集成电路设计论文

集成电路设计论文（精选10篇）

1.集成电路设计论文 篇一

实习报告

学生姓名：赵承鹏

学生学号：20072130

专业班级：07集成01班

完成时间：2011年2月

实习目的通过本次实习使所学知识能够从理论高度上升到实践高度，更好的实现理论和实践的结合。

通过本次实习来亲身感受layout版图设计的过程，同时更好的学习和了layout版图设计的工艺与方法。

通过本次实习掌握一定的EDA工具（Cadence）使用方法，提高自身的专业技能，为毕业就业做好准备。

实习时间

2011年2月

实习地点

天津市滨海新区集成电路设计服务中心

实习内容

1、培训机构介绍

天津滨海新区集成电路设计服务中心（BICDS)是政府全资建设的非盈利机构。是天津经济技术开发区大力扶持集成电路设计产业规划的重要组成部分。中心以完善的政策及服务体系，通过提供研发费用、软件费用、MPW费用补贴及增值税全额财政补贴等政策，辅以研发—产品—市场的一站式解决方案，为企业打造最具竞争力成长及发展环境。

2、培训内容

Cadence Assura Verification培训

针对EDA工具（Cadence）使用及方法的培训，Cadence 是一个大型的EDA 软件它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC 设计FPGA 设计和PCB 板设计与众所周知的EDA 软件Synopsys相比Cadence 的综合工具略为逊色然而Cadence 在仿真电路图设计自动布局布线版图设计及验证等方面却有着绝对的优势Cadence 与Synopsys的结合可以说是EDA 设计领域的黄金搭档此外Cadence 公司还开发了自己的编程语言skill,并为其编写了编译器由于skill 语言提供编程接口甚至与C 语言的接口所以可以以Cadence 为平台进行扩展用户还可以开发自己的基于Cadence 的工具实际上整个Cadence 软件可以理解为一个搭建在skill语言平台上的可执行文件集。

Cadence平台的启动

使用用户名和密码登陆入服务器。

右击桌面，在弹出菜单中单击open Terminal。

在弹出的终端中键入Unix命令icfb&然后按回车启动Cadence。

Cadence启动完成后，关闭提示信息。设计项目的建立

点击Tools-Library Manager启动设计库管理软件。

点击File-New-Library 新建设计库文件。

在弹出的菜单项中输入你的设计库的名称，比如My Design,点击OK。选择关联的工艺库文件，点击OK。

在弹出的菜单中的Technology Library下拉菜单中选择需要的工艺库，然后单击OK

设计的项目库文件建立完成，然后我们在这个项目库的基础上建立其子项目。点击选择My Design，然后点击File-New-Cell View。

输入子项目的名称及子项目的类型，这设计版图之前我们假定先设计原理图：所以我们选择Composer-Schematic，然后点击OK。

进入原理图编辑平台 原理图设计

输入器件：点击Instance按键或快捷键I插入器件。

查找所需要的器件类型-点击Browse-tsmc35mm-pch5

点击Close

更改器件参数，主要是宽和长。

点击Hide，在编辑作业面上点击插入刚才设定的器件。

如果想改参数器件，点击选择该器件，然后按Q，可以修改参数器件

使用同样的方法输入Nmos,工艺库中叫nch5.点击Wire(narrow)手动连线。

完成连线后，输入电源标志和地标志：在analogLib库中选择VDD和

GND，输入电源线标示符。

接输入输出标示脚：按快捷键P，输入引脚名称in, Direction选择input,点击Hide，并且和输入线连接起来。同理设置输出引脚Out。

版图初步

建立新的Cell，点击File-New-Cell View 还是建立名称为inv的版图编辑文件，Tool选择Virtuoso版图编辑软件，点击OK，关闭信息提示框。进入版图编辑环境

插入pmos和nmos器件且设置器件参数，点击Hide，然后放置pch5版

图。使用同样的方法放置Nch5管的版图。然后按“shift+f”显示器件具体每层图形（再按ctrl+f隐藏）

编辑几何图形进行连线-多晶硅，选择POLY1，多晶硅。

选择Polygon编辑几何图形，把Nmos的栅极和Pmos的栅极相连。

使用同样的方法连接器件的漏极和源端。

完成后使用版图验证系统进行DRC（设计规则检查）。

实习心得

为期八天的实习培训使我受益匪浅，在这部分的学习中，我不仅学习到了一些教材中涉及但又未能深入解释清楚的知识和技能，更可贵的是能为我提供这样动手实习机会，使我在原有的理论的基础之上又增加了许多的实践经验，本次培训是一次有效的培训，从了解Cadence到初步掌握其使用方法再到延伸提高，我一步一步的了解了layout版图设计的规则和方法。首先每天的专题视频教学，生动直观的让我学习到了layout版图设计的理论基础和理论方法。再通过之后的上机实验，加强巩固了所学到的知识，更亲身体验使用Cadence软件。当然要做好layout版图设计也不是这么简单的，需要扎实的理论基础知识和日积月累的设计经验，只有这些才能造就一位优秀的layout设计师。而我只是处于起步阶段，往后发展的道路还很长。不积跬步，无以至千里。不积小流，无以成江海。也只有通过不断的学习和积累，我才能够提高。最后，感谢学校给了我一次良好的学习机会，同时感谢滨海集成电路中心提供了这么好的实践学习机会。这些都是我以后人生中的宝贵知识财富，再次感谢你们！

2.集成电路设计论文 篇二

集成电路的整个产业链包括三大部分, 即集成电路设计、生产制造和封装及测试。由于集成电路行业在我国起步晚, 目前最尖端的集成电路企业几乎全被外资垄断, 因此国家从改革开放以来, 逐年加大集成电路产业的投入。近年来, 我国的集成电路企业飞速发展, 规模逐年扩大。根据中国半导体行业协会统计, 2015年第一季度中国集成电路产业销售额为685.5亿元。其中, IC设计销售额为225.1亿元, 生产制造业销售额为184.9亿元, 封装测试销售额为275.5亿元。作为集成电路产业的IC设计得到国家的大力鼓励发展, 以期望由IC设计带动整个中国的集成电路产业。我国的集成电路企业主要分布在长三角、珠三角、京津地区和西部的重庆、西安和武汉等。其中, 长三角地区集中了全国约55%的集成电路制造企业、80%的集成电路封装测试企业和近50%的集成电路设计企业, 该区域已经形成了包括集成电路的研发、设计、芯片制造、封装测试及其相关配套支撑等在内的完整产业链条。

集成电路行业是一个高投入、高产出和高风险的行业, 动辄几十亿元甚至几百亿元的投入才能建成一条完整的生产线。国务院在2000年就开始下发文件鼓励软件和集成电路企业发展, 从政策法规方面, 鼓励资金、人才等资源向集成电路企业倾斜;2010年和2012年更是联合国家税务总局下发文件对集成电路企业进行税收优惠激励, 2013年国家发改委等五部门联合下发了发改高技[2013]234号文, 凡是符合认定的集成电路设计的企业均可以享受10%的所得税优惠政策。因此, 对于这样一个高投入、高技术、高速发展的产业, 国家又大力支持的产业, 做好成本核算是非常必要的。长期以来, 集成电路设计企业由于行业面较窄, 又属于高投入、复杂程度不断提高的行业, 成本核算一直没有一个明确的核算方法。

二、集成电路设计生产流程

集成电路设计企业是一个新型行业的研发设计企业, 跟常规企业的工作流程有很大区别, 如下图1。 (图1) 集成电路设计企业在收到客户的产品设计要求后, 根据产品需求进行IC设计和绘图, 设计过程中需要选择相应的晶圆材料, 以便满足设计需求。设计完成后需要把设计图纸制造成光刻掩膜版作为芯片生产的母版, 在IC生产环节, 通过光刻掩膜版在晶圆上生产出所设计的芯片产品。生产完成后进入下一环节封装, 由专业的封装企业对所生产的芯片进行封装, 然后测试相关芯片产品的参数和性能是否达到设计要求, 初步测试完成后, 把芯片产品返回集成电路设计企业, 由设计企业按照相关标准进行出厂前的测试和检验, 最后合格的芯片将会发给客户。

对于集成电路设计企业来说, 整个集成电路生产流程都需要全方位介入, 每个环节都要跟踪, 以便设计的产品能符合要求, 一旦一个环节出了问题, 例如合格率下降、封装不符合要求等, 设计的芯片可能要全部报废, 无法返工处理, 这将会对集成电路设计企业带来很大损失。

三、成本核算方法比较

传统企业的成本核算方法一般有下面几种:

(一) 品种法:

核算产品成本的品种法是以产品的品种为成本计算对象, 归集费用, 计算产品成本的一种方法。品种法一般适用于大量大批单步骤生产类型的企业, 如发电、采掘等企业。在这种类型的企业中, 由于产品的工艺流程不能间断, 没有必要也不可能划分生产步骤计算产品成本, 只能以产品品种作为成本计算对象。

品种法除广泛应用于单步骤生产类型的企业外, 对于大量大批多步骤生产类型的企业或者车间, 如果其生产规模小, 或者按流水线组织生产, 或者从原材料投入到产品产出的全过程是集中封闭式的生产, 管理上不要求按照生产步骤计算产品成本, 也可以采用品种法计算成本, 如小型水泥厂、砖瓦厂、化肥厂、铸造厂和小型造纸厂等。

