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[3]http://.cn/Info/html/n14730_1.htm.
[4]http:///info/20121026/227691.shtml.
[5]馮衛(wèi)東.美科學(xué)家證實電路世界第四種基本元件存在[N/OL].科技日報,2008-05-06.
[6]李九生.“微波與射頻技術(shù)”課程新式教學(xué)理念應(yīng)用[J].科技信息,2010,(6).
[7]李金鳳,王健,劉歡.“射頻集成電路設(shè)計”課程教學(xué)改革初探[J].考試周刊,2012,(15).
[8]張銀蒲.基于射頻方向課程群的教學(xué)改革與創(chuàng)新[J].唐山學(xué)院學(xué)報,2013,(1).
[9]王立華.虛擬網(wǎng)絡(luò)分析儀在射頻電路設(shè)計中的應(yīng)用[J].電子測量技術(shù),2012,(4).
收稿日期:2013-09-10
【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù) 模擬電路 Multisim 10.0
EDA技術(shù)即為通過計算機來設(shè)計電子電路和系統(tǒng)的計算機軟件。將其應(yīng)用在電路設(shè)計中能夠顯著提高電路設(shè)計的工作效率,減少誤差,增強可靠性。
1 EDA技術(shù)概述
1.1 EDA技術(shù)特點
EDA技術(shù)就是以計算機為基本工作平臺,結(jié)合了多種現(xiàn)代計算機技術(shù)而形成的開展電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器,通過EDA技術(shù)能夠在設(shè)計電子系統(tǒng)時減少大量的工作量而交由計算機完成。并且通過EDA技術(shù)能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品從電路設(shè)計直至設(shè)計版圖的整個流程都在計算機上實現(xiàn)自動智能化處理。當(dāng)前EDA技術(shù)的應(yīng)用范圍十分寬廣,例如機械、航空、生物、軍事、教學(xué)等各個領(lǐng)域都已經(jīng)廣泛開展使用EDA技術(shù)。
1.2 EDA技術(shù)類別
EDA軟件大致能夠分為芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件以及系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件三大主要類別。通過EDA軟件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域可以將其分為電路設(shè)計、仿真工具、IC設(shè)計軟件與其他EDA軟件等。常用的模擬電子電路包括晶體管放大電路、集成運算放大器以及電源電路等。
2 Multisim 10.0軟件的應(yīng)用
2.1 Multisim 10.0特點
2.1.1 元件庫豐富
Multisim 10.0配備了海量的元件模型數(shù)據(jù)庫,其中有數(shù)以千計的電路元件,其中包括基本元件、基礎(chǔ)電路、繼電器等元器件。同時,用戶還能夠根據(jù)自己需求來新建元器件庫,給客戶提供了極大的便捷。該軟件中各元器件的參數(shù)可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)。
2.1.2 強大的虛擬儀表與分析功能
Multisim 10.0中配備了雙蹤示波器,邏輯分析儀、頻譜分析儀等十余種虛擬儀器儀表,并且操作界面十分友好,不論是專業(yè)人士還是學(xué)生都能夠快捷方便的進行操作。
2.1.3 仿真范圍大
Multisim 10.0不僅可以對數(shù)字或模擬電路實現(xiàn)仿真,還能夠仿真射頻電路。
2.1.4 兼容性良好
Multisim 10.0網(wǎng)絡(luò)表文件可以與Spice網(wǎng)絡(luò)表文件進行相互轉(zhuǎn)換,并且形成電路原理圖。Multisim 10.0中電路原理圖還能夠與PCB軟件進行傳輸,進行印刷電路板設(shè)計。可以看出,Multisim 10.0能夠全程完成電路設(shè)計與印刷電路板所有設(shè)計工作,電子產(chǎn)品開發(fā)速度得到了提升。
2.2 Multisim 10.0應(yīng)用實例
2.2.1 差動放大電路與差模信號
差動放大電路在電子技術(shù)與IC制造業(yè)中應(yīng)用十分普及,其能夠放大差模信號,對共模信號起到抑制作用,因此可以有效的避免零點漂移,妥善解決了直流放大電路中增益與零點漂移的問題。圖1為恒流源的差動放大電路圖。如不加輸入信號時,首先調(diào)節(jié)R2,輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號電路圖,輸入端加上50mV,1KHz的差模信號,對節(jié)點8與節(jié)點3進行瞬態(tài)分析,獲得兩個大小相同,方向相反的差模輸出信號。
用后處理器獲得雙端輸出電壓波形曲線圖。最大輸出電壓為Vod=4.1034V。
2.2.2共模信號
使用相同的方法對節(jié)點8與節(jié)點3進行分析,可以得到兩個大小相同,方向也相同的共模輸出信號。單端輸出最大電壓值為38.04Pv.從該數(shù)據(jù)可以得知,共模信號單端輸出的抑制程度也較高。
2.2.3 結(jié)論
Multisim 10.0是一個系統(tǒng)的,功能齊全的電路仿真軟件,其強大的元件數(shù)據(jù)庫與大量的虛擬儀表具有多種分析方式。Multisim 10.0軟件存在以下幾大優(yōu)勢:
(1)進行模擬電路能夠調(diào)整電路參數(shù),觀察不同參數(shù)與電路性能之間的關(guān)系,同時可以重復(fù)多次的選擇最合適的元件參數(shù)來設(shè)計方案。
(2)Multisim 10.0能夠在電路測試中分析數(shù)據(jù)、曲線圖形都集中在單一的設(shè)計窗口中,使用人員可以直觀形象的觀察到數(shù)據(jù)和圖形的改編。其所顯示的曲線圖也較為平滑,這是其他硬件測試中無法比擬的優(yōu)勢。
