集成電路設(shè)計研究方向精選(九篇)

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第1篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

【關(guān)鍵詞】電子信息科學(xué)與技術(shù)微電子課程體系建設(shè)教學(xué)改革

【基金項目】大連海事大學(xué)教改項目：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程人才培養(yǎng)實踐教學(xué)改革（項目編號：2016Z03）；大連海事大學(xué)教改項目：面向2017級培養(yǎng)方案的《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系研究與設(shè)計（項目編號：2016Y21）。

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2095-3089（2018）01-0228-02

1.開設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》的意義

目前，高速發(fā)展的集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)使集成電路設(shè)計人才成為最搶手的人才，掌握微電子技術(shù)是IC設(shè)計人才的重要基本技能之一。本文希望通過對《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的研究與設(shè)計，能夠提高學(xué)生對集成電路制作工藝的認(rèn)識，提高從事微電子行業(yè)的興趣，拓寬知識面和就業(yè)渠道，從而培養(yǎng)更多的微電子發(fā)展的綜合人才，促進(jìn)我國微電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和科學(xué)技術(shù)水平的提高。

2.目前學(xué)科存在的問題

目前電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的集成電路方向開設(shè)的課程已有低頻電子線路、數(shù)字邏輯與系統(tǒng)設(shè)計、單片機(jī)原理、集成電路設(shè)計原理等。雖然課程開設(shè)種類較多，但課程體系不夠完善。由于現(xiàn)在學(xué)科重心在電路設(shè)計上，缺少對于器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料特性講解[1]，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中不能夠完全理解。比如MOS管，雖然學(xué)生們學(xué)過其基本特性，但在實踐中發(fā)現(xiàn)他們對N溝道和P溝道的工作原理知之甚少。

近來學(xué)校正在進(jìn)行本科學(xué)生培養(yǎng)的綜合改革，在制定集成電路方向課程體系時，課題組成員對部分學(xué)校的相關(guān)專業(yè)展開調(diào)研。我們發(fā)現(xiàn)大部分擁有電子信息類專業(yè)的高校都開設(shè)了微電子課程。譬如華中科技大學(xué)設(shè)置了固體電子學(xué)基礎(chǔ)、微電子器件與IC設(shè)計、微電子工藝學(xué)以及電子材料物理等課程。[2]又如電子科技大學(xué)設(shè)置了固體物理、微電子技術(shù)學(xué)科前沿、半導(dǎo)體光電器件以及高級微電子技術(shù)等課程。[3]因此學(xué)科課題組決定在面向2017級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程培養(yǎng)方案中，集成電路設(shè)計方向在原有的《集成電路設(shè)計原理》、《集成電路設(shè)計應(yīng)用》基礎(chǔ)上，新增設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程希望學(xué)生通過掌握微電子技術(shù)的原理、工藝和設(shè)計方法，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計和工程開發(fā)打下基礎(chǔ)。

3.微電子課程設(shè)置

出于對整體課程體系的考慮，微電子課程總學(xué)時為32學(xué)時。課程呈現(xiàn)了微電子技術(shù)的基本概論、半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)、集成電路的制造工藝及封裝測試等內(nèi)容。[4]如表1所示，為課程的教學(xué)大綱。

微電子技術(shù)的基本概論是本課程的入門。通過第一章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對本課程有初步的認(rèn)識。

構(gòu)成集成電路的核心是半導(dǎo)體器件，理解半導(dǎo)體器件的基本原理是理解集成電路特性的重要基礎(chǔ)。為此，第二章重點介紹當(dāng)代集成電路中的主要半導(dǎo)體器件，包括PN結(jié)、雙極型晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）等器件的工作原理與特性。要求學(xué)生掌握基本的微電子器件設(shè)計創(chuàng)新方法，具備分析微電子器件性能和利用半導(dǎo)體物理學(xué)等基本原理解決問題的能力。

第三章介紹硅平面工藝的基本原理、工藝方法，同時簡要介紹微電子技術(shù)不斷發(fā)展對工藝技術(shù)提出的新要求。內(nèi)容部分以集成電路發(fā)展的順序展開，向?qū)W生展示各種技術(shù)的優(yōu)點和局限，以此來培養(yǎng)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

第四章圍繞芯片單片制造工藝以外的技術(shù)展開，涵蓋著工藝集成技術(shù)、封裝與測試以及集成電路工藝設(shè)計流程，使學(xué)生對微電子工藝的全貌有所了解。

4.教學(xué)模式

目前大部分高校的微電子課程仍沿用傳統(tǒng)落后的教學(xué)模式，即以教師灌輸理論知識，學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主。這種模式在一定程度上限制了學(xué)生主動思考和自覺實踐的能力，降低學(xué)習(xí)興趣，與本課程授課的初衷相違背。[5]為避免上述問題，本文從以下幾個方面闡述了《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

教學(xué)內(nèi)容：本課程理論知識點多數(shù)都難以理解且枯燥乏味，僅靠書本教學(xué)學(xué)生會十分吃力。因此，我們制作多媒體課件來輔助教學(xué)，將知識點采用動畫的形式來展現(xiàn)。例如可通過動畫了解PN結(jié)內(nèi)電子的運動情況、PN結(jié)的摻雜工藝以及其制造技術(shù)。同時課件中補(bǔ)充了工藝集成與分裝測試這部分內(nèi)容，加強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)與實際生產(chǎn)、科研的聯(lián)系，便于學(xué)生掌握集成電路工藝設(shè)計流程。

教學(xué)形式：課內(nèi)理論教學(xué)+課外拓展。

1）課內(nèi)教學(xué)：理論講解仍需教師向?qū)W生講述基本原理，但是在理解運用方面采用啟發(fā)式教學(xué)，課堂上增加教師提問并提供學(xué)生上臺演示的機(jī)會，達(dá)到師生互動的目的。依托學(xué)校BBS平臺，初步建立課程的教學(xué)課件講義、課后習(xí)題及思考題和課外拓展資料的體系，以方便學(xué)生進(jìn)行課后的鞏固與深度學(xué)習(xí)。此外，利用微信或QQ群，在線上定期進(jìn)行答疑，并反饋課堂學(xué)習(xí)的效果，利于老師不斷調(diào)整教學(xué)方法和課程進(jìn)度。還可充分利用微信公眾號，譬如在課前預(yù)習(xí)指南，幫助學(xué)生做好課堂準(zhǔn)備工作。

2）課外拓展：本課程目標(biāo)是培養(yǎng)具有電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科理論基礎(chǔ)，且有能力將理論付諸實踐的高素質(zhì)人才。平時學(xué)生很難直接觀察到半導(dǎo)體器件、集成電路的模型及它們的封裝制造流程，因此課題組計劃在課余時間組織同學(xué)參觀實驗室或當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)，使教學(xué)過程更為直觀，加深學(xué)生對制造工藝的理解。此外，教師需要充分利用現(xiàn)有的資源（譬如與課程有關(guān)的科研項目），鼓勵學(xué)生參與和探究。

考核方式：一般來說，傳統(tǒng)的微電子課程考核強(qiáng)調(diào)教學(xué)結(jié)果的評價，而本課程組希望考核結(jié)果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教學(xué)進(jìn)度中的考核。課題組決定采用期末筆試考核與平時課堂表現(xiàn)相結(jié)合的方式，期末筆試成績由學(xué)生在期末考試中所得的卷面成績按照一定比例折合而成，平時成績考評方式有隨堂小測、課后習(xí)題、小組作業(yè)等。這幾種方式將考核過程融入教學(xué)，能有效地協(xié)助老師對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)狀況以及學(xué)習(xí)能力做出準(zhǔn)確評定。

5.結(jié)語

第2篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞：職教集團(tuán)；人才培養(yǎng)模式；專業(yè)建設(shè)

中圖分類號：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）12-0160-03

以集成電路為核心的微電子產(chǎn)業(yè)是國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)規(guī)模已成為衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技進(jìn)步和國防實力的重要標(biāo)志。在我國一系列相關(guān)政策的激勵下，我國微電子產(chǎn)業(yè)已得到快速發(fā)展，我國也已進(jìn)入世界集成電路大國。2011年，我國半導(dǎo)體銷售額占世界半導(dǎo)體市場14.5%的份額，其中集成電路銷售額占到世界集成電路市場的9.8%的份額。

江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院地處美麗富饒的太湖之濱——無錫。這里是我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，也是當(dāng)前發(fā)展最快、國內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模較大、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)最完整的國家微電子產(chǎn)業(yè)基地之一，云集了SK海力士半導(dǎo)體、海太半導(dǎo)體、華潤微電子、江陰長電等一百六十多家著名的微電子制造、設(shè)計、封裝及測試企業(yè)。微電子產(chǎn)業(yè)成為無錫傳統(tǒng)的最具優(yōu)勢的支柱產(chǎn)業(yè)。

我院的微電子技術(shù)專業(yè)是學(xué)院成立最早的專業(yè)之一，伴隨著我國微電子產(chǎn)業(yè)的成長與壯大。在近四十年的發(fā)展中，依托無錫發(fā)達(dá)的微電子產(chǎn)業(yè)，堅持走校企合作之路，通過創(chuàng)新人才培養(yǎng)的體制機(jī)制，改革人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，為我國微電子企業(yè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才，是江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的IC人才儲備基地，無錫國家集成電路設(shè)計基地，集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)基地。