按照产品品种计算成本, 是产品成本计算最基础、最一般的要求。不论什么组织方式的制造企业, 不论什么生产类型的产品, 也不论成本管理要求如何, 最终都必须按照产品品种计算出产品成本。因此, 品种法是最基本的成本计算方法。

(二) 分批法:

分批法亦称订单法, 它是以产品的批别 (或订单) 为计算对象归集费用并计算产品成本法的一种方法。分批法一般适用于单件小批生产类型的企业, 如船舶、重型机械制造企业以及精密仪器、专用设备生产企业。对于新产品的试制, 工业性修理作业和辅助生产的工具模具制造等, 也可以采用分批法计算成本。在单件小批生产类型企业中, 通常根据用户的订单组织产品生产, 生产何种产品, 每批产品的批量大小以及完工时间, 均要根据需求单位加以确定。同时, 也要考虑订单的具体情况, 并结合企业的生产负荷程度合理组织产品的批次及批量。

(三) 分步法:

分布法是以产品的品种及其所经过的生产步骤作为成本计算对象, 归集生产费用, 计算各种产品成本及其各步骤成本的一种方法。分布法主要适用于大量大批复杂生产的企业, 如纺织、冶金、造纸等大批量、多步骤生产类型的企业。例如, 钢铁企业可分为炼铁、炼钢、轧钢等生产步骤。在这种企业里, 其生产过程是由若干个在技术上可以间断的生产步骤组成的, 每个生产步骤除了生产出半成品 (最后步骤为产品) 外, 还有一些处于加工阶段的在产品。已经生产出来的半成品及可以用于下一生产步骤的再加工, 也可以对外销售。

(四) 作业成本法:

作业成本法是一个以作业为基础的管理信息系统。它以作业为中心, 作业的划分从产品设计开始, 到物料供应;从工艺流程的各个环节、总装、质检到发运销售全过程, 通过对作业及作业成本的确认计量, 最终计算出相对准确的产品成本。同时, 经过对所有与产品相关联作业的跟踪, 消除不增值作业, 优化作业链和价值链, 增加需求者价值, 提供有用信息, 促进最大限度的节约, 提高决策、计划、控制能力, 以最终达到提高企业竞争力和获利能力, 增加企业价值的目的。

由于集成电路设计企业的特殊生产工艺流程, 集成电路设计企业的主要生产和封装、测试都是在第三方厂家进行, 分批法、分步法和作业成本法都不太适合作为集成电路设计企业的成本核算方法, 所以品种法将作为集成电路设计企业的基础成本核算方法。

四、IC产品的品种法

品种法作为一种传统的成本核算方法, 在集成电路设计企业里是十分实用的。由于集成电路设计企业的生产流程比较特殊, 产品从材料到生产、封装、测试, 最后回到集成电路设计企业都是在第三方厂商进行, 每一个环节的成本费用无法及时掌握, IC产品又有其特殊性, 每种产品在生产过程中, 不仅依赖于设计图纸, 而且依赖于代工的工艺水平, 每个批次的合格率并不尽相同, 其成品率通常只有在该种产品的所有生产批次全部回到设计企业并通过质量的合格测试入库时才能准确得出, 然而设计企业的产品并不是一次性全部生产出来, 一般需要若干个批次, 或许几十上百个批次加工, 在最后几个批次返回设计企业时, 早期的许多批次产品早已经发给客户使用了, 因此集成电路设计企业的按品种进行成本核算应该是有一定预期的品种法, 即需要提前预估该种产品的成品率或废品率, 尽量准确核算每一个IC产品的成本。

五、结语

集成电路设计是个技术发展、技术更新非常迅速的行业, IC设计企业要在这个竞争非常激烈的行业站住脚跟或者有更好的发展, 就必须紧密把握市场的变化趋势, 不断的进行技术创新、改进技术或工艺, 及时调整市场需求的产品设计方向, 持续不断的通过科学合理的成本控制手段, 从技术上和成本上建立竞争优势;同时, 充分利用国家对于集成电路产业的优惠政策, 特别是对集成电路设计企业的优惠政策, 加大重大项目和新兴产业IC芯片应用的研发和投资力度;合理利用中国高等院校、科研院所在集成电路、电子信息领域的研究资源和技术, 实现产学研相结合的发展思路, 缩短项目的研发周期;通过各种途径加强企业的成本控制手段, 来达到提高中国IC设计企业整体竞争实力, 扩大市场份额。

摘要：近年来, 随着中国对电子产品进口的大幅度增长及国家出台对集成电路行业的优惠政策, 国内集成电路行业取得稳步发展势头, 涌现出一大批优秀的IC设计企业。但技术同源化、产品同样化问题日益突出, 自主创新差、成本竞争劣势已经成为中国集成电路设计行业的通病。因此, 中国IC设计企业必须持续不断的改进IC产品工艺流程、严格控制产品研发进度、提高产品合格率、合理控制库存等, 通过科学合理的成本控制管理, 我国IC设计企业才能获得长足发展。

关键词：集成电路设计企业,成本核算

参考文献

[1]中国半导体行业协会.www.csia.net.cn.

[2]刘胜军.精益化生产现代IE (第一版) [M].海天出版社, 2006.67.

3.一般集成电路测试系统的设计 篇三

关键词：集成电路；测试；PMU Device Characterization

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 10-0033-01

一、测试系统的基本介绍

传统的集成电路的测试以SOC技术为主，SOC的复杂程度非常高，在一块芯片内不仅可能包含CPU、DSP、存储器、模拟电路等多种芯片，甚至还可能包括射频电路、光电器件、化学传感器等器件，因而SOC的测试系统，具备数字、混合信号、存储器、射频等各种测试，同时各个模块之间还不会产生相互影响。

一般的集成电路的测试系统称为ATE，测试系统主要由单片机模块（CPU）、DC（Device Characterization）测量模块和通道传输模块等组成。各个模块之间通过总线单元进行数据交换和连接。而随着现代测试技术的发展，较好测试系统组成主要的还有：由电子电路和机械硬件组成，是在同一个主控制器指挥下的电源、计量仪器、信号发生器、模式（pattern）生成器和其他硬件项目的集合体。

二、整个系统主要组成

（一）单片机模块（CPU）---测试系统的心脏

该模块是所有数字测试系统都含有的基本模块，是测试系统的起点。“CPU”是系统的控制中心，这里的CPU与计算机中的中央处理器不同，它由控制测试系统的计算机及数据的基本I/O通道组成。许多新的测试系统提供一个网络接口用以传输测试数据；计算机硬盘和Memory用来存储本地数据；显示器及键盘提供了测试操作员和系统的接口。

（二）DC（Device Characterization）测量模块

DC子系统包含有DPS（Device Power Supplies，器件供电单元）、RVS（Reference Voltage Supplies，参考电压源单元）、PMU（Precision Measurement Unit，精密测量单元）。

1.DPS与RVS单元

被测器件的电源管脚所需要的电流及电压是由DPS所供给的；而系统内部的管脚测试单元的比较电路以及驱动所需要的参考电压，则是由RVS单元来供给，包括了VOL、VIH、VOH、VIL四种电压设置方式。而相对比较老的测试系统中，所拥有的RVS也是相对来说比较少的，所以在测试程序时，所提供的输出、输入电平也是比较少。。一些测试系统称拥有“per pin”的结构，就是说它们可以为每一个pin独立地设置输入及输出信号的电平和时序。

2.PMU电路

PMU用于精确的DC参数测量，它把驱动电流送入被测器件而去测量电压或者为器件加上电压而去测量产生的电流。PMU的数量跟测试机的级别有关，低端的测试机往往只有一个PMU，用共享的方式被测试通道逐次使用；中端的则有一组PMU，通常为8个或16个，而一组通道往往也是8个或16个，可以整组逐次使用；而高端的测试机则会采用每个channel配置一个PMU。

（三）通道传输模块

1.通道单元

通道单元有两个功能，一是把测试码合成最终的测试信号施加到DUT（Device under test，被测器件），二是比较及分析DUT的返回信号，并且通过总线，将所得到的结果返回单片机模块。利用逻辑控制单元以及译码电路，控制总线对DUT管脚的地址实现设定并控制，而DUT管脚数据的输出及输入功能，则是由控制单元驱动和管脚驱动所共同控制着的继电器阵列来进行的。VIH（VIL）是由DPS模块设定产生的测试所需的高（低）驱动电平。总线发送由程序预先生成的测试向量，电平转换与驱动单元把测试向量转换为设定电平的测试时序波形，管脚驱动与控制单元控制继电器阵列将要输入的波形施加到DUT的输入管脚。

2.芯片引脚电路

芯片脚电路是测试系统资源部和待测期间之间的接口，它给待测器件提供输入信号并接收待测器件的输出信号。

每个测试系统都有自己异于其它系统的设计但是通常其芯片引脚电路都会包括：

（1）配有输入信号的驱动电路。

（2）切换驱动及对电流负载输入输出选择通道电路。

（3）比较输出电平的电压检验电路。

（4）芯片引脚电路与PMU的连接电路。

（5）能够编程控制的电流负载。

（6）提供能测试高速电流的辅助电路。

3.总线单元

总线（Bus）是各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照所传输的信息种类，是用于各个模块和单元传递信息的公用通道，各个部分通过总线相连接，通过总线单元进行数据连接和交换。

