導(dǎo)語：如何才能寫好一篇集成電路的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：技工院校 電力拖動 校本課程 開發(fā)

目前，我國正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級換代，企業(yè)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(zhì)人才，越來越受到企業(yè)和社會歡迎。技工院校作為培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的主體，必須以能力為本位，切實提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力。當(dāng)前，相當(dāng)多的技工院校在課程設(shè)置方面，沒有充分體現(xiàn)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(yǎng)的傾向，制約了學(xué)生的能力培養(yǎng)與發(fā)展。一體化校本課程開發(fā)作為技工院校一體化教學(xué)改革的重要組成部分，越來越受到業(yè)界的重視。筆者就電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練一體化校本課程的開發(fā)，談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

一、開發(fā)思路

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

該一體化課程的開發(fā)以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以維修電工的綜合職業(yè)能力為培養(yǎng)目標(biāo)，以電力拖動的典型工作任務(wù)為載體，以學(xué)生為中心，并根據(jù)典型工作任務(wù)和工作過程制定一體化課程體系和內(nèi)容。要從對工作崗位的分析出發(fā)，進(jìn)行工作任務(wù)分析，確定工作領(lǐng)域要求，并轉(zhuǎn)化為電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練一體化校本課程的目標(biāo)，再根據(jù)課程目標(biāo)確定課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容及其評價方式。因此，課程的開發(fā)就要以電力拖動的典型工作任務(wù)為載體，對中、高級維修電工的相關(guān)工作領(lǐng)域及工作要求進(jìn)行分析，確定其對知識結(jié)構(gòu)、技能操作水平、工作態(tài)度等方面的要求，整合為課程的目標(biāo)，從而構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)，組織課程內(nèi)容，確定課程評價體系。

一體化課程的開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，需要各方面通力支持和協(xié)助。學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)主要在辦學(xué)方向、政策、課程開發(fā)的條件等方面提供保證，專業(yè)教師是校本課程開發(fā)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(yīng)該搞好校企合作。如筆者所在學(xué)院與上海愛登堡電梯有限公司建立了長期的校企合作關(guān)系，并根據(jù)其崗位需求，定向培養(yǎng)電梯維修工，取得了良好效果。該校本課程的開發(fā)還應(yīng)建立在教師、學(xué)生、圖書資料、實驗實訓(xùn)設(shè)備、校企合作等教學(xué)資源的基礎(chǔ)之上。

二、開發(fā)步驟

1.課程目標(biāo)

緊緊圍繞現(xiàn)代企業(yè)對技能人才的崗位要求，結(jié)合電力拖動控制線路一體化課程的專業(yè)概況、職業(yè)能力、培養(yǎng)方案、教學(xué)資源和評價體系的規(guī)范性要求，制定課程目標(biāo)。課程目標(biāo)要在工作崗位分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)換和整合，使其適應(yīng)崗位需求，符合學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律，考慮學(xué)生職業(yè)發(fā)展的需求。

據(jù)此，電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練校本課程的目標(biāo)可確立為：

（1）知識目標(biāo)：熟悉常用低壓電器的功能、結(jié)構(gòu)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(chǎn)機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式，熟悉其工作原理，熟悉變頻器基本結(jié)構(gòu)、功能、工作原理以及常用電力電子器件，了解常用電氣設(shè)備的工作原理及使用方法。

（2）技能目標(biāo)：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(xiàn)異步電機(jī)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速控制線路、位置往返控制、順序控制、多地控制線路的構(gòu)成工作原理及其安裝、調(diào)試與維修方法，掌握常用生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路的分析方法及其安裝、調(diào)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(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。

（3）情感態(tài)度目標(biāo)：具有良好的工作方法、作風(fēng)和職業(yè)精神與素養(yǎng)，具有安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量意識、良好的團(tuán)隊精神和與人溝通的協(xié)作意識，具有認(rèn)真、踏實的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識。

2.課程內(nèi)容

內(nèi)容的確定是校本課程開發(fā)中十分重要的環(huán)節(jié)。既要符合典型工作任務(wù)的要求，理論與實踐融合，適應(yīng)學(xué)生綜合能力提高的需求和職業(yè)資格的要求，又要考慮學(xué)生原有的知識背景、技能水平、認(rèn)知特點，以及學(xué)校、社會的教學(xué)資源，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識、鉆研技能的積極性，有利于提高學(xué)習(xí)效率。

因此，該一體化課程的內(nèi)容應(yīng)以符合典型工作任務(wù)、行業(yè)崗位特征的教學(xué)項目的形式出現(xiàn)，并將其拆分為具體的多個任務(wù)，進(jìn)而在任務(wù)中揉入知識探究、方法介紹、技能訓(xùn)練、總結(jié)評價等環(huán)節(jié)，使同學(xué)在做中學(xué)、學(xué)中做，達(dá)到知行合一、態(tài)度養(yǎng)成、綜合職業(yè)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(jī)，電氣控制線路原理、安裝、調(diào)試與維修方法，以及變頻器知識及其日常維護(hù)、故障的排除六個項目，內(nèi)容覆蓋電力拖動控制線路與技能訓(xùn)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(xùn)練一體化課程，是把企業(yè)崗位的工作過程設(shè)計為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，并且在模擬工作情景中實施、展開。因此，與傳統(tǒng)學(xué)科式教學(xué)相比，對教師、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)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(xué)過程中，教師扮演作多種角色，既應(yīng)該是擁有“雙師型”能力的教師，又是生產(chǎn)、學(xué)習(xí)的組織者與管理者。教學(xué)環(huán)境既是學(xué)生學(xué)習(xí)的場所，又是學(xué)生實踐的場所，教室即實訓(xùn)車間，書桌即工作臺 ，講臺即演示臺，因此相應(yīng)場所、設(shè)備應(yīng)具備實訓(xùn)車間的功效。教學(xué)方法在一體化課程中至關(guān)重要，方法得當(dāng)才能效果良好、事半功倍，包含項目設(shè)計、項目實施、項目評價等環(huán)節(jié)的項目教學(xué)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(xué)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(yīng)該客觀地反映知識、技能和情感態(tài)度目標(biāo)與教學(xué)方法的創(chuàng)新，既有對學(xué)生學(xué)習(xí)具有甄別、導(dǎo)向、激勵的作用，也要有促進(jìn)其自我學(xué)習(xí)、增強(qiáng)與人溝通、培養(yǎng)團(tuán)隊精神等的功效。因此，教學(xué)中宜采取分組實施的學(xué)習(xí)方式，項目任務(wù)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(xué)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(xué)生自評 學(xué)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(guī)范操作（10）

情感態(tài)度 職業(yè)態(tài)度（10）

與人溝通（10）

團(tuán)隊協(xié)作（10）

總評分

學(xué)生（簽名）： 組別 工位號碼 老師（簽字）：

參考文獻(xiàn)：

篇2

關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，副教授。（上海?200090）

基金項目：本文系上海自然科學(xué)基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動計劃地方院校能力建設(shè)項目（10110502200）資助的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0046-01

微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設(shè)計工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，集成電路工藝設(shè)計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術(shù)，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設(shè)計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術(shù)性很強(qiáng)，需要大量的實踐課程作為補(bǔ)充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設(shè)備價格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大，國內(nèi)僅有幾所大學(xué)擁有供科研、教學(xué)用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設(shè)的實驗課程僅為最基本的半導(dǎo)體平面工藝實驗，僅可以實現(xiàn)氧化、擴(kuò)散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學(xué)校僅能開設(shè)工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實踐、提高教學(xué)質(zhì)量，通過課程建設(shè)和教學(xué)改革，改善集成電路工藝原理課程的教學(xué)效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學(xué)、加強(qiáng)對本專業(yè)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰蛯嶋H工作能力以及專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學(xué)質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問題。

一、循序漸進(jìn)，有增有減，科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

1.選擇優(yōu)秀教材

集成電路的復(fù)雜性一直以指數(shù)增長的速度不斷增加，同時國內(nèi)的集成電路工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進(jìn)的優(yōu)秀國外教材。本課程首選教材是國外電子與通信教材系列中美國James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)—理論、實踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時技術(shù)先進(jìn)，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術(shù)，如用于亞0.125μm工藝的最新技術(shù)、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術(shù)的教科書相比，具有顯著的兩個優(yōu)點：其一是在書中第一章就介紹了一個完整的工藝過程。在教學(xué)過程中，一開始就對整個芯片的全部制造過程進(jìn)行全面的介紹，有且與學(xué)生正確建立有關(guān)后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書的從實際工藝中提取的“活性”成分及工藝設(shè)計模擬實例。這些模擬實例有助于清楚地顯示如氧化層的生長過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時間推進(jìn)的發(fā)展變化，有助于學(xué)生真正認(rèn)識和理解各種不同工藝步驟之間極其復(fù)雜的相互作用和影響。同時通過對這些模擬工具的學(xué)習(xí)和使用，有助于理論聯(lián)系實際，提高實踐教學(xué)效果。因而本教材是一本全面、先進(jìn)和可讀性強(qiáng)的專業(yè)書籍。