(3)Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調(diào)試十分便捷,信號干擾因素小,雙蹤顯示時不會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)和閃爍的現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)的模擬電路方式來說,其十分容易受到外界電源信號的影響,并且實驗設(shè)備不先進,十分容易導(dǎo)致測量結(jié)果精確度欠佳。然而該測量結(jié)果將通過數(shù)字表現(xiàn),其精確度較高。
3 結(jié)束語
隨著自動化水平的提高和電子領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,EDA技術(shù)在電路設(shè)計中的作用越來越明顯。利用EDA技術(shù)電路設(shè)計師能夠高效、準(zhǔn)確的設(shè)計電路。Multisim 10.0能夠提供強大的元件數(shù)據(jù)庫與虛擬儀表,分析方法十分多元,是電路設(shè)計教學(xué)、電路設(shè)計模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發(fā)展的關(guān)鍵時刻,EDA技術(shù)將電子設(shè)計技術(shù)推向了新的階段,未來EDA技術(shù)將會向新器件、新工具軟件等趨勢發(fā)展。
作者簡介
高昀(1984-)女,四川省遂寧人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)供職于四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院。主要研究方向為Eda技術(shù)。
顧玲芙 江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校 214153
【文章摘要】
計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,為軟件
的開發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空
間。在電子線路設(shè)計領(lǐng)域中,軟件應(yīng)
用作為其重要組成部分,能夠為電路
設(shè)計提供更為高效的參數(shù)優(yōu)選方案,
其在當(dāng)下社會應(yīng)用和教學(xué)中所占比
重也日漸增加。在電路研究與設(shè)計過
程中,已有越來越多的設(shè)計者利用電
腦仿真技術(shù)對電路設(shè)計進行分析與
調(diào)試,計算機軟件的應(yīng)用逐漸成為當(dāng)
下電子電路設(shè)計中的重要工具。本文
從電子電路設(shè)計過程中的設(shè)計質(zhì)量,
設(shè)計周期及成本計算角度出發(fā),對電
子電路設(shè)計教學(xué)中的軟件應(yīng)用進行
分析,并通過探討不同類軟件在電子
電路設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用特點,為電子
電路教學(xué)提供有效的教學(xué)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】
軟件應(yīng)用;電子電路設(shè)計;設(shè)計教學(xué)
1 電子電路設(shè)計教學(xué)發(fā)展概況
隨著計算機技術(shù)的飛速進步,軟件的
開發(fā)與利用日漸成為當(dāng)下社會各領(lǐng)域發(fā)
展的重要構(gòu)成部分,在現(xiàn)階段的電子電路
設(shè)計中,各類軟件的應(yīng)用在為電路設(shè)計提
供極大便利的同時,也為電子線路連接及
功能的驗證提供了有效途徑。各類軟件在
日漸普及和廣泛應(yīng)用中得以不斷完善,這
也極大的促進了計算機軟件在電子電路
設(shè)計中的應(yīng)用。在電子電路的實際設(shè)計應(yīng)
用中,由于電子電路結(jié)構(gòu)設(shè)計和線路搭建
涉及到了多個電子領(lǐng)域,如電路圖繪制,
電路設(shè)計,元件設(shè)計及結(jié)構(gòu)調(diào)動等,都需
要不同類型的軟件進行應(yīng)用設(shè)計。在當(dāng)下
我國電子電路的設(shè)計與教學(xué)中,理論課程
與課程實驗的有機結(jié)合為學(xué)生的電路學(xué)
習(xí)設(shè)計提供了良好的發(fā)展空間。計算機軟
件的應(yīng)用教學(xué),使得學(xué)生在掌握了軟件應(yīng)
用的基礎(chǔ)上,能夠以軟件工具開展電子電
阻的設(shè)計,搭建和線路調(diào)試。在計算機軟
件的電子電路教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用中,模擬電
子技術(shù)實驗教學(xué)是一個極具代表性的實
例,學(xué)生在模擬電子電路設(shè)計的課程中,
能夠在課程內(nèi)容中學(xué)習(xí)到電路技術(shù)和計
算機技術(shù)的基礎(chǔ)知識,并通過課堂練習(xí)和
課程實踐不斷加深對計算機軟件應(yīng)用和
電子電路設(shè)計的認知,在課程教學(xué)后期的
課程實踐中,教師通過帶領(lǐng)學(xué)生開展電路
設(shè)計實踐,以進一步促進學(xué)生軟件知識和
電子電路知識的有機融合。電子電路教學(xué)
的開展,為計算機軟件和電路設(shè)計應(yīng)用的
結(jié)合提供了發(fā)展前提,這也為我國電子電
路技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
各類軟件在電子電路
設(shè)計教學(xué)中的運用
顧玲芙 江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校 214153
2 電子電路設(shè)計教學(xué)中軟件應(yīng)用意
義探討
在電子電路的實際設(shè)計與開發(fā)中,
電路結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計仿真測試已成為當(dāng)
下最具有效性的技術(shù),加之越來越多的電
