集成電路的原理精選(九篇)

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第1篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：Linear；電源管理；PMIC

背景

USB技術提高了電子產品的便攜性，同時需要較大的電池容量為更多功能供電。以個人媒體播放器為例，隨著可下載媒體內容的爆炸性增長，人們想要將PC中的數據傳送到便攜式手持設備，USB使得這種傳送速度更快。用同樣的USB端口給設備充電也很方便。不過，用USB端口給設備的電池充電時，在功率上有一些限制。電源通路(PowerPath)拓撲集成電路解決了這些問題，為最終用戶帶來了各種益處，例如能夠自主和無縫地管理各種不同的輸入電源、電池、以及為負載供電、以最低的熱量快速充電以及實現“即時接通”工作。凌力爾特公司提供的LTC3555是一種電源管理集成電路(PMIC)，片上有基于開關模式的電源通路管理器、鋰離子電池充電器、3個降壓型穩壓器以及LDO。該器件具有很多高性能功能，有益于最終產品，其微型扁平QFN封裝以及極少的外部組件可為手持式電子產品組成簡單、緊湊和經濟的解決方案。

主要的設計難題

在很多情況下，能夠用USB端口給電池充電為用戶提供了更大的方便。但是，USB規范對USB電流有一定限制。一個基于USB的電池充電器必須盡可能高效率地從USB端口抽取盡可能多的功率，以滿足今天的電源密集型應用在空間和熱量方面的嚴格限制。

在產品內管理電源通路是另一個問題。例如，今天很多由電池供電的便攜式電子產品可以用交流適配器、汽車適配器、USB端口或鋰離子／聚合物電池供電。不過，自主管理這些電源、負載和電池之間的電源通路帶來了巨大的技術挑戰。傳統上，設計師們一直嘗試用少量MOsFET、運算放大器和其它分立組件實現這一功能，但是一直面臨著熱插拔、大浪涌電流等巨大的問題。這些問題可能引起嚴重的系統可靠性問題。直到最近，即使分立的集成電路解決方案也需要幾個芯片來實現一個實用的解決方案。

便攜式消費類電子產品常常采用鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，因為這類電池的能量密度相對較高一與使用其它可用化學材料制成的電池相比，在給定的尺寸和重量限制條件下，它們的容量更大。隨著便攜式手持產品變得越來越復雜，它們消耗的功率也更多，因此對較高容量電池的需求也越來越大了，對更先進的電池充電器也產生了相應的需求。容量較大的電池需要較高的充電電流或者更多的時間才能充電至滿電量。大多數消費者希望充電時間較短，因此提高充電電流似乎是明顯可取的，但是提高充電電流帶來了兩大問題。首先，就線性充電器而言，電流增大會增加功耗，也就是熱量，將典型的實際功率“最大值”降至2.1W。其次，根據主控制器協商好的模式，充電器必須將從5V USB總線吸取的電流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。這種對高效率充電的需求，加之電池充電器集成電路必須實現高水平的功能集成以及節省電路板空間和提高產品可靠性的需求，都給電池供電型電子產品設計師帶來了壓力。

總之，系統設計師面臨的主要挑戰如下：

?最大限度地提高從USB端口(可提供2.5W)獲取的電流；

?管理多個輸入電壓源、電池和負載之間的電源通路；

?最大限度地減少熱量；

?最大限度地提高充電效率；

?最大限度地減小解決方案占板面積和高度。

“富有意義地集成”的電源管理集成電路(如凌力爾特公司提供的電源管理集成電路)就可簡單輕松地解決這些問題。

一個簡單的解決方案：電源通路控制

電源通路控制能夠自主和無縫地管理各種不同輸入源之間的電源通路，如USB端口、墻上交流適配器和其他類型的交流適配器以及電池之間的電源通路，并向負載提供充足的功率。電源通路系統還能實現“即時接通”工作，因為一向電路供電，中間電壓就可向系統負載供電，這允許最終產品插電后立即工作，而不管電池的充電狀態。一個具有電源通路控制功能的器件既為該器件負載供電，又用電源為單節鋰離子／聚合物電池充電。為了確保一個滿充電電池在連接USB總線時保持滿電量，集成電路通過USB總線直接向負載輸送功率，而不是從電池抽取功率。一旦電源被去掉，電流就通過一個內部低損耗理想二極管從電池流向負載，從而最大限度地降低了壓降和功耗。參見圖1以獲得詳細信息，該圖是一個簡化的開關電源通路方框圖。理想二極管的正向壓降遠低于普通二極管或肖特基二極管的正向壓降，因此最大限度地提高了能量傳送效率，而且反向漏電流也較小。微小的正向壓降減少了功耗和自熱，延長了電池壽命。

開關電源通路系統

第一代USB充電系統應用直接在USB端口和電池之間設置限流的電池充電器，電池直接給系統供電。第二代線性USB充電系統在USB端口和電池之間產生一個中間電壓(電源通路系統)。新的第三代USB充電系統具有基于開關模式的拓撲。此類電源通路器件從一個符合USB規格的降壓型開關穩壓器產生一個中間總線電壓，該電壓被調節至一個高于電池電壓的固定電壓，參見圖1。這種形式的自適應輸出控制被凌力爾特公司稱為Bat-TrackTM(電池跟蹤)。穩定的中間電壓僅調節到足夠通過線性充電器恰當充電的電壓值。不過，通過以這種方式跟蹤電池電壓，最大限度地減小了線性電池充電器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了負載可用功率。另外，平均開關輸入電流限制最大限度地提高了利用USB電源提供全部2.5W功率的能力。可選外部PFET降低理想二極管的阻抗，以實現較低的熱量損耗。這種架構對具有大電池(＞1.5Ahr)的系統而言是“必須”的。

LTC3555：基于開關電源通路管理器的電源管理集成電路

LTC3555電源管理集成電路將USB開關電源通路管理器和鋰離子電池充電器與3個同步降壓型穩壓器和LDO結合在一起，采用小型28引腳(4mm×5mm)QFN封裝，可提供完整的電源解決方案(參見圖2)。

恒定電流、恒定電壓鋰離子／聚合物電池充電器利用電池跟蹤功能，通過產生自動跟蹤電池電壓的輸入電壓，最大限度地提高電池充電器的效率。獨立自主工作無需外部微處理器實現充電終止。由于節省了功率，因此LTC3555允許VOUT上的負載電流超過USB端口吸取的電流，而不會超出USB負載規格；因此可從USB端口獲得700mA充電電流，實現了快速充電(參見圖3)。12C串行接口使得系統設計師能夠徹底控制充電器和降壓型穩壓器，以實現在廣泛的應用中改變工作模式這種終極適應性。LTC3555的3個用戶可配置降壓型DC／DC轉換器能夠向低至0.8V輸出電壓提供0.4A、0.4A和1A輸出電流，在輸出電壓高于1.8V時，以100％占空比工作并具有高達92％的效率。突發模式(Burst Mode)工作以每個穩壓器僅為35uA的靜態電流(停機時＜luA)優化了輕負載時的效率，2.25MHz高開關頻率允許使用高度不到1mm的纖巧低成本電容器和電感器。另外，穩壓器用陶瓷輸出電容器可穩定，實現了非常低的輸出電壓紋波。這個器件還提供始終接通3.3V LDO穩壓器輸出，能夠為如實時時鐘或按鈕監視器等系統提供25mA電流。