2.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

如前所述，本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計和分析能力。本課程僅32學(xué)時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對非關(guān)鍵工藝，如第1章的半導(dǎo)體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經(jīng)在前續(xù)基礎(chǔ)課程“半導(dǎo)體物理2”和“半導(dǎo)體器件3”中詳細(xì)介紹，所以在課堂上不進(jìn)行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進(jìn)入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進(jìn)行教學(xué)更有利于學(xué)生理解，沒有按照教條的章節(jié)順序，教學(xué)內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑?、氧化、擴(kuò)散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進(jìn)行。

另一方面，關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展，及時將目前先進(jìn)、主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中，如在課堂教學(xué)中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業(yè)工程師或?qū)＜议_展專題報告，將課程教學(xué)和行業(yè)工藝技術(shù)緊密結(jié)合，提高學(xué)生的積極性及主動性，提高教學(xué)效果。

3.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術(shù)動態(tài)相關(guān)的專題，讓學(xué)生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學(xué)在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時，要求同學(xué)前往國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標(biāo)、工作電壓等相關(guān)技術(shù)指數(shù)的整理并作圖說明發(fā)展趨勢等。這樣一方面激發(fā)了學(xué)生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)提高專業(yè)知識的能力。

二、豐富教學(xué)手段，進(jìn)行多樣化、形象化教學(xué)

篇3

關(guān)鍵詞：數(shù)字頻率計 EDA VHDL 波形仿真

中圖分類號：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）11-0135-03

1 引言

傳統(tǒng)的設(shè)計方法是基于中小規(guī)模集成電路器件進(jìn)行設(shè)計（如74系列及其改進(jìn)系列、CC4000系列、74HC系列等都屬于通用型數(shù)字集成電路），而且是采用自底向上進(jìn)行設(shè)計。現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心的發(fā)展方向是基于計算機(jī)的電子設(shè)計自動化技術(shù)，即EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)[1]。EDA技術(shù)減輕了設(shè)計人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，是電子設(shè)計技術(shù)的一個巨大進(jìn)步。超高速集成電路硬件描述語言（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language， VHDL）語言是EDA設(shè)計中一種重要的仿真語言，具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力，支持自頂向下和基于庫的設(shè)計的特點，被廣泛的應(yīng)用于CPLD/FPGA的設(shè)計中。

在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系[2，3]。數(shù)字頻率計是一種基本的測量頻率的電子儀器，廣泛應(yīng)用于航天、電子、測控等領(lǐng)域。采用常規(guī)數(shù)字電路設(shè)計數(shù)字頻率計，所用的器件較多、連線比較復(fù)雜，而且存在延時較大、測量誤差較大、可靠性低等缺點。本文研究了基于EDA的數(shù)字頻率計電路的設(shè)計方法，介紹了數(shù)字頻率計的相應(yīng)模塊，并開展了相應(yīng)的仿真實驗。

2 數(shù)字頻率計的設(shè)計原理

2.1 VHDL語言與軟件仿真平臺

VHDL出現(xiàn)于1982年，是一種針對于電路設(shè)計的高級語言。VHDL語言用于描述硬件電路，已經(jīng)成了一種通用的硬件設(shè)計交換媒介[4]。該語言相比于其他語言具有對硬件的描述能力強(qiáng)、覆蓋面廣、語言精煉簡潔、可讀性強(qiáng)等特點，并且，VHDL支持支持模塊化設(shè)計，縮短了開發(fā)的周期。

MAX+PLUSⅡ可編程邏輯開發(fā)軟件是Altera公司推出的第三代PLD 開發(fā)系統(tǒng)，該軟件提供了全面的邏輯設(shè)計能力，包括電路圖、文本和波形的設(shè)計輸入以及編譯、邏輯綜合、仿真和定時分析以及器件編程等諸多功能。具有包括開放式的界面、與結(jié)構(gòu)無關(guān)、多平臺、完全集成化、豐富的設(shè)計庫在內(nèi)的突出優(yōu)點。其系統(tǒng)界面如圖1所示。

2.2 設(shè)計基本原理

數(shù)字頻率計的基本設(shè)計原理是選取一個頻率穩(wěn)定度較高的頻率源作為基準(zhǔn)頻率，對比測量其他信號的頻率，計算每秒內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)。我們從MAX+PLUSⅡ?qū)嶒炁_輸入兩個不同的時鐘頻率，其中一個作為基準(zhǔn)頻率（這里選取的是1HZ的CLK信號），另一個作為待測頻率，經(jīng)過相應(yīng)的分頻或倍頻后，通過頻率計計算出待測頻率的頻率值。由于本次設(shè)計的數(shù)字頻率計采用1HZ的時鐘頻率作為基準(zhǔn)頻率，因此，我們需要計算1秒鐘時基內(nèi)待測信號整形后脈沖的個數(shù)，相應(yīng)的計算結(jié)果即為當(dāng)前頻率值，并用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示最終結(jié)果[5，6]。

本頻率計是8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計，由四個模塊構(gòu)成：控制模塊，有時鐘使能的十進(jìn)制計數(shù)器模塊，鎖存器模塊和譯碼顯示模塊。數(shù)字頻率計系統(tǒng)組成方框圖如圖2所示。

在上圖中出現(xiàn)了三個重要的控制信號，分別是計數(shù)控制信號、鎖存信號和清零信號。其中，計數(shù)控制信號是長度為1秒的高電平脈沖周期信號，可以對頻率計的每一個計數(shù)器的使能端進(jìn)行同步控制。實驗中，當(dāng)計數(shù)控制信號為高電平時開始計數(shù)；低電平時停止計數(shù)，并保持所計的數(shù)；鎖存信號的上升沿到來時，將計數(shù)器在前一秒鐘的計數(shù)值鎖存在鎖存器中，并控制顯示模塊顯示當(dāng)前數(shù)；鎖存計數(shù)值后，由清零信號清除計數(shù)模塊中的值。

3 模塊實現(xiàn)

根據(jù)上述描述，數(shù)字頻率計包含了控制模塊，計數(shù)器模塊，鎖存器模塊和譯碼顯示共四個模塊。下面我們將分別介紹這四個模塊，并且給出其中最核心模塊控制模塊的設(shè)計程序。

3.1 控制模塊

控制模塊是本頻率計設(shè)計的核心模塊，既要求對頻率計的每一個計數(shù)器的使能端進(jìn)行同步控制，又要求能產(chǎn)生鎖存信號將計數(shù)值記錄到鎖存器中。由此，利用VHDL語言設(shè)計該控制模塊如下，仿真波形如圖3所示。

3.2 其他模塊

計數(shù)模塊是對被測頻率信號進(jìn)行頻率計數(shù)測量的模塊，由8個一位十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)組成，當(dāng)時鐘使能輸入端為高電平時，進(jìn)行計數(shù)，反之，鎖定計數(shù)值。

我們可以先通過VHDL語言編寫1個一位十進(jìn)制計數(shù)器，再將其原件化后搭建成八位十進(jìn)制計數(shù)模塊。鎖存模塊由鎖存器構(gòu)成，當(dāng)鎖存信號的上升沿到達(dá)后信號被鎖存到寄存器的內(nèi)部，并由鎖存器的輸出端輸出。譯碼顯示模塊對四位BCD碼進(jìn)行鎖存，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的三組七段碼，用于驅(qū)動數(shù)碼管，譯成能在數(shù)碼管上顯示的相對應(yīng)的數(shù)值。

根據(jù)本節(jié)所描述的各模塊的基本原理，我們分別用VHDL語言進(jìn)行編程實現(xiàn)，下一節(jié)將給出數(shù)字頻率計的仿真結(jié)果。

4 仿真結(jié)果

在MAX+plus II的原理圖編輯窗口的空白處雙擊，將彈出“Symbol”窗口，點擊左側(cè)的元件庫欄中的Project項，選擇剛才第3部分中生成的各個功能模塊，再點擊下方的OK，即可將此元件調(diào)入原理圖編輯窗口中，并根據(jù)各模塊功能和頻率計的功能進(jìn)行連接并生成頂層電路文件，如圖4所示。

數(shù)字頻率計的最終仿真波形如圖5所示。實驗驗證了上述設(shè)計的正確性。

5 結(jié)語

本文基于EDA技術(shù)設(shè)計了數(shù)字頻率計，描述了各模塊的基本原理，用VHDL語言編程實現(xiàn)，并在MAX+PLUSⅡ軟件上進(jìn)行設(shè)計仿真，給出了最終的仿真實驗結(jié)果。需要指出的是，用戶可以在基本電路模塊的基礎(chǔ)上，修改VHDL源程序達(dá)到增加新功能的目標(biāo)，例如由目前的8位增加到16位，改變基礎(chǔ)頻率的輸入等，而不必更改硬件電路。

參考文獻(xiàn)

[1]李曉輝.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M].國防工業(yè)出版社，2012年.

