集成電路的設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：集成電路的設(shè)計范文

[關(guān)鍵詞]集成電路布圖設(shè)計，法律保護，知識產(chǎn)權(quán)

一、引言：保護的意義

集成電路，按照《簡明大不列顛百科全書》的解釋，是指利用不同的加工工藝，在一塊連續(xù)不斷的襯底材料上同時做出大量的晶體管、電阻和二極管等電路元件，并將它們進行互聯(lián)。[1]1958年，世界上第一塊集成電路誕生，引發(fā)出一場新的工業(yè)革命。集成電路的發(fā)明和發(fā)展，導(dǎo)致了現(xiàn)代電子信息技術(shù)的興起。在當(dāng)代世界新科技革命發(fā)展進程中，以集成電路為基礎(chǔ)、以計算機和通訊技術(shù)為主體的電子信息是最活躍的先導(dǎo)技術(shù)，同時又是一種嶄新的具有巨大潛力的生產(chǎn)力。而從生產(chǎn)的規(guī)模和市場的效應(yīng)來看，2000年世界上集成電路的銷售額約為2000億美元，目前世界集成電路的人均消費量大約為20-30塊。[2]中國的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于60年代，雖然在發(fā)展速度上滯后于發(fā)達國家，但也已經(jīng)初具規(guī)模并在不斷壯大之中。有人認為，“集成電路工業(yè)不僅是現(xiàn)代國際技術(shù)經(jīng)濟競爭的制高點，而且是影響各國未來‘球籍’的基本因素。如果把石油比作近現(xiàn)代工業(yè)的血液的話，那么完全可以把小小的芯片（集成電路）比作先導(dǎo)和超現(xiàn)代工業(yè)和生活的某種‘母體’，它是一個國家高附加值收益的富源，也是其綜合國力的基石?！盵3]因此，從國家的產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向來看，我們需要為集成電路工業(yè)的發(fā)展提供制度上的激勵，而最根本的促進措施就是在集成電路的最初開發(fā)完成（形成布圖設(shè)計）的時候賦予開發(fā)者一定的權(quán)利，使相關(guān)保護可以延及于其后的生產(chǎn)過程。

而從動態(tài)的市場交易層面來考察，我們也可以發(fā)現(xiàn)對集成電路布圖設(shè)計進行保護的意義。依照科斯定理，技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的背后是巨大而復(fù)雜的創(chuàng)造性勞動投入與資本投入，這需要仰仗市場來收回成本與獲取收益，而一個重要的前提是解決市場交易雙方的產(chǎn)權(quán)問題。[4]這一點不僅對含有集成電路的最終產(chǎn)品是重要的，對作為中間產(chǎn)品的集成電路布圖設(shè)計同樣重要。因為在社會化大生產(chǎn)的條件下，專業(yè)的分工越來越細致，交易不只是在產(chǎn)品最終完成之后才發(fā)生，而是與生產(chǎn)的過程相交織。例如一個手機的生產(chǎn)廠商可能只進行各個部件的組裝，而核心的芯片以及其他的外殼等可能都是由別的開發(fā)商完成的。因此在這里明確集成電路布圖設(shè)計的知識產(chǎn)權(quán)就是非常重要的，實際上這也是任何涉及基礎(chǔ)性技術(shù)的生產(chǎn)領(lǐng)域必然要首先解決的問題。

對集成電路布圖設(shè)計進行保護的另一個基本考慮是維護投資者的利益。這也是當(dāng)代知識產(chǎn)權(quán)立法的一個漸變的趨勢，在數(shù)據(jù)庫保護和藥品專利授予等方面也有所體現(xiàn)。集成電路布圖設(shè)計的創(chuàng)造是一個以大量資金為依托、以相當(dāng)?shù)闹橇ν度霝橹鲗?dǎo)、以豐富的相關(guān)技術(shù)來支撐，并仍然有失敗風(fēng)險的研發(fā)過程。[5]而新產(chǎn)品一旦上市，不法廠商利用先進的設(shè)備和技術(shù)，對該芯片進行解剖、顯微拍照、逐層腐蝕和分析，或者利用激光技術(shù)逐層掃描、拍照，將芯片的布圖設(shè)計復(fù)制出來，很快就能仿制出該芯片并大量生產(chǎn)，并以較低的價格占領(lǐng)原開發(fā)者的市場。[6]在這種情況下，知識產(chǎn)權(quán)法應(yīng)當(dāng)為付出大量投資和智力勞動并最早生產(chǎn)出有益的集成電路產(chǎn)品的主體提供恰當(dāng)?shù)谋Ｗo。

對集成電路布圖設(shè)計進行法律保護的意義還在于通過國際貿(mào)易學(xué)習(xí)和研究國外先進的集成電路技術(shù)，減少我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成本。如何在落后的高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，真正利用好后發(fā)優(yōu)勢，是每一個發(fā)展中國家都必須審慎考慮的問題。筆者個人以為，在集成電路技術(shù)領(lǐng)域我們可以采用“欲擒故縱”的策略。首先明確我們保護集成電路布圖設(shè)計知識產(chǎn)權(quán)的立場，然后利用“反向工程”進行我們自己的創(chuàng)新。當(dāng)然，這種創(chuàng)新的實行以及其后對創(chuàng)新產(chǎn)品的布圖設(shè)計保護還需要我們的企業(yè)加強法律意識投資，與外國廠商合作時簽訂明確的合同，避免不必要的利益糾紛。在這方面，國家專用集成電路系統(tǒng)工程研究中心的實踐已經(jīng)提供了較好的可資借鑒的經(jīng)驗。[7

第2篇：集成電路的設(shè)計范文

關(guān)鍵詞:PC機;C語言;單片機;硬件;集成塊;數(shù)字集成電路測試儀

中圖分類號:TN431文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0035-02

在數(shù)字電路實驗室,集成塊是常見的,由于它的體積較小,性能的好壞很難判斷。因此,這里提出運用了單片機原理、C語言、通信原理、低頻電路、數(shù)字電路等基本知識,設(shè)計了一臺基于PC機的數(shù)字集成電路通用測試儀。這里主要探討硬件電路構(gòu)思與設(shè)計。

該測試儀主要是運用單片機的接口與顯示程序和C語言的串行通訊程序來測試14管腳、16管腳的74Ls系列的集成塊好壞。主要用到單片機CPU集成塊89C51、驅(qū)動器集成塊164、通信集成塊232。該測試儀運用發(fā)光二極管實測燈與標(biāo)準燈的發(fā)光情況相比較,來判斷其好壞。該方法簡單方便,是實驗室不可缺少的工具之一。

一、想法的來源

一塊小小的集成塊,如何才能判斷它的好壞呢?當(dāng)然,有一些集成塊在工作時是可以用萬用表測量其管腳電壓來判斷它的好壞,但是比較麻煩。

“數(shù)字集成電路通用測試儀”,目的是能夠簡單而且方便地測試集成塊的好壞。它主要是運用單片機的匯編語言和C語言來編程,還要用到通信原理、數(shù)字電路等知識。

該測試儀可以單拍測試,也可以連續(xù)測試,通過串行通訊送過來的數(shù)據(jù),用發(fā)光二極管的發(fā)光情況來判斷。用實測燈(綠色二極管)與標(biāo)準燈(紅色二極管)的亮暗來比較,如果兩者發(fā)光情況一致,則表示通過,說明集成塊是好的;如果不一致,則表示通不過,說明有管腳壞了。

有了這種測試儀,我們可以很方便地判斷集成塊的好壞,減少了實驗室人員的工作量,具有很強的實用性。

二、總體設(shè)計

(一)技術(shù)指標(biāo)

1.測試管腳數(shù)≤16PIN;

