng)）、INS兩部分。DGPS與GPS可對(duì)激光掃描儀中心位置進(jìn)行精確測(cè)定，INS可對(duì)掃描儀的姿態(tài)進(jìn)行測(cè)定。控制單元包括控制、同步、記錄三部分。

LiDAR系統(tǒng)利用掃描儀發(fā)射激光脈沖到地面，再根據(jù)發(fā)射脈沖至脈沖返回掃描儀的時(shí)間，來(lái)計(jì)算出地面激光光斑與定掃描儀中心之間的距離（d）。通過(guò)DGPS測(cè)定掃描儀中心的三維坐標(biāo)（X0，Y0，Z0），再通過(guò)INS確定掃描儀的姿態(tài)參數(shù)（航偏角κ、ω旁向傾角ω、航向傾角φ）。通過(guò)獲得的空間幾何關(guān)系及幾何參數(shù)，就可確定地面測(cè)樣點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y，Z），關(guān)系式如下：

3 LiDAR技術(shù)與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量的區(qū)別

LiDAR技術(shù)可視作一種新型的航空攝影測(cè)量技術(shù)，它與傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量在一些方面較為相似：二者的載體都是飛行器；二者都配備了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量傳感器和GPS（INS）；對(duì)于原始數(shù)據(jù)的處理較為相似，比如斷裂線探測(cè)、數(shù)據(jù)壓縮、粗差過(guò)濾等；二者的研究主題都為：傳感器的集成、數(shù)字信號(hào)的處理分析。LiDAR作為最先進(jìn)的遙感技術(shù)，與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量相比，其優(yōu)勢(shì)還是顯而易見(jiàn)的：

第一，LiDAR技術(shù)是主動(dòng)式測(cè)量方法，是天氣條件的影響小于傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量；

第二，與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量比較，LiDAR野外控制測(cè)量的工作大大減少，只需要很少的幾個(gè)GPS點(diǎn)即可；

第三，LiDAR是光電計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，它集成了計(jì)算機(jī)、激光、INS、GPS等先進(jìn)設(shè)備，其集成度隨著技術(shù)理論的成熟而日益提高，其數(shù)據(jù)處理速度快，自動(dòng)化程度高，外業(yè)工作量少，且成果精度高；

第四，在進(jìn)行激光雷達(dá)掃描的同時(shí)，還可以進(jìn)行數(shù)碼航空攝影測(cè)量，不需做像控，直接可以解算出外方位元素，構(gòu)建三維模型、生成正射影像DOM，是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量的擴(kuò)充；

4 LiDAR技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用

4.1輸電線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)

4.1.1數(shù)據(jù)處理

LiDAR數(shù)據(jù)一般包括回波強(qiáng)度圖像和距離圖像數(shù)據(jù)（也叫激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)）。對(duì)距離圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類：非地面激光點(diǎn)云和地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)。根據(jù)DGPS和INS獲得的航空數(shù)碼影像內(nèi)外方位元素、DEM數(shù)據(jù)，就可糾正航空數(shù)碼正射影像，獲得數(shù)字正射圖像（DOM）數(shù)據(jù)。直接利用距離圖像數(shù)據(jù)，可生成數(shù)字表面模型（DSM）數(shù)據(jù)，提取植被、道路房屋等信息。利用DEM或地面激光點(diǎn)云可以直接生成等高線、斷面圖（剖面圖）。

4.1.2優(yōu)化選線

在輸電線路設(shè)計(jì)中，選擇線路路徑是一個(gè)重要內(nèi)容，隨著各級(jí)地方政府對(duì)輸電線路通道審批的日益嚴(yán)格，對(duì)于有新增工廠或房屋的地段，選擇輸電線路通道變得更加的困難。在重要避讓、重要跨越等緊張地段，以及地方規(guī)劃范圍以內(nèi)，對(duì)線路通道的精度要求非常高，而這些因素對(duì)整個(gè)路徑方案的成敗起著決定性作用，傳統(tǒng)選線方式工作量特別大，經(jīng)常需要多次反復(fù)，且很難達(dá)最佳方案，而運(yùn)用高精度的LiDAR技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化選線。利用LiDAR系統(tǒng)中的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)，技術(shù)人員判讀地形地物，測(cè)量、獲取空間信息更加地便捷、準(zhǔn)確，選線更為精確，平斷面測(cè)圖的精度更高，塔位選擇也更加合理。