[2]郭小東.基于VHDL語言的數(shù)字頻率計電路的設(shè)計[J].信息與電腦（理論版），2009，7：064.

[3]潘明.基于復(fù)雜可編程邏輯器件的數(shù)字頻率計設(shè)計[J].廣西科學(xué)院學(xué)報，2002，18（4）：244-251.

[4]齊京禮，宋毅芳，陳建泗.VHDL語言在FPGA中的應(yīng)用[J].微計算機(jī)信息，2006，22（12）： 149-151.

篇4

 

1CDIO工程教育理念

 

CDIO工程教育模式，是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革模式。是近年來國際工程教育改革的最新成果，CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)、運(yùn)作(Operate)4個英文單詞的縮寫，以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動的、實踐的、與課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)掌握知識&-4。迄今已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO國際組織，這些學(xué)校采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱開展教學(xué)實踐，取得了良好的效果。

 

2存在的問題與課程建設(shè)思想

 

微電子技術(shù)研究的中心問題是集成電路的設(shè)計與制造,將數(shù)以億計的晶體管集成在一個芯片上。微電子技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和支柱，是21世紀(jì)發(fā)展最活躍和技術(shù)增長最快的高新科技，其產(chǎn)業(yè)已超過汽車工業(yè)，成為全球第一大產(chǎn)業(yè)。微電子工藝課程主要介紹微電子器件和集成電路制造的工藝流程，平面工藝中各種工藝技術(shù)的基本原理、方法和主要特點。其課程建設(shè)思想是使學(xué)生對半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體集成電路制造工藝及原理有一個較為完整和系統(tǒng)的概念，掌握當(dāng)前微電子芯片制作的工藝流程、主要設(shè)備、檢測方法及其發(fā)展趨勢^7]。

 

但目前該課程教學(xué)中存在較多問題，教學(xué)效果不佳，主要有如下幾點：(1)教材陳舊，沒有較適合的雙語教材，難以適應(yīng)跨國際的微電子制造工藝新技術(shù)的快速發(fā)展;(2)教學(xué)內(nèi)容信息量大，在教學(xué)時間短、內(nèi)容多的情況下，教師難以合理安排教學(xué)進(jìn)度;(3)在課程設(shè)置上重理論輕實踐，技術(shù)性和實踐性的內(nèi)容較少，與迅速發(fā)展的工業(yè)實際脫節(jié);(4)教學(xué)方法單一,理論聯(lián)系實際不緊密，不利于學(xué)生課堂積極性的提高與創(chuàng)造性的發(fā)揮“5)實踐教學(xué)環(huán)境較差，由于微電子工藝設(shè)備十分昂貴，有待加強(qiáng)高校精密貴重儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源共享平臺和運(yùn)行機(jī)制的建設(shè);(6)教評形式單一，忽略了實踐教學(xué)與考核，致使大多數(shù)學(xué)生只是死記硬背書本知識的學(xué)習(xí)方式來應(yīng)付考試。

 

3微電子工藝的課程建設(shè)

 

3.1教材選取及教學(xué)內(nèi)容改革

 

本課程教材選用經(jīng)歷了《芯片制造一半導(dǎo)體工藝制程實用教程》、《現(xiàn)代集成電路制造工藝原理》到目前的首選教材：國外電子與通信教材系列中，美國MichaelQiurk和JulianSerda著《半導(dǎo)體制造技術(shù)》韓鄭生的中文翻譯本。該書不僅詳細(xì)介紹芯片制造中的每一關(guān)鍵工藝，而且介紹了支持這些工藝的設(shè)備以及每一道工藝的質(zhì)量檢測和故障排除;并吸收了當(dāng)今最新技術(shù)資料，如用于亞0.25pm工藝的最新技術(shù):化學(xué)機(jī)械拋光、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝;內(nèi)容豐富、全面、深入淺出、直觀形象、思考習(xí)題量大，并附有大量的結(jié)構(gòu)示意圖、設(shè)備圖和SEM圖片，學(xué)生很容易理解，最主要的相對前兩本教材,它更加突出實際工藝，弱化了較抽象的原理。

 

教學(xué)內(nèi)容上采取調(diào)整部分章節(jié)，突出教學(xué)重點，并適當(dāng)增減部分教學(xué)內(nèi)容。本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計和分析能力,課程僅32學(xué)時，而教材分20章,600頁，所以教師需要精選課堂授課內(nèi)容。從襯底制備、薄膜淀積、摻雜技術(shù)到圖形加工光刻技術(shù)以及布線與組裝,所涉及的概念比較多，要突出重點：薄膜淀積(氧化、蒸發(fā)、濺射、MOCVD和外延等)，光刻與刻蝕技術(shù)、摻雜技術(shù)，需章節(jié)調(diào)整系統(tǒng)整合;對非關(guān)鍵工藝的5~8章(介紹半導(dǎo)體制造中的化學(xué)藥品、污染及缺陷等內(nèi)容)只作為學(xué)生課后自學(xué)閱讀。第2章的半導(dǎo)體材料特性已在“固體物理”課程中詳細(xì)介紹，第3章的器件技術(shù)已在‘‘半導(dǎo)體物理“晶體管原理”課程中介紹，第20章裝配與封裝會在“集成電路封裝與測試”課程中介紹，故無需重復(fù)講解。將第9章集成電路制造工藝概況放在后面串通整過工藝講解，即通過聯(lián)系單項工藝流程,具體分析講解典型的CMOS芯片制造工藝流程,如由n-MOS和p-MOS兩個晶體管構(gòu)成的CMOS反相器，這樣能夠加深對離子注入、化學(xué)氣相淀積、光刻關(guān)鍵技術(shù)、集成電路的隔離技術(shù)以及VLSI的接觸與互連技術(shù)等內(nèi)容的理解。

 

另一方面，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，對教材內(nèi)容作必要的補(bǔ)充，微電子工藝技術(shù)的發(fā)展迅速，因此需要隨時跟蹤微電子工藝的發(fā)展動態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)。特征尺寸為45nm的集成電路已批量生產(chǎn)，高K介質(zhì)/金屬柵層疊結(jié)構(gòu)、應(yīng)變硅技術(shù)已采用。而現(xiàn)有的集成電路工藝教材很少能涉及到這些新技術(shù)，為了防止知識陳舊，應(yīng)多關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展，尤其是已經(jīng)投入批量生產(chǎn)的工藝技術(shù)，及時將目前主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中。

 

3.2教學(xué)方法的改革

 

(1)開發(fā)多媒體工藝教學(xué)軟件，利用多媒體技術(shù)，將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，利用大量二維和三維的多媒體圖片、視頻來展示和講解復(fù)雜的工藝構(gòu)造過程。開發(fā)圖文聲像并茂的微電子工藝多媒體計算機(jī)輔助教學(xué)軟件，給學(xué)生以直觀、清楚的認(rèn)識，有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

 

(2)微電子工藝綜合共享實驗平臺建設(shè)，集成電路的制造設(shè)備價格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大，國內(nèi)僅部分高校擁有集成電路工藝試驗線或部分實驗分析設(shè)備。按照有償服務(wù)或互惠互利原則共享設(shè)備儀器資源，創(chuàng)建各院校之間和與企業(yè)之間的“微電子工藝綜合共享實驗平臺”可極大的提高集成電路工藝及其實驗課程教學(xué)效果，即解決了一些院校資金短缺問題，同時也部分補(bǔ)償了大型設(shè)備的日常使用和維護(hù)費(fèi)用問題。其綜合共享實驗平臺包括金屬有機(jī)化合物MOCVD沉積技術(shù)、分子束外延、RF射頻磁控濺射、XPS、XRD及AFM分析測試、光刻、離子注入等涉及投資巨大的儀器設(shè)備實驗項目。