2.測試速度

3.測試品種可任意更換。

(二)技術(shù)要求

1.能對各種數(shù)字集成電路進行功能測試。

2.可連續(xù)測試,連續(xù)測試時,每按一次按鈕,可全部測完,發(fā)光二極管上給出合格(失敗)判斷,并將測試結(jié)果在PC機上顯示。

3.也可單拍測試,單拍測試時,每按一次按鈕,進行一個節(jié)拍的測試并在顯示器顯示節(jié)拍號。

4.通過鍵盤操作,可將盤上的品種程序調(diào)入測試儀,測試結(jié)果通過串口回送PC機,PC機在屏幕上能顯示合格管腳圖形及實測管腳圖形。

(三)硬件設(shè)計

對于生活在現(xiàn)代科技發(fā)達的社會技術(shù)人員來說,軟件已經(jīng)成為一種時尚,有了軟件,提高了現(xiàn)代人生存的速度,但是,有些軟件的應(yīng)用必須在硬件的基礎(chǔ)上才能夠使用。對硬件電路的設(shè)計不但要熟練掌握低頻電路原理、高頻電路原理、數(shù)字電路原理、還得熟練掌握電子設(shè)計自動化(EDA)的技術(shù)。

(四)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計和硬件設(shè)計必須結(jié)合進行。在本次課題設(shè)計中,主要是運用LCAW軟件和C語言進行編程,用PROTEL軟件畫原理圖。

基于PC機的數(shù)字集成電路通用測試儀設(shè)計時所用到的元件比較多,設(shè)計時必須根據(jù)原理圖仔細安裝,熟練掌握有關(guān)軟件的使用,并且特別要注意軟、硬件的結(jié)合使用。

三、硬件電路的設(shè)計

如一般的計算機系統(tǒng)一樣,單片機的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件所組成。硬件由單片機、擴展的存儲器、輸入/輸出設(shè)備等硬部件組成的機器,軟件是各種工作程序的總稱。硬件和軟件只有緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)一致,才能組成高性能的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。在系統(tǒng)的研制過程中,軟硬件的功能總是不斷地調(diào)整,以便于相互適應(yīng)。硬件設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計要求,在所選擇的機型的基礎(chǔ)上,具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件,設(shè)計出系統(tǒng)的電路原理圖,必要時做一些部件實驗,以驗證電路圖的正確性,以及工藝加工的設(shè)計加工、印制板的制作、樣機的組裝。

(一)硬件設(shè)計要點

一個設(shè)計確定后,經(jīng)過詳細調(diào)研,可能產(chǎn)生多種設(shè)計方案,在眾多的設(shè)計方案中怎樣選擇?為使硬件設(shè)計盡可能合理,應(yīng)重點考慮以下幾點:

1.盡可能選擇功能強的芯片,以簡化電路。

2.留有余地。在設(shè)計硬件電路時,要考慮到將來修改、擴展的方便。ROM空間、RAM空間、I/O端口,在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時,往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽略的問題,而這些問題是不能單靠軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集,就必須增加輸入檢測端,有些物理量需要控制,就必須增加輸出端。如果在硬件設(shè)計之初就多設(shè)計出一些I/O端口,這個問題就會迎刃而解;A/D和D/A通道和I/O端口同樣的原因留出一些A/D和D/A通道,將來可能會解決大問題。

3.以軟代硬。單片機和數(shù)字電路本質(zhì)的區(qū)別就是它具有軟件系統(tǒng)。很多硬件電路能做到的,軟件也能做到。原則上,只要軟件能做到的就不用硬件。硬件多了不但增加成本,而且系統(tǒng)故障率也提高了。以軟代硬的實質(zhì)是以時間代空間,軟件執(zhí)行過程需要消耗時間,因此,這種代替帶來的不足就是實時性下降,在實時性不高的場合,以軟代硬是很合算的。

4.工藝設(shè)計。包括機箱、面板、配線、接插件等。必須考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。另外,硬件抗干擾措施也必須在硬件設(shè)計時一并考慮進去。

(二)所用芯片介紹

硬件設(shè)計的步驟中的第一步就是查找可能涉及的芯片的資料。這是一步非常重要的步驟。它是硬件電路設(shè)計正確性和可靠性的基礎(chǔ)。

1.89C51芯片的簡介。AT89C51是一種低功耗、高性能內(nèi)含4K字節(jié)閃電存儲(Flash memory)的8位CMOS微控制器。片內(nèi)閃電存儲器的程序代碼或數(shù)據(jù)可在線寫入,亦可通過常規(guī)的編程器編程。AT89C51芯片內(nèi)部具有下列硬件資源:4K字節(jié)閃電存儲器,128字節(jié)RAM ,32條I/O線,兩個16位定時/計數(shù)器,五源兩級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片內(nèi)震蕩器及時鐘電路等。AT89C51片內(nèi)含三個封鎖位,若封鎖位LB1已被編程,則EA引腳上的邏輯電平在芯片復(fù)位時被采樣并鎖存。但如果該器件上電時無復(fù)位,那么相應(yīng)鎖存器便被初始化為隨機值,此值將保持到復(fù)位時止。片內(nèi)閃電存儲器的編程,AT89C51片內(nèi)存儲器售后通常處于擦除狀態(tài),即每一地址單元內(nèi)容均為FFH,人們隨時可對其編程,編程電壓有高壓12V的,也有低壓5V的低壓編程方式為在用戶系統(tǒng)內(nèi)對AT89C51進行編程提供了方便;而高壓編程方式則與常規(guī)的閃電存儲器或EPROM編程器相兼容。

2.RS-232芯片的簡介。RS-232是美國電氣工業(yè)協(xié)會推廣使用的一種串行通信總線標(biāo)準,是DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備,如微機)和DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備,如CRT)間傳輸串行數(shù)據(jù)的總線。TC232內(nèi)部有兩個發(fā)送器和兩個接受器,還有一個電源變換器,是一種廉價RS232電平轉(zhuǎn)換器, RS232C雖共有25根信號線,但在近程通信不需要調(diào)制解調(diào)器的情況下,一般只用少量信號線。若采用直接通信,則通常只用TXD和RXD及地信號線。

3.164芯片的簡介。方式0是外接移位寄存器的工作方式,用以擴展I/O接口。輸出時將發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器中的內(nèi)容串行地址到外部的移位寄存器,輸入時將外部移位寄存器內(nèi)容移入內(nèi)部的移位寄存器,然后寫入內(nèi)部的接受數(shù)據(jù)緩沖器。在以方式0工作時,數(shù)據(jù)由RXD串行地輸入/輸出,TXD輸出移位脈沖,使外部的移位寄存器移位。方式0輸出時,串行口上外接74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器的接口。TXD端輸出的移位脈沖將RXD端輸出的數(shù)據(jù)移入74LS164。CPU發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器SPUF寫入一個數(shù)據(jù),就啟動串行口發(fā)送,對SBUF的寫信號在S6P2時把1寫入輸出移位寄存器的第9位,并使發(fā)送控制電路開始發(fā)送。內(nèi)部的定時邏輯在對SBUF寫和SEND被激活(高電平)之間有一個完整的機器周期。在SEND有效時,輸出移位寄存器中輸出位內(nèi)容送RXD端輸出,移位脈沖由TXD端輸出,它使RXD端的輸出數(shù)據(jù)移入到外部的移位寄存器。

(三)硬件電路的設(shè)計

硬件電路的設(shè)計如下圖所示:

參考文獻

[1]張友德,趙志英,涂時亮.單片微型機原理/應(yīng)用與實驗[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1996.

[2]周仲.國內(nèi)外常用集成電路互換手冊[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社,2001.