子電路設(shè)計者選擇運用計算機軟件對電
子電路設(shè)計進行研究,這就使計算機軟件
應(yīng)用在電子電路的設(shè)計中具有十分重要
的意義。計算機軟件提供的軟件仿真功能
為電子電路的方案設(shè)計提供了有力的參
考,學(xué)生能夠利用軟件進行對預(yù)先設(shè)計好
的電路方案進行仿真,并通過對比方案設(shè)
計與當(dāng)真結(jié)果對具體內(nèi)容進行改進,這在
幫助學(xué)生完善仿真方案的同時,也進一步
鞏固了其對知識的掌握,提升了電路設(shè)計
中發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力。與傳統(tǒng)形
式的電路測量檢驗方式不同,計算機軟件
的應(yīng)用僅需要將電路接口連接到實驗箱,
通過程序調(diào)試模擬實際應(yīng)用環(huán)境,以更為
高效率的檢測出電路系統(tǒng)的設(shè)計錯誤。軟
件應(yīng)用在為電子電路設(shè)計提供仿真環(huán)境
的同時,也能夠在學(xué)生的電子理論學(xué)習(xí)中
起到極大的輔助作用。在電子電路教學(xué)開
展過程中,課程理論和實驗設(shè)計的有機結(jié)
合能夠進一步加深學(xué)生對電路知識的理
性認知,而在電路的設(shè)計和應(yīng)用檢測過程
中,由于校園客觀環(huán)境的限制,電路的檢
驗與應(yīng)用通常無法得到充分開展,而利用
計算機軟件設(shè)計則能夠有效實現(xiàn)對電路
設(shè)計的檢驗和校正,使得學(xué)生能夠在真正
意義上掌握電子電路設(shè)計課程中的研究
方法。
3 各類軟件在電子電路教學(xué)中的具
體運用
3.1 CAD 軟件在電子電路教學(xué)中的
應(yīng)用
CAD 軟件系統(tǒng)是當(dāng)下電路設(shè)計軟件
中圖形設(shè)計功能作為全面的應(yīng)用軟件,其
在電子電路設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用也十分廣
泛。在電路設(shè)計教學(xué)的開展中,CAD 軟
件為課程開展提供了繪圖,幾何造型以及
特征計算等功能,在進行電路設(shè)計過程
中,教師能夠通過帶領(lǐng)學(xué)生進行元件設(shè)
計,是學(xué)生進一步掌握不同電路元件的功
能,并以此為基礎(chǔ),使學(xué)生利用不同元件
的特性進行電路的功能設(shè)計。CAD 軟件
在為電路教學(xué)設(shè)置元件設(shè)計功能的同時,
也自帶有元件庫,電路的實際設(shè)計可以直
接對元件進行調(diào)用,這也能夠有效節(jié)約電
路原理圖設(shè)計時間。在利用該軟件開展教
學(xué)時,教師還要強調(diào)實際元件和虛擬元件
的區(qū)別,并通過在教學(xué)過程中著重強調(diào),
以保證學(xué)生實際電路連接的準(zhǔn)確性和安
全性。
3.2 EWB 軟件在教學(xué)中的具體應(yīng)用
分析
EWB 計算機軟件是一種用于電路設(shè)
計與仿真的EDA 工具軟件,與CAD 軟件
不同,EWB 軟件中包含更多的高品質(zhì)模
擬電路元件和組件模型。教師在開展電子
電路設(shè)計教學(xué)時能夠在元件調(diào)用的基礎(chǔ)
上,引導(dǎo)學(xué)生利用軟件進行多種功能仿
真,如對以連接的電路結(jié)構(gòu)進行交流頻
率特性分析,靜態(tài)分析和參數(shù)掃描分析
等。EWB 軟件主要結(jié)構(gòu)包括函數(shù)信號發(fā)
生器和仿真電路模板等,學(xué)生能夠在課程
設(shè)計中通過元件調(diào)用和參數(shù)整合,完成電
路設(shè)計,并通過將電路系統(tǒng)調(diào)用與仿真模
板中,對其進行功能測試。在電路仿真教
學(xué)過程中,教師應(yīng)首先開展信號發(fā)生器教
學(xué),使得學(xué)生能夠依據(jù)實際電路結(jié)構(gòu)設(shè)計
選定對應(yīng)的激勵信號,以此保證電子電路
結(jié)構(gòu)仿真結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和有效性。
3.3 PSPICE 仿真軟件在電路設(shè)計教
學(xué)中的應(yīng)用
作為現(xiàn)階段不同類型電路分析與設(shè)
計仿真軟件之一,PSPICE 軟件具有十分
優(yōu)越的實用性能。該軟件主要包括電子線
路仿真,圖形方式輸出,模擬計算電路功
能和網(wǎng)表生成等功能,不僅能夠?qū)δM電
子線路進行仿真與模式實驗,也能夠與實
體電路結(jié)構(gòu)進行連接并開展模擬仿真。在
電子電路的設(shè)計教學(xué)中,教師要將課程演
示重點放在利用 PSPICE 軟件模擬連接
電路上,使學(xué)生能夠在掌握元件參數(shù)的基
礎(chǔ)上,更為全面的掌握電路波形和電壓電
流值的檢測方法。PSPICE 仿真軟件的應(yīng)
用,也為電路設(shè)計教學(xué)中元件參數(shù)的優(yōu)化
提供了科學(xué)有效的途經(jīng),教師通過對比軟
件中不同模擬元件的功能,以選擇靈敏度
高和容差關(guān)系穩(wěn)定的軟件開展教學(xué),這能
夠極大的優(yōu)化電路設(shè)計中的元件參數(shù),并
使得電子電路設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量得到有效
提升。
4 結(jié)束語
不同類型計算機軟件在電子電路教
學(xué)中的應(yīng)用,為電路設(shè)計與功能檢測提供
了有效的教學(xué)方式。教師在備課過程中通
過對比不同電路軟件的應(yīng)用特點,并選取
更具教學(xué)價值的應(yīng)用軟件開展電子電路
教學(xué),能夠更為全面的對電路參數(shù)進行講
解,進而培養(yǎng)學(xué)生電路工程設(shè)計的眼光,
為學(xué)生今后的就業(yè)與發(fā)展打下堅實的基
礎(chǔ)。
【參考文獻】
[1] 周長森. 電子電路計算機仿真技
術(shù)的實際應(yīng)用探究[J]. 山東科學(xué)
技術(shù)出版社.2011(6):6-14.