 

(3)拓展實踐能力的校企合作，讓學(xué)生帶著理論知識走進(jìn)企業(yè)的真實工程環(huán)境，探索利用企業(yè)先進(jìn)的工藝線資源進(jìn)行工藝實驗教學(xué)與參觀實習(xí)6-9]。參觀實習(xí)能夠使學(xué)生對集成電路的生產(chǎn)場地,超凈環(huán)境要求具有深刻的感性認(rèn)識，對單晶硅制造流程、芯片制造工藝過程以及芯片的測試和封裝的了解也更加系統(tǒng)和全面。同時利用假期安排學(xué)生去企業(yè)實習(xí)，讓學(xué)生參與企業(yè)的部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)，親身感受實際工藝生產(chǎn)過程，增加學(xué)生對企業(yè)的了解，也利于企業(yè)選拔優(yōu)秀學(xué)生。

 

(4)工藝視頻與工藝實驗輔助教學(xué)，由于微電子工藝內(nèi)容與生產(chǎn)密切結(jié)合，不能單靠抽象的書本知識教學(xué)，對于學(xué)生無法了解到的一些工藝實驗與設(shè)備，可通過錄像教學(xué)來補(bǔ)充。本學(xué)院購置了清華大學(xué)微電子所的集成電路工藝設(shè)備錄像與多媒體教學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合國外英文原版的工藝流程視頻,通過工藝視頻把實際工藝流程、設(shè)備和設(shè)備操作等形象地展示在課堂。多媒體教學(xué)系統(tǒng)提供了氧化、擴(kuò)散和離子注入三項工藝設(shè)備操作模擬，可使學(xué)生身臨其境地對所學(xué)的基本工藝進(jìn)行簡單的模擬。同時結(jié)合課堂教學(xué)開設(shè)半導(dǎo)體平面工藝實驗，主要包括以：氧化、光刻、擴(kuò)散、蒸鋁、反刻、劃片、裝架、燒結(jié)、封裝。實驗以教師講解與學(xué)生動手相結(jié)合，既培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力，又使學(xué)生掌握了科學(xué)分析問題的方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對課堂理論知識的理解。

 

3.3多元化的考核評價體系

 

對學(xué)生的考核是對其具體學(xué)習(xí)成果的度量，也是檢驗教學(xué)改革成效的重要手段，為了更科學(xué)合理的考核學(xué)生，我們建立了多元化的更加注重過程參與的考試評價體系，降低了期末考試在總成績中所占比例，最大限度避免學(xué)生靠死記硬背來應(yīng)付考試和學(xué)生創(chuàng)新思維被抑制、高分低能現(xiàn)象產(chǎn)生。這種多元化、過程性的成績評定方法，強(qiáng)調(diào)知識的積累與構(gòu)建過程，消除了學(xué)生重理論輕實踐,考前死記硬背應(yīng)付考試的弊病?？傇u成績由平時成績和期末考試成績兩部分構(gòu)成。但加大平時成績的權(quán)重,平時成績即包括了作業(yè)與考勤，還包括綜合性實驗成績、設(shè)計仿真、國外工藝視頻翻譯、專題小論文和專題PPT論壇團(tuán)隊成績等。同時在期末考題中增加openanswerquestion型、工藝過程設(shè)計型題目110-11。

 

4結(jié)語

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路；應(yīng)用；前景

中圖分類號：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）19-4476-02

集成電路從60年代開始發(fā)展至今，其規(guī)模大致上遵照摩爾定律發(fā)展[1]，即芯片上的晶體管數(shù)目每隔18個月就翻一番或每三年翻兩番。目前單個的芯片上已能夠制作上百萬個晶體管的一個完整數(shù)字系統(tǒng)或數(shù)/模混合的電子系統(tǒng)。集成電路的特征尺寸已發(fā)展至納米水平。伴隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的越來越成熟，它于人們的生產(chǎn)以及生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，對數(shù)字集成電路在生活應(yīng)用中的進(jìn)一步探究也就越來越有必要。該文將從數(shù)字集成電路的基本結(jié)構(gòu)和分類這些方面對其原理進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹，然后重點討論和探究它的實際應(yīng)用，最后將結(jié)合數(shù)字集成電路在生活當(dāng)中的實際應(yīng)用設(shè)計出一個利用數(shù)字集成電路原理制成的流水燈。

1 數(shù)字集成電路的基本原理

數(shù)字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導(dǎo)體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)[2]。

數(shù)字集成電路基本電路符號如圖1所示，它有輸入、輸出、電源和接地四個端口。數(shù)字集成電路具有靜態(tài)特性以及開關(guān)特性，表示靜態(tài)特性的參數(shù)有輸入電壓、輸出電壓、輸入電流和輸出電流等。

圖1 數(shù)字集成電路基本電路符號

集成電路正常工作的時候，輸入電壓有高電平輸入電壓和低電平輸入電壓，使用最小值表示，表示能判斷高電平的最低輸入電壓，因此，在高電平給定時，需高于的電壓，用最大值表示，表示能判斷低電平時的最大輸入電壓，因此，在低電平輸入電壓給定時，需低于的電壓。

輸入電流有高電平輸入電流和低電平輸入電流，都是表示集成電路輸入端加上電壓時，流經(jīng)輸入端的電流。其中表示輸入端加上最大輸入電壓時的電流，表示輸入端加上規(guī)定高電平輸入電壓時的電流，表示輸入端加上規(guī)定低電平輸入電壓時的電流。CMOS輸入電流幾乎等于0，因此，只用表示。集成電路的輸入電流隨類型不同而不同。

2 數(shù)字集成電路應(yīng)用

2.1 多路自動巡檢控制器

在一些電子儀表較密集的工業(yè)控制和自動檢測系統(tǒng)中，經(jīng)常會使用多臺同種檢測控制儀表，對不同的處所和位置進(jìn)行檢測和控制。為了達(dá)到對這些儀表的集中監(jiān)測的目的，通常會采用一臺多路自動巡檢控制器。它能對被控通道自動巡檢，并將被控通道用數(shù)字顯示器顯示出來。它既可以作為自動巡檢，又可以轉(zhuǎn)換為手動巡檢，使用起來相當(dāng)?shù)姆奖恪?/p>

電路組成，它主要由脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、通道轉(zhuǎn)換器和通道顯示器等組成。

2.2 繞線機(jī)電子計數(shù)器

普通的繞線機(jī)一般采用機(jī)械傳動的指針式計算器來進(jìn)行計數(shù)，由于存在傳動齒輪的磨損和固有機(jī)械間隙，有時很難做得到準(zhǔn)確計數(shù)。接下來要介紹的電子計數(shù)式繞線機(jī)，則采用了接觸式的光電傳感器來觸發(fā)電子計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，所以準(zhǔn)確度比較高。此外，由于使用了具有加減功能的電子計數(shù)器，所以在繞線過程中出現(xiàn)糾錯重繞的時侯，計數(shù)器仍然能夠?qū)嶋H繞組數(shù)進(jìn)行加減，它的計數(shù)精確度高，使用方便。

在繞線軸加裝的圓盤上有一個長孔，該孔與光電傳感器對應(yīng)，當(dāng)繞線機(jī)旋轉(zhuǎn)時，每轉(zhuǎn)一周，光電傳感器就被觸發(fā)一次。先被觸發(fā)的傳感器進(jìn)行加減識別功能，后被觸發(fā)的傳感器則輸出計數(shù)脈沖。

2.3 數(shù)字集成電路在軍事方面的應(yīng)用

自從20世紀(jì)60年代第一塊集成電路問世以來，以集成電路為核心的微電子技術(shù)發(fā)展迅速，并促進(jìn)了通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和其他電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，對人類社會的經(jīng)濟(jì)繁榮、社會進(jìn)步、國防建設(shè)及日常生活都產(chǎn)生巨大影響[3]。