第3篇：集成電路的設(shè)計范文

01專項“最”符合重，大，專

在評估03專項中，我們印象最深刻的是：03專項碰到的最大瓶頸是終端(芯片)和軟件。華為、中興現(xiàn)在已經(jīng)是國際知名企業(yè)，他們要想做大做強，一定要在軟件和服務(wù)上下功夫，而所有這些都跟01專項密切相關(guān)。01專項不僅是國家七大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的“螺絲釘”，而且她在當(dāng)好這個“螺絲釘”時，還要打造自己的“螺絲釘”，做好IP(知識產(chǎn)權(quán))模塊和平臺技術(shù)。集成電路設(shè)計不僅要熟悉自己的設(shè)計知識和電路實現(xiàn)的物理知識，還要深入了解電子整機系統(tǒng)的軟硬件知識和要求，并在自己的工作中，建立應(yīng)用服務(wù)平臺。這些特點說明，01專項應(yīng)對的是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，而當(dāng)前我們在這方面又比較落后，處于國際競爭劣勢環(huán)境中。這就要求我們必須在市場經(jīng)濟條件下，發(fā)揮社會主義的優(yōu)勢，舉全國之力，攻克之，重大專項呼應(yīng)了這個要求。

01專頂也是“最”有希望的

最重要的原因是：“時運”已到。最近聽說中央政策研究室寫了一個關(guān)于蘋果公司成為全球最大科技公司的簡報，國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)批給了科技部和教育部。我沒有看到這個簡報和批示，但可以體會到其中的涵義。

我們常講“彎道超車”。蘋果公司就是在lCT(信息和通信技術(shù))產(chǎn)業(yè)由桌面互聯(lián)網(wǎng)向移動互聯(lián)網(wǎng)時代過渡中，實現(xiàn)了創(chuàng)新超越，使自己從上世紀九十年代瀕臨倒閉、需要微軟注資的困境中，一舉超越微軟成為全球科技品牌價值第一和全球股票市值第二(僅次于石油大王?？松梨?的耀眼明星。

這個時代對我們半導(dǎo)體界來說，有一個很大的挑戰(zhàn)。過去按摩爾理念，提高性能的辦法是通過縮小器件尺寸來實現(xiàn)的，而云計算則是通過擴大(而非縮小)計算機集群來提高體系的性能：與此相對應(yīng)的是，過去通過提升集成度(增加功能)和頻率來提高器件或終端單位時間內(nèi)的辦事效率，而云計算則是通過虛擬化提高體系的效率。這是兩種完全不同的理念。這樣一來，就出現(xiàn)了一個很值得重視的變化：過去，要求終端無比強大，不斷提高終端本地的應(yīng)用效率，即做得更快、更強、更好；而現(xiàn)在，在大多數(shù)情況下，終端成了一個“好瀏覽器”，導(dǎo)致了終端模式的多樣化和智能化，并成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個組成部分，主要用于信息的消費，而不是信息的生產(chǎn)。這也是我們信息板塊監(jiān)督評估組的共識。

第4篇：集成電路的設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】 集成電路 設(shè)計 乘法器 低功耗算法 實現(xiàn)技術(shù)

一、引言

低功耗設(shè)計一般可以分成兩種：動態(tài)和靜態(tài)技術(shù)。靜態(tài)化技術(shù)一般是從系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理出發(fā)，使系統(tǒng)的功耗得到降低，比如選擇低功耗的器件；動態(tài)化技術(shù)主要是使系統(tǒng)運行得到改變來降低功耗，比如按照實際運行情況對器件的工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。

二、定點乘法運算優(yōu)化

目前，集成電路的設(shè)計中，定點乘法運算一般都使用移位相加算法邏輯，具有方便理解、簡單和直接的優(yōu)點，但是缺陷也很明顯，運算的效率比較低，需要數(shù)量很多的硬件設(shè)備，占用的資源也比較多。在普通的移位相加算法內(nèi)，每位乘數(shù)都會出現(xiàn)積，運算量比較大，事實上，如果某位乘數(shù)是0，就不需要開展累加性的運算，所以累加器完成次數(shù)要和乘數(shù)中值是1的位數(shù)有明確關(guān)系，如果可以降低中值是1的位數(shù)，就能夠降低需要運算的累加次數(shù)。

1、BOOTH算法思想。就是使乘數(shù)和某一較大整數(shù)相近，然后借助這一整數(shù)和被乘數(shù)之積，減去對應(yīng)數(shù)值補碼和被乘數(shù)乘積來計算，能夠提升運算的效率。BOOTH算法被稱作補碼移位算法，符號位是參與到運算的，運算數(shù)都借助補碼進行表示。乘數(shù)的末位會增加附加位，初值是0。對乘數(shù)的最末兩位進行觀察，00對部分積進行向右移動移位的操作，01則對部分積的被乘數(shù)相加然后取其補碼，結(jié)果向右移動一位，10則對部分積的被乘數(shù)相減，取其補碼，結(jié)果向右移動一位，11則直接額對部分積執(zhí)行向右移動一位的操作。根據(jù)上述算法，對n+1步進行操作，那么第n+1不就不用在位移，最終的結(jié)果就是運算的結(jié)果。

2、定點乘法運算中乘法系數(shù)優(yōu)化的算法。以BOOTH算法那為基礎(chǔ)，還有一種更先進的算法，屬于三元數(shù)值系統(tǒng)，能夠降低硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如果乘數(shù)系數(shù)是2的整數(shù)次冪時，乘法能夠借助移位實現(xiàn)，這就使占用的硬件資源得到降低。為了降低系數(shù)二進制表示內(nèi)非零位個數(shù)，通常使用帶符號的二進制對整數(shù)進行表示。這一方法的優(yōu)點如下：只利用了加法和位移，整個算法過程是以非零位不同的位置為基礎(chǔ)，和其他的算法比較起來，更加準確，有限的字長也沒有對程度有太大的影響。

3、數(shù)字濾波器編碼的優(yōu)化。設(shè)計芯片時，為了使類型不同的數(shù)字濾波器能夠盡量降低面積，并加快速度，發(fā)展出一些優(yōu)秀數(shù)乘與編碼算法。先對信號進行處理時，首先會從模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)輸出，然后把信號由高頻率載波信號降低到基帶信號并解調(diào)，要想得到理想的信號需要不同階段濾波。包括把較高采樣率降低到降低采樣率，然后借助解調(diào)轉(zhuǎn)換至基帶的頻率，基帶信號的頻率比采樣的頻率范圍低，因此借助抽取濾波器進一步抽取信號，進而得出有用信號。

三、集成電路設(shè)計中乘法器低功耗實現(xiàn)技術(shù)

1、編碼優(yōu)化算法實現(xiàn)技術(shù)。首先，可以把編碼優(yōu)化算法實現(xiàn)成一個VHDL函數(shù)，然后存進庫中和乘法器進行分離。接著，對乘法器的木塊進行設(shè)計和優(yōu)化，最后算出乘法運算的結(jié)果并輸出。在模塊的內(nèi)部，對編碼優(yōu)化函數(shù)進行調(diào)用，將優(yōu)化乘法器類屬參數(shù)當(dāng)做這一函數(shù)的輸入，輸出的結(jié)果中，三個變量分別表示三個常數(shù)。優(yōu)化的結(jié)果使用常數(shù)來表示，原因為在乘法器的綜合初期，上述三個常數(shù)能夠按照優(yōu)化函數(shù)的計算而得出，進行綜合之后，乘法器按照這三個常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對應(yīng)移位加的結(jié)構(gòu)，而且對加法的結(jié)果進行計算，這是優(yōu)化算法的邏輯單元是在庫中保存的，不會算進優(yōu)化之后的乘法器。為了對這一技術(shù)優(yōu)化的效果進行驗證，可以將相同射頻的模塊當(dāng)做測試的平臺，在模塊內(nèi)全部乘法器都被優(yōu)化乘法器的模塊替代后，導(dǎo)入RTL的代碼，對功耗結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)總功耗和邏輯單元都有所下降，面積也有所降低。在對硬件進行測試時，使用編碼優(yōu)化算法對射頻模塊進行匹配開展測試，結(jié)果顯示邏輯占用率是4.5%，產(chǎn)生寄存器的總數(shù)是13559，存儲單元的占用率是4.6%。

2、缺省優(yōu)化算法實現(xiàn)技術(shù)研究。根據(jù)缺省優(yōu)化算法模式，用VHDL函數(shù)的形式和小數(shù)乘法器相分x并存進庫中。對優(yōu)化乘法器的模塊進行設(shè)計，在進行綜合的初期，常數(shù)是由優(yōu)化算法經(jīng)過計算而得出的，在進行綜合之后，乘法器按照常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對應(yīng)移位加結(jié)構(gòu)，并開展右移缺省操作，計算的結(jié)果在小數(shù)化處理之后從模塊的輸出端內(nèi)輸出。經(jīng)過實驗，發(fā)現(xiàn)總功耗有所降低，面積也有降低。