第2篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：闖關教學法 任務驅動法 課程單元設計

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0140-02

課程單元設計是指教師的備課是以單元形式進行的教學設計，單元教學設計主要是對教材中的一章或一個單元進行設計，在課時安排上，單元教學設計一般需要多課時完成。在教學形式上，單元教學設計則根據單元或章節中不同知識點的需要，一般包括多種教學形式[2]。本文將從教材分析、教學目標分析、教學重點難點分析、學情分析、教法學法分析、教學過程分析、教學特色及反思分析5個方面來進行闡述我的課程單元設計。

一、教材分析

我們將以機械工業出版社的《汽車發動機電控系統維修》[3]中項目十九檢測電動燃油泵中燃油泵控制電路的檢修，進行設計，在學習這門課之前，學生已經對燃油泵及燃油泵控制電路有了一個基本的認識，通過這門課的學習，學生將會進一步提高電動燃油泵的檢修的綜合能力，為后續的汽車電控發動機綜合故障診斷學習打下基礎，為以后進入汽車維修一線去打下基礎，為了更好的上好這門課我們除了課本以外還將選取相應的教學資源作為支持，在這里我們選用的是卡羅拉維修手冊，油泵控制電路檢修的工作頁，景格滴滴課堂APP及景格仿真軟件。滴滴課堂是一款手機軟件，學生通過學校上傳至軟件教學資源，做到隨時、隨地、隨需的碎片化學習，為學校的自主學習、溝通以及管理等關鍵環節提供有效的解決途徑。

二、教學目標分析

本節課的教學目標主要由知識目標，能力目標，情感目標三個部分組成，這節課知識目標有：1、掌握燃油泵的控制原理，2、掌握燃油泵控制電路故障診斷思路及檢測方法；能力目標有：1、能熟練使用各種檢測設備，2、能根據故障現象翻閱相關維修手冊，制定維修計劃；情感目標有：1、培養學生的團隊意識，2、培養學生對信息處理的能力，3、培養學生良好的學習習慣，4、培養學生的競爭意識。

三、教學重點難點分析

本節課的教學重點有：1、燃油泵的控制電路的的檢測2、按照維修手冊操作的相關要求進行實車操作；教學難點有：根據小組合作制定相應的維修計劃并實施。

四、學情分析

為了能更好的上好我們的課，以做到因材施教，下面我們來了解一下我們的學生，這門課面對的是中職汽修專業二年級的學生，他們有一下4個特點：1、對汽車中的簡單電路有了一個基本的認識；2、動手能力較強；3、比較的貪玩，好勝心強；4、對新型的事物充滿了好奇，喜歡通過手機網絡獲取信息。本文將利用學生的以上特點，設計適合他們的教學方法。

五、教法學法分析

本文在教學方法上將采用任務驅動法，闖關教學法，張貼法進行教學。以典型維修案例為引導，工作頁為依托，課前利用手機APP滴滴課堂進行信息檢索，在教學過程中情景再現，為學生提供真實的維修環境，進行技能鍛煉，引導學生完成教學重點，制定維修計劃，油泵電路的檢測這兩個內容，同時將教學難點中制定維修計劃并實施，使用闖關教學法，并將它分解成知識采集根據故障查閱相關維修手冊制定可行性維修計劃臺架檢測油泵相關數據，制定最終維修計劃實車故障排除，五個小關卡。將臺架與實車相結合，將教學任務變成通關游戲，幫助學生設計通關階梯，層層遞進，分級突破，最終完成對實車油泵控制電路的排故這個終極任務，實現通關[2]。采用這種形式激發了學生的學習興趣。在學法上本文采用的是小組合作法，頭腦風暴法，角色扮演法。在教學環境上，為了便于組織教學，我將我的實訓室設計成了一個一體化工作站：包含信息檢索及學習討論區，成果展示區，實車演練區。

六、教學過程分析

根據學生的認知規律，根據汽車專業相關職業崗位操作規程，我們以知識采集根據故障查閱相關維修手冊制定可行性維修計劃臺架演練檢測油泵相關數據，制定最終維修計劃實車故障排除，五個任務小關卡為主線將我們這門課分為以下6個階段，具體如下：課前準備，信息傳遞，計劃決策，實施管控，技能強化，評價總結。

第一個階段：課前準備。學生以工作頁為依托做好課前預習，并根據工作頁的相關內容，準備工量具及前期信息采集，完成知識導航的內容；模擬企業早會，將學生分為6個小組，每個組的組長進行集隊點名，高呼自己的隊名及口號，教師進行7S管理，宣布今天的相關安全操作規程，教學的總目標即完成卡羅拉實車的油泵的排故；企業早會的形式有利于融入企業文化，培養學生的職業人的意識。

第二階段：信息傳遞。以卡羅拉實際故障為例，選派3個學生進行角色扮演，一個扮演客戶，一個扮演接車員，一個扮演維修人員，進行小品表演，向學生傳遞相關的故障信息，讓學生身臨其境感受企業實際環境。以任務驅動法的形式，運用每個小組桌上的平板電腦中景格軟件滴滴課堂這款APP，填寫油泵的基本知識及油泵控制電路的相關知識，完成知識采集這個小關卡。采用APP這種形式緊密貼合學生喜歡玩手機游戲的這個特點，激發了學生的興趣。同時改變傳統教學中的講授的模式，教師變成主持人，讓學生利用桌上的教學資源進行工作頁的自主填寫，教師采用組間巡回指導的方式，對有疑問的學生進行相關的解答和引導。

第三階段：計劃與決策。以小組為單位，小組內運用頭腦風暴法，根據實際故障點，翻閱豐田卡羅拉維修手冊制定相應的計劃，并在景格仿真軟件中進行模擬實施，確定初步的維修方案，每個小組將方案在成果展示區進行粘貼，采用小組互評，教師評價相結合的方式對成果進行點評修改，每個小組根據點評的結果，進行修改自己的維修方案，并確定可行性維修方案，采用頭腦風暴法，大家集思廣益共同制定維修計劃，開發了學生的創造性。同時用小組互評與教師評價相結合的多元評價模式，改變了傳統教學中單一體系，讓教師的角色從講臺上的“圣人”變成了學生身邊中的“教練”及“引路人”，增加了學生和教師之間的互動和個性化的接觸，是每個學生得到了個性化的發展[2]。在此階段完成制定可行性維修計劃這個關卡。

第四階段：實施管控。每個小組根據自己的維修方案，在卡羅拉發動機臺架上進行實際油泵相關數據的檢測，同時在臺架上根據故障信息教師設置故障，學生進行排故。在操作之前每個小組進行相應的分工，選出一名操作員，一名記錄員，兩名安全員，一名質檢員，一名協調員，并給予不同的分工人員以特定的名牌進行標識；操作員根據小組制定的維修計劃按流程進行操作，記錄員對操作員的操作進行記錄，并根據實際情況對維修方案進行修改，安全員監督操作過程中的安全問題，質檢員對最后的維修結果進行檢查，確認并填寫質檢報告，協調人員作為組內的總協調人，做好組織和協調工作。在實訓過程中角色互換以提高學生的綜合能力。在此階段，完成了臺架檢測油泵相關數據制定最終維修計劃。