戰(zhàn)術(shù)通信指在作戰(zhàn)地域內(nèi)指揮一個戰(zhàn)役或戰(zhàn)斗所使用的通信，主要是無線通信。目前，新軍革以信息化為核心的，作為各作戰(zhàn)分隊的連接紐帶，戰(zhàn)術(shù)通信的關(guān)鍵性作用日漸彰顯。和其他的電子設(shè)備相同，微電子器件也大量應(yīng)用在戰(zhàn)術(shù)通信裝備中，微電子技術(shù)在戰(zhàn)術(shù)通信的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的推動作用[4]。在戰(zhàn)術(shù)通信裝備里，嵌入式微處理器、數(shù)字信號處理器和可編程邏輯器件是一種重要的數(shù)字集成電路。嵌入式微處理器用來完成整機(jī)的主控和運(yùn)行各種應(yīng)用軟件，數(shù)字信號處理器用來完成運(yùn)算流程復(fù)雜的基帶數(shù)字信號處理，可編程邏輯器件用來完成對運(yùn)算能力要求較高的中頻數(shù)字信號處理。

2.4 基于數(shù)字集成電路的交通燈

隨著經(jīng)濟(jì)社會的到來，各國的車輛數(shù)量也不斷上漲，這就勢必帶給城市交通不少難題，例如：交通堵塞日益嚴(yán)重，交通事故不斷增加，交警任務(wù)更加繁重等等。為了解決這些的困難，我國以及國外都加快了在交通事業(yè)方面的研究步伐，尤其是在控制交通信號燈方面。下面將介紹的就是數(shù)字集成電路在交通燈中的使用。

數(shù)字集成電路在交通信號燈控制器中的使用原理：

交通燈控制器主要包括顯示器、上控制器、計數(shù)器、信號發(fā)生器、譯碼電路和置數(shù)器，首先上控制器接收特殊狀態(tài)命令或者接收清零命令，一方面顯示在顯示器上，一方面發(fā)出信號至信號燈譯碼驅(qū)動電路，即南北大道信號或者東西大道信號，一方面發(fā)出信號至置數(shù)器，接著計數(shù)器綜合考慮置數(shù)器的信號和時鐘信號發(fā)生器發(fā)出的信號，把信號傳送給譯碼器，最后顯示在顯示器上。

一般十字路口的交通情況和主控制器的設(shè)計關(guān)系為：

1）當(dāng)東西大道通行時，綠燈亮，南北大道禁行，紅燈亮，時間延遲為40秒：

2）當(dāng)東西南北大道都禁行時，東西大道黃燈亮，時間延遲為5秒；

3）當(dāng)東西大道禁行時，紅燈亮，南北大道通行，綠燈亮，時間延遲為30秒：

4）當(dāng)東西南北大道都禁行時，南北大道黃燈亮，時間延遲為5秒。

然后就是回到第一種情況開始循環(huán)執(zhí)行。我們可以把這四種狀態(tài)分別設(shè)為：S=000，S=001，S=010，S=011，另若有特殊情況，如遇到交通事故，警車或者救護(hù)車通過，其對應(yīng)狀態(tài)設(shè)為S=l00，根據(jù)以上的狀態(tài)分析，我們可以用兩片74LSl92來實現(xiàn)這樣的功能。

3 總結(jié)

本文首先對數(shù)字集成電路意義和原理進(jìn)行了介紹，接著重點闡述了許多在我們的工、農(nóng)業(yè)以及生活上基于數(shù)字集成電路的一些應(yīng)用，例如繞線機(jī)電子計數(shù)器、交通燈等。隨著社會的不斷進(jìn)步，科技的不斷騰飛，越來越多的先進(jìn)設(shè)備將會運(yùn)用到我們的生活當(dāng)中，未來我們將會見到更多數(shù)字集成電路產(chǎn)品在我們生活當(dāng)中的應(yīng)用，便利我們的生活。數(shù)字集成電路雖然只是一個元件，但是將他創(chuàng)造性地應(yīng)用于產(chǎn)品制作時，它將變成又一件便利我們生活的新產(chǎn)品。因此，想為我們的生活設(shè)計一些新穎舒適的產(chǎn)品，那么我們也必須首先懂得它的內(nèi)在含義和廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Moore G E.Cramming more components onto integrated circuits[J]. Electronics，1965，38（8）：114-117.

[2] 王紅.集成電路技術(shù)發(fā)展動態(tài)[J].微電子學(xué)，2007，37（4）：515-522.

篇6

關(guān)鍵詞：量子阱；器件；紅外探測器；激光器；

  1 引言

  量子阱器件,即指采用量子阱材料作為有源區(qū)的光電子器件,材料生長一般是采用mocvd外廷技術(shù)。這種器件的特點就在于它的量子阱有源區(qū)具有準(zhǔn)二維特性和量子尺寸效應(yīng)。二維電子空穴的態(tài)密度是臺階狀分布,量子尺寸效應(yīng)決定了電子空穴不再連續(xù)分布而是集中占據(jù)著量子化第一子能級,增益譜半寬大為降低、且價帶上輕重空穴的簡并被解除,價帶間的吸收降低。

  2 量子阱器件基本原理

  2.1 量子阱基本原理[1]

半導(dǎo)體超晶格是指由交替生長兩種半導(dǎo)體材料薄層組成的一維周期性結(jié)構(gòu).以gaas／alas半導(dǎo)體超晶格的結(jié)構(gòu)為例:在半絕緣gaas襯底上沿[001]方向外延生長500nm左右的gaas薄層,而交替生長厚度為幾埃至幾百埃的alas薄層。這兩者共同構(gòu)成了一個多層薄膜結(jié)構(gòu)。gaas的晶格常數(shù)為0.56351nm,alas的晶格常數(shù)為0.56622nm。由于alas的禁帶寬度比gaas的大,alas層中的電子和空穴將進(jìn)入兩邊的gaas層，“落入”gaas材料的導(dǎo)帶底,只要gaas層不是太薄,電子將被約束在導(dǎo)帶底部,且被阱壁不斷反射。換句話說,由于gaas的禁帶寬度小于alas的禁帶寬度,只要gaas層厚度小到量子尺度,那么就如同一口阱在“吸引”著載流子,無論處在其中的載流子的運(yùn)動路徑怎樣,都必須越過一個勢壘,由于gaas層厚度為量子尺度,我們將這種勢阱稱為量子阱.

當(dāng)gaas和alas沿z方向交替生長時,圖2描繪了超晶格多層薄膜結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的的周期勢場。其中a表示alas薄層厚度(勢壘寬度),b表示薄層厚度(勢阱寬度)。如果勢壘的寬度較大,使得兩個相鄰勢阱中的電子波函數(shù)互不重疊,那么就此形成的量子阱將是相互獨(dú)立的,這就是多量子阱。多量子阱的光學(xué)性質(zhì)與單量子阱的相同,而強(qiáng)度則是單量子阱的線性迭加。另一方面,如果兩個相鄰的量子阱間距很近,那么其中的電子態(tài)將發(fā)生耦合,能級將分裂成帶,并稱之為子能帶。而兩個相鄰的子能帶

之間又存在能隙,稱為子能隙。通過人為控制這些子能隙的寬度與子能帶,使得半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出多種多樣的宏觀性質(zhì)。

  2.2 量子阱器件

量子阱器件的基本結(jié)構(gòu)是兩塊n型gaas附于兩端,而中間有一個薄層,這個薄層的結(jié)構(gòu)由algaas-gaas-algaas的復(fù)合形式組成,。

在未加偏壓時,各個區(qū)域的勢能與中間的gaas對應(yīng)的區(qū)域形成了一個勢阱,故稱為量子阱。電子的運(yùn)動路徑是從左邊的n型區(qū)(發(fā)射極)進(jìn)入右邊的n型區(qū)(集電極),中間必須通過algaas層進(jìn)入量子阱,然后再穿透另一層algaas。

  量子阱器件雖然是新近研制成功的器件,但已在很多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用,而且隨著制作水平的提高,它將獲得更加廣泛的應(yīng)用。