[2] 胡曉云,鄧肖月.EDA 技術(shù)在電
子電路教學(xué)中的應(yīng)用. 實驗與探
索.2012
[3] 胡衛(wèi)平.CAISD 軟件包的研制及其
在逆變器優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用. 北
京電子教育出版社.2009,9-15
[4] 周淑芳. 柔性電路板在電子電路
USB2.0(通用串行總線)已經(jīng)成為PC外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)。但USB2.0接口芯片技術(shù)只被Intel,Philips等少數(shù)國外大型半導(dǎo)體廠商占有,在國內(nèi)還是空白。無論從市場需求,還是從促進我國芯片設(shè)計能力來說,開發(fā)具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的USB2.0接口芯片都是非常迫切的一個問題。
接口芯片中高速(480Mbps)及模擬電路部分是設(shè)計的難點所在,本論文首次引入基于數(shù)字的模擬化設(shè)計技術(shù)(DBA),并成功應(yīng)用到發(fā)送器電路、數(shù)據(jù)恢復(fù)電路、時鐘發(fā)生電路(DLL)等關(guān)鍵模塊的設(shè)計之中。 DBA技術(shù)的核心在于:將數(shù)字電路設(shè)計的思想滲透到模擬、混合信號電路設(shè)計中,使用數(shù)字算法將盡可能多的電路設(shè)計放在數(shù)字一邊。由于采用了數(shù)字技術(shù)來實現(xiàn)模擬電路部分的功能,因此這種全新的設(shè)計方法可以避免模擬、混合信號電路中參數(shù)調(diào)整和工藝控制的難點,提高電路設(shè)計精度和穩(wěn)定性,并降低噪音影響,是一個好的解決方案。
在發(fā)送器電路的設(shè)計中,論文在同一結(jié)構(gòu)電路中兼容高速和全速兩種模式,不僅降低了芯片設(shè)計復(fù)雜度,而且減少了芯片引腳處的額外電容及芯片面積;在接收器電路的設(shè)計中,論文采用了經(jīng)優(yōu)化的新型拓撲結(jié)構(gòu),提高了數(shù)據(jù)采樣和接收精度;在數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中,論文提出了新穎的基于5-倍DLL-過采樣的數(shù)字算法和查找表技術(shù),可省去繁雜的時鐘恢復(fù)過程,同時提高了高速數(shù)據(jù)信號對相位偏移(skew)和抖動(jitter)的容忍度。
基于TSMC0.25um CMOS混合信號工藝,用于功能外設(shè)的USB2.0接口芯片采用自頂向下的設(shè)計方法。芯片的核心組成部分,即發(fā)送器、接收器電路以及能隙基準(zhǔn)電壓源已經(jīng)在上海集成電路產(chǎn)業(yè)化基地參加MPW流片,測試結(jié)果表明:在正確的基準(zhǔn)電壓偏置下,芯片發(fā)送、接收功能參數(shù)指標(biāo)符合USB2.0協(xié)議要求。 另外,Link層中新型數(shù)據(jù)處理電路、“PLL+DLL”結(jié)構(gòu)的五相高精度等間距時鐘產(chǎn)生電路也在相應(yīng)的后仿真結(jié)果中得到成功驗證
關(guān)鍵詞:protel,三極管,計算機仿真
0.引言
計算機仿真軟件在實踐中的應(yīng)用,使電路設(shè)計人員能夠在電路設(shè)計階段對所設(shè)計的電路電氣特性進行分析、判斷、校驗,從而大大減輕物理實驗驗證階段的工作量,是電子專業(yè)設(shè)計工作者提高工作效率的有效方法。
Protel 99內(nèi)置了功能強大的SPICE 3f5電路仿真軟件,能提供連續(xù)的模擬信號和數(shù)字信號仿真。該軟件運行于Protel的EDA/Client進程環(huán)境下,與ProtelAdvanced Schematic原理圖設(shè)計程序協(xié)同工作,為用戶提供一個完整的從設(shè)計到仿真驗證的設(shè)計環(huán)境【1】。
單管放大電路是模擬電路設(shè)計中最基礎(chǔ)的電路。本文利用protel99軟件,利用通用電子元件,對該電路參數(shù)賦值,仿真研究單管放大電路的工作過程。理論分析了單管放大電路的靜態(tài)與動態(tài)參數(shù),研究基于protel99軟件仿真該電路的方法,并得到相關(guān)結(jié)論。
1.單管放大電路的理論計算
單管放大電路圖如圖1所示, 其中信號源的幅值為,頻率為,則由估算法【2】可得:
摘要:基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育(OBE)模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。近年來由我國教育部發(fā)起的卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、工程教育專業(yè)認證和新一輪的高等院校審核評估,都是基于OBE的工程教育模式。本文以《模擬集成電路設(shè)計》課程為例,提出并詳細討論了一種基于OBE培養(yǎng)模式的課程評價方法。在確定課程對專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐矩陣后,給出了課程目標(biāo)達成度的具體計算方法和對應(yīng)的詳細的教學(xué)設(shè)計。
關(guān)鍵詞:基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育(OBE);工程專業(yè)認證;課程目標(biāo)達成度;培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)
中圖分類號:G642.3 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)21-0108-02
近年來,我國高等院校的工程教育蓬勃發(fā)展。國家教育部2006年牽頭正式啟動全國工程教育專業(yè)認證試點工作,2010年,決定在高校中展開實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(以下簡稱“卓工計劃”)試點工作,并把通過國家工程教育認證作為卓工計劃試點項目結(jié)題的必要條件。2013年,我國正式被《華盛頓協(xié)議》認可為預(yù)備會員,2016年,成為正式會員。
事實上,工程認證的內(nèi)涵是“基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育”(OBE,Outcomes-Based Education)。目前,包括成都信息工程大學(xué)(以下簡稱“我校”)在內(nèi)的首批61所試點高校的卓工計劃試點已近收尾階段。因此,在OBE的實現(xiàn)主線,即定義預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出―實現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出―評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出中,“評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是目前工作的重中之重。微電子科學(xué)與工程專業(yè)是我校卓工計劃試點專業(yè),在該專業(yè)的培養(yǎng)方案中,《模擬集成電路設(shè)計》課程為核心必修課,在培養(yǎng)學(xué)生模擬集成電路設(shè)計理論知識和工程能力方面具有舉足輕重的作用。本文以《模擬集成電路設(shè)計》課程為例,著重探討如何實現(xiàn)課程達成度評價。本文研究對進一步深化包括卓工計劃在內(nèi)的工科專業(yè)的工程教育改革具有重要意義。
一、課程對培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐矩陣