三、结束语

随着数字技术不断发展，在消费电子、通信和计算等领域对测试技术不断提出的挑战，适应测试和组装外包已经成为发展趋势的必然要求。尽管集成电路的测试技术伴着新的测试理念、新的测试流程、方法和技术不断的出现。但从整个系统的角度出发，测试系统都是从单片机模块、DC测量模块和通道传输模块等基础上发展而来。

参考文献：

[1]陆坤.电子设计技术[M].西安电子科技大学出版社,2004

[2]杜中一.半导体技术基础[M].化学工业出版社,2011

[3]张建国.数字集成电路参数测试仪的设计及实现[J].技术应用,2010,7

4.集成电路设计论文 篇四

谢海情，唐立军，唐俊龙，文勇军，彭润伍，周晓萍

(长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙410004)

摘要：专业课程体系是实现人才培养目标的重要保障。为实现我校集成电路设计专业人才培养目标，根据已提出的创新型集成电路设计人才培养模式，结合我校目前人才培养现状与特征，改革优化集成电路设计专业课程体系。提出“4+3+2”专业课程体系，并优化集成电路设计专业课程的授课内容。

关键词：课程体系改革;教学内容优化;集成电路设计

基金项目：本文系长沙理工大学教学改革研究项目(项目编号：JG1348)的研究成果

作者简介：谢海情(1982-)，男，湖南耒阳人，长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师。

以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(18号文件)，1月28日，国务院发布了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。3月5日，国务院总理李克强在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路(芯片)产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。206月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。

我校开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。

一、专业课程体系存在的主要问题

1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。

但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习;有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。

2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。

3. 课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生(尤其是数学基础较差的学生)学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。

二、专业课程体系改革的主要措施

1“。 4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”;“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”;“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。

我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1~12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6~17周;再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8~19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的.在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研;同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。

2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。

在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。

对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。

三、结论

集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。

参考文献：

[1]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等。 集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报，2010，(5 )。

[2]方卓红，曲英杰。关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，，(27)。

[3]谢海情，唐立军，文勇军。 集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].电力教育，，(28)。

[4]刘胜辉，崔林海，黄海。集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究，2008，(22)。

[5]杨媛，余宁梅，高勇。半导体集成电路课程改革的探索与思考[J].中国科教创新导刊，2008，(3 )。

5.连接串联电路和并联电路教学设计 篇五

教学目标：

1、让学生通过自主探究，共同学习，知道什么是串联电路和并联电路，理解串、并联电路的特点。

2、会连接简单的串联电路和并联电路。

3、会画简单的串、并联电路图。

4、会用实验的方法探究串、并联点路的区别。

教学重点、难点：重点：

1、认识串、并联电路，会画简单的串、并联电路图，2、会连接串联电路和并联电路，难点：1根据要求或根据电路图，画出实物图或连接实际电路，2、连接并联电路并画出电路图 教学过程：(一)导入新课【用多媒体展示】

夜景,感受灯火辉煌，同时让同学们对自己身为而感到自豪！（观赏夜景，陶冶情操[*2]）提出问题：城市中这么多的用电器是如何连接的呢[*3] ？

老师：同学们仔细的观察一下你桌面上的实验器材，有两节带电池盒的干电池（电源）、两个开关，三个带灯座的小灯泡、和若干导线，我想让你们桌面上的灯泡都亮起来!同学们是不是也应该先把你认为可以让灯泡亮起来的方式用电路图表示出来，然后在根据电路图把这些元件连接起来1我们来进行一次比赛，看看哪一组的灯泡先亮起来，下面开始，学生：先画电路图，再连接灯泡，老师：如果同学们设计好了，就可以根据你的电路图连接实物图（1分钟左右），我们现在比一比谁的灯泡先亮起来？亮了的同学就举起你的手，（三分钟后）有同学连接的灯泡亮起来了，老师叫同学把他的电路图画在黑板上

（同学甲画串联电路电路图）

老师再问同学乙：你能不能画一个和那位同学不同的电路图？（同学乙画并联电路电路图）

老师：我看了看同学们连接的电路图大部分同学的灯泡都亮起来了，下面我们就看一看黑板上这两位同学画的电路图，同学们把你桌面上的开关断开，同学们应该注意随时节约用电！在黑板上两位同学设计了两种电路图，并且都用实验的方法让灯泡亮了起来。其中一种方式叫串联、另一种方式叫并联。

（二）新课讲授

第三节 串联电路和并联电路（板书：第三节串联电路和并联电路）

大家仔细观察一下黑板上的两种电路图在原件连接上有什么特点？（两个灯泡连成了一串。）串联电路：把电路元件首尾相连成一串以后连入电路中的连接方式叫串联电路。[*4] 老师：那么并联电路的特点又是怎么样的呢？

同学回答：把电路元件两端分别连在一起，然后再接入电路中，这种连接方式叫并联

并联电路：把电路元件两端分别连在一起再接入电路中，这种连接方式叫并联电路[*5].对于并联电路有一个概念要注意：干路和支路。

（三）实验探究一：探究串、并联中电路的路径有几条？

把同学们分成Ａ、Ｂ两组，A组的同学连接串联电路，B组的同学连接并联电路，在连接的过程中要思考一个问题，电流的路径有几条?A、组的同学思考串联电路电流有几条？B组同学思考并联电路中电流的路径有几条？

另外在前一次的电路连接中同学们是凭自己的意愿来连接的，但是在实际的电路连接中连接方法是有一定的要求的，我们应该按要求规范连接电路，老师提醒各位同学的是；１、画好电路图。

2、按一定的顺序连接。比如：可以先从电池正极开始，依次连接开关S，灯L1、L2、L3，一直到电源负极。

3、在连接过程中，开关一定是断开的，经检查电路连接无误后，再闭合开关。如果在实际生活中如果闭合开关工作就可能会导致严重的触电事故发生。

4、避免电源短路。

下面大家就带着问题进行实验：

学生进行实验，老师来回观察指导，并提醒学同学们进行思考（时间大约3分钟左右）同学灯泡亮了提醒同学们注意电流路径有几条？如果相邻两组同学连接好了可以相互讨论一下，（四分钟以后）老师要求两组同学讨论一下自己的结论（1分钟）

老师提问：在串联电路中电路的路径有几条呢？同学回答：有一条。老师总结：在串联电路中，电流的路径只有一条。老师提问：在并联电路中电路路径有几条？

老师引导总结：那应该说在并联电路中至少有两条或两条以上的电流路径

多媒体展示串联电路和并联电路的实例，要求同学们进行回答它们各属于哪种连接方式呀？（1分钟）猜想一下：刚才我们学习了串联电路和并联电路，在我们的家庭电路中家用电器是怎样连接的？请看课本图13-22想一想家庭用的各种电器设备采取的是那一种连接方式[*6] ？

（四）实验探究二

下面我们来探究一下串联电路、并联电路各用电器之间是否有相互制约？(同学思考)老师提醒:能不能在各自的电路中取下一个灯泡，看它们是否相互制约？

同学探究：在串联电路和并联电路的中分别取下一个灯泡，串联电路会相互制约，并联电路无制约作用。（一分半钟左右）

老师总结：串联电路中各用电器有相互制约作用 在并联电路中各用电器无相互制约作用

结合到我们的生活中我们的家庭电路中个用电器之间会不会相互影响？老师举例说明….老师总结：在家庭电路中各用电器是并联的。因为它们不相互影响.老师提问;在我们的教室里有许多日光灯，它们是怎样连接的呢？同学回答：并联。

老师总结：如果一个灯不工作，导致其它灯不工作的，就是串联电路，如果一个灯不工作，其它用电器能够正常工作的电路就是并联电路。

老师：在马路上的照明灯是怎样连接的？同学：并联

老师总结：马路上的灯泡是并联的，只不过开关接在了干路上了

（五）实验探究三：开关在串联电路和并联电路中的作用？

老师总结：串联电路中开关控制整个电路且它的控制作用和其所处位置无关 并联电路上的总开关控制整个电路，支路开关控所在的支路。

讨论一下：你家里的用电器是怎么设置的？总开关和支路开关的作用？

在家里有总开关和分开关，总开关控制整个电路，支路开关控制用电器所在支路。交流与讨论：

1、开关和用电器总是 联的。

2、如果要使几个用电器在工作时互不影响其他用电器的通断，这几个用电器必须

联。

3、在并联电路中，接在干路上的开关跟接在支路上的开关作用相同吗?