  3 量子阱器件的應(yīng)用

  3.1 量子阱紅外探測器

量子阱紅外探測器(qwip)是20世紀(jì)90年展起來的高新技術(shù)。與其他紅外技術(shù)相比,qwip具有響應(yīng)速度快、探測率與hgcdte探測器相近、探測波長可通過量子阱參數(shù)加以調(diào)節(jié)等優(yōu)點。而且,利用mbe和mocvd等先進(jìn)工藝可生長出高品質(zhì)、大面積和均勻的量子阱材料,容易做出大面積的探測器陣列。正因為如此,量子阱光探測器,尤其是紅外探測器受到了廣泛關(guān)注。

qwip是利用摻雜量子阱的導(dǎo)帶中形成的子帶間躍遷,并將從基態(tài)激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)的電子通過電場作用形成光電流這一物理過程,實現(xiàn)對紅外輻射的探測。通過調(diào)節(jié)阱寬、壘寬以及algaas中al組分含量等參數(shù),使量子阱子帶輸運(yùn)的激發(fā)態(tài)被設(shè)計在阱內(nèi)(束縛態(tài))、阱外(連續(xù)態(tài))或者在勢壘的邊緣或者稍低于勢壘頂(準(zhǔn)束縛態(tài)),以便滿足不同的探測需要,獲得最優(yōu)化的探測靈敏度。因此,量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計又稱為“能帶工程”是qwip最關(guān)鍵的一步。另外,由于探測器只吸收輻射垂直與阱層面的分量,因此光耦合也是qwip的重要組成部分。

  3.2 量子阱在光通訊方面的應(yīng)用

光通信是現(xiàn)代通信的主要方式,光通訊的發(fā)展需要寬帶寬、高速、大容量的光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī),這些儀器不僅要求其體積小,質(zhì)量高,同時又要求它成本低,能夠大規(guī)模應(yīng)用,為了達(dá)到這些目的,光子集成電路(pic’s)和光電子集成電路(oeic’s)被開發(fā)出來。但是,通常光子集成電路

和光電子集成電路是采用多次光刻,光柵技術(shù)、干濕法腐蝕技術(shù)、多次選擇外延生長mocvd或mbe等復(fù)雜工藝,從而可能使銜接部位晶體質(zhì)量欠佳和器件間的耦合效率低下,影響了有源器件性能和可靠性。

近20年來發(fā)展了許多選擇量子阱無序或稱之為量子阱混合(qwi)的新方法,目的在于量子阱一次生長(mocvd-qw)后,獲得在同一外延晶片上橫向不同區(qū)域具有不同的帶隙、光吸收率、光折射率和載流子遷移率,達(dá)到橫向光子集成和光電子集成的目的,這樣就避免了多次生長和反復(fù)光刻的復(fù)雜工藝。

  4 結(jié)語

  半導(dǎo)體超晶格和量子阱材料是光電材料的最新發(fā)展,量子阱器件的優(yōu)越性使得它活躍在各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。目前,在光通信、激光器研制、紅外探測儀器等方面,量子阱器件都得到了廣泛的應(yīng)用。隨之科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我們相信,半導(dǎo)體超晶格和量子阱材料必然在更多領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的作用。

參考文獻(xiàn)： 

[1]陸衛(wèi)，李寧，甄紅樓等．紅外光電子學(xué)中的新族—量子阱紅外探測器［j］．中國科學(xué)，2009，39(3)：336～343．

杜鵬，周立慶．面向工程化應(yīng)用的量子阱紅外探測材料制備研究［j］．激光與紅外，2010，40(11)：1215～1219．

畢艷軍，郭志友，于敏麗等. p型gamnas/algaas量子阱紅外探測器研究［j］．激光與紅外，2008，38(8)：784～786．

篇7

關(guān)鍵詞：數(shù)字鎖相環(huán)；相位同步；溫度控制；頻率變換

中圖分類號：TN752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004-373X(2008)02-046-02

Design of Temperature Frequency Conversion Circuit Based on Digital Phase Locked Loop

XIE Wancheng

(Loudi Vocational and Technical College,Loudi,417000,China )[HJ1*3][HJ]

[HJ*2]Abstract：The CC4046 integrated circuit phase locked loop uses the RC Voltage Controlled Oscillator(VCO),the exterior conjunction RC component of charge and discharge,the electric circuit is simple,the cost is inexpensive,the practical value is big,and widely used in the broadcast television system,several communications system,frequency synthesis system,automatic control and clock synchronization system.It overcomes these shortcoming such as low reliability and bad anti-interference to make use of integrated circuit phase locked loop constitutes to temperature frequency conversion circuit.For the accurate diagraph of temperature and need to carry on a temperature examination a control of the equipments provided a kind of viable electric circuit design a project.

Keywords：digital phase locked Loop；phase modulating synchronization；temperature control；frequency conversion

1 引 言

鎖相的概念在20世紀(jì)30年代提出后，很快就被廣泛地應(yīng)用在電子和通訊領(lǐng)域中。使用鎖相環(huán)PLL（Phase Locked Loop）電路的設(shè)備包括存儲器、微處理器、硬盤驅(qū)動裝置、射頻無線收發(fā)器和光纖收發(fā)器等。近年來，集成電路的工作頻率和片內(nèi)集成的功能正以等比級數(shù)的速度增加，高性能的集成電路也被廣泛地應(yīng)用在高頻無線通訊及光纖通訊中，這也意味著在同一個系統(tǒng)晶片內(nèi)，同步的問題也變得更加復(fù)雜了。而數(shù)字集成鎖相環(huán)路更有助于發(fā)展高性能和低成本的電子系統(tǒng)，高性能的鎖相環(huán)頻率控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)自動化、國防高精尖科技等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，其設(shè)計的合理性直接決定整個系統(tǒng)的精度。鎖相環(huán)技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)用于溫度檢測電路中，通過溫度度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率的變化，可以用來精確測量溫度或用于自動控制電路中調(diào)節(jié)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

2 集成鎖相環(huán)的基本原理

鎖相環(huán)的主要任務(wù)是保證本機(jī)的振蕩器產(chǎn)生的頻率和相位與接收的基準(zhǔn)信號頻率和相位完全相同，使電路工作頻率達(dá)到穩(wěn)定。鎖相環(huán)的基本組成如圖1所示，其主要由相位比較器、低通濾波器、壓控振蕩器3部分組成。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計

3.1 集成鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)

如圖2所示為采用了CMOS工藝的數(shù)字集成鎖相環(huán)CC4060的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖。其中，放大器A1對輸入信號υi進(jìn)行放大和整形。相位比較器（鑒相器）PC1僅由異或門構(gòu)成，他要求兩個相比較的輸入信號必須各自是占空比為50%的方波；PC2是由邊沿觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字相位比較器，僅在2個相位比較的輸入信號的上升沿起作用，與輸入信號的占空比無關(guān)。

3.3 溫控變頻電路的設(shè)計

常見的溫度控制系統(tǒng)，是先利用溫度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻中電流的變化，繼而引起電壓的變化，實現(xiàn)控制功能。雖然其實現(xiàn)容易，但是可靠性低，抗干擾能力差，本文力求解決這一問題。設(shè)計思路是將溫度變化轉(zhuǎn)換為頻率變化加以控制，先借助溫度傳感器和數(shù)字集成鎖相環(huán)電路把溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)檎袷幤鬏敵鲂盘栴l率的變化，隨著溫度的漸漸升高，信號頻率也隨之慢慢改變，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時，頻率也將確定。

將電壓信號V變換成頻率信號F在信號檢測電路、現(xiàn)代通信中應(yīng)用廣泛，用鎖相環(huán)電路能方便地實現(xiàn)V/F變換。根據(jù)壓控振蕩器的原理，在鎖相環(huán)的輸入端或VCO的電壓控制端加一直流電壓，則VCO的輸出頻率會隨輸入信號的瞬時電壓變化而實現(xiàn)V/F變換。反之，也能實現(xiàn)F/V變換。圖4就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)的溫度電壓頻率的信號變換電路。

在圖4中，溫度傳感器AD590將檢測溫度（－50～125 ℃）變換成直流電流，經(jīng)電阻分壓后得到直流電壓送入精密運(yùn)放OP-07放大后輸入到CC4060的第9腳，作為壓控振蕩器VCO的控制電壓，從第4腳輸出的頻率信號f0與控制電壓的大小對應(yīng)成比例。因此，他也和溫度傳感器的直流電壓VT成比例。R4和RP用于調(diào)整運(yùn)放的輸出電壓，R5改變運(yùn)放的增益。調(diào)整R1，Ct使VCO的固有頻率fυ為10 kHz。逐點測量壓控振蕩器的電壓控制曲線Vd和fυ；測量傳感器AD590輸出VTв胛露鵲墓叵擔(dān)壞鶻朔OP-07的放大倍數(shù)，即可實現(xiàn)溫度到頻率信號的變換。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］蔡明生，黎福海，許文玉．電子設(shè)計［M］．北京：高等教育出版社,2004.

［2］沙占友．?dāng)?shù)字化測量技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］曹輝，胡俊，黃均鼐．?dāng)?shù)字式溫度測量電路的設(shè)計及其實現(xiàn)［J］．微電子學(xué)報，2001(3).