在專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,每個專業(yè)都具有自己的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),一般包括技術(shù)基礎(chǔ)知識和人文素養(yǎng)、職業(yè)能力和態(tài)度、人際交往能力、團隊工作和交流能力、復(fù)雜工程能力等多個方面。這些培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)完全是由培養(yǎng)方案中的課程體系所支撐,并由此形成課程對培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐矩陣。我校微電子科學(xué)與工程專業(yè)的《模擬集成電路設(shè)計》課程所承擔(dān)的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括如“培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1:具有電路設(shè)計與分析、工藝分析、器件性能分析和版圖設(shè)計等的基本能力”在內(nèi)的共計8條,涵蓋了從技術(shù)到溝通(團隊合作)、到復(fù)雜工程能力等多個方面。為了便于評價每一條培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的達成情況,需要在課程內(nèi)部所涉及的知識點、評價方式等對培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐進行進一步分解。表1列出了《模擬集成電路設(shè)計》這門課所支撐的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1對應(yīng)的部分課程內(nèi)容和考核方式。
由表1可見,評價培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1的達成方法采用了成績分析法(考試、作業(yè))和評分表分析法(討論、演講、課程設(shè)計等)相結(jié)合的方式。這是因為,我們認為,學(xué)生的電路設(shè)計與分析的基本能力不僅可以通過量化評分的方式進行考核,同時,在課程設(shè)計、討論、演講等具有一定主觀性的考核方式中也能夠較好體現(xiàn)。
二、課程目標(biāo)達成度的評價方法
為了計算某條培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)在該門課程的達成度,首先需要對該培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的達成度的計算方法進行定義。在《模擬集成電路設(shè)計》課程中,我們采用如下定義方法:
培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)i的評價值= (1)
其中,樣本班級為了保證具有統(tǒng)計意義,應(yīng)該抽取好中差比例較為均衡的學(xué)生樣本。為了保證樣本抽取的客觀性,我們抽取一個自然班。
依然以課程所支撐的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1為例,2015-2016(2)學(xué)期能夠支撐該標(biāo)準(zhǔn)的分值以及權(quán)重如表2所示:
分別對4個考核環(huán)節(jié)的該班級的所有學(xué)生計算平均分,并代入公式(1)計算,可獲得培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1的評價值。
值得注意的是,表2中所列的各個考核環(huán)節(jié)的分值并不一定是該課程中該考核環(huán)節(jié)的總分,而應(yīng)該是能夠支撐該培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的該考核環(huán)節(jié)的分值。同時,各個考核環(huán)節(jié)的分值和權(quán)重應(yīng)該總體穩(wěn)定且動態(tài)優(yōu)化的過程。為了保證達成度評價盡可能客觀和合理,相鄰兩個學(xué)年的考核環(huán)節(jié)權(quán)重不應(yīng)有過于劇烈的變化。
三、教學(xué)設(shè)計
為了更方便對課程所支撐的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)評價值進行計算,在行課前,需要精心設(shè)計教學(xué)大綱和教學(xué)活動。
1.根據(jù)所建立的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與課程考核環(huán)節(jié)的支撐矩陣,合理進行教學(xué)活動。支撐矩陣應(yīng)該包括課程所支撐的所有培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),以及每個培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)的考核方法及考核內(nèi)容。在支撐關(guān)系中,難免會出現(xiàn)一個考核環(huán)節(jié)同時支撐多個培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的情況。例如,“(3)討論”環(huán)節(jié)能夠同時支撐培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)1、3、4,其中1為相關(guān)的知識要求,3為團隊合作要求,4為溝通能力要求。在具體實施過程中,需要考慮是選擇利用該評價環(huán)節(jié)總的評價值同時對3個培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進行評價,還是進一步對該考核環(huán)節(jié)進一步分解。在我校《模擬集成電路設(shè)計》課程中,我們將“(2)討論”環(huán)節(jié)分解為準(zhǔn)備、匯報討論2個步驟。其中“時浮敝稈生為了討論所做的筆記,反映學(xué)生的知識能力。而“匯報討論”指學(xué)生的臨場發(fā)言,反映學(xué)生的團隊合作和溝通能力。
2.確定每一個知識點對所對應(yīng)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐權(quán)重,并由此指導(dǎo)教學(xué)過程中各知識點的學(xué)時分配。這樣,在教學(xué)過程中更具有針對性,更能夠把握重點。以表1中“單級放大器”課程內(nèi)容為例,表3給出了一種詳細的支撐權(quán)重、學(xué)時分配和教學(xué)設(shè)計。
3.合理設(shè)計每個知識點的考核方式。面向課程達成度的教學(xué)評價本身就是工程專業(yè)認證的重要一環(huán),宗旨是通過科學(xué)、合理的課程達成度評價方式反映學(xué)生畢業(yè)要求能否達成,進一步反饋教學(xué)中的問題,指導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的持續(xù)改進,最終達到實現(xiàn)提高學(xué)生工程能力的最終目的。因此,課程中富有可實踐性的知識點應(yīng)以討論、演講、作業(yè)、課程設(shè)計等考核方式為牽引,采用綜合運用探究式、啟發(fā)式和互動式的教學(xué)方法等進行授課。
四、結(jié)束語
在工程教育背景下,以O(shè)BE培養(yǎng)模式作為目標(biāo)導(dǎo)向,能夠有效提高工程教育質(zhì)量。培養(yǎng)體系中課程達成度的評價結(jié)果,作為質(zhì)量反饋環(huán)節(jié)的重要數(shù)據(jù),對教學(xué)設(shè)計、教學(xué)管理和持續(xù)改進都具有重要的指導(dǎo)意義。本文提出的課程達成度評價設(shè)計具有一定的普適性,對工科專業(yè)的課程達成度計算都具有重要參考意義。
參考文獻:
[1]孫娜.中國高等工程教育專業(yè)認證發(fā)展現(xiàn)狀分析及其展望[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育,2016,17(1):29-34.