搭建職教集團(tuán)平臺，促進(jìn)政行

企校合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制

教育部《關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見》明確提出創(chuàng)新辦學(xué)體制，鼓勵地方政府和行業(yè)（企業(yè)）共建高等職業(yè)學(xué)校，探索行業(yè)（企業(yè)）與高等職業(yè)學(xué)校組建職業(yè)教育集團(tuán)，發(fā)揮各自優(yōu)勢，形成政府、行業(yè)、企業(yè)、學(xué)校等各方合作辦學(xué)，跨部門、跨地區(qū)、跨領(lǐng)域、跨專業(yè)協(xié)同育人的長效機(jī)制。為貫徹落實這一精神，由無錫市政府發(fā)起，我院牽頭組建了由無錫市信電局、無錫市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、微電子企業(yè)及大中專院校共三十多家單位組成的微電子職業(yè)教育集團(tuán)。本著“政府主導(dǎo)、行業(yè)指導(dǎo)、企業(yè)參與、院校主體”的原則，緊緊圍繞無錫微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，充分發(fā)揮各自在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、兼職教師選聘、實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)和學(xué)生就業(yè)等方面的優(yōu)勢，促進(jìn)“校企合作、工學(xué)結(jié)合”職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式的改革，提高人才培養(yǎng)與社會需求的契合度，提升職業(yè)教育服務(wù)無錫微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力，也為提升我院微電子技術(shù)專業(yè)建設(shè)水平提供了良好的契機(jī)。

依托微電子職教集團(tuán)

為平臺，深化“訂單培養(yǎng)，

廠?；デ丁比瞬排囵B(yǎng)模式改革

（一）加大訂單培養(yǎng)力度，提高人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的契合度

依托職教集團(tuán)平臺，利用豐富的校企合作資源，專業(yè)先后與集團(tuán)成員SK海力士半導(dǎo)體、華潤上華半導(dǎo)體等多家微電子企業(yè)開展冠名辦班、訂單培養(yǎng)的人才培養(yǎng)模式改革。實踐證明，這種“校企聯(lián)手，量身定制”的訂單培養(yǎng)使人才培養(yǎng)的目標(biāo)更貼近企業(yè)需求，人才培養(yǎng)的質(zhì)量更滿足企業(yè)要求（見表1）。

以SK海力士微電班為例，訂單培養(yǎng)的主要工作包括：校企共商制定人才培養(yǎng)方案，校企共同構(gòu)建課程體系，根據(jù)企業(yè)的性質(zhì)和崗位需求，在課程體系中加入韓語課程和裝備類的課程；校企共同建設(shè)核心課程，開發(fā)教學(xué)資源；聘請企業(yè)工程師擔(dān)任專業(yè)核心課程的教學(xué)，專業(yè)教師分批進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行工程實踐，提高教學(xué)隊伍的“雙師”素質(zhì)；通過工學(xué)交替，頂崗實習(xí)，提高學(xué)生的崗位實踐技能，實現(xiàn)實習(xí)與就業(yè)的零距離對接；通過企業(yè)獎學(xué)金的發(fā)放和企業(yè)文化的宣講，企業(yè)文化與職業(yè)教育及早融合，大大提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。冠名班的人才培養(yǎng)取得了良好的效果，全班39名學(xué)生，最終有26名被企業(yè)錄用。與海力士的校企合作案例被評為2012年無錫市校企合作示范案例。

（二）積極探索“廠校互嵌”人才培養(yǎng)模式

專業(yè)積極推進(jìn)“廠中?！?、“校中廠”的建設(shè)。專業(yè)和無錫強(qiáng)芯微電子有限公司合作共建集成電路版圖設(shè)計“校中廠”。企業(yè)工程師帶著企業(yè)真實的項目進(jìn)入“校中廠”，學(xué)生在工程師的指導(dǎo)下，以企業(yè)真實項目為載體，進(jìn)行集成電路設(shè)計核心技能的模塊化訓(xùn)練，并通過聯(lián)網(wǎng)，與企業(yè)本部的工程技術(shù)人員共同完成大型設(shè)計項目。通過學(xué)生早進(jìn)課題，早進(jìn)團(tuán)隊，早進(jìn)項目，在工程實踐中培養(yǎng)高技能型、創(chuàng)新型人才，實現(xiàn)人才培養(yǎng)和企業(yè)需求無縫對接，企業(yè)也從中擇優(yōu)挑選學(xué)生直接就業(yè)。

專業(yè)還與環(huán)洲微電子公司合作共建“廠中校”，學(xué)生在“廠中?！敝型瓿杉呻娐分圃旃に囕啀弻嵙?xí)。校企雙方共同商定輪崗實習(xí)的教學(xué)計劃。企業(yè)負(fù)責(zé)為學(xué)生安排從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合的實習(xí)內(nèi)容和工作任務(wù)，并指定師傅指導(dǎo)實習(xí)，定期安排工程技術(shù)人員針對不同的崗位進(jìn)行專題講座，提升學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)；學(xué)生經(jīng)過在實際工作崗位上真刀實槍的訓(xùn)練，專業(yè)技能得到了很好的提升，同時接受了企業(yè)文化的熏陶。實習(xí)結(jié)束后，企業(yè)指導(dǎo)教師和專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生在實習(xí)過程中職業(yè)素質(zhì)、專業(yè)能力的表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價。

通過“訂單培養(yǎng)，廠?；デ丁边@些深層次的校企合作、工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式改革，學(xué)院培養(yǎng)了高素質(zhì)、高技能的人才，企業(yè)挖掘和篩選到了優(yōu)秀員工，學(xué)生訓(xùn)練了職業(yè)技能，提高了就業(yè)競爭力，達(dá)到了三方共贏的合作目標(biāo)。

順應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，構(gòu)建

“以崗定課，課證融通”課程體系

根據(jù)微電子產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，確定了本專業(yè)所面向的崗位。通過廣泛的專業(yè)調(diào)研和專業(yè)指導(dǎo)委員會的論證，分析了專業(yè)所需的基本技能、專業(yè)技能和綜合技能，構(gòu)建了與之相適應(yīng)的課程體系。同時將半導(dǎo)體芯片制造工、集成電路版圖設(shè)計員的技能培訓(xùn)與考證嵌入課程教學(xué)，使學(xué)生在畢業(yè)的同時獲得相應(yīng)的職業(yè)技能證書，提高就業(yè)競爭力（課程體系見圖1）。

校企合作，加強(qiáng)專業(yè)

核心課程的改革與建設(shè)

專業(yè)核心課程建設(shè)是專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)的核心和難點。我院利用職教集團(tuán)平臺，與集團(tuán)內(nèi)多家企業(yè)深度開展校企合作，共建核心課程，開發(fā)教學(xué)資源。以《集成電路制造工藝》課程為例，我校和SK海力士半導(dǎo)體公司共建。該課程主要介紹了集成電路制造的工藝原理、工藝操作過程及工藝參數(shù)和工藝質(zhì)量監(jiān)測，是微電子技術(shù)重要的專業(yè)核心課程。在課程建設(shè)的過程中，通過對企業(yè)工作崗位設(shè)置、各崗位對應(yīng)的工作任務(wù)及所需知識、技能的分析，對課程的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新構(gòu)建，確立了以集成電路制造工藝流程為基礎(chǔ)的模塊化教學(xué)理念。其中核心模塊的五大項目完全針對企業(yè)的五大工藝崗位，突出與企業(yè)崗位對接。同時，根據(jù)企業(yè)崗位的需求選取教學(xué)內(nèi)容，將企業(yè)對員工進(jìn)行培訓(xùn)的內(nèi)容融入課程教學(xué)中，使教學(xué)內(nèi)容更好地與崗位實踐相吻合（見圖2）。該課程2009年通過院精品課程的驗收，2011年成為無錫市精品課程。專業(yè)核心建設(shè)成果如表2所示。

校企合作，建設(shè)中央財政支持的

微電子技術(shù)綜合實訓(xùn)基地

2007年，本專業(yè)獲得中央財政支持的微電子技術(shù)綜合實訓(xùn)基地建設(shè)項目。由中央財政、省財政和學(xué)院配套的近700萬資金，與企業(yè)合作，建設(shè)了包含集成電路設(shè)計中心、芯片制造中心、組裝中心、測試中心的實訓(xùn)基地，融教學(xué)、培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)等功能于一體?；亟ㄔO(shè)了100級的超凈車間，配置了所需的動力設(shè)施、超凈水設(shè)施及廢氣處理設(shè)施，購置了生產(chǎn)型設(shè)備和原材料，具備了生產(chǎn)性實訓(xùn)的條件（見圖3）。

基地建成后，學(xué)生在接近真實的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行《集成電路制造工藝》、《半導(dǎo)體專業(yè)實驗》、《集成電路版圖設(shè)計》等課程理實一體化的教學(xué)，利用真實的硅片進(jìn)行氧化、光刻、封裝、測試及版圖設(shè)計的實訓(xùn)，實訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行專業(yè)職業(yè)資格考證。在集成電路芯片制造中心，結(jié)合伊施德科技有限公司的薄膜傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行光刻、薄膜制備工藝的生產(chǎn)與實訓(xùn)。

依托職教集團(tuán)，打造“雙師”

團(tuán)隊，助力高技能人才培養(yǎng)

學(xué)院建立了“校企雙專業(yè)帶頭人制”，除校內(nèi)專業(yè)帶頭人外，微電子技術(shù)專業(yè)聘請了集團(tuán)內(nèi)企業(yè)高級工程師擔(dān)任校外專業(yè)帶頭人，把握專業(yè)建設(shè)方向，指導(dǎo)課程建設(shè)、實驗實訓(xùn)室建設(shè)。專業(yè)也通過引進(jìn)、企業(yè)工程實踐、職業(yè)技能考證、橫向課題開發(fā)、技術(shù)服務(wù)等途徑，切實加強(qiáng)骨干教師的工程實踐能力，提高教學(xué)團(tuán)隊的“雙師”素養(yǎng)。近年來，我們從企業(yè)引進(jìn)4名高級工程技術(shù)人員，有13名教師先后到職教集團(tuán)內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行工程實踐，有3名教師獲評高級工程師，有9名教師分別取得半導(dǎo)體芯片制造高級工證書或國家高級考評員證書。專業(yè)教師也積極與企業(yè)開展橫向課題研究，為企業(yè)解決技術(shù)難題。先后聘請職教集團(tuán)成員如SK海力士半導(dǎo)體、無錫強(qiáng)芯半導(dǎo)體、無錫派盟集成電路設(shè)計公司，無錫華潤安盛科技有限公司等企業(yè)的工程技術(shù)人員作為兼職教師，用企業(yè)的真實項目和真實案例進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求的契合度?！半p師”素質(zhì)的教學(xué)團(tuán)隊，為高技術(shù)技能型人才培養(yǎng)奠定了堅實的基礎(chǔ)，微電子教學(xué)團(tuán)隊獲學(xué)院首批優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊。