結(jié)語：綜上所述，集成電路設(shè)計中乘法器的低功耗算法與實現(xiàn)技術(shù)具有重要意義，需要引起相關(guān)人員的重視，不斷對這一技術(shù)進行改進與完善，切實發(fā)揮出低功耗算法的作用，進而促進集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。

參 考 文 獻

第5篇：集成電路的設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：集成電路；畢業(yè)論文指導(dǎo)；實踐教學(xué)

本科畢業(yè)論文是目前高?？疾鞂W(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)和基本技能的一個綜合性實踐課程，目的在于提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。通過本科畢業(yè)論文將大學(xué)生四年的學(xué)習(xí)進行深化和升華，最終為社會輸送具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才 。

作為一名工作多年的高校教師，指導(dǎo)了多屆集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)本科畢業(yè)論文工作。在實際的教學(xué)指導(dǎo)實踐過程中，結(jié)合工科類專業(yè)特點以及畢業(yè)論文工作的各個環(huán)節(jié)，對于如何提高工科類本科畢業(yè)生的畢業(yè)論文質(zhì)量，鍛煉學(xué)生的實踐能力，做出如下的一些思考和探討。

一、 論文選題與資料查閱

論文題目選定是整個論文工作開始的第一步，也是至關(guān)重要的一步。指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)集成電路專業(yè)特點，結(jié)合相關(guān)學(xué)科前沿、熱點問題、實際教學(xué)情況及軟硬件的實踐條件，制定出具有一定科學(xué)性、創(chuàng)新性、實用性的課題，使得學(xué)生在論文工作中體會到研究工作的重要意義和樂趣，使學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力得到充分的發(fā)揮和提高。同時，指導(dǎo)教師可結(jié)合自己的科研工作，將所承擔(dān)的科研課題提出相應(yīng)的子課題供學(xué)生選擇，對于即將讀研的學(xué)生則是今后學(xué)習(xí)和科研工作的一個簡單借鑒和延續(xù)。我校集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)本科生人數(shù)眾多，指導(dǎo)教師在模擬、數(shù)字、射頻集成電路設(shè)計等多個領(lǐng)域制定題目的同時，需考慮選擇制定不同難易程度的畢業(yè)課題，滿足不同層次的學(xué)生選題需求，保證每個學(xué)生都能夠最大限度地發(fā)揮個人能力，順利完成畢業(yè)論文工作。

其次，學(xué)生應(yīng)通過查閱大量的文獻資料，在充分理解論文題目的實際意義和課題內(nèi)容的基礎(chǔ)上，判斷是否可以按時地獨立完成。因此，文獻查閱的準備工作顯得尤為重要，不容忽視。而一些學(xué)生意識不到其重要性，盲目草率地進行選擇，致使超出個人理解和實踐的能力范圍，無法保證畢業(yè)論文的順利進行和論文質(zhì)量。還有一些學(xué)生，文獻檢索能力不強，不知道如何利用科技文獻檢索工具來獲得自己需要的文獻。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生此方面的能力，指導(dǎo)學(xué)生選擇正確的檢索工具，學(xué)習(xí)掌握檢索技巧，提高工作效率。

所以，通過查閱大量文獻資料進行合理選題，是確保論文質(zhì)量及論文工作順利完成的首要步驟。

二、 論文開題

學(xué)生圍繞選定的論文課題，借助圖書館、網(wǎng)絡(luò)信息庫、教科書及參考書籍等多方途徑查閱理解國內(nèi)外的相關(guān)文獻資料，獨立擬定合理的工作方案及工作進度安排，與指導(dǎo)教師討論開展畢業(yè)論文工作的可行性和合理性，為開題做好充分的準備。

本專業(yè)的論文開題工作是由多名專業(yè)指導(dǎo)教師參與完成的。通過聽取每位學(xué)生的開題匯報，了解學(xué)生對論文課題理解掌握情況、工作內(nèi)容的難易程度和飽滿程度、工作進度安排情況、論文成果的檢驗形式等情況，給出合理意見，避免出現(xiàn)理解偏頗或不符合畢業(yè)論文要求的情形。所以，論文開題也是非常重要的環(huán)節(jié)，不可只是走走形式過場，而忽略該環(huán)節(jié)對于論文把關(guān)的重要性以及各位指導(dǎo)教師給出寶貴意見的機會。

三、 論文工作開展過程

論文工作的開展過程是整個論文工作的主體部分，也是歷時最長的一個階段。指導(dǎo)教師要指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工作進度及擬定的工作方案，按期完成每一階段的工作任務(wù)；同時，指導(dǎo)學(xué)生做好實驗數(shù)據(jù)、實驗圖片等的記錄與存儲，并正確處理實驗數(shù)據(jù)和分析相關(guān)數(shù)據(jù)反映的問題；通過數(shù)據(jù)對比，引導(dǎo)學(xué)生去探索存在的問題和解決的方法，真正地將所學(xué)知識運用到實踐中，為論文撰寫及答辯做好準備。

指導(dǎo)過程中應(yīng)因材施教，對于能力稍弱的學(xué)生，幫助學(xué)生掌握和理解相關(guān)的理論知識，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨立思考和實踐操作能力；對于能力較強的學(xué)生，則以“學(xué)生為主，教師為輔”的原則，用討論提問的方式，鼓勵和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，并在過程中不斷拋出技術(shù)要點和難點，激發(fā)學(xué)生積極思考，鍛煉學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。讓不同層次的學(xué)生都能夠通過畢業(yè)論文工作得到適當(dāng)?shù)腻憻捄吞岣?，最大限度地激發(fā)學(xué)生的個人潛能，為今后的就業(yè)和科研工作等積累良好的經(jīng)驗和基礎(chǔ)。

某些學(xué)生在畢業(yè)論文過程中，也會存在著因修補學(xué)分、找工作、實習(xí)、考研或其他原因而出現(xiàn)論文工作遲滯或停頓的情況。因此，在指導(dǎo)畢業(yè)論文工作的同時，也需要完善指導(dǎo)教師對于學(xué)生的管理制度。除經(jīng)常組織小組會議，進行工作進展匯報外，還可充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺資源實時交流；在實現(xiàn)靈活管理的同時，能夠有效進行師生溝通，及時解決各階段遇到的問題并修正偏差，確保論文工作按時完成。近兩年，本專業(yè)的本科生畢業(yè)論文開展過程中，我們實施了畢業(yè)論文師生見面記錄工作，督促教師和學(xué)生順利開展畢業(yè)論文工作，效果較好。

四、 畢業(yè)論文撰寫

畢業(yè)論文的撰寫工作是讓學(xué)生對課題的背景意義、工作原理、實驗內(nèi)容及方法、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論等各個方面進行整理和撰寫，并為答辯做準備。指導(dǎo)教師須在此階段進行嚴格把關(guān)，對論文結(jié)構(gòu)的合理性、論文內(nèi)容的豐富性、論文格式排版的規(guī)范性等方面給予合理的指導(dǎo)，同時對于寫作語言的表達、專業(yè)詞匯的合理運用、數(shù)據(jù)結(jié)果詳細準確的分析說明、圖表表格的清晰表達等多方面進行審核監(jiān)督，以幫助學(xué)生達到畢業(yè)論文的撰寫要求。在論文撰寫過程中，引導(dǎo)學(xué)生實事求是、嚴謹務(wù)實，堅決杜絕偽造數(shù)據(jù)、編造結(jié)果等虛假投機的行為，讓學(xué)生明白誠實的重要性。良好的誠信度將是他們今后走入社會、走上工作崗位后需要具備的非常貴重的品質(zhì)。

近兩年，我們在本專業(yè)的本科生畢業(yè)論文工作中實施了“導(dǎo)師互審”環(huán)節(jié)。在答辯前，將不同指導(dǎo)教師的學(xué)生論文送至其他指導(dǎo)教師處進行審核批閱，在進行相互監(jiān)督的同時為學(xué)生從不同角度更全面地提出合理指導(dǎo)意見，幫助學(xué)生更好地完成畢業(yè)論文工作和提高論文的質(zhì)量，取得了較好的效果。