4.2巡線中的LiDAR技術(shù)應(yīng)用

利用LiDAR系統(tǒng)巡線，在激光束遇到樹木、桿塔或電纜時(shí)，信號(hào)返回，即可確定掃面對(duì)象的位置，確定輸電線路相當(dāng)于植被的安全距離。LiDAR系統(tǒng)對(duì)多個(gè)回波信號(hào)進(jìn)行記錄時(shí)，提取并處理不同回波的信息，以獲得樹高信息、樹木底部的地形信息。LiDAR數(shù)據(jù)的密度較高，適宜描述樹冠形狀，它還可從數(shù)字影像中提取光譜信息，根據(jù)光譜信息可區(qū)分出闊葉樹和針葉樹。再處理數(shù)據(jù)后，還可對(duì)植被覆蓋情況進(jìn)行分析，對(duì)其進(jìn)行分類，計(jì)算出樹種、樹高、林木體積，對(duì)植物生長(zhǎng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在獲取了線路走廊中主要樹種的生長(zhǎng)情況后，根據(jù)運(yùn)行規(guī)程，通過(guò)直升機(jī)激光掃描，就可計(jì)算出樹木的最佳剪枝、砍伐量，從而滿足輸電線路安全運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：集成電路及應(yīng)用范文

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院 理工系，陜西 西安 710100）

摘 要：電路分析基礎(chǔ)是各電類專業(yè)的先導(dǎo)課程，學(xué)好本課程對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有重大意義.本文從課程教學(xué)方法入手，提出了課程的改革思路與方法，實(shí)踐證明這些方法有效并可逐步推廣應(yīng)用.

關(guān)鍵詞 ：電路分析；教改；應(yīng)用型

中圖分類號(hào)：G642.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）08-0247-02

基金項(xiàng)目： 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目（14JG09）；陜西省教育廳自然科學(xué)類專項(xiàng)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目（NO:14JK2170）

0 引言

“電路分析”作為電氣信息類專業(yè)(0806)、儀器儀表類(0804)和電子信息科學(xué)類(0712)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是機(jī)械類(0803)、能源動(dòng)力類(0805)和海洋工程類(0813)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，都是相關(guān)專業(yè)研究生入學(xué)考試必考科目.由此可見(jiàn)，這些課程在人才培養(yǎng)中舉足輕重.就我校而言，在電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、汽車服務(wù)工程以及工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)都開設(shè)了電路分析基礎(chǔ)課程，在土木工程專業(yè)、建筑工程專業(yè)也開設(shè)有課程性質(zhì)相近的電工學(xué)課程.我校具有一個(gè)獨(dú)立的電路分析實(shí)驗(yàn)室，擁有電路分析實(shí)驗(yàn)箱18套.雖然不同的專業(yè)教學(xué)重點(diǎn)各有不同，但是電路分析的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的.因此開展電路分析教學(xué)改革對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新與應(yīng)用型人才具有重大意義.

為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和教改的要求，任課教師從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法及手段到考核標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了調(diào)整.電路分析課屬于經(jīng)典電路理論，在教學(xué)中應(yīng)突出經(jīng)典理論的基本概念及規(guī)律，提高教學(xué)效率.隨著電路理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，大量繁雜的計(jì)算應(yīng)放在現(xiàn)代電路分析中解決.在教學(xué)方法上，應(yīng)將傳統(tǒng)的注重知識(shí)內(nèi)容的順序教學(xué)方式與注重知識(shí)關(guān)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)方式相結(jié)合.從培養(yǎng)科研能力，提高學(xué)生素質(zhì)出發(fā)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)電路分析中的模型概念，它是電路分析的基礎(chǔ).教學(xué)方式及手段是使學(xué)生掌握課程內(nèi)容的關(guān)鍵，應(yīng)將課堂教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相結(jié)合，標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)與電子教案相結(jié)合，同時(shí)還應(yīng)該將答疑與質(zhì)疑相結(jié)合，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，筆試考核與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，平時(shí)作業(yè)，甚至口試等考核方式相結(jié)合.

1 教學(xué)改革的思路與方法

1.1 經(jīng)典電路理論與現(xiàn)代分析手段相結(jié)合

電路理論發(fā)展至今已近一個(gè)世紀(jì)[1].早期的電路理論是在物理學(xué)中電磁學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的.當(dāng)時(shí)主要研究的對(duì)象是線性非時(shí)變無(wú)源電路，并形成了完整的經(jīng)典分析方法，這些方法同時(shí)也是近代電路分析方法的基礎(chǔ)，因此應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)中必須牢固掌握的.傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容包括直流電路的分析，交流電路的分析及動(dòng)態(tài)電路的分析.教學(xué)中應(yīng)以分析簡(jiǎn)單電路為主，突出基本概念，避免繁雜的數(shù)學(xué)計(jì)算.自20世紀(jì)60年代，電路理論發(fā)生了重大變革，從原來(lái)主要研究線性非時(shí)變無(wú)源電路，進(jìn)一步發(fā)展到非線性時(shí)變有源電路.由于近代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，傳統(tǒng)的分析手段難以完成復(fù)雜的分析.為了適應(yīng)電路理論發(fā)展的要求，應(yīng)在教學(xué)中適量增加近代電路的分析方法及手段，如有源電路的分析，非線性電路的分析，矩陣分析方法，網(wǎng)絡(luò)分析方法等.其主要特征是計(jì)算機(jī)輔助分析的應(yīng)用.加強(qiáng)這方面的教學(xué)是該課發(fā)展的要求，也是學(xué)生學(xué)好后續(xù)課程的基礎(chǔ).