多年來，我院微電子技術(shù)專業(yè)依托無錫市強(qiáng)大的微電子產(chǎn)業(yè)和市政府對該產(chǎn)業(yè)的大力扶持，組建微電子職教集團(tuán)，推動政行企校四方合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，培養(yǎng)了大批適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求、有發(fā)展后勁的高素質(zhì)、高技能型人才。很多畢業(yè)生已成為我國微電子企業(yè)的骨干或領(lǐng)軍人物。微電子技術(shù)專業(yè)也成為我院品牌特色專業(yè)，無錫市示范專業(yè)，江蘇省示范建設(shè)院校重點建設(shè)專業(yè)，2012年江蘇省首批重點建設(shè)專業(yè)群的核心專業(yè)。我們將繼續(xù)推進(jìn)體制機(jī)制的創(chuàng)新，深化人才培養(yǎng)模式改革，堅持走以提高質(zhì)量為核心的內(nèi)涵建設(shè)發(fā)展道路，著力提升我院微電子技術(shù)專業(yè)的水平，為無錫及長三角地區(qū)乃至我國的微電子產(chǎn)業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜大源.職業(yè)教育學(xué)基本問題的思考（一）[J].職業(yè)技術(shù)教育，2006（1）：5-10.

[2]董艷艷，任利華，郭三華.職教集團(tuán)化條件下專業(yè)群建設(shè)實踐[J].職業(yè)教育研究，2012（7）：167-168.

[3]張志強(qiáng).校企合作存在的問題與對策研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2012（4）：62-66.

第3篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞：2011年珠海軟件行業(yè)；經(jīng)濟(jì)運行報告；軟件出口；電子信息產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：F426文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）14-0026-03

2011年是“十二五”開局之年，在國家、省市各級政策的扶持下，在全行業(yè)的努力下，我市軟件和信息服務(wù)行業(yè)保持穩(wěn)健發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)增速平穩(wěn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，新興產(chǎn)業(yè)成長迅猛，行業(yè)整體盈利能力增強(qiáng)，成為支撐全市電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐力量。

1產(chǎn)業(yè)增速平穩(wěn)，成為支撐全市電子信息業(yè)發(fā)展的重量動力

全年行業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入230.76億元，同比增長22.58%，占電子信息產(chǎn)業(yè)的30.36%。實現(xiàn)增加值55.27億元，同比增長17.02%，占全市GDP的3.94%。其中軟件業(yè)務(wù)收入186億元，同比增長26.39%。軟件業(yè)務(wù)出口收入9.01億美元，同比增長17.36%。軟件業(yè)務(wù)收入位列全省第三，軟件業(yè)務(wù)出口收入位列全省第二位。

2軟件附加值增高，對電子信息產(chǎn)業(yè)升級拉動作用增強(qiáng)

全行業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入占主營業(yè)務(wù)收入80.60%，同比增長2.43個百分點。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，“兩化融合”等措施的持續(xù)推進(jìn)，我市傳統(tǒng)電子信息產(chǎn)業(yè)向高端新型電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級趨勢明顯，嵌入式系統(tǒng)軟件收入和集成電路設(shè)計收入合計達(dá)74.35億元，占全行業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入的40%，同比增長9個百分點。

3新興產(chǎn)業(yè)成長迅速，增速超全行業(yè)平均水平

在全國數(shù)字家庭、智慧城市、智能電網(wǎng)等工程的拉動下，珠海市IC設(shè)計、高端消費電子、數(shù)字內(nèi)容研發(fā)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域業(yè)務(wù)快速增長。全年，我市集成電路設(shè)計收入實現(xiàn)7.71億元，同比增長73.26%。數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)品和運營服務(wù)收入實現(xiàn)10.59億元，同比增長88.43%。高端消費電子類軟件產(chǎn)品收入59.71億元，帶動高端消費電子企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入72.65億元，同比增長30.38%。安防監(jiān)控類軟件產(chǎn)品收入2.69億元，帶動企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入5.77億元，同比增長45.34%。

4軟件出口增速小幅上揚，嵌入式軟件出口占比增大

全行業(yè)實現(xiàn)軟件業(yè)務(wù)出口收入9.01億美元，增長17.36%，其中，嵌入式軟件出口7.81億美元，軟件服務(wù)外包出口2185萬美元，軟件產(chǎn)品出口9807.57萬美元。嵌入式軟件出口占比增大，軟件產(chǎn)品和服務(wù)外包出口占軟件出口比重僅為13.31%，同比下降7.82個百分點。軟件出口合同登記發(fā)包地區(qū)主要為香港、美國、英國、日本、臺灣。

5行業(yè)研發(fā)投入增大，盈利能力增強(qiáng)，稅收貢獻(xiàn)率提升

2011年行業(yè)加大了對研發(fā)的投入，全年研發(fā)經(jīng)費支出21.26億元，同比增長19.17%，研發(fā)投入占銷售收入的比重為9.24%，軟件研發(fā)人員數(shù)量也隨之增加到18978人，同比增長18.06%。

隨著研發(fā)投入的增大，企業(yè)自主創(chuàng)新能力和市場競爭能力增強(qiáng)，行業(yè)整體盈利能力提升較快，全年實現(xiàn)利潤26.77億元，同比增長32.07%，盈利企業(yè)占企業(yè)總數(shù)的58.16%，增長2.23個百分點。全行業(yè)應(yīng)交稅金總額9.64億元，同比增長19.75%，大中型企業(yè)為稅收主力軍，超億元企業(yè)應(yīng)交稅金總額7.90億元，占全行業(yè)的81.95%。

6企業(yè)規(guī)模不斷壯大超億元企業(yè)成長迅猛

全行業(yè)主營業(yè)務(wù)收入超億元企業(yè)有33家，新增2家，其中，超10億元企業(yè)6家，新增1家，軟件人員1000人以上的6家，其中2000人以上的4家。33家億元企業(yè)中有30家主營業(yè)務(wù)收入保持增長，平均增速為23%。

7研發(fā)人員占比持續(xù)擴(kuò)大，人均工資支出超CPI

2011年珠海市軟件從業(yè)人員達(dá)3.95萬人，較2010年增加5823人，研發(fā)人員占從業(yè)人員比重進(jìn)一步擴(kuò)大為48.28%。從業(yè)人員學(xué)歷結(jié)構(gòu)顯示，本科學(xué)歷人員仍是從業(yè)人員的主力，占比為53.21%，與去年同期基本持平。全年行業(yè)從業(yè)人員工資支出35.65億，占主營業(yè)務(wù)成本的19.61%，人均年工資支出9.06萬元，同比增長19.37%。

8軟件企業(yè)集中香洲主城區(qū)，高新區(qū)唐家主園區(qū)產(chǎn)業(yè)聚集效益明顯

由于企業(yè)對交通、生活、商務(wù)等配套條件的要求較高，珠海市軟件企業(yè)主要分布在香洲區(qū)主城區(qū)和高新區(qū)。特別是高新區(qū)唐家主園區(qū)軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)功能區(qū)作用逐年增強(qiáng)，2011年功能區(qū)企業(yè)數(shù)量已占全市的45.85%，同比增長6.05個百分點，產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全市的53.79%，同比增長6.88個百分點。

9企業(yè)創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)品牌意識增強(qiáng)，行業(yè)地位不斷提升

到2011年底，珠海市累計認(rèn)定軟件企業(yè)239家，新增20家，登記軟件產(chǎn)品1687件，新增232件。軟件新產(chǎn)品著作權(quán)登記數(shù)353件，累計登記軟件著作權(quán)1507件。全行業(yè)上市軟件企業(yè)已達(dá)11家，新增2家，通過ISO9001認(rèn)定企業(yè)94家，新增11家，CMM認(rèn)證企業(yè)27家，新增2家。系統(tǒng)集成企業(yè)25家，新增7家，高新技術(shù)企業(yè)65家，新增12家。

2011年遠(yuǎn)光軟件晉升福布斯?jié)摿ζ髽I(yè)前20強(qiáng)，優(yōu)特、東信和平、許繼電氣、贊同、同望入選國家重點新產(chǎn)品。遠(yuǎn)光軟件、金山軟件、派諾科技、安聯(lián)銳視、炬力集成等企業(yè)入選“2011年廣東省軟件和集成電路設(shè)計100強(qiáng)培育企業(yè)”；炬力集成電路設(shè)計有限公司獲評“廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)”，廣東省智能卡工程技術(shù)研究開發(fā)中心（東信和平）獲評“廣東省優(yōu)秀工程技術(shù)研究開發(fā)中心”，清華科技園、南方軟件園、遠(yuǎn)光軟件、世紀(jì)鼎利、歐比特公司等企業(yè)入選“廣東省科技服務(wù)業(yè)百強(qiáng)企業(yè)”；德豪潤達(dá)入選“廣東省優(yōu)勢傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級示范企業(yè)”；世紀(jì)鼎利公司被認(rèn)定為“廣東省創(chuàng)新型試點企業(yè)”。

參考文獻(xiàn)

[1]《2011年珠海市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》珠海市統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局珠海調(diào)查隊．