4、用电器 联时，任何一个用电器开路则其他用电器都不能工作，（四）小结

1、串联电路：把电路元件首尾相连成一串以后连入电路中的连接方式叫串连。2并联电路：把电路元件两端分别连在一起再接入电路中，这种连接方式叫并连.3串联电路特点：

（1）电路路径只有一条，（2）各用电器工作相互影响（3）开关控制整个电路

4、并联电路特点：

（1）电流有两条以上的路径（2）各用电器工作互不影响（3）干路开关控制整个电路，各支路开关控制所在支路[*7]。

第三节 连接串联电路和并联电路

1、串联电路：电路元件逐个顺次连接起来

2、特点：（1）、电流路径只有一条（2）各用电器相互制约（3）开关控制整个电路

1、并联电路“电路元件并联连接在电路之间

6.集成电路设计论文 篇六

恒定电流] 第四节

串联电路和并联电路（2课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．进一步学习电路的串联和并联，理解串、并联电路的电压关系、电流关系和电阻关系，并能运用其解决有关关问题。

2．进而利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理。

（二）过程与方法

通过复习、归纳、小结把知识系统化。

（三）情感态度与价值观

通过学习，学会在学习中灵活变通和运用。

三、重点与难点：

重点：教学重点是串、并联电路的规律。难点：难点是电表的改装。

四、教学过程：

（一）复习上课时内容

要点：欧姆定律、电阻概念、导体的伏安特性曲线。

（二）新课讲解-----第四节、串联电路和并联电路

1．串联电路和并联电路

先让学生回忆初中有关这方面（串、并联电路的规律）的问题，然后让学生自学，在此基础上，让学生将串联和并联加以对比，学生容易理解和记忆。

老师点拨：一是要从理论上认识串、并联电路的规律，二是过程分析的不同，引入电势来分析。从而让学生体会到高中和初中的区别，也能让学生易于理解和接受。

学生自己先推导有关结论，老师最后归纳小结得出结论：（并适当拓展）（1）串联电路

①电路中各处的电流强度相等。I=I1=I2=I3=…

②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+… ③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。R=R1+R2+R3+… ④电压分配：U1/R1=U2/RU1/R1=U/R ⑤n个相同电池（E、r）串联：En = nE rn = nr（2）并联电路

①并联电路中各支路两端的电压相等。U=U1=U2=U3=…

②电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I1+I2+I3+… ③并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。

1/R=1/R1+1/R2+1/R3+

对两个电阻并联有：R=R1R2/（R1+R2）④电流分配：I1/I2=R1/R

2I1/I=R1/R ⑤n个相同电池（E、r）并联：En = E rn =r/n 再由学生讨论下列问题：

①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一； ②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻； ③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大； ④若并联的支路增多时，总电阻将减小；

⑤当一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻。

另外应让学生明确：串联和并联的总电阻是串联和并联的等效电阻，电阻R的作用效果与R1、R2串联使用或并联使用时对电路的效果相同，如教材图2．4—3和2．4—4所示。分析电路时要学会等效。

引导学生分析问题与练习：1题

-------第1课时 2．电压表和电流表----串、并联规律的应用

常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成。（1）表头G：

构造（从电路的角度看）：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。

原理：磁场对通电导线的作用P98（为后续知识做准备）（2）描述表头的三个特征量（三个重要参数）④ ①内阻Rg：表头的内阻。

②满偏电流Ig：电表指针偏转至最大角度时的电流（另介绍半偏电流）

③满偏电压Ug：电表指针偏转至最大角度时的电压，与满偏电流Ig的关系Ug=IgRg，因而若已知电表的内阻Rg，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即电流表也是电压表，本质上并无差别，只是刻度盘的刻度不同而已。

通过对P52的“思考与讨论”加深这方面的认识。

（3）表头的改装和扩程（综合运用串、并联电路的规律和欧姆定律）

关于电表的改装要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流(Ig)或允许加的最大电压(Ug)是有限制的。

让学生讨论，推导出有关的公式：要测量较大的电压(或电流)怎么办?通过分析，学生能提出利用电阻来分压(或分流)。然后提出：分压(或分流)电阻的阻值如何确定? 2

通过例1、2的分析、讲解使学生掌握计算分压电阻和分流电阻的方法---最后引导学生自己归纳总结得出一般公式。

（三）小结：对本节内容做简要小结

（四）巩固新课：

1、复习课本内容

7.低温多晶硅集成电路设计与展望 篇七

硅作为目前最重要的半导体材料, 在电子、能源、电气、信息产业等多方面得到了广泛的应用和关注。多晶硅薄膜不仅具有较高的电子迁移率, 也具有与单晶硅相比更低的成本及其薄膜的优势。

1.1 多晶硅薄膜晶体管器件模型

多晶硅薄膜TFT是以薄膜材料做有源层构成的晶体管。薄膜材料相对于单晶硅材料而言, 其结构具有明显的无序性, 因此TFT器件的特性受到带隙间的缺陷态的诸多影响。而且, TFT为三端器件, 衬底视为悬浮状态。因此, TFT器件特性不能按照传统体硅MOS场效应管的结构进行建模[1]。

目前, 业界采用的多晶硅TFT的模型主要是美国加州大伯克利分校提出的LEVEL 16 (The modified U.C.Berkeley SPI-CE 3E1 model) 模型及由Rensselaer Polytechnic Institute (伦斯勒理工学院) 的Michael S.Shur教授提出的Level36 (The modified RPI model) 模型[2]。Level36模型是在普遍适用的电荷控制理论上开发出的完整的计算机辅助设计模型。其直流大信号模型包括了所有的工作区间, 交流小信号模型精确描述了器件寄生电容对频率特性的影响。Level36模型可对具有很大范围的器件几何尺寸和物理参数做实验数据的模型拟合。

由于标准模型很大程度上是基于理想情况下的物理机制而设计的, 在实际中制备出的器件特性的特性曲线与标准模型往往偏差很大。通过修改参数可以在一定程度上去近似拟合, 但这样进行仿真的结果误差是很大的。因此, 如果要进行多晶硅集成电路方面的设计, 必须对模型进行优化, 建立适合特定工艺生产线的工艺模型。这样就和单晶硅集成电路的设计非常相像了, 可以由代工厂提供相应的PDK (Process Design Kit) , 进行多晶硅集成电路的设计。

1.2 多晶硅集成电路的设计流程

不同的多晶硅薄膜晶化技术, 晶化得到的多晶硅的晶粒大小、带隙之间的缺陷态及载流子的迁移率不相同。因此, 要进行多晶硅集成电路设计, 就需要针对不同的多晶硅晶化技术建立不同的工艺参数文件和器件结构模型, 并对不同的多晶硅的工艺条件和器件结构进行模拟仿真及优化。

要进行多晶硅集成电路设计, 首先要从多晶硅工艺步骤和器件性能需求出发, 在充分理解工艺对器件性能影响的情况下, 提出符合要求的工艺流程和器件结构定义。确定这两者之后, 按照定义编写相应的工艺仿真文件, 并进行工艺仿真。最后将工艺仿真文件的数据导入器件仿真工具中进行器件仿真, 并通过分析器件仿真的结果, 调整工艺流程和器件结构定义中出现的偏差, 然后重新进行整个流程的仿真。通过不断地工艺调整和仿真, 最终达到预定的设计要求, 确定最终的多晶硅工艺流程和器件结构。多晶硅工艺流程和器件结构的设计流程, 如图1所示。

确定特定条件下的多晶硅工艺流程和器件结构后, 编写相关的工艺规则文件 (包括DRC、ERC、LVS和PEX规则文件) , 就可以进行多晶硅集成电路设计, 设计流程如图2所示。

2 多晶硅集成电路的优势及设计难点

2.1 多晶硅集成电路的优势

单晶硅器件和多晶硅器件他们具有各自的优势, 适用于不同的方面, 单晶硅器件主要应用于高速的大规模集成电路中, 属于体器件, 是制备于单晶硅上的。但对于非晶硅衬底和玻璃衬底上的应用单晶硅器件就显得无能为力, 而多晶硅薄膜器件的出现正是满足这方面的应用需求, 目前很多器件是制备于非单晶硅衬底上的, 例如一些传感器件和液晶显示器的像素电路等等。要在非晶硅或者玻璃或者柔性衬底上制备电子器件, 多晶硅器件就是一个非常好的选择。

多晶硅集成电路不会完全取代单晶硅集成电路, 但是对于一些产量需求很大并且性能要求并不高的应用来说, 例如柔性电子显示器 (例如塑料衬底材料的电子报纸) 、OLED薄膜晶体管显示器、一些医疗电子产品 (例如血压计) 和无线传感器系统等, 低成本就是一个关键的因素。例如未来的柔性电子显示器, 或者传感器系统, 它们工作的时钟频率不高, 只有几十赫兹, 或者几百赫兹的时钟频率。这么低的工作频率对于多晶硅器件来说, 即使有很大的性能的浮动, 也是可以满足系统性能的要求的。所以这类应用就完全可以用多晶硅集成电路取代单晶硅集成电路, 在满足产品性能要求的同时, 大幅度地降低成本。

现在的多晶硅集成电路的产品主要集中在小尺寸的显示器上面, 例如手机, MP3等。未来的应用趋势将会是低成本、性能要求不高 (几十赫兹到几千赫兹的时钟频率) 且产量很大的电子产品上。

2.2 多晶硅集成电路的设计难点

由于多晶硅是由晶粒尺寸不同以及相临晶粒间界所构成的结构特点, 每个薄膜晶体管的阈值电压、载流子迁移率和串联电阻并不一致, 这就导致多晶硅薄膜晶体管的输出特性具有很大的分散性。这种器件性能分散的属性在纳米级别的单晶硅集成电路上同样存在。多晶硅薄膜晶体管输出特性的分散性限制了其很难应用于要求转换速度较高的场合。