[2]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究,2010,(4):21-29.
關(guān)鍵詞:電子電路;單元電路;設(shè)計方法
1 前言
在我國,電子技術(shù)是隨著我國的改革開放發(fā)展起來的,雖然起步晚,但是當(dāng)今的發(fā)展也在世界發(fā)展水平之列。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,電子技術(shù)從電路的設(shè)計和應(yīng)用的領(lǐng)域都發(fā)生了翻天覆地的改變,應(yīng)用范圍越來越廣,對于我國的電子電路的工程師和設(shè)計人員來說,合理的設(shè)計出一個符合要求的完整的電路圖是非常重要的。
2 電子技術(shù)和單元電路的概念
所謂的電子技術(shù),就是在我們解決實際的電路問題時,電路工程師根據(jù)電子學(xué)的原理,將電子的某種特性設(shè)計在一個實際的電子器件上的一門新興的技術(shù)。電子技術(shù)主要分為電子信息技術(shù)和電子電路技術(shù)兩大類。在電子信息技術(shù)中,從前只有電子模擬技術(shù),但是最近幾年又新發(fā)展出一門數(shù)字電子技術(shù),后者處理電路的能力更強,因此,成為現(xiàn)今社會電子技術(shù)的主流。在電子電路中,組成電子電路系統(tǒng)的一個主要部分就是我們要分析的單元電路。單元電路很復(fù)雜,對電子工程師要求的技術(shù)嚴格,為了將電子電路設(shè)計的水平不斷的進行提高,我們電子工程師就要對單元電路進行設(shè)計的研究,通過這些來增加單元電路的經(jīng)驗。
3 單元電路的設(shè)計步驟和方法
3.1 單元電路的設(shè)計步驟
在傳統(tǒng)的電路設(shè)計時,一般的步驟有三步。單元電路在設(shè)計上也一樣,都是明確設(shè)計任務(wù)、計算單元電路的參數(shù)以及畫出最后的單元電路圖。
在單元電路設(shè)計前,一定要明確設(shè)計的目的和任務(wù)。主要考慮的是設(shè)計出的單元電路的性能,在單元電路設(shè)計時,我們要將電壓、電阻、電流設(shè)計為最佳的狀態(tài),以使設(shè)計出的單元電路的性能達到最好,當(dāng)然,在設(shè)計時,還要考慮到設(shè)計出的電路體積要小,成本要低,結(jié)構(gòu)要簡單,方便使用和維護、
在計算單元電路參數(shù)時,我們一定要運用我們電子工程師的專業(yè)知識,將設(shè)計的參數(shù)計算準(zhǔn)確,保證設(shè)計出的單元電路功能達到預(yù)期的目標(biāo)。舉例說明,當(dāng)我們在設(shè)計單元電路中的放大器電路時,我們一定要計算準(zhǔn)確電阻值及其放大的倍率,這樣才能保證放大器電路正常的工作。在參數(shù)計算時,我們要計算不止一次,將計算的結(jié)果進行比較,在誤差范圍內(nèi)才能使用。
在單元電路設(shè)計參數(shù)計算出來后,接下來就是畫單元電路圖。畫出完整的單元電路圖主要是讓我們能總體的了解單元電路和整機電路間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)換。在畫單元電路圖時,要確保所畫的電路圖簡單、明了、準(zhǔn)確。盡可能的將電路圖畫在一張圖紙上,這樣方便電子工程師檢查其中的問題和錯誤,單元電路的主要部分要在圖紙上標(biāo)明,有必要的還要畫出主要部件的詳細電路圖。
3.2 單元電子電路的設(shè)計方法
前面詳細的講解到單元電路的設(shè)計步驟,這都是為單元電路的設(shè)計方法做準(zhǔn)備,一個單元電子電路正常運行與否,根本還要看單元電路的設(shè)計是否合理,因此單元電子電路的設(shè)計方法尤為重要。下面主要講三種實際生產(chǎn)中常用的設(shè)計方法。
第一種就是線性的集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法,在穩(wěn)流網(wǎng)絡(luò),穩(wěn)壓電源中的電壓變壓器只有通過輸入電壓才能借助濾波網(wǎng)絡(luò)進入最后的穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)中去,因此,在電子工程師設(shè)計電路時,要將電流的短路保護考慮在內(nèi),防止負載的電流超過額定電流,對電路產(chǎn)生損害,一般的穩(wěn)壓電路都是串聯(lián)式,因此在設(shè)計時,要將負載區(qū)的紋波系數(shù)降低,保證電路的穩(wěn)壓效果,帶動負載一定不能選用直流電,防止出現(xiàn)短路。
第二種就是單元電路的級聯(lián)設(shè)計方法。在將各個分單元的電路設(shè)計好后,就要設(shè)計他們之間的級聯(lián)圖了,一些涉及的是模擬電路的聯(lián)系,一些是數(shù)字電路的聯(lián)系,更多的是兩者結(jié)合的綜合電路,這些電路總體是要提高電路的放大倍數(shù)和提高其負載能力,因此,我們設(shè)計時要綜合考慮對電路進行匹配設(shè)計。在耦合信號的設(shè)計中,要考慮不同耦合種類的相互影響,對電路進行最優(yōu)設(shè)計。對于電路中的時序配合,要總體的先對系統(tǒng)進行分析,確定電路系統(tǒng)的時序,在按照最簡原則進行設(shè)計。
第三種就是對電路中的放大器的設(shè)計。放大器在電路中的作用主要是放大電路中的單元倍數(shù),加強電路中某個模塊的功能。放大器要考慮的因素主要是電源的單、雙供電,電源的最優(yōu)電流,最佳輸入和輸出電壓等,在放大器設(shè)計中,一定要處理好各個參數(shù)的關(guān)系,在設(shè)計中要避免出現(xiàn)兩級以上的放大級別,減少出現(xiàn)的消振問題。
4 結(jié)語
現(xiàn)在的電路中的單元電路種類很多,因此在設(shè)計方法上會有很多版本,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,集成電路逐漸成為電子市場的新寵,并且已經(jīng)形成集成電路的新興器件,這對電路的單元電路設(shè)計要求提出了更加嚴格的要求。這就需要我們電子工程師在電路的設(shè)計上要積極地積累設(shè)計經(jīng)驗,參考國外的先進技術(shù),將我國的電子設(shè)計推向一個新的臺階。
[參考文獻]
[1]徐雷.關(guān)于電子技術(shù)單元電路的級聯(lián)問題[J].電子制作,2013,(9):17-19.