第五階段：強化訓練。每個小組根據記錄員修改的、并經小組內共同討論的最終維修方案，在卡羅拉上實車排故，進行技能升級，每個組的成員進行輪流實操，學的好的同學在組內帶動一下操作得不熟練的同學，同時每個小組選出一個代表進行成果展示，組間技能PK。經過之前的4個階段，通過重重關卡之后，學生終于進入了終極任務。經過了之前教學過程中的積累，在教師指導下學生能夠較順利完成卡羅拉實車油泵故障排除。采用組間PK的方式，再次激發了學生的學習積極性和熱情。同時小組互評技能展示結果，以此來進一步使知識的吸收內化，突破了難點，完成了終極任務，實現了通關。在此階段完成卡羅拉實車油泵故障排除，并完成工作頁相關任務。

第六階段：評價與總結。以工作頁中小組評分表為依托，根據每個小組技能PK的展示，采用組間互評的方式，對每個小組的操作進行評價，同時老師也根據每個組的表現產生一個評價，多種評價相結合的方式，做出最貼合實際的評價，選出表現最好的組。教師收集工作頁對學生的表現進行總結，對表現好的地方給予鼓勵表揚，并布置課后作業。教師根據收集的工作頁，進行教學反思，課后教師進行課后7S管理。

七、教學特點與反思分析

本次課程單元設計，以任務驅動法及通關教學法，引導學生一步一個臺階的完成本課的教學目標，突破了教學難點。在整個過程中，教師從課堂上的圣人轉變為了課堂的教練，讓學生帶著問題自主學習，以工作頁為主線，以學生生活中最常用的APP，網絡這種形式為輔助，激發學生的興趣及好奇心，同時在教學過程中，以不出現安全事故為前提，在學生制定維修計劃的過程中，教師不直接對學生的維修方案進行評價，學生通過自主學習，自己發現問題，并自主解決問題，并通過自己的努力，確定了最終的維修方案并實施，突破了本節課的難點，同時培養了學生的綜合能力。

參考文獻

[1]陳安柱，顧偉璐，蘇宏林.高職《汽車故障診斷與維修》課程單元設計例析【J】.河北農機，2014（12）：40-42

[2]百度百科

第3篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：技工院校 電力拖動 校本課程 開發

目前，我國正在進行產業結構調整和技術升級換代，企業對用工提出了更高的要求。擁有高技能、良好的社交能力的高素質人才，越來越受到企業和社會歡迎。技工院校作為培養高素質技能人才的主體，必須以能力為本位，切實提高學生的綜合職業能力。當前，相當多的技工院校在課程設置方面，沒有充分體現這一要求，還存在重理論與知識傳授、輕實踐與綜合能力培養的傾向，制約了學生的能力培養與發展。一體化校本課程開發作為技工院校一體化教學改革的重要組成部分，越來越受到業界的重視。筆者就電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的開發，談談自己的看法。

一、開發思路

電力拖動控制線路與技能訓練作為專業技能課，在電子電工類各專業，如電子技術、自動化電氣安裝與維修等專業中，是一門十分重要的課程，具有針對性強、可操作性強的特點，開發該校本課程也是一體化教學改革的需要。

該一體化課程的開發以國家職業標準為依據，以維修電工的綜合職業能力為培養目標，以電力拖動的典型工作任務為載體，以學生為中心，并根據典型工作任務和工作過程制定一體化課程體系和內容。要從對工作崗位的分析出發，進行工作任務分析，確定工作領域要求，并轉化為電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的目標，再根據課程目標確定課程結構與內容及其評價方式。因此，課程的開發就要以電力拖動的典型工作任務為載體，對中、高級維修電工的相關工作領域及工作要求進行分析，確定其對知識結構、技能操作水平、工作態度等方面的要求，整合為課程的目標，從而構建課程結構，組織課程內容，確定課程評價體系。

一體化課程的開發是一個系統工程，需要各方面通力支持和協助。學院領導主要在辦學方向、政策、課程開發的條件等方面提供保證，專業教師是校本課程開發的參與者、實施者。為保證課程的方向，真正做到“理實融合”“知行合一”，還應該搞好校企合作。如筆者所在學院與上海愛登堡電梯有限公司建立了長期的校企合作關系，并根據其崗位需求，定向培養電梯維修工，取得了良好效果。該校本課程的開發還應建立在教師、學生、圖書資料、實驗實訓設備、校企合作等教學資源的基礎之上。

二、開發步驟

1.課程目標

緊緊圍繞現代企業對技能人才的崗位要求，結合電力拖動控制線路一體化課程的專業概況、職業能力、培養方案、教學資源和評價體系的規范性要求，制定課程目標。課程目標要在工作崗位分析的基礎上，進行轉換和整合，使其適應崗位需求，符合學生身心發展的規律，考慮學生職業發展的需求。

據此，電力拖動控制線路與技能訓練校本課程的目標可確立為：

（1）知識目標：熟悉常用低壓電器的功能、結構及工作原理，了解電氣控制線路電路圖、接線圖、布置圖的特點，掌握繪制、識讀的原則，了解常用生產機械的主要結構及運動形式，熟悉其工作原理，熟悉變頻器基本結構、功能、工作原理以及常用電力電子器件，了解常用電氣設備的工作原理及使用方法。

（2）技能目標：能正確使用、識別和檢測常用低壓電器，會讀識和分析電氣控制線路、接線圖、電路方框圖，掌握實現異步電機的啟動、正反轉、制動和調速控制線路、位置往返控制、順序控制、多地控制線路的構成工作原理及其安裝、調試與維修方法，掌握常用生產機械電氣控制線路的分析方法及其安裝、調試與維修，熟悉變頻器的選用、安裝方法及常見故障的排除方法，掌握變頻調速系統的調試步驟和方法。

（3）情感態度目標：具有良好的工作方法、作風和職業精神與素養，具有安全生產、產品質量意識、良好的團隊精神和與人溝通的協作意識，具有認真、踏實的學風和創新意識。

2.課程內容

內容的確定是校本課程開發中十分重要的環節。既要符合典型工作任務的要求，理論與實踐融合，適應學生綜合能力提高的需求和職業資格的要求，又要考慮學生原有的知識背景、技能水平、認知特點，以及學校、社會的教學資源，有利于激發學生學習知識、鉆研技能的積極性，有利于提高學習效率。

因此，該一體化課程的內容應以符合典型工作任務、行業崗位特征的教學項目的形式出現，并將其拆分為具體的多個任務，進而在任務中揉入知識探究、方法介紹、技能訓練、總結評價等環節，使同學在做中學、學中做，達到知行合一、態度養成、綜合職業能力提高的良好效果。

該課程擬分安全用電、交流電源、低壓電器、電動機，電氣控制線路原理、安裝、調試與維修方法，以及變頻器知識及其日常維護、故障的排除六個項目，內容覆蓋電力拖動控制線路與技能訓練的理論知識和基本技能。

3.實施要求

電力拖動控制線路與技能訓練一體化課程，是把企業崗位的工作過程設計為學生的學習過程，并且在模擬工作情景中實施、展開。因此，與傳統學科式教學相比，對教師、教學環境、教學方式、方法、評價方式等方面都提出了較高的要求。

在該一體化課程教學過程中，教師扮演作多種角色，既應該是擁有“雙師型”能力的教師，又是生產、學習的組織者與管理者。教學環境既是學生學習的場所，又是學生實踐的場所，教室即實訓車間，書桌即工作臺 ，講臺即演示臺，因此相應場所、設備應具備實訓車間的功效。教學方法在一體化課程中至關重要，方法得當才能效果良好、事半功倍，包含項目設計、項目實施、項目評價等環節的項目教學法是被實踐證明了的切實可行、效果良好的方法。