第4篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞:專利文獻(xiàn);EDA工具;低功耗

1引言

隨著超深亞微米技術(shù)和系統(tǒng)芯片技術(shù)的日益成熟,便攜式電子產(chǎn)品獲得了迅猛的發(fā)展和快速的普及,開發(fā)周期也越來越短,對開發(fā)和生產(chǎn)成本的制約也日趨嚴(yán)格,對性能要求也越來越高。便攜和無線通訊消費電子設(shè)備的功耗考慮已經(jīng)成為很多產(chǎn)品規(guī)范的主要考慮因素。即便是有線設(shè)備以及在過去電池電力不成問題的其它產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,封裝、穩(wěn)定性和冷卻成本也使得功耗成為更小尺寸工藝中的突出問題。特別是當(dāng)設(shè)計轉(zhuǎn)向90 nm以下工藝節(jié)點之后,功耗管理成為整個設(shè)計和制造鏈中的一個重要考慮。

功耗問題在集成電路設(shè)計中并不是一個新問題。從早期雙極型晶體管的廣泛使用到如今CMOS電路成為集成電路設(shè)計的主流,功耗一直是促成集成電路變革和發(fā)展的主要原因之一,但是當(dāng)工藝節(jié)點進(jìn)入90nm后,晶體管在亞閾值區(qū)的漏電流問題日益凸現(xiàn),CMOS靜態(tài)功耗驟增,功率管理開始成為一個重要的考慮因素。當(dāng)工藝節(jié)點不斷減小,即進(jìn)入45nm以后,柵極氧化層厚度越來越薄,柵極漏電流增加,漏電流現(xiàn)象更加嚴(yán)重,功耗也會因此陡增。CMOS電路的低功耗優(yōu)勢面臨著挑戰(zhàn),功耗又一次成為了阻礙集成電路持續(xù)發(fā)展的問題所在。

目前來看似乎還沒有一種新的工藝可以馬上解決低功耗的問題,電路結(jié)構(gòu)、流水線、存儲系統(tǒng)、總線、并行處理、編譯、操作系統(tǒng)以及算法和應(yīng)用程序設(shè)計等方面,都需要考慮降低功耗的方法。這就迫使業(yè)界必須從集成電路的設(shè)計初期就開始采用低功耗設(shè)計技術(shù)。但是現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計的時間短,上市時間(time to market)緊迫,而這一重要因素能決定產(chǎn)品成敗,因此最好在設(shè)計早期進(jìn)行有效的功率評估,借助有效的EDA工具來完成低功耗設(shè)計能保證面市時間。因此下面我們就對幾家重要的EDA生產(chǎn)商的技術(shù)及專利進(jìn)行分析。

2EDA中的低功耗技術(shù)及專利

由于設(shè)計上的復(fù)雜度及缺乏EDA自動化手段的原因,長期以來設(shè)計師只能采取手工分析的方法來解決功耗問題,這樣的方法由于缺乏靈活性,使得效率低下,上市時間長,芯片故障風(fēng)險高,功耗及性能之間難以權(quán)衡。因此借助于EDA工具來完成自動化設(shè)計是非常必要的。

Cadence、Synopsys、Magma這幾家公司的產(chǎn)品在EDA行業(yè)內(nèi)占據(jù)有主導(dǎo)地位,他們的低功耗解決方案各有異同,在EDA工具的低功耗的相關(guān)專利中,Cadence公司的數(shù)量最多,其次是Synopsys和 Magma。其中Cadence公司在低功耗技術(shù)上共有34件專利,Synopsys共有5件低功耗專利,這包括被它收購的Synplicity和Avanti的低功耗專利,Magma是近幾年興起的EDA公司,但是唯一一家為客戶提供數(shù)字 IC 熱分析工具的供應(yīng)商,該工具集成在Blast-Rail產(chǎn)品中,相關(guān)專利共有4件。本文將主要以Cadence的34件低功耗專利為樣本來分析EDA工具的低功耗技術(shù)解決方案的發(fā)展。

3Cadence 的低功耗技術(shù)與專利

3.1 Cadence的低功耗技術(shù)

Cadence 的 低功耗解決方案(Low-Power Solution)是第一套完整的低功耗芯片設(shè)計、驗證和實現(xiàn)的解決方案。而Cadence也成為首家能向設(shè)計師提供在寄存器傳輸級自動實現(xiàn)低功耗技術(shù)的解決方案的EDA公司,并保證能夠在驗證、前端實現(xiàn)和物理實現(xiàn)步驟的全過程使用一個通用的格式正確執(zhí)行(如圖1所示),它能滿足設(shè)計工程師在較短的設(shè)計周期內(nèi)追求低功耗的迫切要求,同時通過極高的測試覆蓋率保證產(chǎn)品質(zhì)量。這種解決方案可以看做一個集成環(huán)境。其中,Cadence的“Power Forward Initiative,PFI”工具通過使用CPF格式來實現(xiàn)低功耗設(shè)計。CPF是在設(shè)計過程初期詳細(xì)定義節(jié)約功耗技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化格式,從設(shè)計到驗證再到實現(xiàn)均可標(biāo)識,從而保證了整個流程的一致性。該解決方案既避免了費時費力的人工操作,也大大降低了與功耗相關(guān)的芯片故障,并在設(shè)計過程初期提供功耗的可預(yù)測性,促進(jìn)了IP復(fù)用。而基于SystemVerilog的“開放式驗證方法學(xué)(Open Verification Methodology,OVM)”是Cadence最新一代的高速硬件加速與模擬技術(shù),Cadence Incisive功能驗證及Encounter數(shù)字IC設(shè)計平臺等,都是Cadence低功耗解決方案的重要組成部分。CPF是可在設(shè)計初期詳細(xì)定義功耗架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化格式,因此在設(shè)計流程初期就可提供功耗的可預(yù)測性,這對降低日益增長的設(shè)計成本及流片一次成功非常有利。將這種方法應(yīng)用于低功耗設(shè)計,能降低風(fēng)險,將手動調(diào)整的需要降到最低,使用強(qiáng)勁的驗證方法,設(shè)計團(tuán)隊可以消除源自功能和結(jié)構(gòu)缺陷的芯片故障風(fēng)險,帶來更高的效率和更短的上市時間,主要是指通過在流程中減少迭代次數(shù),并控制芯片的重新投片,設(shè)計團(tuán)隊可以有效解決上市時間問題。還有就是改進(jìn)的芯片質(zhì)量(QoS):通過流程初期易于使用的“假設(shè)”探索,設(shè)計師可以確定最理想的功率結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)目標(biāo)規(guī)格。隨后,實現(xiàn)流程中的優(yōu)化引擎能夠?qū)r序、功率和面積目標(biāo)進(jìn)行最適當(dāng)?shù)臋?quán)衡。

從2007年伊始,圍繞針對低功耗IC設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn),兩大EDA陣營就展開了激烈競爭。一方是由Cadence公司開發(fā),Si2(Silicon Integration Initiative)的低功耗聯(lián)盟(LPC)管理的CPF;而另一方則是由Synopsys、Mentor Graphics和Magma Design Automation公司支持的UPF。UPF和CPF都允許用戶在整個RTL-to-GDSII設(shè)計流程中定義功率設(shè)計意圖和約束條件,并且二者的實現(xiàn)方法也非常相似。

3.2 Cadence早期的低功耗專利

通過使用數(shù)據(jù)庫檢索得到Cadence降低功耗的專利共有34件,圖2為Cadence公司的低功耗設(shè)計專利的申請年份分布圖,以1999年為界限將專利分為兩個階段,在1999年之前僅有三件低功耗的專利;從1999年開始,關(guān)于低功耗專利的數(shù)量開始增加,除2004年以外,幾乎每年都有一定數(shù)量關(guān)于低功耗的專利,到了2006年,僅是EDA中低功耗技術(shù)的專利數(shù)量就達(dá)到8件,可見cadence公司在推廣低功耗技術(shù)解決方案的同時,也開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的專利布局。

1995年Cadence公司曾申請了三個關(guān)于EDA工具中降低功耗的專利,并于1997年獲得授權(quán),通過分析發(fā)現(xiàn)這三個專利的主要發(fā)明人相同,分別是Saldanha Alexander、McGeer Patrick,發(fā)明內(nèi)容近似。這三件專利都是優(yōu)化在門級電路綜合時對輸入端充電的功耗,所使用的功耗模型也相同,每個門電路輸出端的功耗與扇出的個數(shù)成正比。

專利US5649166的發(fā)明點在于設(shè)計一個仲裁選擇電路和一個仲裁門電路,該方案適用于有至少兩個主要輸入端的電路,仲裁門電路耦合到電路的主要輸出端,該電路耦合到輸入端,當(dāng)沖裁電路重新選擇時,重要門電路則耦合到新的輸入端。專利號為US5696692的專利發(fā)明點是設(shè)計了一個條件選擇的電路,包括一個兩位的“或”樹,和一個與門,將與門耦合到“或”樹和主要輸入端。通過加入仲裁電路或者條件選擇電路的導(dǎo)通,控制晶體管的動態(tài)功耗。專利號為US5682519的專利也是通過電路控制開關(guān)節(jié)點的功耗。

這三件專利十分相似,但是從不同的角度來控制電路中晶體管消耗的能耗,可見Cadence公司對這一技術(shù)的保護(hù)力度。

3.3 Cadence近年來的低功耗技術(shù)

1999年后Cadence申請的專利被劃分為近年來cadence的低功耗技術(shù),這些專利最大的特點在于數(shù)量多,內(nèi)容分布廣泛,通過UPC分布的雷達(dá)圖就能看出。發(fā)明點設(shè)計低功耗技術(shù)中的各方面,從系統(tǒng)級設(shè)計方法,到晶體管的功耗模型評估,從仿真到驗證都有涉及。專利覆蓋的范圍與前面分析的Cadence公司正建立起一套完整的低功耗方案這一趨勢是吻合的。