五、 畢業(yè)論文答辯

論文答辯是整個畢業(yè)論文工作的最后一個環(huán)節(jié)，關(guān)系到最終的論文成績，須引起學(xué)生的足夠重視。答辯前，學(xué)生應(yīng)與指導(dǎo)教師溝通答辯重點和要點，以便答辯過程簡潔扼要、突出重點。論文答辯不是演講比賽也不是辯論賽，在這一過程中每個學(xué)生的情況各有不同。答辯委員會將通過學(xué)生答辯過程中提出的問題，判斷學(xué)生是否掌握原理知識、是否獨立完成實驗方案、是否采取有效的方法獲得正確結(jié)果、是否具有創(chuàng)新性或?qū)嵱眯?。鑒于以上諸多方面的判斷，結(jié)合論文撰寫質(zhì)量，再根據(jù)課題難易程度進行綜合評定，給予合理成績。因此，學(xué)生在答辯前須要做好充分的答辯準備。

六、 結(jié)論

為確保本科畢業(yè)論文工作的順利進行，須加強本科生對畢業(yè)論文的重視，同時強調(diào)指導(dǎo)教師的關(guān)鍵作用，教師在以身作則的同時科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生，達到提高本科生論文質(zhì)量的目的。

參考文獻：

[1]徐華棟，沈美華.指導(dǎo)本科畢業(yè)論文的思考[J].高教論壇，2013，9：64-65.

[2]周桂林，謝紅梅.指導(dǎo)教師在提高本科畢業(yè)論文質(zhì)量中的作用―以理工科學(xué)生為例[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2013，2（30）： 60-63.

第6篇：集成電路的設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 故障分析 檢測 思考

中圖分類號：TN407 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)07-0238-01

1、引言

在當(dāng)前，在我國從事數(shù)字電路設(shè)計的研究人員越來越多，在數(shù)字電路的設(shè)計過程中，難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，要見解決這些問題，就必須完成數(shù)字電路的故障檢測，這樣才能夠保證數(shù)字電路的設(shè)計的進行。

2、數(shù)字電路故障概述

熟悉數(shù)字電路開發(fā)的工作人員都知道，數(shù)字電路主要分為時序邏輯電路以及組合邏輯電路兩種。如果說按照數(shù)字電路中有沒有集成元器件來看的話，數(shù)字電路就分為集成數(shù)字電路以及元件數(shù)字電路兩大類。數(shù)字電路主要是依靠算術(shù)運算以及邏輯運算兩種運算來實現(xiàn)處理的，數(shù)字電路的實現(xiàn)過程比較簡單，能夠充分保證系統(tǒng)的可靠性。此外，隨著硅電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的集成程度越來越高，在功能的實現(xiàn)方面更容易。

隨著數(shù)字電路使用的普及，而數(shù)字電路本身的種類很多，而且功能的實現(xiàn)頗為繁雜，給數(shù)字電路的設(shè)計帶來了很多的麻煩，很容易出現(xiàn)各種各樣的故障。在數(shù)字電路故障的檢測過程中，我們通常是將數(shù)字電路的故障隔離到電路板級，然后再對故障電路板進行逐一測試。在測試的過程中，向電路輸入一定的測試信號，然后在電路的輸出端，測試電路的輸出信號，再將輸出信號和預(yù)期信號進行比對，如果和預(yù)期信號不像符合，則可斷定電路出現(xiàn)故障。

3、數(shù)字電路故障的特點

3.1 競爭冒險

所謂競爭冒險，就是指電路諸多輸入信號量中，有一個門電路的輸入發(fā)生改變時，導(dǎo)致輸出端的狀態(tài)響應(yīng)發(fā)生時間上的改變，這種現(xiàn)象就是我們所說的競爭。競爭導(dǎo)致的直接故障就是冒險以及現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 電平方面出現(xiàn)的故障

在數(shù)字電路中，由于電平輸入不當(dāng)也會導(dǎo)致電路的故障。在數(shù)字電路中，對于電壓值的判定都是依賴于高低兩個電平信號，也就是說，高電壓（高電平）表示正邏輯，低電壓（低電平）表示負邏輯。但是數(shù)字電路中各個期間對于高低電平的判斷又各不相同，也就是說，可以規(guī)定一個數(shù)字電路器件的高電平是3V、低電平是-3V，我們也可以規(guī)定高電平是5V、低電平是-5V,這就導(dǎo)致在信號輸入的過程中，各個器件對于相同的電平值會有不同的邏輯判斷，從而導(dǎo)致設(shè)計人員想輸入高電平時，出現(xiàn)的是低電平效果。

此外，由于電平方面因素，在數(shù)字電路的測試過程中還會出現(xiàn)介于0和1之間的邏輯值，出現(xiàn)這種效果顯然不能為電路設(shè)計者所接受，而出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象的原因在于：第一，扇出系數(shù)過小，導(dǎo)致負載能力較差；第二，電磁的干擾，數(shù)字電路的高度集成性決定了數(shù)字電路中各種高頻信號線、接插件以及集成電路的引腳在工作過程中會體現(xiàn)出一定的電磁特性，形成輻射干擾源，進而影響其他元器件的工作。

4、數(shù)字電路故障分析

數(shù)字電路的故障分析過程中，我們會針對競爭冒險和電平方面兩種情況討論，不同情況，不同對待。

4.1 競爭冒險方面

我們在對待競爭風(fēng)險時，主要分為如下幾個步驟：

首先，我們使用代數(shù)法對電路的靜態(tài)功能冒險進行相應(yīng)的分析。在電路的組合邏輯中，如果有一個輸入量發(fā)生了變化，而且在電路變化的前后過程中都較為穩(wěn)定，那么我們就要進行相應(yīng)的卡諾圖分析，等那個卡諾圖中有P個以上的量發(fā)生改變的時候，我們就判定有發(fā)生冒險的可能。

然后，我們對電路加上選通脈沖信號，對電路進行相應(yīng)邏輯的修改，并且根據(jù)邏輯的修改情況，分析出電路的輸出函數(shù)。并判斷輸出函數(shù)中組成元素的邏輯發(fā)生變化時，能否產(chǎn)生負向過渡干擾脈沖，對電路進行分析。

緊接著，我們對電路進行加修改邏輯設(shè)計操作，這一方法也被稱為增加乘積項法，可以對電路的邏輯進行適當(dāng)?shù)男薷?，從而消除電路中存在的冒險現(xiàn)象，在進行邏輯的修改過程中，要保證電路函數(shù)關(guān)系的不變。

要是還是不能分析出電路的故障所在，我們就要對電路進行輸出端并聯(lián)電容法，改方法又被成為電容濾出發(fā)，主要是面對電路在較慢速度的環(huán)境下工作時，在電路的輸出端并聯(lián)上相應(yīng)的電容，將競爭冒險過濾掉，在操作的過程中，要避免輸出端邏輯的錯誤。

4.2 電磁干擾的解決

電磁干擾是數(shù)字電路設(shè)計過程中的大問題，我們要充分保證印刷板表面的絕緣，并將電路中低阻抗部分接上屏蔽層。在接入屏蔽層的環(huán)節(jié)中，我們可以將電壓跟隨器的同相以及反相端要和系統(tǒng)當(dāng)中的接地相連。

4.3 電平方面的故障

設(shè)計人員在設(shè)計過程中要對各種數(shù)字元器件，特別是集成電路的輸入輸出特性做到心中有數(shù)，在設(shè)計過程中一定要充分考慮相連兩個元器件的輸入輸出特性，在必要時可以再元器件中間加入適當(dāng)期間，以保證電路邏輯的正確。

5、結(jié)語

數(shù)字電路設(shè)計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種故障，本文對這一方面展開了分析和討論，并結(jié)合古箏的成因，提出了針對競爭冒險方面、電磁干擾方面以及電平方面故障的解決方法，得出相關(guān)結(jié)論。

參考文獻

[1]張?zhí)m,徐紅兵.一種新的數(shù)字電路故障定位算法研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報,2004.