作為一體化教學的一個重要組成部分，該課程評價體系的確定十分重要。它應該客觀地反映知識、技能和情感態度目標與教學方法的創新，既有對學生學習具有甄別、導向、激勵的作用，也要有促進其自我學習、增強與人溝通、培養團隊精神等的功效。因此，教學中宜采取分組實施的學習方式，項目任務完成后又通過自評、互評、師評，填寫考核評價表的方式，作為該一體化教學效果的評價與反饋。

表1 考核評價表

班級 時間 場地

項目：

考核評分 學生自評 學生互評 老師評價

知識、技能 熟悉原理（10）

工藝要求（10）

裝接線正確（30）

過程、方法 步驟合理（10）

規范操作（10）

情感態度 職業態度（10）

與人溝通（10）

團隊協作（10）

總評分

學生（簽名）： 組別 工位號碼 老師（簽字）：

參考文獻：

第4篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：555集成電路；工作原理；電路分析

浙江省教育改革走在全國前列，從2014屆開始，通用技術中的《電子控制技術》作為高考的選考內容，這對于全省通用技術教師教學來說是個嚴峻的挑戰。大多數教師不是電子技術專業出身，有些從物理教師轉行過來，更甚的是從生物、化學、文科等教師中轉行過來，對電子技術專業知識相當的匱乏，且現使用的蘇教版《電子控制技術》教材，沒有經過教學實踐檢驗，所以教材中有些錯誤的內容沒有訂正。這樣情況下，我們有必要對555集成電路有全面的正確認識，并能分析其在電路中的工作原理和實際應用。

一、555集成電路命名規則和常見封裝形式

555集成電路芯片的生產廠家眾多，常見的有NE555、CA555、MC7555、CB7555.那它們的命名規則是怎樣的呢？

如果用TTL工藝制作的稱為雙極型集成電路，用CMOS工藝制作的稱為CMOS集成電路。所有雙極型集成電路型號最后3位數碼都是555；所有CMOS產品型號最后4位數碼都命名為7555；如果一個芯片上集成兩個555并共用一組電源叫雙定時器。雙極型雙定時器產品命名為556；CMOS雙定時器命名為7556。雙極型和CMOS型555定時器的功能和外部引腳的排列完全相同。

雙極型的555集成電路工作電壓為4.5V―15V，第3腳輸出（驅動電流）可達200mA，可直接驅動小型繼電器，但缺點是靜態電流也偏大。

CMOS型的7555集成電路工作電壓2―18V，靜態電流很小，只有80uA，特別適合于使用電池、低電源電壓場合。但7555的第3腳驅動電流很小，只有1mA，不能直接驅動繼電器，需要通過三極管的放大來驅動繼電器。

二、555芯片等效電路結構及工作原理

（1）555等效功能電路圖。

雖然很多半導體器件公司都生產各自型號的555集成電路，但其內部電路大同小異，且都具有相同的引腳功能端。

555集成電路內部等效電路圖

555集成電路由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器（555由此得名）、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發器、放電三極管TD和緩沖反相器G3組成。虛線邊沿標注的數字為管腳號。其中1腳為接地端；2腳為低電平觸發端，由此輸入低電平觸發脈沖；6腳為高電平觸發端，由此輸入高電平觸發脈沖；4腳為復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V―3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅動繼電器、發光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V―15V范圍內使用。

（2）555集成電路工作原理分析

5腳經0.01uF電容接地，以防止引入干擾；比較器C1比較電壓為2/3VCC，C2的比較電壓為1/3VCC。

①當R（__）=0時，Q（__）=1，uo=0，T飽和導通。

②當R（__）=1、UTH>2VCC/3、UTR（____）>VCC/3時，C1=0、C2=1，Q（__）=1、Q=0，uo=0，T飽和導通。

③當R（__）=1、UTHVCC/3時，C1=1、C2=1，Q（__）、Q不變，uo不變，T狀態不變。

④當R（__）=1、UTH

三、教材555電路案例分析

案例1.雞蛋孵化溫度控制器的設計電路圖如下（教材P99頁）

對于這個電路圖根據我們之前對555原理的分析，發現教材對該電路的設計和分析有錯誤：

（1）圖中三個箭頭處應加上圓點，表示電路是連接的。

（2）將 CB7555 改為 NE555，因CB7555 是 CMOS 型的集成電路，輸出電流只有1mA，驅動能力不夠。NE55是雙極型集成電路，能輸出200mA，能直接驅動繼電器。

（3）文字描述有誤。這里的 555 是工作于雙穩態。

把熱敏電阻Rt1放入盛有37℃的水的燒杯中，調節可變電阻Rp1，使NE555的2腳電壓低于VCC/3，6腳的電壓低于2VCC/3，3腳輸出高電平，點亮V1，繼電器觸點J-1閉合，電熱器開始加熱。

案例2 555電路組成的水箱閉環電子控制系統電路圖（教材P104頁）

電路分析如下：

當水位低于b點時，555電路中的AC和BC都斷開，所以2腳和6腳輸入都是低電平，由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出高電平，V4飽和導通，繼電器J吸合，電動機M工作抽水。由于3腳高電平，所以V1導通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態是高電平V2截止，有水指示燈不亮。

電動機M抽水時，水位上升，如果在ab之間，相當于BC導通，AC斷開，則2腳輸入為高電平（大于VCC/3），6腳為低電平（小于2VCC/3），由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出狀態不變，由原來的狀態決定，即3腳輸出高電平，V4飽和導通，繼電器J吸合，電動機M還是繼續工作抽水；由于3腳高電平，所以V1導通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態是高電平V2截止，有水指示燈不亮。

當水位到達a時，AC接通，6腳主電平（大于2VCC/3），則3腳和7腳輸出低電平，則V4和V1截止，繼電器J斷開，電動機M停止抽水，V1打水指示燈滅。由于7腳低電平，則V2導通，則有水指示燈亮。

當水位下降時，AC斷開，BC接通，則6腳輸入是低電平（小于2VCC/3），而2腳輸入是高電平（大于VCC/3），3腳輸出狀態保持不變，即輸出為低電平，抽水機不工作。

當水位下降到b時，電路工作情況跟（1）一樣，抽水機又工始工作，又重復前面的周期運行情況。

以上是對教材兩例的糾錯和電路原理分析，但555電路的應用有很多種，如接成單穩態電路，可用在555觸摸定時開關和定時器；還可以外接電容器，組成多諧振蕩器，我們教師首先掌握555電路等效功能電路和基本的邏輯關系，對于實際電路也可以通過上面例子的分析方法，相信一定能理解其他555電路工作原理的，在電子控制技術教學中會更加得心應用，心中有底氣。

參考文獻：

第5篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：集成電路設計；本科教學；改革探索

作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學物理與電子科學系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學物理與電子科學系，教授。（北京 100192）

基金項目：本文系北京市教委科技發展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經廣泛應用于工業、軍事、通訊和遙控等各個領域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優點，同時成本也相對低廉，便于進行大規模生產。自改革開放以來，我國集成電路發展迅猛，21世紀第1個10年，我國集成電路產量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。我國集成電路產業規模已經由2001年不足世界集成電路產業總規模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產業發展最快的地區之一。伴隨著國內集成電路的發展，對集成電路設計相關人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅動下，政府從“十五”計劃開始大力發展我國的集成電路設計產業。