4Synopsys的低功耗技術(shù)與專利

Synopsys的低功耗技術(shù)相對比較少,資料顯示Synopsys曾收購了Avanti,和Synplicity公司,因此對這兩家公司的相關(guān)專利進(jìn)行檢索。共得到9件專利。

Synopsys的專利集中在多電壓、是否采用電源關(guān)斷、采用片上還是片外電源管理、低功耗IP的選擇等方面。在這階段的評估,一方面是通過對過往系統(tǒng)的評估經(jīng)驗,一方面可以通過快速原型設(shè)計,對設(shè)計原型進(jìn)行功耗估算。

5Magma公司的低功耗技術(shù)與專利

MAGMA公司是唯一一家為客戶提供數(shù)字IC熱分析工具的供應(yīng)商,該工具集成在這家公司的Blast-Rail產(chǎn)品中。這些工具采用了一種可升級的多項式泄漏模型,可獲得片上溫度變化的精確讀數(shù)。用戶在全芯片級上確認(rèn)熱點,并在工具判定熱點后進(jìn)行深入分析。通過檢索發(fā)現(xiàn),有四件相關(guān)專利,這些工具都采用了一種升級的多項式泄漏模型,可獲得片上溫度變化的精確讀數(shù)。用戶在全芯片級上確認(rèn)熱點,并在工具判定熱點后進(jìn)行深入分析。

6結(jié)論

EDA中的低功耗設(shè)計技術(shù)越來越受到重視,通過專利我們發(fā)現(xiàn),幾乎所有關(guān)于EDA的低功耗專利都是2000年以后的,并日益增加,這主要是因為現(xiàn)在產(chǎn)品的設(shè)計周期短,上市時間要求緊迫,因此需要借助EDA工具中的低功耗設(shè)計方案來實現(xiàn)功耗的自動優(yōu)化。由此可見,EDA廠商不僅僅提供的是設(shè)計工具,還需要根據(jù)客戶的設(shè)計需求提供問題的解決方案。

根據(jù)專利的重要性可將專利分為:核心專利,重要專利、普通專利。所謂核心專利是指在某一領(lǐng)域占有重要地位,他人很難避開的專利保護(hù)范圍,具有很高的商業(yè)價值的專利;所謂重要專利是指在技術(shù)或者商業(yè)方面具有較高價值的專利。但是從EDA幾個占據(jù)主導(dǎo)地位的公司申請的低功耗專利來看,還沒有發(fā)現(xiàn)建立起戰(zhàn)略性的專利布局。

通過專利分析可知,不同低功耗技術(shù)的EDA支持沒有形成體系。因此,有效的低功率設(shè)計要求設(shè)計團(tuán)隊、IP供應(yīng)商以及工具和解決方案提供商之間展開協(xié)作。只有通過實施連貫一致的方法,并將這些方法運用在供應(yīng)鏈賴以存在的整個工具領(lǐng)域,電子行業(yè)才能真正解決低功率設(shè)計所面臨的不斷增長的挑戰(zhàn)。

作者簡介

徐文苑,工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心專利分析師,集成電路設(shè)計碩士,研究方向為微處理器設(shè)計,主要從事處理器技術(shù)領(lǐng)域的專利分析。

第5篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞:紅外遙控;編碼芯片;低功耗

ASIC Design and Implement of the Encoder Chip for Remote Control

LI Xin,JIA Huai-bin,LU Ting

(School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110178, China)

Abstract: This paper introduces the design of a new encoder IC of remote control, which adopts the infrared remote transmission system. The data frame which consists of leader code, 16 bits custom codes, 8 bits key codes and their 8 bits inverse codes transmits after a 38 KHz carrier waveform. The chip saves two oscillator capacitances by using single pin oscillator. The IC realizes utmost 11 different custom codes and 66 key codes through 14 feet jump line and it does not need for custom codes to jump to connect diode and only packs 16 pins. The test result indicated that this chip can latch the code accurately, has the low operating voltage (VDD=1.8~3.3V), low power consumption(Pd=200mW), long time no keys pressed into standby mode(Idd

Keywords: remote control; encoder IC; low power consumption

1引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn),使遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展[1,2]。紅外遙控作為一種單向紅外通訊技術(shù),因其具有性能穩(wěn)定、使用方便以及成本低廉等特點[3],在國防、工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用非常廣泛[4]。然而傳統(tǒng)的遙控芯片存在引腳較多,電路復(fù)雜,并且功耗較高等問題[5]。為降低紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)的生產(chǎn)成本,減少紅外遙控編碼芯片的元件,提高市場競爭力,給出了一種新型紅外遙控編碼芯片的設(shè)計,最大限度減少元件數(shù)量,降低封裝成本,實現(xiàn)低功耗設(shè)計。

2紅外遙控編碼芯片電路的原理

紅外遙控編碼電路包括:振蕩電路、分頻及時鐘產(chǎn)生電路、上電復(fù)位電路、按鍵掃描及按鍵輸入電路、ROM及ROM控制電路和指令碼生成及發(fā)射電路,系統(tǒng)框圖如圖1所示。其引腳功能如下,VDD:電源;VSS:地;OSC:晶體振蕩器輸入;CCS:客戶碼選擇輸入端;KI/O0―KI/O10:鍵輸入/輸出引腳;REM:指令碼輸出引腳。

電路接通電源之后,上電復(fù)位電路產(chǎn)生清零信號對電路進(jìn)行復(fù)位,當(dāng)無按鍵按下時,內(nèi)置環(huán)形振蕩器起振,通過分頻電路和時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生按鍵掃描信號對KI/O0―KI/O10進(jìn)行掃描,電路處于待機(jī)狀態(tài);一旦有按鍵按下之后,由OSC輸入晶體振蕩信號,編碼電路開始工作,分頻電路及時鐘產(chǎn)生電路向各級電路提供所需的時鐘信號;按鍵掃描電路將CCS與KI/O0-KI/O10之間的連結(jié)關(guān)系掃描到ROM讀控制電路,讀ROM控制電路從ROM中讀出客戶碼,并將其送入指令碼生成電路;同時按鍵掃描電路將KI/O0-KI/O10之間的連接方式掃描到ROM讀控制電路,讀ROM控制電路從ROM中讀出鍵碼,并將其送入指令碼生成電路;指令碼合成電路將客戶碼和鍵碼合成完整的指令碼,在引導(dǎo)碼發(fā)射以后,經(jīng)載波調(diào)制形成完整的指令碼后從REM發(fā)射出去。

3紅外遙控編碼芯片電路設(shè)計

3.1 振蕩器電路設(shè)計

振蕩器電路由外接455 kHz的單腳晶體振蕩器和內(nèi)置低頻環(huán)形振蕩器組成,產(chǎn)生整個編碼芯片所需的時鐘信號和控制信號,如圖2所示。晶體振蕩器具有振蕩頻率準(zhǔn)確、穩(wěn)定等優(yōu)點,因而可為編碼電路提供精準(zhǔn)的時鐘頻率;圖2下半部分為設(shè)計的單腳晶體振蕩電路,由RC振蕩電路和起穩(wěn)頻作用的石英晶體構(gòu)成,其中反饋電阻和電容集成在芯片內(nèi)部,只留一個PAD在外面連接晶振,這種結(jié)構(gòu)的單腳晶體振蕩器不僅結(jié)構(gòu)簡單節(jié)省元件和封裝成本,而且穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確性高。EN2為使能端,OSC2為輸出端,當(dāng)EN2為低電平時,即當(dāng)按鍵按下時,OSC2端向編碼電路提供精準(zhǔn)的455 kHz時鐘頻率。同時芯片還內(nèi)置了一款低頻的環(huán)形振蕩器(圖2上半部),頻率范圍為50-70 kHz,在無按鍵按下時為按鍵掃描電路提供掃描時鐘,同時關(guān)斷晶體振蕩器,環(huán)形振蕩器的頻率比較低,可以有效地降低電路的待機(jī)功耗。

3.2 上電復(fù)位電路及時鐘產(chǎn)生電路

(1)上電復(fù)位電路

由P型倒比管、N型倒比管電容和反相器組成的上電復(fù)位電路如圖3所示,電源剛接通時電容C2兩端的電壓為零,經(jīng)反相器輸出正脈沖作為清零信號,使電路內(nèi)需要清零的單元在開機(jī)后清零。PMOS在電源接通后,因柵極被下拉到低電平而導(dǎo)通,VDD經(jīng)過PMOS對電容C1充電,當(dāng)充電到高電平時輸出變?yōu)榈碗娖?清零過程結(jié)束。

(2)時鐘產(chǎn)生電路

該電路主要將振蕩頻率分頻為各部分電路所需要的頻率和控制時序:①晶體振蕩頻率經(jīng)12分頻產(chǎn)生38 kHz的占空比為1:3的載波頻率;②晶體振蕩頻率經(jīng)過120分頻產(chǎn)生電路的主時鐘頻率。主時鐘經(jīng)過分頻產(chǎn)生按鍵檢測時鐘,掃描時鐘,控制電路時鐘和指令碼生成電路時鐘等模塊所需要的時鐘信號。待機(jī)狀態(tài)的按鍵掃描時鐘是由內(nèi)置的環(huán)形振蕩器經(jīng)2選1選擇器進(jìn)入10分頻電路產(chǎn)生的。時鐘產(chǎn)生電路采用行波分頻器如圖4所示,上半部分為12分頻電路,下半部分為10分頻電路,整體電路可實現(xiàn)120分頻。