多晶硅集成电路大规模生产所面临的问题可大致分为两种, 一种是制备的多晶硅薄膜的大面积均匀性问题;另一种是采用不同的多晶硅晶化工艺所制备的多晶硅器件性能差异较大的问题。这两种问题是实际多晶硅集成电路大规模生产的瓶颈, 也给多晶硅集成电路设计与仿真带来了一定困难。但是, 随着多晶硅晶化技术的不断创新和进步, 大面积均匀性的问题有望解决, 例如BG-TIGER技术, A-SPC技术及改进的激光晶化技术等可以提高多晶硅薄膜的大面积均匀性。另外, 对于因晶化工艺不同所引起的多晶硅器件的性能差异, 可以根据各晶化工艺制备的多晶硅器件特点重新编写工艺和器件的仿真文件, 也就是说对基本的多晶硅工艺和器件仿真文件加以不同的修正, 从而形成针对不同的晶化工艺条件的多晶硅器件的物理模型。这样就可以针对不同代工厂所提供的不同的工艺和器件模型利用EDA工具进行多晶硅集成电路的设计。

针对多晶硅薄膜晶粒面积大小、位置及迁移率的浮动分布所引起的多晶硅晶体管性能的差异, 可以通过优化电路设计的结构和设计方法学, 来降低这些浮动偏差对于电路的性能 (例如延迟, 功耗等) 的影响[18]。所以即使存在这些浮动的参数, 多晶硅集成电路的性能仍然是可以控制在一定的范围内。我们预言未来会出现新的设计软件和工具 (例如statistical timing simulation tool) , 帮助设计者完成有器件性能浮动的情况下的电路设计。

摘要：对多晶硅集成电路的设计做一定的分析与展望, 分析说明多晶硅薄膜的制备工艺和晶化方法、多晶硅集成电路的设计方法、多晶硅集成电路的优势及设计难点。

关键词：多晶硅,集成电路,设计展望

参考文献

8.集成电路设计论文 篇八

【关键词】集成电路设计大赛；实践；创新

To Training Students’Innovative Ability in the Integrated Circuit Design Competition

HU Xiao-ling，YUAN Ying，LIU Qi

（College of Electronics Information and Control Engineering，Beijing University of Technology，Beijing，100124，China）

Abstract：Scientific and technical competition is an important way to promote scientific and technological innovation activities of college students.It is also an important means to cultivate innovative ability of college students.Based on the analysis of the current situation of Chinese information technology，moreover，the training problems in current high education，it describes the active function of the integrated circuits competition in the development of practical and innovative ability of college students.

Keywords：Integrated Circuit Design Competition；Practice；Innovation

1.引言

集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，是衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志[1]。自2000年以来，在国家政策的大力支持下，我国集成电路产业得到了长足的发展。但技术落后仍然制约着我国集成电路产业的发展，因此，如何培养出具有创新精神与实践能力的高素质设计人才已经成为当前高校的一个迫切任务[2-4]。我校作为“国家集成电路人才培养基地”之一，在集成电路人才培养方面更是肩负着重要使命。

为了促进北京市集成电路产业发展需要，进一步加强北京市各高校微电子专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地的建设，为北京集成电路事业培养出更多的创新性人才，2011年9月18日在北方工业大学举办了“2011年北京大学生集成电路设计大赛”，大赛的主题是“全定制集成电路版图设计大赛”。此次大赛由北京电子学会主办、北方工业大学承办，大赛的成功举办不仅推动了北京市各高校微电子专业的交流和发展，同时也为北京市各高校微电子专业的课程体系改革起到了强有力的推动作用。作为“国家集成电路人才培养基地”，我校一直致力于寻找各种可以为学生提供工程实践的机会，集成电路设计大赛无疑为我们提供了一个良好的实践平台，在三个月的准备过程中，作为参赛学校的一名指导教师更是深刻感受到此次大赛在学生实践能力和创新能力培养方面所具有的深远意义。

2.高校人才创新能力培养现状

受传统的教育思想和教育观念的影响，目前大学教育基本还是以知识学习为主，课堂讲授多，实验少，综合应用实验更少，教学内容也与社会生产及工程应用存在一定脱节。这种教育模式使学生虽然有较系统的理论基础和专业知识，但综合应用所学知识去分析问题和解决问题的能力仍然不足，“高分低能”的学生占到了相当大的比重。大连民族学院对本校工科专业学生进行的问卷调查显示，72.4%的学生能认识到创新能力对今后个人发展的重要性；42%的学生认为把一整天的时间都用于实验室而非自习室有点“浪费学习时间”，其中女生占到65.6%；80.4%的学生在学习时不会推导教材中的公式、定理，而只是单纯的把它们当作解题的工具；获得过国家奖学金、综合奖学金的同学中仅有25%的同学取得过创新竞赛类的奖项[5]。问卷结果表明，大多数学生已经意识到创新在今后个人发展中具有的重要意义，并且表现出对创新感兴趣，但由于目前大多数高校对创新能力培养缺乏正确的引导，大部分同学仍是将主要精力放在学习理论知识上，不能对创新活动投入较多的时间和精力，以至于参与创新活动的同学不够多，部分参与进去的同学也不能长期坚持。

3.大赛对学生创新能力的培养

科技大赛是推动大学生从事科技创新活动的重要途径，也是培养学生科技创新能力的重要手段。同时，在国家重大教改项目“质量工程”的建设内容“实践教学与人才培养模式改革创新”中积也极倡导“开展大学生竞赛活动”[6]。

（1）培养了学生的创新能力

集成电路设计大赛激发了学生对工程实践的积极性，增强了理论知识与实际相结合的内容，为学生创新能力培养提供了条件。学生从拿到竞赛题目开始，就要独立完成电路设计，单元版图设计，电路版图设计，仿真直至最终的设计报告撰写，在这一系列过程中学生会不断遇到新情况，新问题，学生需要调动所学知识，寻找发现问题并探究解决问题的思路、方法，这实际就是自主学习、不断探索、不断创新的过程。生寻找发现问题并加以探究解决问题的思路、方法上来

（2）提高了学生的实践能力

集成电路设计大赛要求学生把集成电路分析与设计，集成电路CAD，集成电路EDA，半导体器件原理等相关课程中学到的全面综合地加以运用，使理论知识与实践密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、深化和发展。集成电路设计大赛使学生在运用技术资料和使用设计工具方面的基本技能得到一次综合训练。通过竞赛学生不仅熟练掌握了华大九天EDA设计工具的使用，并对集成电路设计流程有了更深刻的认识，使学生设计能力和解决实际问题的能力有了长足的进步；通过竞赛学生知道从事这一行业应该具有怎样的知识结构，具有怎样的工程意识，为学生将来就业或进一步深造奠定了坚实的基础。

（3）培养学生的团队合作意识

集成电路设计大赛要求3名同学组成一个参赛团队，在竞赛过程中，学生之间需要良好的沟通，积极配合，以获取最佳成绩。在这个过程中学生会有意识的改进为人处事的方式，以平和的心态和队友讨论问题，耐心听取并采纳别人建议，并默契的分工合作。竞赛对学生自身的沟通能力和团队协作精神具有良好的促进作用。

4.结束语

集成电路设计大赛不仅为微电子专业的学生提供了一个提高自己实践能力、培养创新精神的平台，同时通过参赛学生的知识面也得到了拓展，为今后从事复杂的工程设计和科研打下了坚实的基础。此外，本届大赛无疑也为高校教师提供了一个良好的交流学习平台。

参考文献

[1]集成电路产业“十一五”专项规划．

[2]张兴,黄如,张天义,等.北京大学国家集成电路人才培养基地建设思路[J].中国集成电路,2004(7):79-82．

[3]韩力,曾祥仁.电气信息类专业人才培养模式及教学内容体系改革的研究与实践[J].重庆大学学报:社会科学版,2001,7(5):78-79.

[4]黄兆信.大类招生:现代大学人才培养趋势[J].中国高教研究,2004,2:41-43．

[5]霍苗,马国艳,李忠楠.以科技竞赛为载体,提高工科大学生的创新能力[J].价值工程,

2011,18:9.

[6]教育部,财政部.关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程意见.2007.

作者简介：胡小玲（1971—），女，陕西人，硕士研究生，讲师，研究方向：集成电路设计。

9.电路教学设计 篇九

本节是人教版高中物理必修第三册第十二章的内容，属于《普通高中物理课程标准(20xx 年版 20xx 年修订)》课程内容必修课程“电路及其应用”主题之下。第十二章《电能 能量守恒定律》主要研究的是电路中的能量转化，利用能量守恒定律推导出闭合电路的规律进而认识自然界的能源，提升保护能源的意识，关注可持续发展。课程标准针对本单元的学习内容提出了三方面的要求：

(1)知识层面。要求理解电功、电功率和电动势的概念和物理意义;掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系;理解能量守恒定律，知道节约能量的必要性。

(2)能力方面。能用能量守恒的观点理解、解释物理现象;具有解决实际问题的能力。

(3)实验探究方面。能通过实验现象的观察和对实验现象的解释，理解焦耳定律和电动势的概念及物理意义;能利用闭合电路欧姆定律设计“测量电源电动势和内阻”的实验方案。

本节要学习的闭合电路的欧姆定律是整个高中电学部分最重要的物理规律之一，是部分电路欧姆定律的延伸和完善，是分析实际电路和复杂电路的基础。教材通过分析闭合电路中的功能关系和能量守恒定律推导出闭合电路的欧姆定律，在处理教材时需要解决以下几个问题：