［4］Razavi B.Monolithic Phase-locked Loops and Clock Recovery.IEEE Press，1996.

篇8

關(guān)鍵詞：電子線路；課程內(nèi)容；學(xué)習(xí)實踐

電子線路課程是鐵道信號專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)現(xiàn)場的電子設(shè)備急劇增加，對電子線路課程的教學(xué)內(nèi)容提出了越來越多的要求，課時和課程內(nèi)容逐年增多。對專業(yè)設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計、制造、施工、維護(hù)、使用都起著必不可少的作用，新技術(shù)、新裝備大量投入使用，設(shè)備、技術(shù)更新?lián)Q代周期大大縮短，因此在內(nèi)容和思想方法上，必須經(jīng)過科學(xué)的論證和總結(jié)，使之更符合大的認(rèn)識規(guī)律，且能充分體現(xiàn)知識內(nèi)涵的思想體系和鮮明的導(dǎo)向性。作為一門獨(dú)立的學(xué)科，《電子線路》教學(xué)必須適應(yīng)鐵路職業(yè)技術(shù)教育的特點，形成以電子技術(shù)基本理論和基本電路分析方法為主的完整課程體系。

一、電子線路課程的特點及教學(xué)方法

電子線路課程是一門應(yīng)用技術(shù)課程，具有較強(qiáng)的理論性和實踐性。學(xué)生普遍感覺電子線路課程內(nèi)容多、理論深、分析繁瑣、難懂、難記、難掌握。首先，各個電子器件是構(gòu)成不同電路的核心部件，電路的形式和功能的變化，器件在不同條件下的應(yīng)用，對于器件的原理、特性必須講夠、講透。學(xué)生是在高中知識和學(xué)完《電路基礎(chǔ)》課程基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)的，按照專業(yè)教學(xué)計劃的要求，學(xué)生做到基本概念牢固掌握，基本原理、特性透徹理解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路奠定堅實的基礎(chǔ)。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，其學(xué)習(xí)的質(zhì)量將直接影響后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)心理和學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)內(nèi)容上，除講清器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性和參數(shù)外，還要著重強(qiáng)調(diào)非線性器件加偏置，以及改變偏置可以控制其工作狀態(tài)的條件、特點、變量關(guān)系特征和模型。傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，難以適應(yīng)新的形勢要求，必須對電子線路課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段加以改革，在教學(xué)上還應(yīng)包括作為典型有源電路的恒流源電路的組成、靜態(tài)、動態(tài)特征和電路模型，因為恒流源主要體現(xiàn)了器件的基本原理和基本特征，反映了有電源電路代替無源元件這一趨勢。

二、電子線路課程改革思路

電子線路課程內(nèi)容是隨著電子線路的發(fā)展而發(fā)展的，電子線路課程的內(nèi)容隨著知識的積累逐年增多，可隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)技術(shù)和嵌入技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備向集成化、小型化方向發(fā)展。電子線路課程的課時數(shù)、教學(xué)內(nèi)容在壓縮，課程體系還是對各種電路分門別類、就事論事、面面俱到，增加了教學(xué)負(fù)擔(dān)。因此在內(nèi)容和思想方法上，必須經(jīng)過科學(xué)的論證和總結(jié)，使之更符合認(rèn)識規(guī)律，且能充分體現(xiàn)知識內(nèi)涵的思想體系和鮮明的導(dǎo)向性。關(guān)鍵不在于課程內(nèi)容的包羅萬象，而在于對學(xué)生系統(tǒng)的、基本的思維和操作的訓(xùn)練、培養(yǎng)，授之以漁。依據(jù)這一原則思想，結(jié)合教學(xué)特點，對本課程的教改，分器件和電路兩個方面談?wù)効捶ā?/p>

首先，電子線路課程要學(xué)習(xí)基本電子器件，在電路部分應(yīng)改變過去那種過分強(qiáng)調(diào)電路功能以至于以此來分門別類劃分課程章節(jié)的方式，這種體系對于某些高等院校以電路設(shè)計作為重要內(nèi)容的教學(xué)或許是合適的。這部分內(nèi)容要突出各種電子器件不同工作狀態(tài)的條件、特點、應(yīng)用這條主線。

而對高等職業(yè)技術(shù)教育而言，對于電路功能只要通過電路分析能夠正確識別和區(qū)分就可以了。電子器件是有源、有極、非線性器件，由靜態(tài)到動態(tài)，由分立元件到集成電路，使用中必須加偏置，不同的偏置，在電子器件和偏置電路在直流電源作用下，靜態(tài)工作點的設(shè)置、穩(wěn)定過程的分析與計算?？梢允蛊骷ぷ饔诓煌墓ぷ鳡顟B(tài)，其靜態(tài)分析的原理和方法可歸結(jié)為具有共性的電路靜態(tài)分析方法，不同的工作狀態(tài)具有不同的特性，應(yīng)用于各種形式的電路。

要使學(xué)生熟練地掌握各種工作狀態(tài)的條件、特點和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容上更主要的是電路的原理和基本分析方法，對基本電子器件的結(jié)構(gòu)、原理有所了解，基本電子器件的特性、參數(shù)要講透并且深刻理解，按照循序漸進(jìn)的原則和人的認(rèn)識規(guī)律，對于電路分析、選擇、使用器件以及不同型號器件的替代是必不可少的，反映電路原理和分析方法的內(nèi)在聯(lián)系，總結(jié)出具有共性的原理和分析方法，也是實際工作中分析和處理電子技術(shù)問題所必需的。

其次，電路的動態(tài)分析要突出三種組態(tài)這條主線。在電路的動態(tài)分析中，無論電路形式、如何變化，我們必須抓住三種組態(tài)來進(jìn)行電路分類，三種組態(tài)是基于對基本電子電路深入理解和高度概括的總結(jié)，作為一種思想體系貫穿全課始終，有著深刻的內(nèi)涵。這是基于對電子器件原理、特性，用三種組態(tài)的思維方式對學(xué)生進(jìn)行思維方式的訓(xùn)練，使學(xué)生深刻認(rèn)識和對電路原理的透徹理解，可以在基本電路、簡單問題上，并且進(jìn)一步在復(fù)雜電路中靈活運(yùn)用，無論分立元件電路，還是集成電路的分析得以簡化，避免了每種電路對應(yīng)一種分析方法的復(fù)雜局面，這種方法能適應(yīng)新知識的發(fā)展。

當(dāng)然，三種組態(tài)電路也有局限性，三種組態(tài)蘊(yùn)含于放大電路的兩種輸入、兩種輸出的基本概念（同、反相，高、低阻）和變量控制關(guān)系的變化形式，電路的動態(tài)工作過程和電路分析，由于電路形式、功能的差異，利用負(fù)反饋手段可以解決，反復(fù)運(yùn)用三種組態(tài)的思維方式和分析方法，在電路分析上可用于估算多極負(fù)反饋應(yīng)用的具體形式，定性描述對電路性能的影響。利用三種組態(tài)和反饋的概念加以分析，使學(xué)生在簡單問題和簡單電路上做到深刻理解，可以利用估算法定量進(jìn)行電路分析，作為電路的性能指標(biāo)反映電路的特性，無論是分立元件電路還是集成電路的分析都具有實用性，其分析方法不外乎圖解法和等效電路法，要使學(xué)生熟練掌握反饋組態(tài)、極性的判別方法。進(jìn)而在復(fù)雜問題和電路中自如應(yīng)用，可以避免每種電路對應(yīng)一種分析方法的復(fù)雜局面。

總之，高等職業(yè)技術(shù)教育培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能不僅是專業(yè)課的任務(wù)，通過《電子線路》課程的教學(xué)改革，要從基礎(chǔ)課做起，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力要貫穿整個教學(xué)過程，使學(xué)生由被動地接受變?yōu)橹鲃拥貙W(xué)習(xí)，培養(yǎng)出高素質(zhì)、創(chuàng)新型的合格人才，從而真正實現(xiàn)高職教育教學(xué)改革的目的，使高職教育得到進(jìn)一步的提升和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱相磊.電子線路課教學(xué)改革的研究與實踐.安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004（4）.

[2]王曉峰，王立梅.電子線路的故障診斷和測試點的選擇.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2001（4）.

[3]陸中石.對高職模擬電子技術(shù)課程教學(xué)的思考.今日科苑，2009（24）.