第7篇：集成電路的設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】印制電路板，設(shè)計，布線，技巧

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼： A

一、前言

近年來隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)迅速興起。在電子產(chǎn)品中，PCB的布局布線是最重要的。本文主要探討的就是印制電路板設(shè)計過程中的布線技巧及一般布線的注意事項。

二、印制電路板的整體布局

整體布局是PCB設(shè)計的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺美感，

還可以提高產(chǎn)品的電磁兼容水平，一般來說，器件的整體布局應(yīng)遵循以下原則：

1、圍繞各功能電路的核心元件進行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號間耦合；

2、處理敏感信號的元件要遠離電源、大功率器件等，并且不允許敏感信號線穿過大功率器件，熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件，溫度敏感元件宜置于溫度最低的區(qū)域；

3、加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發(fā)短路,并可在無鉛時代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發(fā)生的可能性。同時，高電壓元器件應(yīng)盡量布設(shè)在調(diào)試時手不易觸及的地方，并加以絕緣保護；

4、對于高頻電路，推薦采用鏈布線或星形布線，并且高速數(shù)字信號應(yīng)布置在與地線相鄰的信號層,并且信號線盡可能短；

5、一個過孔會帶來約0.5pF的分布電容,因此,減少過孔數(shù)量可顯著提高運行速度。

三、印制電路板設(shè)計的布線原則

1、輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

2、印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時.通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選O.02～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

3、印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

四、印制電路板的布線技巧分析

PCB的布線是整個設(shè)計流程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布線的是否合理科學(xué)，布線時間的長短，線路的是否合理等多方面的因素都會對整個電路的運行狀況有著是否嚴重的影響，因此，做好布線工作，有著重要的經(jīng)濟意義和安全效益。

1、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現(xiàn)期望的設(shè)計效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設(shè)計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

2、組件的布局

組件的布局是布線中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局會受到可制造性設(shè)計規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動時候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實施布線的自動化。一般而言，組件的布局要重點關(guān)注幾個關(guān)鍵點，首先，在電源線的布置過程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關(guān)電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅持按照優(yōu)先級來進行供電，比如從最后一級到最前面一級的開始供電，一般而言，電源的濾波電容會設(shè)計在最后最末尾的一級，最后是對主流電流通道的設(shè)計，要在印制導(dǎo)線上設(shè)計電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測。

在組件的布局中，要把穩(wěn)壓電源安排在單獨的印制板上，當(dāng)不得不合用時候，要盡力讓電路中的各種元件的布置分開，且不能讓電源和電路的地線相互重合或者是發(fā)生共用。

3、扇出設(shè)計

在扇出設(shè)計階段，表面貼裝器件的每一個引腳至少應(yīng)有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進行內(nèi)層連接、在線測試和電路再處理。為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過孔類型。經(jīng)過慎重考慮和預(yù)測，電路在線測試的設(shè)計可在設(shè)計初期進行，在生產(chǎn)過程后期實現(xiàn)。根據(jù)布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會影響到布線和扇出設(shè)計。

4、手動布線以及關(guān)鍵信號的處理

手動布線是在整個印制板電路設(shè)計布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過手動布線可以讓自動布線工具能更方便更順利的實施自動布線過程，在手動布線中，手動選出網(wǎng)絡(luò)，并加以固定，有利于形成自動布線的可靠布線路徑。

在手動布線過程中，要科學(xué)對關(guān)鍵信號實施布線設(shè)計，實施手動布線為主，并采用自動布線工具輔助，在關(guān)鍵信號布線完成后，必須要有專業(yè)人員進行質(zhì)量檢測，看各種標(biāo)準是否符合國家要求。在檢測完成后，可以把已經(jīng)布置好的線路固定，再實施對剩下的信號布線。

在手動布線中，地線中存在阻抗，使得電路中存在一定的阻抗干擾，故在布線過程中，要謹慎連接帶有地線符號點的連接，否則會產(chǎn)生耦合壞損，電路難以正常運行。

5、自動布線技術(shù)

對關(guān)鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，自動布線的質(zhì)量在一定程度上得到保證。

在對信號進行自動布線時應(yīng)該采用通用規(guī)則。通過設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計思想來自動布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將會達到與預(yù)期相近的結(jié)果，在一部分設(shè)計完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動布線工具功能非常強大，通?？赏瓿?00%的布線。但是，當(dāng)自動布線工具未完成全部信號布線時，就需對余下的信號進行手動布線。

五、走線的注意事項

1、印刷電路板導(dǎo)線線走線時拐彎一般取斜45度線,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。在雙面布線時,兩面的導(dǎo)線應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生電容。

2、導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求2000V電位差之間線距離應(yīng)該大于2mm。在布線密度低的情況下,間距應(yīng)該盡可能的大,通常線間距最好不要低于0.3mm。

3、當(dāng)使用過孔完成走線的換層時,注意過孔的位置不能放在數(shù)字芯片下方。因為這樣會引入不必要的電磁干擾,使元件工作不穩(wěn)定。

4、元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因為焊接過程中通常需要在焊接面進行各種參數(shù)的檢測,故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,調(diào)試及檢修。

5、同一級電路的接地點應(yīng)盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地點不能離得太遠,否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激,采用這樣“一點接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。

六、結(jié)束語

以上是對印制電路板設(shè)計過程中的布線技巧的分析與探討，在實際操作中，布線是否合理嚴重影響的電子產(chǎn)品的功效，因此施工人員應(yīng)該本著嚴謹?shù)氖┕B(tài)度、科學(xué)的布線技巧進行印制電路板的布線，這樣才能顯示自己的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能，切實可行地提高人民的生活品質(zhì)。

參考文獻：

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[2]賀寧 印刷電路板設(shè)計中的布線布局技巧 科技與生活-2010年11期

第8篇：集成電路的設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：Multism；仿真；數(shù)字電路；課程設(shè)計

中圖分類號：TP311.52 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 23-0000-01

Implementation of Multism-based Digital Alarm in Digital Circuits Curriculum Design

Li Yan1,Zhang Yiyang2

(1. Information Engineering School of Jilin Business and Technology College,Changchun 130062,China;2.Armored Force Institute of Technology, Changchun 130031,China)

Abstract:In this paper,digital teaching specific content,for example,specify Multism simulation software in teaching digital circuit applications.

Keywords:Multism;Simulation;Digital circuit;Curriculum design

一、引言

數(shù)字電路課程設(shè)計作為一門理論與實踐并重課程，重點培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字電子綜合設(shè)計過程中，對實際問題進行分析和解決的能力，以提高學(xué)生在數(shù)字電子領(lǐng)域的知識、經(jīng)驗、方法等綜合技能。由于條件限制，目前數(shù)字電路課程設(shè)計以理論分析為主，缺少相應(yīng)實踐環(huán)節(jié)。本文針對學(xué)校實驗設(shè)備配置和學(xué)生實際情況，提出基于multisim虛擬課程設(shè)計教學(xué)方法，以進一步增強學(xué)自主性，充分激發(fā)和挖崛學(xué)生創(chuàng)新潛力。

二、Multism簡介

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有很廣泛的仿真分析能力。適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。

三、基于Multisim的計數(shù)報警器設(shè)計

（一）任務(wù)分析

1.總體方案確定。根據(jù)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系將系統(tǒng)分解，畫出系統(tǒng)的原理框圖，確定框圖間各種信號的邏輯關(guān)系與時序關(guān)系。

2.課題分析與研究。。了解以上設(shè)計要求后，確定設(shè)計系統(tǒng)的全部功能，要求及計數(shù)指標(biāo)，熟悉控制對象和處理信號的各種參數(shù)，特點和關(guān)系。

3.單元電路繪制與仿真。選擇合適的數(shù)字電路器件，用Multism仿真，并繪制各單元的邏輯電路圖。

4.分析電路。充分分析單元電路，尤其對控制信號要從邏輯關(guān)系，正反極性，時序幾個方面進行深入考慮，確保不發(fā)生沖突，在深入分析的基礎(chǔ)上通過對原設(shè)計電路的不斷修改，最后獲得最佳的設(shè)計方案。