1. 闭合电路中的电势是如何变化的，内外电路的电压有什么规律?这需要通过探究实验和理论推导寻找更多直观的证据来从多个视角寻找规律，并理解电动势的物理意义。

2. 作为研究物理问题的重要思想方法，从能量的观点分析问题时有什么优势?应该如何分析?在教学过程中要注意让学生体会从不同观点分析问题的区别，感受用能量观点分析问题的方法。

综合以上分析，本节课的学习主题确定为：熟悉而陌生的电池。

【学习主题】

主题名称：熟悉而陌生的电池

【学情分析】

作为高二的学生，通过高一的学习，学生已经具有运动与相互作用观念，对功能关系和能量概念已经有了一些理解，具有能量转化与守恒的观念。通过前三章的学习，学生已建立了“场” 的观念，熟悉电路的基本特征，为自由电荷在电路中的运动分析和能量分析做好了准备。但是研究闭合电路的电势问题需要建立恒定电场模型，分析自由电荷在全电路内的运动和静电力做功情况，这对学生来说是较大的挑战。同时受初中物理中关于电源输出电压不变的影响，很多学生认为闭合电路中路端电压是不变的，没有电动势的概念和对电路全局分析的意识。

本节课要努力创设能激发学生探究欲望的问题情境，引导学生进行科学探究，逐步将视角从局部电路过渡到全电路，在解决问题的过程中运用能量观点理解闭合电路中电势变化的相关规律，最终发现闭合电路的欧姆定律。在探究实验中培养学生实验设计、分析论证、反思评估

等能力。同时还要紧密联系生活、科技进步，充分利用多种教学资源，引导学生关注科学˙技术˙社会的关系，培养学生解决实际问题的能力。

【学习目标】

通过探究实验理解闭合电路欧姆定律，掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系，并能用做功和能量守恒的观点解释。(A3、B2)

通过实验现象的观察和对实验现象的解释，经历“比较-概括-抽象”的思维过程，逐步理解电动势的概念和物理含义，知道电源电动势和内阻是标志电源性能的重要参数。(A2、B3)

通过对比实验的观察和分析，经历提出问题、收集信息、实验验证、对比分析、归纳总结等科学探究过程，找寻闭合电路内外电压的规律并提高解决实际问题的能力。(B3、C2)

通过实际问题的分析讨论，逐步发现问题本质，认识到科学˙技术˙社会的密切联系。通过探究过程中一个个小问题的解决，体会研究科学问题时严谨认真、实事求是的必要性。(C3、D2)

(说明：A、B、C、D 是学科核心素养的四个维度的编码，分别对应物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。数字 1、2、3、4 对应每个维度的水平层次等级。)

【教学重难点】

重点：探究闭合电路的欧姆定律难点：电动势概念的理解

【教学资源】

教学环境：

智慧教育云平台(微云服务器 1 台、教师平板 1 台、学生平板 20 台)，PPT 演示文稿。

教具：

1 个小灯泡(电压 1.5v)，干电池一节，镁片、石墨片、苹果、自制闭合电路欧姆定律教师演示仪，可变内阻化学电池一个，笔记本电脑 1 台，变阻箱一个，DIS 数据采集器，

DIS 电压传感器(2 个)，导线若干，自制非静电力类比演示仪，。

学具：

自制闭合电路欧姆定律探究仪(4 组)，可变内阻化学电池4 个，变阻箱(4 个)，笔记本电脑(4 台)，导线若干。

【教学方法】

“循环递进式探究”教学法：设置问题串，通过对比、实验(分组)、建模开展教学。以情景导入，任务驱动，问题嵌入，活动贯穿，促进深度学习，实现教学进阶。

【教学策略】

智慧课堂 “云互动”： 基于智慧课堂全程跟踪探究活动，即时推送学习任务，对学生当堂建模、实验探究大数据收集、反思研讨过程在线及时处理反馈，发布个性化的批注讲解，确保探究活动的针对性。

项目化学习策略：将问题前置，以结果为导向，学生在一段时间内通过对连续的、真实的、有挑战的问题进行持续探究，达到核心知识的再建构和思维迁移。

【课时安排】

1 课时

【教学过程】

情境问题：

户外探险爱好者在户外经常会遇到意想不到的困难。一位户外探险爱好者在一次夜间探险的途中迷路了，手机也没电了，他想利用手电筒发出求救信号，可是手电筒也没电了，他的身边只有以下几件物品(图 1)， 他能点亮小灯泡发出求救信号吗?

智慧课堂平台互投票功能，收集学生的选择，进行大数据分析。(如图 2)

(一)初次尝试，发现问题

任务一：分析情境问题，实验验证猜想

问题 ：水果电池能让小灯泡亮起来吗?

活动①：试一试——尝试利用水果电池点亮小灯泡

实验器材：小灯泡(额定电压 1.5V)、电池盒、导线、两节新干电池，一节旧干电池，数字电压表。对比演示实验：

用一节干电池(电动势 1.5V)，给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。

将水果和石墨片、镁片制作的水果电池替换干电池，给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。先测量开路电压(1.97V)。

现象：水果电池供电的小灯泡不亮!电池两端的电压从开路时的 1.97V 左右降到了 0!

评价 1：对水果电池能否让灯泡亮起来提出自己的观点。

智慧课堂平台的同屏展示功能：利用智慧云平台的展台功能实现同屏展示实验操作过程。(如图 3)

问题 ：电池两端减少的电压去哪了?

基于核心素养的设计意图：以生活情境引入，拉近物理课堂和生活的距离，激发学生的好奇心和探索欲望， 对比演示实验大大出乎学生们的预料，形成了认知冲突，为引出本节课的主题“熟悉而陌生的电池”做好了

铺垫。学生可能会想到失去的电压留在了内部，使接下来的学习内容顺利地围绕学习需求开展。

(二)实验探究，寻找线索

任务二：测量内外电压，寻找变化规律

活动②：探一探——探索电池内部的奥秘

仔细观察：

展示 1：将水果电池和解剖过的干电池展示给学生观察，介绍正负电极和电解质，如图 4。

发现：电池内部存在电阻——内阻(r) 展示

2：铅蓄电池，介绍结构。

演示：用 DIS 数字电压传感器测量蓄电池两极间的电压，并明确电源正负极。如图 5

实验：在电源断路的情况下，用电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差。(如图 6) 演示实验：在电源断路的情况下，用 DIS 数字电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差

智慧课堂平台同屏展示功能：展示实验操作过程，提高实验可视度。(如图 7)

发现特征：电源内部，电势在电极附近出现两次“跃升”。(如图 8)

评价 2：能否通过实验得出电源内部电势有两次抬升的结论。

问题 ：如果将电源接入用电器，组成闭合电路，电源内部的电势是否发生变化?

实验：用 DIS 电压传感器测两电极 AB 和两探针 ab 之间的电势差(如图 9)。

智慧课堂平台同屏展示功能：展示实验操作过程，提高实验可视度。

观察现象：外电路 UAB=1.87V ，相较于电路断路时，数值减小。内电路探针之间出现了电势差(φa<φb)，Uab=- 0.14V 。

结论：1. 电路导通时，电源内部有电势的降落，我们称“内电压(U 内)”，外电路电势的降落叫“外电压(U 外)”。

2. 整个闭合回路电势出现两次抬升，两次降落。抬升的数值和降落的数值总是相等。

问题 ：内外电压 U 外、U 内之和、与电源内部两次电势抬升的数值总会是定值吗?

活动③：测一测——测量闭合电路内外电压

分组实验：利用自制学具(如图 10)测量电路的内外电压的数值，并计算两者之和，改变外电路电阻 R，多次测量，寻找规律，将实验相关数据填入表 2。

智慧课堂平台的同屏提问功能：学生将实验结论拍照提交，老师进行大数据分析，得出共性结论。(如图 11)

评价 4：分组实验数据是否合理，能否得出内外电压之和与电源内部电势两次抬升的数值总相等的结论。

分析数据、发现规律：

对同一电源，闭合电路内外电压之和与电路内部两次电势的提升值之和相等。

对同一电源，闭合电路内外电压之和是定值。

问题 ：这个定值到底反映了电源的什么特性?

基于核心素养的设计意图：通过观察和实验让学生了解了化学电池的构造，发现电池的内部电势特点，逐步建立电源内电路的物理模型，形成正确的物理观念。学生经历了观察对比、发现问题、提出假设、实验探究等一系列的探究过程，加深了对于闭合电路内外电压与电源内部两次电势

提升之间关系的感性认识，培养学生科学探究的意识。

(三)理论分析，发现规律

任务三：运用守恒思想，理解科学本质

活动④：想一想——电源如何维持闭合电路有持续的电流

引导：有一个量总是保持不变，这在物理学上我们常称做“守恒”。能不能从守恒的角度思考。类比演示：如图 12

思考：流回负极的正电荷是如何回到正极的呢?

类比：将小球由低处搬运到高处，能继续依靠重力吗?