以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國務(wù)院頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務(wù)院了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展。然而,我國的集成電路設(shè)計水平還遠遠落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國進口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務(wù)院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺,在新一代移動通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》,加快推進我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國芯片設(shè)計人員達不到需求的10%,集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國內(nèi)高等院校的一個迫切任務(wù)[1]。為滿足市場對集成電路設(shè)計人才的需求,2001年,教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。
我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專業(yè)方向為集成電路設(shè)計。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個方面對集成電路設(shè)計方向的專業(yè)課程體系進行改革和優(yōu)化。
一、專業(yè)課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實,將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。
但國內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計”這門課程中去。
2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識的具體應(yīng)用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識沒學(xué)好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計劃中,沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時,如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。
3. 課程內(nèi)容理論性太強,嚴重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強,公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時,過分強調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對結(jié)構(gòu)原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業(yè)課程體系改革的主要措施
1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識,環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。
我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個本科專業(yè)
大學(xué)一年級、二年級統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識,為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負擔(dān),大學(xué)三年級第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識和半導(dǎo)體物理知識結(jié)合在一起,課時量為64學(xué)時,由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識,又不過分增加學(xué)生的負擔(dān)。大學(xué)三年級第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路設(shè)計CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計”課程設(shè)置96學(xué)時,由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為8~19周。大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識,為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學(xué)三年級才能開始開設(shè),時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強實用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計人才,需要對集成電路設(shè)計方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。
在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計方面的知識,也要側(cè)重于集成電路設(shè)計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實驗教學(xué)的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”課程中,總課時量為48學(xué)時不變,理論課由原來的38學(xué)時減少至36學(xué)時,實驗教學(xué)由原來的10學(xué)時增加至12個學(xué)時。36學(xué)時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個學(xué)時的實驗教學(xué)中2學(xué)時作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個學(xué)時獨自進行電路設(shè)計。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識,融會貫通,有效地促進教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
【關(guān)鍵詞】計算機 電路設(shè)計 輔助 方法
之前在進行電路設(shè)計的時候,主要就是靠人工將一些電子元件通過導(dǎo)線然后連接起來,對于一些比較簡單的電路,這樣的方法還是可行的,但是現(xiàn)在的電路設(shè)計越來越復(fù)雜,在進行人工連接電路的時候就顯得無從下手。所以人們才開始采用印制電路板的方式來進行電路的連接,傳統(tǒng)的手工方式制作的話,工作量是比較的大,而且制作的周期也比較的長,往往很小的電路板也需要很長的時間才能夠經(jīng)過很多人制作出來,而且在后期如果要進行修改的話也比較的麻煩。隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用,就能夠很好的去解決這些問題。在通過計算機進行輔助電路設(shè)計的時候,往往之前需要很多人才能完成的工作,現(xiàn)在也只需要一個人就可以完成,而且在進行電路設(shè)計的時候,時間的周期也縮短了很多。