在20世紀末21世紀初，國內集成電路設計相關課程都是在研究生階段開設，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設計人員的需求在我國還未進入爆發期。我國的集成電路發展總體滯后國外先進國家的發展水平。進入21世紀后，我國的集成電路發展迅速，集成電路設計需求劇增。[1]為了適應社會發展的需要，同時也為更好地推進我國集成電路設計的發展，國家開始加大力度推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作。經過十年多的發展，集成電路設計的本科教學取得了較大的成果，較好地推進了集成電路設計行業的發展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設計本科教學經驗為基礎，結合對相關院校集成電路設計本科教學的調研，詳細分析集成電路設計的本科教學現狀，并以此為基礎探索集成電路設計本科教學的改革。

一、集成電路設計本科教學存在的主要問題

在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內的集成電路設計本科教學開始走向正軌。從最初的少數幾個重點高校到后來眾多相關院校紛紛設置了集成電路設計本科專業并開設了相關的教學內容。近幾年本科學歷的集成電路設計人員數量逐漸增加，經歷本科教學后的本科生無論是選擇就業還是選擇繼續深造，都對國內集成電路設計人員緊缺的現狀起到了一定的緩解作用。但從企業和相關院校的反饋來看，目前國內集成電路設計方向的本科教學仍然存在很多問題，教學質量有待進一步提高，教學手段需做相應調整，教學內容應更多地適應現階段產業界發展需求。其主要存在以下幾方面問題。

首先，課程設置及課程內容不合理，導致學生學習熱情降低。現階段，對于集成電路設計，國內的多數院校在本科階段主要開設有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎課程，理論性較強，公式推導較多，同時對學生的數學基礎要求比較高。一方面，復雜的理論分析和繁瑣的公式推導嚴重降低了本科生的學習興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學生。而另外一方面，較強的數學基礎要求又進一步打擊學生的學習積極性。另外，還有一些高等院校在設置課程教學時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導體器件物理”課程放在同一個學期進行教學，對于學生來說，沒有固體物理的基礎就直接進入“晶體管原理”課程的學習會讓學生很長一段時間都難以進入狀態，將極大打擊學生的學習興趣，從而直接導致學生厭學甚至放棄相關方向的學習。而這兩門課是集成電路設計的專業基礎課，集成電路設計的重點課程“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程的學習需要這兩門課的相關知識作為基礎，如果前面的基礎沒有打好，很難想象學生如何進行后續相關專業知識的的學習，從而直接導致學業的荒廢。

其次，學生實驗教學量較少，學生動手能力差。隨著IC產業的發展，集成電路設計技術中電子設計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業界還是學術界都已經成為必備的基礎手段，一系列的設計方法學的研究成果在其中得以體現并在產品設計過程中發揮作用。因此，作為集成電路設計方向的本科生，無論是選擇就業還是選擇繼續深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設計EDA工具是必備的本領，也是促進工作和學習的重要方式。為了推進EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學計劃，高校購買相關軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產業發展方面也投入了大量的資金，現在也有很多高等院校已經具備購買相關集成電路設計軟件的條件，但學生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養學生動手能力方面確實下足功夫，學生有公用機房可以自由上機，只要有興趣學生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學習奠定了很好的基礎。但仍然還有很多高校難以實現軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學生實驗課上使用，平時學生很少使用，實驗課上學到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的，學生沒有經過自己的摸索，畢業后實驗課上學到的知識已經忘得差不多了，在后續的工作或學習中再用到相關工具時還得從頭再來學習。動手能力差在學生擇業時成為一個很大的不足。[2]

再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設計方向從專業內容及專業性質上分應該屬于工科性質，但很多高校在專業劃分時卻將該專業劃歸理科專業。這就使得很多學生在就業時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認為是偏理論的內容，從而讓很多學生錯失了進一步就業的好機會。而這樣的結果直接導致后面報考該專業的學生越來越少，最后只能靠調劑維持正常教學。其實，很多高校即使是理科性質的集成電路設計方向學習的課程和內容，與工科性質的集成電路設計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結果卻大相徑庭。

二、改革措施

鑒于目前國內集成電路設計方向的本科教學現狀，可以從以下幾個方面改進，從而更好地推進集成電路設計的本科教學。

1.增加實驗教學量

現階段的集成電路本科教學中實驗教學量太少，以“模擬集成電路設計”課程為例，多媒體教學量40個學時但實驗教學僅8個學時。相對于40個學時的理論學習內容，8個學時的實驗教學遠遠不能滿足學生學以致用或將理論融入實踐的需求。40個學時的理論課囊括了單級預算放大器、全差分運算放大器、多級級聯運算放大器、基準電壓源電流源電路、開關電路等多種電路結構，而8個學時的實驗課除去1至2學時的工具學習，留給學生電路設計的課時量太少。

在本科階段就教會學生使用各種常用EDA軟件，對于增加學生的就業及繼續深造機會是非常必要的。一方面，現在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學生來說比純理論的學習更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學生的動手操作能力，同樣會深化學生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學工作中，增加本科教學的實驗教學量可以有效促進教學和增進學生學習興趣。

2.降低理論課難度尤其是復雜的公式推導

“教師的任務是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設計專業老師來說恰如其分。對于相同的電路結構，任何一個電路參數的變化都可能會導致電路性能發生翻天覆地的變化。在國際國內，每年都會有數百個新電路結構專利產生，而這些電路的設計人員多是研究生或以上學歷人員，幾乎沒有一個新的電路結構是由本科生提出的。

對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設計產業，學習的內容是最基礎的集成電路相關理論知識、電路結構及特點。在創新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復雜的公式及公式推導，其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路分析基本方法等，而不是糾結于電路各性能參數的推導。例如，對于集成電路設計專業的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導極大地削弱了學生的學習興趣，同時對于專業知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業需要方面出發，對于集成電路設計者來說更多的是需要學生掌握各種半導體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學中繁瑣的公式推導，轉而側重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數字集成電路”的教學。

3.增加就業相關基礎知識含量

從集成電路設計專業進入本科教學后的近十年間本科生就業情況看，集成電路設計專業的本科生畢業后直接從事集成電路設計方向相關工作的非常少，多數選擇繼續深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達到集成電路設計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現在開設集成電路設計相關專業的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設計崗位。

另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設計相關的工作，而且這些崗位相對于集成電路設計崗位來說對電路設計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關崗位跳槽至集成電路設計的相關崗位。因此，從長期的發展目標考慮，集成電路設計專業本科畢業生從事版圖、工藝、測試相關方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發展的需求。這就對集成電路設計的本科教學內容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學生就業，在集成電路設計的本科教學內容方面，教師應該更多地側重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關內容的教學。

三、結論

集成電路產業是我國的新興戰略性產業，是國民經濟和社會信息化的重要基礎。大力推進集成電路產業的發展，必須強化集成電路設計在國內的本科教學質量和水平，而國內的集成電路設計本科教學還處在孕育發展的嶄新階段，它是適應現代IC產業發展及本科就業形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學經驗及調研情況做了一些分析，但這遠沒有涉及集成電路設計專業本科教學的方方面面。不過，可以預測，在國家大力扶持下，在相關教師及學生的共同努力下，我國的集成電路設計本科教學定會逐步走向成熟，更加完善。

參考文獻：

[1]王為慶.高職高專《Protel電路設計》教學改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).