得出结论：电源依靠非静电力做功将流回负极的正电荷搬运到正极，维持持续的电流。

评价 3：能否说出非静电力的作用。

活动⑤：理一理——从能量观出发理清电路中的守恒关系

思考：从能量守恒的角度想一想，闭合回路中静电力做功和非静电力做功的关系是怎样的? 结论：闭合回路中静电力做功等于非静电力做功 W 电=W 非

活动⑥：推一推——推导电动势和欧姆定律的表达式

推理论证：

由实验数据可得：E=U 外+U 内

有能量守恒定律和功能关系可得：q U 外+ q U 内=W 非

推导得出：E= W 非/q

含义：E 就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的功。即非静电力做功的本领! 电动势——非静电力所做功与所移动电荷量之比。符号：E 单位：伏特(V)

智慧课堂平台的同屏提问功能：学生将实验结论拍照提交，老师进行大数据分析，得出共性结论。(如图 13)

问题 ：水果电池给小灯泡供电时外电压为什么很小? 活动⑦：看一看——再次观察实验数据寻找线索

观察：再次观察分组实验数据(表 2)

结合部分电路欧姆定律和实验结论 E=U 外+U 内， 推导闭合电路欧姆定律：

闭合电路欧姆定律内容：闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。

(备注：适用于纯电阻电路)

评价 4：各组运用能量守恒定律能否推导出电动势的表达式和闭合电路欧姆定律。

智慧课堂平台的录制微课功能：现场录制微课推送给学生，供学生课后观看

问题 ：你能解释水果电池为什么不能点亮小灯泡了吗?

基于核心素养的设计意图：学生在老师创设的问题情境下交流讨论，学生深度参与课堂，经历先交流再观察、再猜想、再推导、再思考，从感性到理性，由特殊到一般的过程，发展了科学思维。同时，这样的设计循序渐进，遵从学生认知规律。

(四)应用规律，解释现象

任务四：运用欧姆规律，解答情境问题

活动⑧：说一说——水果电池不能点亮小灯泡的原因

水果电池的内阻 r 太大，导致闭合电路中的电流 I 小，故外电压 U 外小。

实验验证：利用注射器改变铅蓄电池内阻，观察内电压、外电压以及电流的变化(图 15)。

智慧课堂平台同屏展示功能：展示实验操作过程，提高实验可视度(图 16)。

评价 5：能否运用闭合电路的欧姆定律解释水果电池不能点亮小灯泡的原因。

基于核心素养的设计意图：解释原因，即是本节课知识的应用，同时也使本节课的情境贯穿始终。通过实际问题的解决，体会到了运用所学知识解决实际问题的乐趣，同时增强了实践意识， 深化了物理观念，发展了科学思维。

【课堂小结】

闭合电路的欧姆定律

一、初次尝试，发现问题

二、实验探究，寻找线索

三、理论分析，发现规律

四、应用规律，解释现象

【教学反思】

10.数字电路课程设计题目 篇十

题目1 数字式频率计

任务：

设计一个数字式频率计。基本要求：

1．被测信号为TTL脉冲信号。2．显示的频率范围为0—99Hz。3．测量精度为±1Hz。

4．用LED数码管显示频率数值。扩展部分：

1．输人信号为正弦信号、三角波，幅值为10mV。2．显示的频率范围为0000—9999Hz。3．提高测量的精度至0.1Hz。设计方案：

频率是指单位时间(1s)内信号振动的次数。从测量的角度看，即单位时间测得的被测信号的脉冲数。电路的方框图如下图所示。被测信号送人通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门的A输人端，门控双稳输山的门控信号加到主门的B输入端，在主门开启时间内，脉冲信号通过主门，进人计数器，则计教器记得的数，就是要测的频率值。如果主门的开启时间为Ts，计数器累积的数字为N，则被测的频率为fx=N/T。

五、可选元器件

锁存器74LS273；计数器74LS90；

定时器555：

单稳态触发器743Ls123；

显示译码器74Ls47；

共阳极数码管：

电阻、电容若干。

数字电路课程设计题目

题目2 多功能数字钟

一、任务

设计一个数字钟。

二、基本要求

1．准确计时，以数字形式显示时、分和秒的时间。

2．小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的时间要求为60进制。

3．校正时间。

三、扩展功能 1．定时控制。

2．仿广播电台正点报时。3．报整点时数。

四、数字钟电路的组成框图

数字钟电路的组成如上图所示，其主体电路的工作原砌口下：由555定时器产生1kHz的脉冲信号，经由74LS90构成的几级分频器后，输出1Hz的时钟，为由74LS90和74LS92构成的60进制秒计数器提供时钟，秒计数器十位再向74Ls90和74L592构成的60进制分计数器提供时钟，其高位再为由74LSl91和74LS74构成的12进制时计数器提供时钟。秒、分和时计数器的输出分别接到各自的译码器的输入端，驱动数码管显示。

五、可选无器件

与非门：74LS00 4片；译码器：74LS47 6片；计数器：74LS90 5片 74LS92 2片 74LS191 2片；发光二极管4只；数码管4只；555定时器：NE555 2片；触发器：741LS74 2片；74LS03（OC）片：74LS04 2片：74LS20 2片。

数字电路课程设计题目

题目3声控开关的设计与制作

一、任务

设计—个声控开关，控制对象为发光二极管。

二、基本要求

1．接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二极管(电流5-10mA)，延时时间在1—10s之间可调。

2．延时时间用数字显示(采用共阳极数码管)，时间单位为0.1s，显示范围为0-9.9s。

三、设计方案

设计方框图如下图所示。驻极体话筒接收到一定强度的声音信号后，声音信号转换为电压信号，幅值很小，经放大、整形(施密特电路)后，触发单稳延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光显示电路。同时，这个脉冲信号作为选通信号，使计数器计数，并用数码显示。若时基电路的信号周期为0.1 s，则数码管显示的数字即为相应的时间值。

四、可选元器件 驻极体话筒； 三级管：9013；

555定时器；

发光二极管LED(共阳)显示译码器；74LS47； 计数器；74LS90； 与非门；74LS00； 电阻、电容若干。

数字电路课程设计题目

题目4 数字式相位差测量仪

一、任务

设计一个电路测量两路信号的相位差。

二、要求

1．被测信号为正弦波，频率为40—60Hz，幅度大于0.5V。

2．相位测量精度为1。

3．用数码管显示测量结果。

三、设计方案

图1

两个同频信号中fR为基准信号，fs为被侧信号，经放大整形后，变成正方波信号(即电压变化范围0-5v)，再经二分频电路送入由异或门组成的相位比较电路，其输出脉冲A的宽度tw可反映两信号的相位差，波形的变化过程如图2所示。

图2

锁相环和360分频电路构成的是360倍频电路，其输出B的每一周期对应原信号的1，所以可用它来度量相位差。控制电路的作用分为两方面，其一，当计数结束时，产生锁存信号，将汁数结果存入锁存器；其二，锁存后，再产生一短暂的清零信号，将计数器清零，为下一周期的测量做好准备。

四、设计提示

1．放大电路可由运放u A741实现，波形的整形用集成比较器LM393构成的滞回比较

数字电路课程设计题目

器完成。应保证整形前后两信号的相位差不变。

2．异或门采用四—2输入异或门集成电路74LS386(或74LS86)。用示波器检查其输出是否反映了两信号的相位差。

3．锁相环采用低频锁相环CD4046，其原理请参照教材。设计时应根据本题目的要求合理选择压控振荡器的定时电阻和电容，使其振荡频率在50×360＝18kHz左右。环路滤波器采用简单的RC滤波器即可，截止频率应低于40Hz。

4．360分频电路可用三级计数器串接而成(5×6×12)，用74LS90和74LS92即可实现。

5．锁存器可用两片74LS273（8D触发器)实现。

6．控制电路用以产生锁存器的锁存信号(即时钟信号)和计数器的清零信号。可用两级单稳电路．其一接受A的下降沿触发，产生一正脉冲CP；后者接受CP的下降沿，产生清零脉冲。

注意：脉冲宽度应合适，不应影响下一周期的测量。

数字电路课程设计题目

题目5 数字电容测试仪

一、任务

设计一个数字电容测试仪。

二、基本要求

1．设计一个能测量电容范围在1000—100000pF之间的电容测试仪 2．用数码管显示。

3．测量精度要求为±10%（准确值以万用表的测量值为准）。

三、扩展要求

通过选择量程的方法扩展电容的测量范围，最大要求100pF—10uF。

四、设计方案

1．设法将电容的划、转换成与之相对应的脉冲数。2．测量脉冲数目并进行译码，用数码管显示结果。3．设计框图见下图。

五、可选元器件

脉冲形成和时基电路：用NE555； 计数器：74LS90或74LS160； 译码器：74LS47或74LS48： 显示：LED数码管；

控制电路：74Ls系列与非门； 电阻、电容若干。

数字电路课程设计题目

题目6 光控计数器

一、任务

设计一个利用光线的通断来统计进入实验室人数的电路。

二、基本要求

1．设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时(无论是进入或走出房间)，都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路。要求根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，当有人进入实验室时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数。

2．要求计数器的最大计数容量为99，并用数码管显示数字‘

三、扩展要求

1．有手动复位(清零)功能。

2．要求计数器每计—个数，发光二极管指示灯闪烁一次(或峰呜器呐一次)。

四、设计方案

五、可选元器件

红外发光二极管和光电三极管(对管两对)；

集成显示译码电路74LS 47或74LS48(2个)：

数码管(2个)；

可逆计数器74LS190或74LSl92(2个)；

发光二极管；

555定时器。

说明：74LSl90为单时钟加减控制型十进制可逆计数器，74LSl92为双时钟十进制可逆计数器。

数字电路课程设计题目

题目7 空调机温度控制器

一、任务

设计一个空调机温度控制器。空调为温度调节设备，当制冷运行时，如果室内环境温度高于设定温度，空调器启动制冷运行：如果室内环境温度低于设定温度，空调器停止运行。制热运行与制冷运行过程正好相反。