3.3按鍵掃描及按鍵輸入電路

只需引腳跳線的按鍵掃描輸入/輸出電路如圖5所示,在無按鍵狀態(tài),由低頻環(huán)形振蕩器提供掃描信號發(fā)生電路的振蕩時鐘,鍵掃描電路工作并產(chǎn)生掃描時鐘,鍵掃描時鐘譯碼電路產(chǎn)生11位時鐘信號進(jìn)入KO端,鍵掃描信號變化規(guī)律為1111111111011111111101111111110111111111011111111101111111110111111111011111111101111111110111111111011111111101111111111,周而復(fù)始,并從引腳KI/O0―KI/O10輸出。當(dāng)檢測到有按鍵按下時,則兩個跳線引腳同時出現(xiàn)兩個低電平的掃描脈沖,即產(chǎn)生按鍵輸入信號,由KI端進(jìn)入編碼電路。

11個按鍵掃描輸入/輸出引腳(KI/O0―KI/O10)能夠同時實現(xiàn)掃描信號與輸入信號的功能,11個引腳加上GND按照排列組合的方式可實現(xiàn)66個按鍵功能,而且采用引腳直接跳線,與其他類型的紅外遙控編碼芯片相比相同的按鍵數(shù)節(jié)省5個PAD,大幅地節(jié)省封裝成本,同時節(jié)省了跳線二極管。

3.4 客戶碼和鍵碼編碼電路

編碼電路所采用的編碼格式為NEC格式[6],NEC編碼格式的特征:①使用38 kHz載波頻率;②引導(dǎo)碼間隔是9 ms + 4.5 ms;③使用16位客戶代碼;④使用8位數(shù)據(jù)代碼和8位取反的數(shù)據(jù)代碼。NEC 協(xié)議通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號的調(diào)制。邏輯“1”由0.56 ms的38 kHz載波和1.68 ms的無載波間隔組成;邏輯“0”由0.56 ms的38 kHz載波和0.56 ms的無載波間隔組成;結(jié)束位是0.56 ms的38 kHz載波,如圖6所示。

客戶碼的作用是區(qū)分不同類型的被控對像,客戶編碼一共有16位,由ROM中的數(shù)據(jù)決定,通過修改ROM中的內(nèi)容來更改客戶碼,這樣可以應(yīng)不同用戶的要求來設(shè)計客戶碼。芯片的客戶碼一共有11種,可通過引腳CCS與輸入輸出引腳KI/O0-KI/O10中的任一引腳相連接來進(jìn)行選擇,引腳之間無需任何二極管,CCS端配置內(nèi)部上拉電阻,不需要外接上拉電阻,與傳統(tǒng)的遙控芯片相比減少了元件的使用。

鍵碼的作用是區(qū)分不同的按鍵,一共有8位,對于每個按鍵,其編碼信息是唯一的,該芯片可提供66個鍵碼,鍵碼的數(shù)據(jù)也是存儲于ROM中的,但鍵碼的存儲順序必須預(yù)先確定,順序確定后就能確定鍵碼在ROM中的地址,這樣就可以確定66個按鍵的功能。

(1)客戶碼編碼電路設(shè)計

當(dāng)電路由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)時,按鍵掃描電路開始工作產(chǎn)生周期性的掃描時鐘,對鍵盤掃描,將由引腳CCS與輸入輸出引腳KI/O0-KI/O10之間連結(jié)方式?jīng)Q定的客戶碼掃描到電路內(nèi)部,根據(jù)不同的連結(jié)方式產(chǎn)生不同ROM2客戶碼讀地址,讀使能有效時,在讀時序控制下輸出進(jìn)入ROM2的讀時序控制電路。ROM2中存儲有客戶碼編碼的所有數(shù)據(jù),針對不同的遙控編碼格式,根據(jù)不同編碼格式對客戶碼種類的要求,設(shè)計掩模ROM2的存儲陣列。讀ROM2時序控制電路提供8位的地址從ROM2中讀出客戶碼,并將其送入指令碼合成電路。 (2)鍵碼編碼電路設(shè)計

按鍵掃描電路同時會把66鍵按鍵輸入信息描到電路內(nèi)部,因受掃描方式的限制,鍵控脈沖只能用于識別鍵位,不能作為編碼電路使用的指令脈沖,66個按鍵編碼存儲于掩模ROM1中,鍵碼的形成過程實際上是一個脈沖轉(zhuǎn)換的過程,即將鍵控脈沖轉(zhuǎn)換成鍵碼脈沖的過程。ROM1 時序控制電路向ROM1提供12位讀地址從ROM1中讀出相應(yīng)按鍵所對應(yīng)的鍵碼,并在相應(yīng)的時序?qū)㈡I碼送入指令碼合成電路,如圖7所示。

3.5 指令碼生成電路

指令碼合成電路主要完成將客戶碼和鍵碼合成完整的指令碼,在引導(dǎo)碼發(fā)射以后,在載波調(diào)制之下形成完整的指令碼后發(fā)射出去,如圖8所示。對于NEC編碼格式指令碼生成電路的設(shè)計,采用計數(shù)器、移位寄存器加上控制邏輯在時鐘的協(xié)調(diào)下完成。按下按鍵36ms后,發(fā)碼允許信號打開,計數(shù)器開始記數(shù),D觸發(fā)器持續(xù)輸出一個高電平和一個低電平,作為遙控器引導(dǎo)碼。指令碼周期為108 ms,發(fā)射周期溢出信號到來后就重新發(fā)射引導(dǎo)碼,并改變引導(dǎo)碼的占空比;第一次發(fā)射指令碼時,引導(dǎo)碼占空比為2:1(9 ms : 4.5 ms);以后發(fā)射引導(dǎo)碼的占空比為4:1(9 ms : 2.25 ms)。

在計數(shù)器的值達(dá)到預(yù)定的值后,移位寄存器啟動,在控制邏輯的控制下首先移出高8位客戶碼,同時將客戶碼高8位反碼送入寄存器?？蛻舸a低8位設(shè)置碼反碼與高8位客戶碼反碼按位相異或后作為低8位客戶碼輸出。相應(yīng)的時刻8位鍵碼送入移位寄存器,在移出8位鍵碼的同時,8位鍵碼反碼依次移入移位寄存器,鍵碼發(fā)射完之后,再發(fā)射鍵碼反碼,最后在發(fā)射指令控制邏輯的控制下發(fā)射一位結(jié)束位,這時所有指令碼發(fā)射允許信號都為“0”,在發(fā)射功能碼反碼時送入寄存器的值全為“0”,使得控制電路產(chǎn)生指令碼發(fā)射完畢信號,在余下的指令周期中輸出低電平。

引導(dǎo)碼發(fā)射有效信號到來指令碼發(fā)射信號未到時,發(fā)射引導(dǎo)碼,同時載入38 kHz的載波,當(dāng)指令碼發(fā)射允許信號到來時,引導(dǎo)碼發(fā)射截止,開始發(fā)射指令碼,并加上38 kHz的載波信號。

4仿真分析

利用UltraSim對整體電路進(jìn)行數(shù)字邏輯仿真,驗證電路的客戶碼設(shè)置規(guī)則和鍵碼的正確,驗證多鍵保護(hù)功能,驗證雙鍵功能以及連續(xù)發(fā)射功能。對輸入輸出口的性能進(jìn)行瞬態(tài)仿真,根據(jù)spice參數(shù)調(diào)整輸出口的驅(qū)動能力。圖9是基于整體電路在連續(xù)按鍵情況下的仿真結(jié)果,在按鍵按下36 ms后開始輸出調(diào)制波形,首先輸出的是完整的編碼周期,由9 ms + 4.5 ms的引導(dǎo)碼、低八位客戶碼、高八位的客戶碼、八位按鍵碼、八位按鍵碼反碼和結(jié)束位組成;接著輸出的是重復(fù)碼,由9 ms + 2.25 ms的引導(dǎo)碼以及結(jié)束位構(gòu)成。根據(jù)NEC的編碼格式可知圖9中低八位的客戶碼為1000 0000,高八位客戶碼為0010 0000,八位按鍵碼為1100 0010,八位按鍵碼反碼為0011 1101。

5芯片的實現(xiàn)及測試

芯片采用P阱2.5μm CMOS鋁柵工藝進(jìn)行流片,采用全定制的版圖設(shè)計方法,減小了芯片面積,降低了生產(chǎn)成本,圖10為繪制版圖和裸片版圖,芯片采用SOP-16封裝形式。

測試電路如圖11所示,可以看出該芯片的元件少,采用單腳晶體振蕩,節(jié)省兩個振蕩電容,節(jié)省客戶碼跳變二極管。針對11種客戶碼和66種按鍵碼的連接方式,用紅外測試儀檢測芯片發(fā)射的波形,測試通過率100%;發(fā)射電路能夠?qū)崿F(xiàn)對功能碼的正確發(fā)射,圖12為某種按鍵情況下發(fā)射的波形。芯片的性能測試結(jié)果表明,芯片能夠在較低的電壓范圍內(nèi)工作(VDD = 1.8～3.3 V),芯片在長時間無按鍵按下進(jìn)入待機(jī)模式,其靜態(tài)電流Idd

6總結(jié)

采用單腳晶體振蕩器及新型的按鍵掃描技術(shù),設(shè)計了一種新型紅外遙控編碼專用芯片,芯片封裝引腳少,電路簡單,功耗低,能夠?qū)崿F(xiàn)對NEC編碼格式指令碼的準(zhǔn)確發(fā)射。流片后測試結(jié)果表明,芯片平均功耗為200 mW,長時間無按鍵按下進(jìn)入待機(jī)模式(Idd

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作者簡介

李新,博士,副教授,研究方向為數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計。

第6篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞：廣告；信息；控制局域網(wǎng)絡(luò)總線

中圖分類號：G2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 10-0000-02

Advertisement Issue System's Hardware Design

Zhang Lijun,Wang Quanrui,Miao Qinglin

(Henan Science and Technology Institute,Xinxiang453003,China)

Abstract:Advertising system,used to crowded places in the bus schedule and release information of people.In these places to set the LCD screen,use the control area network bus to transfer data,this approach greatly reduces the intensity of the work and increase efficiency,and thus advertising system has a certain practical significance and economic benefits.