第6篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：電視技術；職業技能

《電視技術》課程是模擬電路、數字電路、高頻電子線路等專業課程的綜合應用，是一門涉及元器件、信號波形圖和電路圖等專業較強的課程。教師要從職業技能培養出發，以電路元器件的識別與檢測能力訓練、電路的讀圖能力訓練、電路故障檢測能力訓練來提高學生的分析問題和解決問題的能力。

一、電路元器件識別與檢測能力的訓練

要求學生能對電視機元器件進行識別與檢測，有利于提高學生對本專業技能知識的應用能力。

1.聲表面濾波器（SAWF）的檢測

彩色電視機中頻電路普遍采用了聲表面濾波器，它能夠一次形成彩色電視機所需要的中頻特性，而且選擇性優良。對于聲表面濾波器檢測，我們可以單獨測量SAWF各引腳間的電阻值，對于性能良好的SAWF，其中兩個輸入端①和②，兩個輸出端③和④以及兩個輸入端和兩個輸出之間的電阻值均為∞。

2.陶瓷濾波器和陶瓷陷波器的檢測

為了實現信號選頻，在電視機電路選擇了濾波器，也采用了陷波器。在實際電路中，這兩種器件雖然標識不同，但形狀基本一樣，容易混淆。電視機中6.5MHz陶瓷濾波器多為三端器件，一般位于預視放電路之后，是音中放的主要選頻元件。而陶瓷陷波器具有良好的吸收性能，所以6.5MHz陷波器一般都設置在預視放電路中，用來抑制伴音對圖像的干擾。通過單獨檢測引腳間的電阻值或者在線檢測，可判斷其是否損壞。

二、讀圖能力訓練

通過電路原理圖掌握維修電視機的依據，看懂電路圖是每個電子專業技術人員必備的專業素質。

1.方框圖讀圖訓練

在分析一個具體電路工作原理之前，先分析該電路的方框圖，有助于讀懂具體電路的工作原理和特性。方框圖粗略表達了某電路的組成情況，給出了這一電路主要單元電路的位置、名稱及各部分之間的相互連接關系，在讀圖時要注意各單元電路之間信號傳輸方向，即電路中箭頭所指的方向，箭頭方向表示了信號傳輸的方向。

2.單元電路圖讀圖訓練

單元電路圖是學習整機電原理圖的基礎。單元電路圖就是將整體電路劃分成若干個單元電路，然后再根據單元電路的特點來分析其在整體電路中的作用。通過單元圖的讀圖訓練，學生既掌握了基本的讀圖方法，也鞏固了專業基礎知識，加強了知識的連貫性。

3.整機電路圖讀圖訓練

整機電路圖是由單元電路組成的。只有把單元電路分析透徹了，整機電路才容易掌握。在讀整機電路時，先從直觀入手，例如開關電源部分，首先找到220V輸入端，然后查找整流、濾波、啟動電路、振蕩器/開關元件、穩壓電路（脈沖調制電路）、保護電路和直流穩壓輸出電路等。其次就是找易讀電路，如伴音電路、高頻接收電路、行場掃描電路等。最后再讀較難的電路，如彩色解碼等。在讀整機電路時，也可以從關鍵電路、關鍵元器件著手，逐步提高讀圖能力。

4.集成電路的讀圖訓練

電視機采用的集成電路種類繁多，如CPU微處理集成電路、小信號處理及彩色解碼集成電路、場輸出集成電路、音頻功放集成電路、伴音系統集成電路。掌握集成電路各引腳的作用是讀集成電路的關鍵，可以通過查閱有關資料或根據集成電路的內部方框圖分析。

三、電路故障檢測能力訓練

1.電路不帶電檢測訓練

不帶電檢測可以通過直觀檢查法、電阻測量法和溫度測試法對電路進行判斷，以求對電路有初步的了解，如元器件是否損壞、變質，是否存在開路、短路等情況。

2.電路帶電靜態檢測訓練

電路的靜態檢測是指電視不接收信號條件下對電路電壓的檢測，以判斷電路是否滿足正常工作條件，元器件是否工作正常，如檢測放大電路時，通過對靜態工作點的測量可以判斷電路是否工作在放大狀態。

3.帶電動態檢測訓練

電路的動態檢測是指電視在接收信號情況下對電路電壓、電流進行檢測。電視電路中有許多端點的工作電壓會隨外來信號的進入而明顯變化，變化后的工作電壓便是動態電壓了。

4.示波器檢測訓練

在電視故障維修中，我們最關注的是信號,它是以波形的形式來體現的。在用示波器測波形時，除測量其幅度外，還要測量波形的周期。必要時，可以參考維修手冊上的正確波形加以對照，以便準確地判斷出故障的范圍。

參考文獻：

第7篇：集成電路的原理范文

【關鍵詞】數字電路；實驗板；原理；操作

學習數字電路技術都要使用實驗箱或實驗板來搭建電路，以驗證數字電路的功能，使實踐和理論相結合。本文所介紹的簡易型數字集成電路實驗板（實物見圖1），具有電路簡單、容易制作、操作方便、可靠性高等優點，經教學實踐證明，十分適合于職業院校學生或電子技術愛好者學習數字電路技術中使用。

一、實驗板電路原理

本實驗板由電源電路、8位邏輯電平產生電路、單次脈沖產生電路、數字集成電路安裝區、8位邏輯電平指示電路和1位數碼管顯示電路組成（電路原理圖見圖2），所有的電路輸出和輸入接口使用了空心銅鉚釘作為電路的連接點，采用在鉚釘上焊接導線的方式連接各部分電路元件。

1.電源電路

實驗板的電源使用5V/1A開關直流電源作為穩壓電源，用直流電源插座接插到實驗板，由于開關電源內含有短路保護功能，所以當實驗電路出現嚴重短路時能起到過載保護作用，避免擴大故障。LED9是電源指示燈，C1和C2是電源濾波電容。+5V和GND的電源連接點向其他電路提供5V穩壓，其中邏輯電平產生電路、單次脈沖產生電路、邏輯電平指示電路的供電已通過印刷電路板線路連到電源電路，所以不需要另外用導線連接電源連接點。

2.8位邏輯電平產生電路

本電路由八位的撥碼開關S1、上拉電阻R1-R8構成和邏輯電平輸出連接點X1-X8組成，X1-X8連接點能對其他電路提供高電平和低電平，模擬產生8位的二進制數，當將撥碼開關S1的左邊第1位開關撥到上方時，連接點X1會輸出高電平，反之撥到下方時X1接地輸出低電平。

3.單次脈沖產生電路

本電路主要由按鈕開關S2和CD4011集成電路IC5組成，IC5中兩個與非門組成了RS觸發器，當按放一次S2時，能在DQ1輸出連接點輸出1個無抖動的高電平脈沖，用于計數器實驗中，避免需要輸入時單個脈時產生多個脈沖串而導致實驗出錯。

4.數字集成電路安裝區

本電路裝有4塊雙列16腳的集成電路插座，分別是IC1-IC4，插座上可安裝引腳數量為16腳以下的數字集成電路，每個插座的引腳都已分別連接到鉚釘的連接點上，需要連接集成電路引腳時，只需用導線焊到相應的鉚釘上。