1.2 順序教學(xué)方式與知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)方式相結(jié)合

以往的教學(xué)方式是以知識(shí)內(nèi)容順序，按部就班地一章一章地進(jìn)行，學(xué)生被動(dòng)地一章一章地學(xué)，難以形成對(duì)所學(xué)知識(shí)的整體認(rèn)識(shí).實(shí)際上，電路分析同許多其它學(xué)科一樣，都有一套完整的體系，其中的各要素有著密切的聯(lián)系，它同知識(shí)的具體內(nèi)容，公式，定理相比，更容易理解和掌握.學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)期間要學(xué)習(xí)許多具體的知識(shí)內(nèi)容，要求學(xué)生幾年以后仍然牢記如此眾多的內(nèi)容既不實(shí)際，也不必要.從提高能力和素質(zhì)出發(fā)，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在今后遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能分析問(wèn)題的實(shí)質(zhì)所在，知道解決問(wèn)題的途徑，而不是死記書本知識(shí).知識(shí)的具體內(nèi)容是知識(shí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，知識(shí)結(jié)構(gòu)是知識(shí)內(nèi)容之間的有機(jī)聯(lián)系.兩種方式相結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，既培養(yǎng)了技能，又提高了素質(zhì)及科研能力.

1.3 課堂教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)的教學(xué)手段是以板書教學(xué)為主，主要表現(xiàn)為被動(dòng)式教學(xué)，老師講，學(xué)生聽(tīng).這樣就造成學(xué)生認(rèn)為只有寫到黑板上的內(nèi)容才是課程所要求的.例如：將一個(gè)聲表面波器件[2]畫在黑板上花費(fèi)大約3分鐘，對(duì)于45分鐘的課堂時(shí)間來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠長(zhǎng)了.隨著計(jì)算機(jī)的普及，教學(xué)應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段，就可以節(jié)省很多時(shí)間.所以應(yīng)從單調(diào)的黑板式課堂教學(xué)向計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的方向發(fā)展.課堂不應(yīng)該是單向灌輸知識(shí)的場(chǎng)所，應(yīng)該是教師與學(xué)生相互交流的場(chǎng)所，是體現(xiàn)主講教師教學(xué)風(fēng)格，教學(xué)思想教學(xué)藝術(shù)的平臺(tái).

1.4 標(biāo)準(zhǔn)化考核與能力考核相結(jié)合

一支筆一張紙式的考核方式一直是考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要形式.但是，為了使考核標(biāo)準(zhǔn)化，使其具有一定的客觀型，合理性和可比性，應(yīng)逐步建立同計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)相配套的試題庫(kù)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及考核成績(jī)分析系統(tǒng).能力考核是考試改革的難點(diǎn)，它受許多因素的限制.在目前情況下，應(yīng)將筆試與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，期末考試與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合，有條件時(shí)可結(jié)合口試或部分口試來(lái)考核學(xué)生成績(jī).

2 具體作法及效果

2.1 注意課程內(nèi)容的先進(jìn)性，電路分析課程經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，內(nèi)容較多，因此，必須結(jié)合國(guó)內(nèi)外電路分析課程的最新研究成果確定課程內(nèi)容，課程要傳授先進(jìn)的知識(shí)內(nèi)容和方法.達(dá)到知識(shí)先進(jìn)并學(xué)以實(shí)用.

2.2 將現(xiàn)代教育理論使用在電路分析教學(xué)中[3]，樹立先進(jìn)的教學(xué)理念，重視素質(zhì)培養(yǎng)通過(guò)組織教師研討、與學(xué)生對(duì)話、進(jìn)行示范教學(xué)等活動(dòng)提高教學(xué)效果.

2.3 研制電路分析課程的電子教案，使用多媒體教學(xué)；采用多種教學(xué)方法和手段，采用多媒體技術(shù)輔助講解具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)，使傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合.

2.4 建立網(wǎng)上課堂，樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)思想，加強(qiáng)教與學(xué)的信息交流，重視對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，啟發(fā)學(xué)生的探索精神.

2.5 加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合.在電路分析理論課（必修課）開設(shè)的同時(shí)開設(shè)“電路實(shí)驗(yàn)”，促進(jìn)知識(shí)的深化和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力.增加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際解決問(wèn)題的能力.

3 結(jié)束語(yǔ)

本方案改變傳統(tǒng)的板書式教學(xué)使用多媒體教學(xué)，教學(xué)手段新穎.用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而更好的理解和掌握知識(shí)點(diǎn).考核方式增加口試，可以加深學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握程度.從而提高了電路分析課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕譚永霞.電路分析基礎(chǔ)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2009.1-3.