Keywords:Advertisement release;Information release;CAN

一、系統(tǒng)中使用的各種元器件

系統(tǒng)硬件設(shè)計中使用到了AT89S系列單片機(jī)、OCMJ4X8C液晶模塊、SJA1000等器件。

（一）單片機(jī)

本系統(tǒng)應(yīng)用的單片機(jī)主要是AT89S51/52/53。AT89S52/53的片內(nèi)RAM和ROM比AT89S51要大。這里就用AT89S51為例來介紹。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)。AT89S51系統(tǒng)內(nèi)部自帶了一種電路――看門狗（WDT），如果某些應(yīng)用場合需要監(jiān)視工作，那么只需要對軟件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置就可以了，不需要增加電路。AT89S51集成的Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程，方便了系統(tǒng)的調(diào)試。

（二）液晶模塊OCMJ4X8C

液晶模塊OCM4X8C的漢字圖形采用128×64點陣型，不但能顯示漢字，還可以顯示圖形。該模塊與CPU直接相連，以8位并行及串行兩種連接方式與CPU連接?？梢詫崿F(xiàn)光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等多種功能。

（三）獨立CAN控制器SJA1000

1.SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（1）接口管理邏輯IML。CPU發(fā)出的命令由IML接收，CAN寄存器的尋址受IML控制，IML還負(fù)責(zé)向CPU提供系統(tǒng)中程序運行時產(chǎn)生的中斷信息及狀態(tài)信息。

（2）信息緩沖器。含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO，CPU經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到TXB里面。

（3）位流處理器BSP。數(shù)據(jù)被BSP處理后經(jīng)過BTL輸出到總線。

（4）驗收濾波器ASP。

（5）位時序處理邏輯BTL。

（6）錯誤管理邏輯EML。

（7）內(nèi)部振蕩器和復(fù)位電路。

2.SJA1000的驗收濾波器。

（1）驗收濾波器組成。SJA1000驗收濾波器由四個驗收碼寄存器：ACR0、ACR1、ACR2、和ACR3；四個驗收屏蔽寄存器：AMR0、AMR1、AMR2和AMR3。這8個寄存器在SJA1000的復(fù)位模式下可由CPU進(jìn)行設(shè)置。通過這些設(shè)置，可對接收信息進(jìn)行非常靈活的濾波。

（2）驗收濾波原理。SJA1000的驗證濾波原理是僅當(dāng)報文中的位與驗收碼的對應(yīng)位相同，或屏蔽位的對應(yīng)位為“1”時，SJA1000接收到的報文才會被放入RXFIFO，這是因為SJA1000使用模式的不同、用戶對驗證濾波器的設(shè)置以及標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的區(qū)分，報文的某些位被用于驗證濾波。

二、系統(tǒng)硬件各部分電路設(shè)計

系統(tǒng)硬件主要包括總控制器、街口控制器和終端控制器。限于篇幅，在此只給出硬件框圖和關(guān)鍵部分的電原理圖。

（一）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

總控制器與上位計算機(jī)通信采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)?？偪刂破髋c街口控制器間的通信以及街口控制器與終端控制器間的通信均采用CAN總線?？偪刂破骱徒K端控制器通過CAN總線（外總線和內(nèi)總線）相連，都是擴(kuò)展一片SJA1000，再通過82C250分別掛接在總線上。而街口控制器需要擴(kuò)展兩片SJA1000、兩片82C250，構(gòu)成兩個CAN總線的接口，分別掛接在內(nèi)總線和外總線上。

（二）總控制器硬件設(shè)計

總控制器硬件電路包括CPU、電源模塊、串行通信模塊、CAN總線通信模塊、鍵盤及顯示模塊、晶振電路以及存儲器模塊等幾部分組成。

1.CPU模塊。CPU是整個電路的核心，采用AT89S51，外部擴(kuò)展了其它的集成電路，包括AT93C66、MAX232、SJA1000等。

2.電源模塊。電源模塊負(fù)責(zé)給總控制器各部分電路供電，采用三端穩(wěn)壓器件7805設(shè)計。三端穩(wěn)壓器件7805是最常用的線性降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，它能把正12V左右的電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的正5V輸出電壓。為了防止外部電源電壓波動對電路造成不良影響，需要在7805的輸入和輸出端加上濾波電容。

3.串行通信模塊。串行通信模塊連接至上位機(jī)，使用RS-232總線進(jìn)行通信。RS-232總線電平與TTL電平不同，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)中采用MAX232芯片實現(xiàn)這個功能。另外，AT89S51的在線編程功能也需要通過RS-232總線連接到上位計算機(jī)。

4.CAN通信模塊。CAN通信模塊通過外總線連接所有的街口控制器；采用獨立CAN控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器82C250集成電路設(shè)計，其電路設(shè)計如圖1所示。需要說明的是，在總線的兩端最好增加一只電阻（120歐姆），以盡量減少信號反射。

5.存儲器模塊。存儲器主要負(fù)責(zé)存儲一些系統(tǒng)中的固定信息。結(jié)構(gòu)是采用串行EEPROM。

（三）街口控制器硬件設(shè)計

街口控制器的設(shè)計與總控制器基本相同。當(dāng)內(nèi)總線上的節(jié)點與兩個CAN通信模塊通信時，由街口控制器負(fù)責(zé)信息中轉(zhuǎn)。整個系統(tǒng)中，無論是硬件資源還是軟件資源，大部分都可以共享。這樣既節(jié)省了系統(tǒng)的開銷，又增加了系統(tǒng)的容量，提高了系統(tǒng)的可靠性?？偪刂破骺梢話旖?10個街口控制器，每個街口控制器可以掛接110個終端控制器，CAN通信網(wǎng)絡(luò)中最多可以有12100個終端控制器，同時，通信距離可以達(dá)到10km以上，完全可以滿足廣告系統(tǒng)設(shè)計需要。

（四）終端控制器硬件設(shè)計

終端控制器框圖如圖2所示。

液晶顯示模塊是終端控制器重要組成部分。當(dāng)沒有用戶按鍵時，存儲在EEPROM中的信息循環(huán)顯示，達(dá)到廣告的目的。

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第7篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

瘦瘦的工科女生張明慧很不簡單，從2008年考上東北大學(xué)自動化專業(yè)以來，大學(xué)四年，她參加的大小創(chuàng)新型競賽無數(shù)，其中省級以上競賽獎勵12項，國家級以上獎勵9項。2010年1月由她設(shè)計的“基于自主尋跡智能車控制電路”成功申請為國家實用新型專利。此外，她還有1項實用新型專利以及1項計算機(jī)軟件著作權(quán)登記。

很多人都疑惑：一個女孩子，怎么和汽車較上勁了？而且還是節(jié)能減排的新能源汽車？和別的女孩不太一樣，張明慧從小就喜歡動手操作，熱衷科研創(chuàng)新，這是她選擇讀自動化專業(yè)的源動力。

上大學(xué)后，張明慧才發(fā)現(xiàn)，讀自動化專業(yè)原來非常辛苦。專業(yè)需要掌握電路、計算機(jī)、儀表器等方面的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)內(nèi)容幾乎囊括了所有電類、機(jī)械類專業(yè)。因為專業(yè)知識面廣，該專業(yè)學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)比其他學(xué)生重很多，一學(xué)期差不多開設(shè)15門課左右。雖然喜歡動手做東西，但張明慧還是把學(xué)習(xí)成績放在了首位，她明白成績不好，什么都白搭，學(xué)習(xí)成績必須保持在90分以上，才有精力把剩余時間用來參加競賽。

而在競賽過程中，張明慧常常發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)知識不夠用。比如想用單片機(jī)帶喇叭唱歌，結(jié)果就是不唱。這有可能是時鐘頻率不對，占空比不對，也可能是中斷程序沒進(jìn)去，初始化寄存器有錯誤等等。

遇到困難時，張明慧總是先自己想各種方法來解決：“參加競賽，學(xué)會自己去處理、解決一些實際的難題，一方面檢驗了課堂的理論知識，另一方面也提高了我的專業(yè)學(xué)習(xí)能力。競賽培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作的能力，也培養(yǎng)了勇于克服困難、認(rèn)真完成任務(wù)的責(zé)任感?！?/p>

目前，張明慧正在作留學(xué)準(zhǔn)備，她打算出國學(xué)集成電路設(shè)計。

學(xué)姐建議：

在校期間一定要多參加競賽，培養(yǎng)自己的實踐動手能力和思考能力，還有團(tuán)隊協(xié)作能力。

想報考自動化專業(yè)的同學(xué)，在報考之前詳細(xì)了解學(xué)校的培養(yǎng)計劃，提前規(guī)劃安排學(xué)習(xí)時間，在完成必修課的同時，盡量抓住實踐的機(jī)會，提高動手能力。

小貼士

新能源汽車專業(yè)的就業(yè)

第8篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞：斜坡補(bǔ)償 自適應(yīng) 降壓變換器

中圖分類號：TN432 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0160-01

1 引言

當(dāng)峰值電流控制模式開關(guān)電源變換器工作在連續(xù)電流模式且占空比大于50%時，系統(tǒng)會發(fā)生次諧波振蕩。此時需要加入一小斜坡進(jìn)行補(bǔ)償來防止次諧波振蕩[1-2]。為了解決次諧波振蕩的問題，本文設(shè)計了一種自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路。

2 自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計

本文所設(shè)計的適用于Buck DC-DC變換器的自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路如圖1所示，主要由運算放大器OPA，電阻R1-R4，晶體管M1-M9和電容C1組成。