（二）方案論證

1.555定時器的連接。555定時器是一種功能強大的模擬數(shù)字混合集成電路，有二個比較器A1和A2，有一個RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得和兩個分壓值，一般稱為閾值。555定時器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。555定時器的輸出端電流可以達到200mA，因此可以直接驅(qū)動與這個電流數(shù)值相當(dāng)?shù)呢撦d，如揚聲器、發(fā)光二極管等。

2.發(fā)光二極管的連接。LED產(chǎn)品的種類繁多，有共陰極電路，還有共陽極電路。本次設(shè)計采用共陽極電路。

3.74ls192和74ls247。74ls192異步十進制計數(shù)器這個計數(shù)器是十進制的，在設(shè)計時電路比較簡單，我們在學(xué)習(xí)進制設(shè)計時已經(jīng)使用過，基本了解它的各項功能。對于六進制的設(shè)計不是很大的問題，同時由于RST清零，L`D`的保持功能可以很方便的實現(xiàn)清零開始，暫停繼續(xù)這兩個功能。因此我選用這種方案。

四、具體方案實施

1.利用數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識設(shè)計一個計數(shù)報警器，該計數(shù)報警器的設(shè)計采用的元件主要有譯碼器74LS247、十進制計數(shù)器74LS192、555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該計數(shù)報警器計數(shù)最大值是99，當(dāng)計數(shù)溢出時放出聲光報警，報警時間為10秒，計數(shù)脈沖由按鈕和555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生。數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時鐘電路和電源等。輸入電路主要作用是將被控信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計中，通過輸入電路對微弱信號進行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號。模擬信號則需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再進行處理。在設(shè)計輸入電路時，必須首先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計合適的輸入接口電路。

2.選擇74ls192兩片、74ls247兩片、74ls04一片、數(shù)碼管兩枚、電阻若干、電容若干、開關(guān)一個。首先根據(jù)74ls192的功能表的功能，將兩片74ls192連成十進制計數(shù)器，是輸出的數(shù)字為從1到99，然后清零。用相應(yīng)電阻和電容以及555組成單諧振蕩器，和74ls192相連，根據(jù)74ls247的功能，分別將兩片74ls247連接到兩片74ls192的相應(yīng)端，然后將共陽極數(shù)碼管兩枚分別于兩片74ls247相連，中間加100歐電阻，先在草稿紙上繪制實現(xiàn)功能的草圖，經(jīng)過反復(fù)的修改論證，以期達到最理想的狀態(tài)。然后用multism軟件根據(jù)原先繪制的電路圖繪制各單元的相應(yīng)邏輯電路圖，進行仿真。

3.用multism軟件根據(jù)原先繪制的電路圖繪制各單元的相應(yīng)邏輯電路圖后，進行仿真，期間可能會出現(xiàn)不能正常實現(xiàn)原先所設(shè)定的功能，但經(jīng)過思考與修改，設(shè)計出能正常實現(xiàn)所要求的功能的電路圖，用multism進行仿真，得出所要的結(jié)果。在各單元電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，用multism軟件把各單元電路連接起來，繪制出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計完成后，對系統(tǒng)整體進行仿真，驗證設(shè)計的正確性。

五、結(jié)論

針對學(xué)校實驗設(shè)備配置和學(xué)生實際情況，并通過基于multisim虛擬課程設(shè)計教學(xué)方法，使學(xué)生對數(shù)電這門課有了更深的了解，鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，以及把所學(xué)知識運用到實際的生活當(dāng)中去的能力，并進一步增強學(xué)自主性，充分激發(fā)和挖崛學(xué)生創(chuàng)新潛力。

參考文獻：

第9篇：集成電路的設(shè)計范文

摘要：文章指出了靜電的危害，并說明了靜電的防護機理，電路設(shè)計中的靜電防護措施，并探討了電子工廠生產(chǎn)過程中是如何進行有效的防靜電管理。

靜電防護就是通過有效的控制手段來預(yù)防靜電對靜電敏感元器件造成傷害，它需要從電路設(shè)計、元器件選擇、生產(chǎn)制造、搬運與存儲以及使用等等全過程的方方面面加以防護和控制，才能達到有效預(yù)防靜電對電子產(chǎn)品造成傷害。

一、靜電的危害

隨著科技的進步和工業(yè)的高速發(fā)展，一方面，許多高分子材料被迅速推廣應(yīng)用，一些電阻率很高的高分子材料（如塑料、橡膠等）制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過程的高速化，使得靜電能積累到很高的程度；另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用（如輕質(zhì)油品、火藥、VMOS/CMOS電路芯片等），工礦企業(yè)受靜電的危害越來越突出，靜電危害造成了的后果和損失也就相當(dāng)嚴重。

人們的日?；顒蛹纯僧a(chǎn)生高達幾萬伏的靜電，而人手的神經(jīng)可感覺到靜電的最低電壓也在3000V以上，但卻只需要10V的靜電釋放就可毀壞某些對靜電極度敏感的電路芯片。如果不加以防護，電子產(chǎn)品即可在不知不覺的過程中就被靜電釋放造成傷害，釀成無法彌補的損失。據(jù)統(tǒng)計分析有 59%的電子元器件損壞是由于靜電釋放造成的，這種損壞有兩種形式，一種是災(zāi)難性的損壞，它造成元器件功能喪失，這種情況約占靜電對元器件造成的總損壞的10%；另一種是潛在性損壞，這種損壞雖然沒有喪失元器件應(yīng)有功能，但卻使元器件的性能下降，或降低元器件使用壽命，這種情況約占靜電對元器件造成的總損壞的90%。據(jù)統(tǒng)計美國電子工業(yè)一年的靜電損失就超過100億美元，日本超過80億美元，中國目前還沒有這方面的權(quán)威統(tǒng)計數(shù)據(jù)，估計會更高。因此，在電子制造行業(yè)內(nèi)保護電子元器件免受靜電釋放的損壞是非常重要的。

二、靜電的防護機理

病毒對人體的感染必須具備三要素：感染源、感染途徑、易感人群。同樣地，靜電對電子元器件的損壞也必須具備三要素：靜電電勢、釋放途徑、敏感元器件，三者缺一不可。因此，我們在進行靜電防護時，只需要消除三個因素中的一個因素即可起到靜電防護的作用。但靜電無處不在，我們要想消除靜電電勢幾乎是不可能，唯一的辦法是削弱靜電電勢，靜電電勢與空氣濕度有關(guān)（如表1所示），空氣濕度越大，靜電電勢就越低，但我們又不能無限制地增加空氣濕度，因為空氣濕度越大，濕敏元器件就越容易受潮，元器件一旦受潮，通過高溫焊接就極易損壞元器件（這就是所謂的“爆米花”現(xiàn)象），因此，我們需要將環(huán)境濕度控制在一定的范圍內(nèi)（一般在40%RH～70%RH）。

靜電產(chǎn)生的方法 靜電電壓（V）

10%RH 40%RH 55%RH

人在地毯上行走 35000 15000 7500

人在塑料地板上行走 12000 5000 3000

坐在椅子上的工人 12000 5000 3000

從包裝箱上拿出泡沫 26000 20000 7000

無接地措施時人體的運動 6000 800 400

穿著合適的腳帶在靜電地板上行走 ＜15

表1各種動作產(chǎn)生靜電電壓

其二，是保護靜電敏感元器件，部分電子元器件的靜電擊穿電壓如表2所示，我們在進行電路設(shè)計時，在這些容易被靜電擊穿的電子元器件設(shè)計一些保護電路，就可以起到保護靜電敏感元器件的作用。

再者，就是控制靜電釋放途徑，這是電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中普遍采取的措施，讓產(chǎn)生的靜電安全釋放。那么，在電子制造業(yè)究竟如何保護電子元器件才能使電子元器件免受靜電釋放的損壞呢？一提及該問題，人們往往只想到在生產(chǎn)制造過程中的靜電防護，常常會忽略如何在電路設(shè)計過程中通過設(shè)計一些保護電路來達到靜電防護的目的。本文就從電路設(shè)計和生產(chǎn)制造兩個方面來淺析靜電防護措施。