二、基本要求

1．具有温度采集功能，实时采集室内环境温度，要求误差在±1℃之内。

2．温度设定通过按键完成，比如，按一下键为设定成21℃，按两下键设定为22℃，依此类推，并且能将设定的温度显示出来。

3．根据设定温度和采集到的温度判断压缩机的运行状态，可以用开关量来表示。

三、扩展部分

1．制作成冷暖两用型控制器，需要另外加一个控制变量来描述制冷或者制热。

2．控制器具有施密特特性，抗扰动。

3．提高温度采集准确度。

四、设计方案

该电路的核心应为一比较器。且该比较器的阈值电压应受到设定温度的控制。可以采用多路模拟开关和电阻网络来改变阈值电压。可参考下图。

五、可选元器件

温度传感器：AD590：

集成运放：LM324；

三级管：90133

多路模拟开关：比4066、可以选用其他器件。

数字电路课程设计题目

题目8 数字式波形发生器

一、任务

采用EPROM(2764)设计一种可产生多种模拟连续波形的电路，能够产生正弦波、三角波、锯齿波。

二、基本要求

1．设汁时钟电路。

2．设计能够产生正弦波的波形发生器。

3．画出完整的电路图，写出设计实验调试报告。

三、扩展部分

1．对正弦波、三角波、锯齿波波形进行量化，并将量化结果存于EPROM。2．设计产生三角波、锯齿波的连续波形发生器。3．画出完整的电路图，写出设计实验调试报告。

四、设计方案

数字式波形发生器框图如下图所示。由时钟电路、计数器电路、EPROM和D/A组成。采用555构成多谐振荡电路作为时钟电路，或采用卧式晶振构成时钟电路，时钟频率为256Hz。计数器可采用74LSl61、74LS93构成，其输出作为EPROM的地址输入。将多种波形的量化结果存于EPROM存储单元内。采用8位D／A，进行数模转换。

五、可选元器件

555定时器：NEC555； 计数器：74LS161；

EPROM：2764；

数模转换器：DAC0832： 运算放大器：uA741； 集成稳压源：CW78L05。

数字电路课程设计题目

题目9 可编程字符发生器

一、任务

制作一个可编程字符发生器

二、基本要求

LED发光短阵作显示器件。

1．点阵式LED发光矩阵为8X8或16X16规格。2．设计LED发光矩阵的驱动电路。

3．用EPROM存储器存储待显示的字符。

4．字符数大于4，字形自定，如“庆祝十六大胜利闭幕”、“电子设计竞赛”等。5．具有顺序显示、流水显示和循环显示的工作方式，设计相应的控制电路。

三、设计方案

由发光二极管组成的显示屏，当行、列信号有效时，其交点的发光器件点亮，多个被点亮的发光器件即可组成一定的字符。被点亮的器件如果核一定方式显示，如从上至下，从右至左，即可形成流水显示效果。

被显示的字符按点阵方式存储在EPROM中，例如存储“中”字： 高位地址 低位地址

数据代码

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 全“0”

000

0

0

0

0

0

0

0 全“0”

001

0

0

0

0

0

0

0 全“0”

010

0 全“0”

011

0

0

0

0

0 全“0”

0

0

0

0

0 全“0”

0 全“0”

0

0

0

0

0

0

0 全“0”

0

0

0

0

0

0

0 存储器写入数据在EPROM的片选和读写控制端控制下进行，可通过专门的编程器写入，习惯称为烧入。也可通过手写方式逐点写入。

由发光二极管组成的显示屏应采用动态扫描工作方式，有利于简化电路。例如，行驱动扫描速度较快(100Hz)，而列驱动情号较慢(1Hz)，于是在1s内，行驱动信号变化100次，被点亮的LED亮灭100次。由于人眼的视觉暂留作用，字符就固定显示出来了。如果将一个字符逐次移动一列存储10次，每隔0.1s列地址变化一次，即可产生流水效果。

可编程字符发生器的参考力框图如下图所示。

四、可选元器件

发光二极管点阵(8×8)；EPROM2716；计数器：74Ls93；555定时器；驱动管2803； 锁存器：74LS373；非门74LS04；译码器：74LSl38。

数字电路课程设计题目

题目10 智力竞赛抢答器

在进行智力竞赛抢答时，需要将参赛者分为若干组进行抢答，究竟谁先谁后单凭主持人的眼睛是很难判断的；在提问或回答时，往往都要有时间限制。另外，犯规违章要发出一种特殊信号，以便主持人看得清、听得到。要完成上述功能，非专门仪器是难以实现的。因此，在进行智力竞赛时，通常使用一种仪器——“抢答器”。它能避确无误地实现上述功能。

一、任务要求

1．四组参赛者在进行抢答时，当抢先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断出抢先者．并以声、光为标志。要求声响、光亮时间为9秒后自动熄灭。

2．抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其它各组进行枪答。

3。抢答器应具有限时(抢答时、回答问题时)功能。限时档次分别为30秒、60秒、90秒；时间到时应发出声响。同时，时间数据要用数码管显示出来。

4．抢答者犯规或违章(主持人未说‘开始抢答”时，参赛者抢先按钮)时，应自动发出警告信号，以指示灯光闪为标志。

5．系统应具有一个总复位开关。

二、设计说明和提示

如下图所示，为抢答器的逻辑框图。

它主要由输人电路、判别电路、声光显示电路、计时电路和数码显示电路等组成。抢答时，当抢先者按下面前的按钮时，输人电路立即输出一抢答信号，经判别电路后，输出响应信号去驱动声光显示电路。声响电路和计时电路的输入信号是由晶振电路产生的脉冲信号来提供。

三、实验步骤自拟、器件自选

数字电路课程设计题目

题目11 交通信号灯的自动控制

随着经济建设的发展，交通日益繁忙，事故时有发生。为了保障行人和行车的安全，在十字路口上，都增设了交通灯控制器，如图1所示。大道通常有车．小道很少有车。

一、任务要求

1．通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。

2．若小通来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再经过4秒，大通由黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。

3．小道变绿灯后，苦大道来车不到3辆，则经过25秒钟后自动由红灯变为黄灯，再经过4秒变为红灯，同时．大道出红灯变为绿灯。

4．如果小道在绿灯亮时．小道绿灯亮的时间还没有到25秒，只要大道检测到已经超过3辆车在等候，那么小道应立即由绿灯变为黄灯，再经过4秒变为红灯．同时，大道由红灯变为绿灯。

图1

表1

二、设计说明和提示

1．灯的变化出现四个状态，如表1表示灯亮，‘0’表示灯灭。

2．交通灯控制的原理框图如图2所示。秒信号和检测信号由实验箱信号源和高低电平来提供。

图2

三、实验步骤自拟、器件自选

数字电路课程设计题目

题目12 电子锁

电子锁具有保密性强、防盗性好等特点。随着对电子锁产品的开发研制，它在日用锁中所占比重日益增强。电子锁具有机械锁无法比拟的优越性，它不仅可以完成锁本身的功能，还可以兼有多种功能，如记忆、识别、报警、兼作门铃等等。作为密码类电子锁，还不需要带钥匙，只要记住开锁密码即可。如果密码失密，主人还可以随时变换密码，不会造成不应有的损失。

一、任务要求

1．设计一个电子锁，其密码为8值二进制代码，开锁指令为串行输入码。

2．当开锁输入码与密码一致时，锁被打开。

3．当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警动作响1分钟，停10秒钟后再重复出现。

4．报警器可以兼作门铃用，而门铃响的时间通常为7一l0秒。

二、设计说明和提示

下图为电子锁原理框图。锁体一般由电磁线圈、锁拴、弹簧和锁框等组成．当有开锁信号时，电磁线圈有电流通过，于是线圈便产生磁场吸住锁拴，锁便打开。当无开锁信号时，线圈无电流通过，锁拴被弹入锁框，门被锁上。为教学方便，我们用发光二极管代替锁体，亮为开锁，灭为上锁。密码存储可用高低电平开关设置，也可以采用时序电路存储。当开锁信号串行输入时，一定做到输入8位代码后才出现比较结果，一致时则开锁，不一致时则报警。

三、实验步骤自拟、器件自选

数字电路课程设计题目

题目13 八路彩灯显示电路

每逢过年过节都要在门口上搞些彩灯，以显示浓厚节日气氛。那么在当代舞台上彩灯的闪烁更引人注目，使人们心情有一种特别快乐感。彩灯装置多种多样，在这里我们设计这样一种彩灯——八路彩灯显示。

一、任务要求

设计一个八路彩灯，而且每路都有八盏灯显示的控制装置。其彩灯变化情况如下：

1．八路彩灯的每路八盏灯同时依次亮，时间间隔1秒，然后同时依次灭，时间间隔1秒。

2．八路彩灯同时整个亮，时间间隔0.5秒，然后同时整个灭，时间间隔0.5秒。而这个 过程要重复四遍。

二、设计说明和提示

每路彩灯要完成一个循环共需20秒，其工作程序如下表所示。设每路彩灯为Q1-Q8。

由表可知，要完成八路彩灯显示功能．需设一个控制器，重复实现该控制程序。