如圖1所示，R1和R2對Vin進(jìn)行分壓得到V1，其分壓比為0.35。運算放大器OPA、晶體管M1以及R3產(chǎn)生一個與Vin和Vout相關(guān)的高精度電流，NMOS晶體管M2和M2構(gòu)成電流鏡，鏡像比例為1：A，晶體管M4用來抑制M3的溝道調(diào)制效應(yīng)，并可以防止晶體管M3在Vin很大時被擊穿。M5-M8以及R4構(gòu)成自偏置共源共柵電流鏡，對I2進(jìn)行復(fù)制從而得到電流源I3，鏡像復(fù)制比例為1：B，電流源I3對C1進(jìn)行充電，因而斜坡電壓的斜率可表示為：

C1的負(fù)極接電流采樣電路對開關(guān)管采樣的信號Vsense，實現(xiàn)斜坡信號和Vsense的疊加。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置（1）式中的R3、C1、A和B，即可得到符合要求的斜坡補(bǔ)償斜率。

3 仿真結(jié)果

本文采用NEC 0.35 μm _30V_BCD工藝以及Cadence對電路進(jìn)行了仿真。圖2為Vout=3.3V時，輸入電壓與斜坡補(bǔ)償斜率mc的仿真曲線圖。仿真結(jié)果顯示，當(dāng)輸入電壓Vin從6V到18V線性增大時，斜坡補(bǔ)償斜率mc逐漸減小。將本文設(shè)的斜坡補(bǔ)償電路引入峰值電流控制模式開關(guān)電源變換器系統(tǒng)中，圖3為在Vin=6V情況下，輸出電壓和電感電流仿真曲線圖，仿真結(jié)果顯示，電路工作在連續(xù)電流模式且占空比大于50%時，電路可以穩(wěn)定工作。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了一種適用于Buck型峰值電流模式DC-DC變換器的自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路。仿真結(jié)果顯示，該斜坡補(bǔ)償電路的補(bǔ)償斜率能跟隨輸入電壓的變化而變化，且該斜坡補(bǔ)償電路能使峰值電流控制模式的Buck型峰值電流模式DC-DC變換器穩(wěn)定工作。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雪飛，丁召，郝紅蕾等.一種降壓型DC-DC變換器動態(tài)斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計[J].微電子學(xué)，2013，43（2）：206-209.

[2]周澤坤，王銳，張波.一種自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路[J].電子科技大學(xué)學(xué)報，2007，36（1）：47-49.

第9篇：集成電路設(shè)計研究方向范文

關(guān)鍵詞： 0.18μm CMOS；限幅放大器，有源負(fù)反饋；級間反饋

10-Gb/s 0.18-μm CMOS Limiting Amplifier

WU Jun, WANG Zhi-gong

（Institute of RF- & OE-ICs, Southeast University, Nanjing 210096, China）

Abstract: Using SMIC 0.18-μm 1P6M mixed-signal CMOS process, a 10Gb/s limiting amplifier is realized. Without any inductors, the bandwidth of the amplifier is effectively increased while maintaining a flat frequency response by using a third-order interleaving active feedback. The post-simulation indicates that it can work at the bit-rate of 10Gb/s, and has a small-signal gain of 46.25 dB, a -3-dB bandwidth of 9.16 GHz, and an input sensitivity of 10mV@10Gb/s. It can achieve a output swing of 760 mV when loaded by 50Ω external resistors. The circuit consumes a DC power of 183 mW from a 1.8V supply voltage. The active area is 500μm×250μm.

key words:0.18μm CMOS；limiting amplifier；active feedback；interleaving feedback

1引言

光接收機(jī)通常包含光電二極管（PD）、跨阻放大器（TIA）、主放大器（MA）、時鐘恢復(fù)與數(shù)據(jù)判決電路（CDR）等幾個模塊。主放大器的作用是把由TIA產(chǎn)生的小的電壓信號放大到CDR能夠可靠工作所需要的幅度。通常，高速率光纖通信系統(tǒng)前端放大電路由SiGe、GaAs和InP等工藝制作，它們成本高，集成度低。而CMOS工藝在集成度方面有著較大的優(yōu)勢。但通常只能提供低的電流效率、低的驅(qū)動能力和低的截止頻率（fT），因而需要采用一些電路技術(shù)來彌補(bǔ)這些缺陷。限幅放大器常用的擴(kuò)展帶寬的方法有電感并聯(lián)峰化、Cherry-Hooper放大器[1]、負(fù)密勒電容[3]、按比例縮小尺寸[2]和有源負(fù)反饋[3]等。本次設(shè)計采用了三階有源負(fù)反饋放大器級聯(lián)并加入級間反饋抑制過沖的方法[4]。在不使用電感的情況下，實現(xiàn)了46 dB增益和10 GHz帶寬的限幅放大器。

2電路設(shè)計

本次設(shè)計的限幅放大器的整體框圖如圖1。

整個放大器包括直流偏移消除電路、主放大器、輸出緩沖以及低通濾波器。整個系統(tǒng)采用差分結(jié)構(gòu)，以減低電源噪聲的影響。

本次設(shè)計采用多級放大器級聯(lián)擴(kuò)展總的增益帶寬積的方法得到所需的增益和帶寬。采用的基本放大單元為三階放大器。傳統(tǒng)三階放大器的系統(tǒng)響應(yīng)中具有三個極點，因而閉環(huán)后會產(chǎn)生嚴(yán)重的穩(wěn)定性問題，使得閉環(huán)響應(yīng)中產(chǎn)生很大的過沖。因此，通過加入級間反饋，使得系統(tǒng)頻率響應(yīng)中的過沖大大減小的同時，仍然保持較大的帶寬和增益[4]。

主放大器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

圖中12個差分放大器為主放大器，上半部分的2個差分放大器為級間反饋放大器，下半部分的4個差分放大器為有源負(fù)反饋放大器。在第四級沒有采用級間反饋，因為信號經(jīng)過前三級放大以后，足以使第四級放大器進(jìn)入大信號工作區(qū)，在第四級保留部分過沖既可以加快其轉(zhuǎn)換速度，又不會在時域響應(yīng)中產(chǎn)生振蕩。前兩級的電路原理圖如圖3。

阻性負(fù)載，C為總負(fù)載電容，并假設(shè)每一級放大單元都具有相同的阻性和容性負(fù)載（因為反饋單元的尺寸遠(yuǎn)小于主益，R和C與主放大單元相同。則圖3中系統(tǒng)的傳輸函數(shù)為：

式中右側(cè)的兩個因式為對H（s）的分母進(jìn)行因式分解而得到的兩個傳輸函數(shù)，分別記為HA（s）、HB（s）?？梢钥吹剑琀A（s）反饋系數(shù)為2.62Af（s），其頻響中含有較大過沖；HB （s） 的反饋系數(shù)為0.38Af（s），其頻響可能呈現(xiàn)過阻尼特性，它可以均衡HA（s）引起的過沖，得到平坦的響應(yīng)特性，這就是級間反饋的基本思想。

使用HSPICE對其進(jìn)行電路級仿真，并選擇合適的MOS管與電阻參數(shù)，得到的系統(tǒng)幅頻特性曲線如圖4。

如圖可見，HA（s）在高頻段（8~12GHz）有較高的增益，而低頻段（2~8GHz）增益較?。欢鳫B（s）在低頻段（2~8GHz之間）有較高增益，高頻段（8~12GHz）增益較低。通過兩級的串聯(lián)調(diào)諧，使得整個系統(tǒng)在很寬的頻帶內(nèi)具有穩(wěn)定的增益。

3版圖設(shè)計

本次設(shè)計采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS工藝，使用Virtuoso版圖設(shè)計工具進(jìn)行設(shè)計。芯片版圖如圖5所示，核心面積為500μm×250μm。

版圖采用對稱設(shè)計，信號從芯片左側(cè)焊盤輸入，右側(cè)焊盤輸出。上下焊盤接電源和外接濾波電容。

4后仿真結(jié)果

使用Spectre進(jìn)行后仿真，AC仿真結(jié)果表明系統(tǒng)的小信號增益為46.25dB，-3dB帶寬為9.16GHz。在1.8V電源下功耗為183mW。輸入10Gb/s峰峰值為10mV的差分信號進(jìn)行瞬態(tài)仿真，輸出眼圖如圖6所示。

可見，在此信號作用下，輸出信號能夠限幅,且?guī)缀醪淮嬖诖a間干擾，差分輸出擺幅接近800mV。

5結(jié)論

采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS工藝設(shè)計了10Gb/s 限幅放大器。主體采用4級級聯(lián)的三階有源負(fù)反饋放大器，并加入級間反饋抑制過沖。后仿真結(jié)果表明，該電路能夠工作在10Gb/s速率下，小信號帶寬9.16GHz，增益46.25dB。在輸入10mV差分信號時，輸出信號眼圖良好，輸出擺幅為760mV。

參考文獻(xiàn)

[1] Chris D. Holdenried, James W. Haslett and Michael W. Lynch, Analysis and Design of HBT Cherry-Hooper Amplifiers with Emitter-Follower Solid-State Circuits, vol. 39, NO. 11, pp. 1959-1967, Nov. 2004

[2] Eduard Sackinger, Wilhelm C. Fischer, A 3-GHz 32-dB CMOS Limiting Amplifier for SONET OC-48 Receivers[J], IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 35, NO. 12, pp. 1884-1888, Dec. 2000.

[3] S. Galal and B. Razavi, “10-Gb/s limiting amplifier and laser/modulator driver in 0.18 μm CMOS technology,” IEEE J. Solid-State Circuits vol. 38, no. 12, pp. 21382146, Dec. 2003.

[4]Huei-Yan Huang, Jun-Chau Chien and Liang-Huang Lu, A 10Gb/s Inductorless CMOS Limiting Amplifier with Third-Order Interleaving Active Feedback[J], IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 42 NO. 5, pp. 1111-1120, May. 2007

作者簡介

吳軍，碩士研究生，研究方向為光通信集成電路設(shè)計；