器材類型 ESD最小敏感電壓（V）

VMOS 30～1800

MOSFET 100～200

砷化鎵FET 100～300

EPROM 100以上

JFET 140～7000

SAW(聲表面濾波器) 150～500

運算放大器 190～2500

CMOS 250～3000

靜電對部分肖特基二極管的擊穿電壓 300～2500

SMD薄膜電阻器 300～3000

雙極性晶體管 380～7800

射極耦合邏輯電路 500～1500

可控硅 680～1000

肖特基TTL 100～2500

表2部分電子元器件的靜電擊穿電壓

三、電路設(shè)計中的靜電防護措施

在進行電路設(shè)計時，盡可能選用靜電敏感度電壓伏值高的電子元器件。特別是接口電路，應(yīng)盡可能選用靜電敏感度為3級（靜電損傷閾值電壓大于4000V）或?qū)o電不敏感的電子元器件。否則應(yīng)在輸入輸出接口電路上應(yīng)采取保護措施。保護電路的放置位置，對于布置在PCB板周邊或靠近連接器的接口電路，其保護電路應(yīng)緊靠地線或連接器放置，其余的保護電路應(yīng)緊靠被保護的芯片放置。

對于容易受到靜電損傷的電子元器件，如NMOS、CMOS類電子器件或其它一些靜電敏感度為1、2級的電子元器件，應(yīng)該盡量遠離易受靜電沖擊的區(qū)域，且每一個電路應(yīng)盡可能緊靠。容易受到靜電干擾的信號線（如時鐘線、復(fù)位線等）應(yīng)盡可能短而寬，多層板中的時鐘線、復(fù)位線應(yīng)在兩地平面之間走線。

圖1基本控制電路

在PCB的電路周圍設(shè)置一個環(huán)形地，如圖1所示。環(huán)形地線寬應(yīng)大于 3mm，分別鋪設(shè)于 PCB 板的兩個表層（頂層Toplayer 和底層Bottomlayer）上，內(nèi)層上可以不鋪設(shè)環(huán)形地，并每間隔13mm 用過孔將各層的環(huán)形地連接在一起。兩個表層的環(huán)形地銅皮上不要覆蓋阻焊層（綠油），而采用裸銅或同焊盤一樣做噴錫處理，以保證兩個表層環(huán)形地表面良好的導(dǎo)電性能。環(huán)形地與PCB板內(nèi)部線路應(yīng)保證3mm 以上的間距，工作地匯聚后可最終與環(huán)形地相連，環(huán)形地可通過安裝孔用螺釘與金屬機殼相連。盡可能使用多層PCB，將電源層和地線層獨立鋪設(shè)在PCB板的內(nèi)層，這樣可以有效減小信號線與地線之間共模阻抗和感性耦合，并且盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。對于較復(fù)雜的電路板或高密度電路板，還可以考慮使用內(nèi)層信號線層，但兩信號層之間應(yīng)用電源層或底線層來隔開。對于雙面PCB來說，要采用緊密交織的電源和地柵格，電源線緊靠地線，在垂直和水平線或填充區(qū)之間，要盡可能多地連接。

CMOS器件及其它重要IC芯片所不用的輸入輸出引腳最好不要獨立懸空，應(yīng)視引腳不同功能將其單獨或相連后分別接到地線、電源的Vcc、Vss、VDD上，CMOS器件的輸入端如果接的是高阻源，則應(yīng)設(shè)計上拉或下拉電阻。兩塊或兩塊以上電路板的接地線通過連接器進行連接時，最好有多個插針接地，以保證靜電泄放地回路的通暢。電源輸入端應(yīng)加入瞬態(tài)過壓抑制器件（TVS），PCB板上電源走線過長時，應(yīng)每隔50mm 在電源線與地線之間安裝一個0.1uF的陶瓷濾波電容器。信號線過長時，應(yīng)與信號線平行布一條地線。

安裝在印制板上或安裝在機殼與操作面板上容易被人體接觸的部件（如復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)、小面板、按鈕、鍵盤、旋鈕等）應(yīng)采用絕緣物，如帶有金屬外殼，其金屬外殼應(yīng)盡可能有良好的接地，優(yōu)先接靜電保護地形環(huán)，如沒有設(shè)置靜電保護地形環(huán)，則接工作地。

四、電子工廠生產(chǎn)過程中如何進行有效的防靜電管理

1、 EPA區(qū)域的靜電防護等級確定

為了全面的產(chǎn)品靜電防護等級靜電防護小組應(yīng)收集公司產(chǎn)品的類型、靜電敏感器件的類型、靜電敏感器件的防護等級、每種產(chǎn)品占總產(chǎn)品的比重;同時靜電防護小組應(yīng)該關(guān)注不同客戶的需要確定EPA區(qū)域的靜電防護等級;第三，對于目前電子企業(yè)特別是國內(nèi)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的意見往往起著關(guān)鍵作用，因為每個公司即使相同的器件，由于用途不一樣對于器件失效的比例接受度不一樣。領(lǐng)導(dǎo)層對于器件失效的比例接受度有很大的決定作用，因此充分了解領(lǐng)導(dǎo)層的期望是項目組在靜電防護區(qū)域等級分類確定時必須考慮的一個環(huán)節(jié)。

2、建立靜電防護規(guī)范體系

首先，為了便于電子企業(yè)能快速制定出靜電防護規(guī)范體系，并且規(guī)范出完全滿足電子產(chǎn)品生產(chǎn)的防靜電要求，項目經(jīng)理應(yīng)組織對相關(guān)國際、國內(nèi)靜電防護標(biāo)準學(xué)習(xí)特別是對于最新的國際標(biāo)準。為了使靜電防護體系能夠有效運行在建立靜電防護體系基本框架結(jié)構(gòu)之后，需要對各個過程及所涉及的相關(guān)活動進行描述。因此，應(yīng)高度重視靜電防護體系規(guī)范文件編制這一環(huán)節(jié)。規(guī)范的內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)協(xié)調(diào)性、可操作性和可檢查性編制規(guī)范應(yīng)特別注意保持完整性、系統(tǒng)性和層次性規(guī)范的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)具有完整性和可行性，因為靜電防護體系是有關(guān)人員從事靜電防護活動的依據(jù)所在。

3、靜電防護區(qū)域建設(shè)

首先是環(huán)境建設(shè)，要依照靜電防護區(qū)域的具體要求和防護等級制定相應(yīng)防靜電環(huán)境。我們可以用魚骨圖分析法來定義靜電防護環(huán)境建設(shè)的影響因素，并從中挖掘出主要因素環(huán)境建設(shè)一般包含以下幾個方面：防靜電的標(biāo)識、防靜電地板、環(huán)境的溫濕度、EPA區(qū)域接地、環(huán)境離子濃度、防靜電工作臺其次是設(shè)備控制，由于靜電敏感器件在生產(chǎn)過程中接觸最多的就是電子工廠的生產(chǎn)設(shè)備，因此設(shè)備的漏電將對靜電敏感器件造成巨大的影響，且這種影響是以批量單位計算的，因此，在EPA建設(shè)中設(shè)備的控制也是一項重要的環(huán)節(jié)。一般我們從設(shè)備中與靜電敏感器件接觸材料方面、設(shè)備的接地等方面來考慮設(shè)備控制問題找出引起器件失效的設(shè)備是設(shè)備控制的關(guān)鍵所在，我們還是可以采用魚骨圖分析法來進行設(shè)備控制分析。第三是人員控制主要應(yīng)從人員的操作過程、人員的穿著以及人員靜電防護規(guī)范的遵守等方面來考慮。第四是材料控制主要從電子產(chǎn)品的使用環(huán)境以及靜電敏感器件的包裝方式入手。一般來說，直接接觸比間接接觸要求要高，靜電防護區(qū)域外部比靜電防護區(qū)域要求較高。

結(jié)束語

靜電防護是電子工業(yè)永恒的話題，也是電子設(shè)計與制造工程師們不斷探索和研究的課題。大量的事實告訴我們，在設(shè)計、制造以及使用電子產(chǎn)品時，必須高度關(guān)注靜電防護，只有加強了靜電防護，才能減少靜電對電子產(chǎn)品造成的傷害。

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