5.8位邏輯電平指示電路

本電路主要由三極管VT1-VT8和發光二極管LED1-LED8組成，L1-L8為邏輯電平輸入連接點。當L1輸入低電平時，VT8截止，LED8熄滅指示低電平，當L1輸入高電平時，VT8導通，LED8發光指示高電平。

6.1位數碼管顯示電路

本電路由1位數碼管插座、限流電阻R17-R24組成，a、b、c、d、e、f、g連接點分別連接數碼管的各字段發光二極管，COM連接點是數碼管的公共引腳。數碼管安裝在插座上，當安裝共陽極數碼管時，用導線將COM連接點連接到電源的+5V連接點，安裝共陰極數碼管時連接到電源的GND連接點。

二、實驗板的安裝制作

1.電路板的制作

本實驗板的印刷電路板尺寸為22.5× 14.5CM，學校批量制作可交廠家生產，個人可使用熱轉印或感光法等技術制作，或用萬用電路板分別安裝各部分電路，實驗時再將各塊電路進行拼接實驗。

2.安裝注意事項

先將所有的空心鉚釘焊接到板上，再安裝各部分電路的其他元件。發光二極管和電解電容元件體要貼板安裝，三極管元件體距離電路板的高度不要超過3mm，以防元件過高使實驗板上的元件在中操作和存放過程容易折斷。撥碼開關需要倒裝，數碼管的插座使用兩條4P排針座。

三、實驗板的操作

以74LS00與非門邏輯功能測試實驗為例，首先要熟悉74LS00的外形引腳排列，確定測試第1個與非門，在數字集成電路安裝區的IC1插座上找到與這個與非門的對應引腳，74LS00只有14只引腳，所以將IC座上的8和9腳不用，把16腳的IC座作為14腳的IC座使用。然后將與非門兩個輸入端的引腳連接點A1和A2點分別用導線焊接到8位邏輯電平產生電路的K1和K2接點，輸出端的引腳接點A3連接到8位邏輯電平指示電路的L1連接點，D16和D7接點連到電源電路的+5V和GND連接點。最后在數字集成電路安裝區的IC座上安裝上74LS00集成電路，接通電源，撥動撥碼開關S1的第1和第2位開關，最后觀察邏輯電平指示電路LED8發光二極管的亮和滅完成本實驗的功能測試（接線圖參考圖3）。實驗時要注意：因數字集成電路容易受靜電擊穿，所以應先按實驗電路圖焊接導線，最后才安裝集成電路通電測試。

當進行振蕩或單穩態等電路實驗時，數字集成電路需要外接電阻、電容、晶體管、晶振等元件，可直接將元件的引腳焊接在鉚釘上，進行“棚架式”搭建電路。如果實驗的集成電路超過4塊時，還可把兩塊或以上的實驗板拼接起來進行復雜的數字電路實驗。

四、實驗板的優點

1.易于操作，電路可靠性高。本實驗板與常用的數字電路實驗箱相比面板工作區簡單，初學者很快能掌握實驗的操作，基本能完成數字電路教材中的實驗項目。實驗板采用導線焊接在空心鉚釘的方式來連接電路，連接可靠，有效解決了其他實驗箱板中插座和插頭在使用一段時間后常出現接觸不良的問題，提高了實驗成功率。

2.價格低廉，容易制作。數字電路實驗箱體積大和價格高，不便于管理和多配置，本實驗板所用材料容易購買，價格低廉，僅需幾十元成本，體積小重量輕，每個學生可制作一塊實驗板，為單人單組實驗提供了條件，比過去幾個學生一組配一個實驗箱的實驗效果要好，人人能動手做實驗，達到“做中學”。

第8篇：集成電路的原理范文

關鍵字：溫度補償；帶隙基準源；精度

集成電路中的三種常用基準源中，掩埋齊納基準源不兼容標準CMOS工藝，輸出一般大于5V，XFET基準源也是不能兼容標準CMOS工藝，相比之下，帶隙(Bandgap)基準源具有與CMOS工藝完全兼容，可以工作于低電源電壓下，溫度漂移、噪聲和PSRR等性能滿足大部分系統要求的優點[1]。

帶隙基準源在模擬和數字集成電路中應用非常廣泛，比如在數模轉換器(digital-analog converters，DAC)，模數轉換(analog- digital converters，ADC)，DC/DC轉換器，AC/DC轉換器，運算放大器，線性穩壓器等電路中，基準電壓的精度決定著這些電路的性能。隨著集成電路規模的發展，電子設備的體積、重量和功耗越來越小，這對電源電路的集成化、小型化以及性能和精度提出了越來越高的要求[2]。本文在分析CMOS帶隙基準源基本原理的基礎上，比較了不同溫度補償設計的CMOS帶隙基準源。

1 CMOS帶隙基準源原理

為了提高CMOS帶隙基準源的精度，除了選擇上述幾種補償方法，還有一些不常用的技術：利用β的溫度系數設計高階補償，設計專門的工藝誤差補償電路、校準電路減小電阻比值、增大雙極晶體管的面積比值等電路。

4 結束語

隨著集成電路規模的發展，一階補償的帶隙基準源已經不能滿足系統的要求，因此研究不同結構的高精度帶隙基準源是非常有意義的。本文在分析CMOS帶隙基準源基本原理的基礎上，分析比較了不同補償設計的帶隙基準源。

參考文獻

[1] Abraham I. Pressman，王志強等譯，開關電源設計(第二版). 北京: 電子工業出版社，2005.

[2] P.R. Gray and R.G. Meyer，Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. New York: Wiley，1993.

[3] 劉成，吳玉廣. 峰值電流控制模式中斜坡補償的分析. 控制系統，2008，9: 49-50.

[4] 朱樟明，張永泊，楊銀堂等.一種具有省電模式的CMOS振蕩器電路.固體電子學研究與進展.2008.28(1):109-112.

第9篇：集成電路的原理范文

關鍵詞：微電子實驗室；集成電路設計；微電子工藝；實驗教學；

作者簡介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規模集成電路教學與科研工作

當前，全球微電子技術及產業飛速發展，22nm節點技術已量產，以微電子集成電路為核心的電子信息產業已成為全球第一大產業，而我國的微電子技術及產業同國外比還有較大的差距，集成電路設計和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當前和今后一段時期是我國微電子產業發展的重要戰略機遇期和攻堅期，2014年6月我國了《國家集成電路產業發展推進綱要》以加快推進我國集成電路產業發展，并明確指出“重點支持集成電路制造領域”[1]。因此，為適應該領域技術和產業的人才需求，亟須加強對微電子和集成電路相關專業本科生的工藝實驗與工程實踐能力的訓練，培養其創新和實踐能力。

高校實驗室是培養創新和實踐能力重要基地，也是開展教學、科研、生產實踐三結合的重要場所[2-3]，特別是對于實踐性強的微電子學科，實驗室在教學中發揮著舉足輕重的作用。因此，建設專業的實驗室并開展實踐與創新相結合的實驗教學，才能更多、更有效地培養滿足社會急需的微電子技術人才[4]。

1微電子實驗室建設指導思想

微電子實驗室建設及人才的培養是以國家對微電子技術人才的需求為目的，以滿足社會經濟快速發展的需要。近10多年來是我國微電子和集成電路產業飛速發展時期，2000年和2011年國家先后出臺了《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》、《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》，到2014年了《國家集成電路產業發展推進綱要》。在政策導向下，高校微電子專業實驗的建設成就也十分顯著。但是，我國的微電子技術及產業同國外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點是縮小微電子實驗室技術的差距。因此，對于高校微電子專業實驗室的建設發展還需進一步的改革創新[5-7]。