一、計算機輔助電路設(shè)計的一些優(yōu)點
在采用計算機輔助電路設(shè)計的時候,主要就是利用了計算機模擬代替了之前的通過搭接來對電路進行試驗的方法,這樣的話在電路的設(shè)計階段,就可以減少很多去驗證電路的工作量,使得在進行電路設(shè)計的過程當(dāng)中,進程會比之間快了很多。現(xiàn)在很多的專業(yè)軟件上面都有很多的參數(shù)數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫,在設(shè)計當(dāng)中需要用到的電子元件基本上這些數(shù)據(jù)庫當(dāng)中都能夠提供,如果有些電子元件在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中沒有的話,那么也可以在設(shè)計之間先設(shè)計好這樣一個電子元件的模型放入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中,在設(shè)計當(dāng)中如果需要的話那么也就可以很方便的直接拿出來用。同時在進行印刷電路板設(shè)計的時候,也可以采用相應(yīng)的印刷電路板設(shè)計的專業(yè)軟件,而這些專業(yè)的軟件是可以進行自動布線布局以及后期處理的作用。而在進行圖紙的繪制時,也可以采用相應(yīng)的軟件來進行制版。這樣的話對于電路設(shè)計的周期就可以縮短很多,而且成本的費用也可以節(jié)約不少。
二、計算機輔助電路設(shè)計的具體方法
(一)設(shè)計電路圖。在設(shè)計一個電路,要想使得它能夠去完成一定的作用和功能,就應(yīng)該先要設(shè)計好一個比較完整是電路原理圖。在使用計算機復(fù)制電路設(shè)計的時候,采用計算機技術(shù)來設(shè)計電路的原理圖是非常方便的,而且在設(shè)計的過程當(dāng)中對于一些不合理需要修改的地方進行修改的時候也非常的方便,同時在設(shè)計好了電路的原理圖之后,在通過相關(guān)的專業(yè)軟件進行自動的布線布局,對于最后制作成線路板的版圖也非常的方便。首先就是要在計算機當(dāng)中打開進行原理圖設(shè)計的專業(yè)軟件,在打開了專業(yè)的設(shè)計軟件之后就應(yīng)該要新建一個文件,然后還要加載一些原理圖設(shè)計的數(shù)據(jù)庫。如果在這些電子元件庫當(dāng)中沒有設(shè)計所需要的電子元件,那么就需要使用電子元件的生產(chǎn)軟件,制作出相應(yīng)的電子元件,然后就可以按照之前的電路設(shè)計的構(gòu)思,調(diào)用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的電子元件來進行電路原理圖的設(shè)計。在設(shè)計的當(dāng)中,對于那些有電氣性能連接的電子元件,就應(yīng)該要用線把這些電子元件的管腳連上,而對于設(shè)計當(dāng)中的總線電路,則可以才有一個總線來進行連接,這樣的話就減少在設(shè)計當(dāng)中連接的線條比較多的麻煩。但是如果需要在總線的兩端分出很多的線條,那么就需要對這些線條進行相應(yīng)的標(biāo)注。而有些的線路上如果是有節(jié)點的話,那么就必須要把這些節(jié)點連接起來,不然的話計算機系統(tǒng)就會認為這些線路是沒有連接在一起的。
在原理圖的設(shè)計完成了之后,就應(yīng)該要建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。在原理圖和印制線路版圖的之間,是需要靠網(wǎng)絡(luò)表來進行連接的,要想將原理圖最終變成相應(yīng)的線路板版圖就需要通過網(wǎng)絡(luò)表來完成。首先要打開印制線路版圖的相關(guān)軟件,然后加載成功相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。在禁止布線層當(dāng)中畫好相應(yīng)的印制線路版圖的基本外形,然后就對自動布線的設(shè)置進行相應(yīng)的調(diào)整,使得印制線路版圖能夠很好的達到設(shè)計的相關(guān)要求。在通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表,通過自動布局的命令來擺好那些相應(yīng)的組件,還應(yīng)該要通過自動布線的命令來進行布線,這個過程是需要一定的時間才能夠完成的。在完成了上述過程之后,在通過人工來對電路圖當(dāng)中一些不合理的地方進行調(diào)整,是電路圖的設(shè)計能夠合理。在全部完成電路設(shè)計之后,就可以生產(chǎn)電路板。
(二)設(shè)計電路板的版圖。現(xiàn)在很多電路板廠在生產(chǎn)電路板的時候,基本上都是根據(jù)用戶自己設(shè)計的印制線路版圖來進行生產(chǎn)的。如果是那些已經(jīng)成型了的電路板,還想要多生產(chǎn)一塊或者是很多塊的話,就可以直接利用計算機來進行輔助的設(shè)計,在生成了印制線路版圖之后在進行電路板的生產(chǎn)。針對一些線路比較簡單的電路,可以采用刻度尺度量的方法來將印制線路版圖輸入到計算機當(dāng)中,首先要在線路當(dāng)中的某一角設(shè)置一個原點,然后其他的點則是可以用這點來進行參照,然后來用刻度尺進行度量。針對一些線路比較復(fù)雜,電子元件比較多的電路,如果還是采用刻度尺來進行度量輸入的話,那么就需要很多的時間,而且精確度也不是很高。這種情況下,就可以采用掃描儀將印制線路版圖輸入到計算機當(dāng)中。通過這種方法,就可以省去很多的麻煩,而且還可以減少一些差錯,所以采用掃描儀將印制線路版圖輸入到計算機當(dāng)中,在提高電路質(zhì)量的同時還可以提高工作的效率。
三、結(jié)束語
在社會的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時候,計算機輔助電路設(shè)計的方法也在不斷的發(fā)展和更新,所以電路的設(shè)計者也應(yīng)該要不斷的學(xué)習(xí)新的技術(shù)和知識,使自己可以得到相應(yīng)的提高,才能夠更好的滿足科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要。
參考文獻:
[1]葉勇盛.計算機輔助電路設(shè)計教學(xué)方法研究與實踐[J].職業(yè)教育研究,2010,03:90-91.
[2]侯云濤.APFC電路的計算輔助設(shè)計與仿真研究[D].西北大學(xué),2003.
[3]張尚韜.計算機輔助電路分析程序設(shè)計(CAA)[J].福建信息技術(shù)教育,2008,01:25-28.