微電子實驗室建設應以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》為導則，明確國家教育改革戰略目標和戰略主題是優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養，要著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力[8]。

在實驗室建設的措施實施上，一是貫徹實施《高等學校本科教學質量與教學改革工程》，進一步推動高校實驗室建設和實驗教學改革，促進優質教學資源共享，提升高等學校辦學水平，加強學生動手能力、實踐能力和創新能力的培養，全面提高教育質量；二是貫徹實施《卓越工程師教育培養計劃》，面向微電子產業，按通用標準和行業標準強化培養學生的工程和創新能力[9-10]。

2微電子實驗室建設

為適應國際半導體產業和我國電子信息產業的快速發展以及社會對微電子專業人才的大量需求，從2002年起我校就對微電子實驗室進行了改造，并持續進行了升級換代建設，截止到目前共計投入了800余萬元的建設經費。我校的微電子實驗室建設主要包括2方面的內容，一是微電子設計實驗室建設，二是微電子工藝實驗室建設。目前，微電子實驗室可滿足每年500人的實驗教學規模以及高水平實驗項目的開設。學生在此完成集成電路芯片設計、制造的整個過程，并對制造的芯片進行測試和分析。

2.1微電子設計實驗室建設

微電子設計實驗室主要開展超大規模集成電路設計以及微電子器件仿真和工藝模擬的實驗教學。教學目的是使學生掌握超大規模集成電路設計的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設計的電子設計自動化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計算機輔助設計TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計投資300余萬元用于微電子設計教學實驗室建設，建立了配備40臺SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內共享第二層交換網絡，多個實驗室可以同時使用授權EDA、TCAD軟件。

微電子設計教學內容的建設包括以下內容：

一是開設VHDL(高速硬件描述語言)程序實驗，要求學生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對程序代碼進行仿真綜合。目的使學生掌握運用VHDL語言進行邏輯電路設計的技能。

二是開設FPGA(現場可編程門陣列)實驗，要求學生將綜合后的網表文件下載到FPGA器件中，對設計的電路進行硬件驗證。目的是使學生掌握電子設計的FPGA物理實現方法，以及應用示波器等調試儀器對電路進行診斷排錯的技巧。

三是開設ASICAPR(專用集成電路自動布局布線)版圖設計實驗，要求學生將通過硬件驗證過的電路設計，借助半定制的ASIC設計EDA工具，結合代工廠提供的標準單元庫，進行自動布局布線，得到所設計電路的物理版圖。目的是使學生掌握電子設計的AISC實現方法。

四是開設工藝模擬和器件仿真實驗，要求學生通過TCAD軟件的學習熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產生的器件結構，在滿足制造設備的能力和精度下(即給定工藝參數范圍內)，讓學生設計實驗并加以仿真實現。

2.2微電子工藝實驗室建設

微電子技術的發展是以集成電路制造技術工藝節點為標志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學最新最前沿的技術，但是不斷升級換代，昂貴的實驗設備費用是任何高校都負擔不起的。況且，每一代集成電路制造技術的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進性的實驗教學是沒有必要的。所以，結合實際教學資源情況，建設主流、典型工藝技術的工藝實驗線，并開展理論聯系實踐的實驗教學是微電子工藝實驗室建設的重點。

我校先后投入500余萬元建設微電子工藝教學實驗室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設備條件的限制，因地制宜地開發了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實驗課程的學時數都為40學時，學生根據專業方向選擇具體工藝類型。

微電子工藝實驗課程的目的是培養學生具有一定的工藝設計和分析能力，并通過實踐掌握集成電路制造工藝流程。

首先，通過TCAD軟件的學習熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結構設計實驗并加以仿真實現。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學特性，還可以了解器件工作時內部物理機制，能夠直觀分析器件內部能帶、電場、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學生分析工藝參數的變化對器件物理特性影響，從而最終導致電學參數的改變，從而有利于學生深入理解工藝原理與器件機理的聯系。

然后，根據設計的器件尺寸參數，采用L-edit圖形編輯器進行器件版圖設計，并且選用已設計的器件單元來設計簡單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進行工藝實驗實踐環節，采用設計的版圖制作掩膜版。微電子工藝實驗課程的工程化能力要求也主要體現在這一環節，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應的實踐能力。在這一過程既要培養實際操作能力，更要培養分析問題、解決問題的能力，分析工藝過程中的原因以及造成芯片測試參數與設計參數差別的原因。

2.3實驗教學資源建設

2.3.1實驗教材編寫

微電子設計實驗開設的難點之一是實驗步驟繁多，學生操作起來較為困難。其原因是國內外缺乏針對本科學生的實驗指導書，而EDA工具廠商提供的操作指南過于繁瑣，本科學生難以掌握。為配合上述實驗的開展，課程組組織相關有實際ASIC設計經驗的教師編寫了《VLSI自動布局布線(APR)設計實驗指導書》實驗教材，從操作原理、操作步驟、數據管理、報告撰寫等方面對學生進行指導，力求做到學生通過閱讀實驗教材就能按圖索驥，自行完成實驗流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實際操作的截面圖，力爭反映出每一個操作細節。

對于微電子工藝實驗，由于實驗內容根據學校實驗工藝線實際條件開設，實驗內容一是要具有代表性，二是要根據實際情況建立工藝流程。因此，也沒有現成的教材或實驗指導書可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實踐經驗的教師，根據實驗室設備條件編寫了對應的、適用的《微電子器件設計與制造綜合性實驗指導書》實驗教材。

2.3.2多媒體資料制作

教學信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網絡等載體，這是現代教學發展的必然趨勢。實驗教學多媒體資料可以充分調動教學要素，激發學生的學習興趣，融教與學為一體[11-12]。

為了讓學生對集成電路設計和微電子制造工藝有直觀的認識。課程組結合實際的實驗實踐教學過程，制作了全程相關單項工藝原理、流程及設備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實驗課程是與實際聯系很緊密的課程，形象化教學素材十分豐富，能激發學生的學習興趣，對提高教學效果、教學質量非常有益。同時制作器件、集成電路電路的設計、仿真視頻演示多媒體資料，讓學生能快速熟悉設計軟件并理解設計方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎上，掌握器件和集成電路的設計方法，最后通過實驗操作制作芯片并測試。

3微電子實驗室建設成效

充分發揮了以學生為主的教學形式，完成從設計到實驗制作再到測試驗證整個過程。每個學生都設計了各自結構的器件，因此在器件制作過程中，每個學生就會切實關注每步工藝對器件性能的影響，在實際工藝過程中的操作鍛煉了動手能力，在實踐過程中了解哪些工藝因素可能對器件造成影響。微電子實驗教學將理論與實踐結合、創新與實踐結合，培養了學生分析問題、解決問題的能力。

微電子實驗采用理論聯系實際的方式在國內首次實現了“微電子工藝原理”課程的完整實驗教學，并因此而獲得2004年四川省教學成果二等獎。此外，我校“電子科學與技術”在2012年全國學科評估中排名全國第一，其中微電子實驗教學是本學科本科教學的重要組成部分。

我校微電子實驗室除了滿足每年本校500人的實驗教學外，還向其他高校或二級學院開設微電子實驗課程，如西南交通大學和電子科技大學成都學院，起到了教學資源共享，以及輻射帶動作用。