[4]劉靜波.高頻電子線路實踐教學(xué)的建設(shè)和探索.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2006（4）.

篇9

[關(guān)鍵詞]555定時器；聲光報警；發(fā)光二極管；鳳鳴器

中圖分類號： TP368 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：

教育部最新頒布的職業(yè)學(xué)?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)大綱》中明確規(guī)定教材編寫應(yīng)以教學(xué)大綱為依據(jù)，教材內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)以就業(yè)為導(dǎo)向，以學(xué)生為本的原則，將電子技術(shù)的基本原理與生活生產(chǎn)中的實際應(yīng)用相結(jié)合，注重實踐技能的培養(yǎng)，注意反映電子技術(shù)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝和新材料。

一、《電子技術(shù)》課程特點：

電子技術(shù)是一門理論和實踐相結(jié)合的課程，應(yīng)用性很強(qiáng)，但理論知識繁雜，概念抽象，造成了教與學(xué)雙重困難。

二、我校《電子技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀：

我校以前的教學(xué)思路是先講電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，課程結(jié)束后集中實訓(xùn)。目前職業(yè)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)相對較差，學(xué)習(xí)能力欠缺，無法全面掌握課程的理論基礎(chǔ)知識，不能詳細(xì)地分析各種單元電路的工作原理，結(jié)果是大部分學(xué)生成了實訓(xùn)的旁觀者，而所做實訓(xùn)也是“照葫蘆畫瓢”機(jī)械地完成實訓(xùn)內(nèi)容，有的甚至實訓(xùn)后還不知道自己在做什么，解決的是什么問題，結(jié)果使學(xué)生失去了興趣。

三、合理設(shè)置實訓(xùn)教學(xué)項目提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性：

我們根據(jù)學(xué)生年齡特點：形象思維能力強(qiáng)于邏輯思維能力。設(shè)計的實訓(xùn)內(nèi)容考慮到實訓(xùn)現(xiàn)象的直觀性：實訓(xùn)過程和結(jié)果盡可能通過聲、光、電等體現(xiàn)。因為實訓(xùn)過程、結(jié)果可以幫助學(xué)生對電路原理的理解加深印象。通過聲光控制開關(guān)實訓(xùn)項目的研發(fā)可以使實訓(xùn)內(nèi)容更貼近生活，通過聲光效果增強(qiáng)學(xué)生感官認(rèn)識、提高學(xué)習(xí)興趣。

四、采用項目教學(xué)法提高教學(xué)效果：

通過項目教學(xué)方法，將電子技術(shù)中模擬電路、數(shù)字電路理論知識與具體實訓(xùn)項目相結(jié)合。根據(jù)項目開發(fā)制作相應(yīng)的教學(xué)裝置，提高了學(xué)生對電子技術(shù)理論知識的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使實踐能力得到鍛煉和提高，提高教學(xué)效果。

五、設(shè)置聲光報警器實訓(xùn)項目的意義：

隨著社會的發(fā)展，生活水平的提高，人民的防范意識正在增強(qiáng)，防盜報警器產(chǎn)品正應(yīng)運(yùn)而生，正在被很多的家庭所接受，所占的市場份額正在逐年遞增，很多企業(yè)看到了它的巨大的發(fā)展空間都加入到了報警器研究的行列。

555定時器聲光報警電路是一種防盜裝置，在有情況時它通過指示燈閃光和蜂鳴器鳴叫，同時報警的一種裝置。

555定時器聲光報警電路是利用兩個555定時器組成的振蕩電路，實現(xiàn)異步工作，使兩個振蕩器間隙振蕩，這樣蜂鳴器就會發(fā)出間隙的聲響，發(fā)光二極管閃爍。

555定時器是數(shù)字電子技術(shù)的重要組成部分。

六、555聲光報警器的組成和原理：

（一）555定時器

555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數(shù)幾個阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器用于取代機(jī)械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計有三個5kΩ的電阻而得名

1、555定時器的結(jié)構(gòu)：

電路結(jié)構(gòu)：555定時器主要由分壓器三個5KΩ電阻、RS觸發(fā)器、兩個比較器C1、C2和放電三極管V組成，分壓器為兩個比較器提供比較偏壓，其數(shù)值分別為UTH= U =

2、原理：2.工作原理

（1） 時， ，uo=0，V飽和導(dǎo)通。

（2） ， 時，C1=0、C2=1， 、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。

（3） ， 時，C1=1、C2=1， 、Q保持不變，uo不變，V狀態(tài)不變。

（4） ， 時，C1=1、C2=0， 、Q=1，uo=1，V截止。

（二）蜂鳴器

蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理：

1.壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。

多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5～15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.5～2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。

壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。

2.電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。

（三）發(fā)光二極管

發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

（四）555定時器聲光報警電路

1 硬件組成

本電路包括555定時器、蜂鳴器、發(fā)光二極管等其它電子原件。

2 電路原理圖

3、工作原理：

電路由兩個555多諧振蕩器組成，第一個振蕩器的振蕩頻率為1～2Hz時，第二個振蕩器的振蕩頻率為1000Hz。將第一個振蕩器的輸出（3腳）接到第二個振蕩器的復(fù)位端（4腳）。在輸出高電平時，第二個振蕩器振蕩；輸出低電平時，第二個振蕩器停振。這樣，蜂鳴器將發(fā)出間隙聲響。

七、調(diào)試方法：

用5V電源接上電路板，根據(jù)實驗所需的要求旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻，使得兩個可調(diào)電阻的阻值達(dá)到所需要求，具體來說就是蜂鳴器和發(fā)光二極管能夠按照所需要求進(jìn)行工作。

參考文獻(xiàn)：

（1）楊志忠《電子技術(shù)課程設(shè)計》機(jī)械工業(yè)出版社

篇10

【關(guān)鍵詞】邊界掃描；電路板；測試；研究

0.前言

測試技術(shù)在電路板生產(chǎn)以及維修方面占據(jù)了重大的作用，組裝電路板的高集成性以及印刷電路板的高密度性使得外接可測試的引腳越來越少，納米級單元的出現(xiàn)對于傳統(tǒng)測試工作帶來了極大的不便利。常規(guī)的物理測試方法難以對測試芯片進(jìn)行接觸，造成測試過程的誤差率提升。最初，人們也通過在電路板上增加測試引腳的方法加強(qiáng)測試點，以加強(qiáng)測試靈敏度。但是，這僅僅是換湯不換藥的方法，對提高電路板的可測試性作用不大，對電路板測試技術(shù)進(jìn)行本質(zhì)上的改革是大勢所趨。上個世紀(jì)八十年代以后，有識之士通過在芯片中加入測試技術(shù)的方法改革了整個工業(yè)測試技術(shù)。這種方法將測試與設(shè)計兩者進(jìn)行高度結(jié)合，加強(qiáng)了整個電路板測試的高效率性。

1.邊界掃描技術(shù)原理分析

邊界掃描技術(shù)是以芯片的每個信號引腳為基礎(chǔ)，通過在每個邏輯電路之間設(shè)計連接接口的方試，將測試數(shù)據(jù)由串行接口進(jìn)入測試儀器中，同時，插入邊界掃描單元實現(xiàn)的一種測試技術(shù)。這是一種大規(guī)模集成電路進(jìn)行測試的方法，解決了芯片內(nèi)部元件互連性較弱的問題，得到了工業(yè)界的大國倡導(dǎo)。其中，邊界掃描測試算法以及整個掃描技術(shù)在我國得到了大幅度的應(yīng)用。目前，國外的電子設(shè)備多以邊界掃描進(jìn)行核心測試，內(nèi)置入芯片里進(jìn)行工業(yè)設(shè)備的集成。但是，這種芯片多由國外進(jìn)口，價值不菲，研制適合我國使用的芯片是提高整個行業(yè)的方法。

邊界掃描技術(shù)的基本原理以將芯片引腳與內(nèi)部的邏輯組織之間相連，通過對于移位寄存器的數(shù)目增加量形成測試單元。以專用的邊界掃描控制引腳作為基礎(chǔ)，對芯片進(jìn)行管理，設(shè)定，封鎖，以及信息抽取，使芯片，電路板以及系統(tǒng)信息達(dá)到完整的框架。以自身攜帶的自個串行接口（又名測試訪問端口TAP）作為基礎(chǔ)，連接復(fù)雜的集成電路。除了測試訪問端口之外，集成電路可使用移位寄存器和狀態(tài)進(jìn)行邊界掃描功能。在測試數(shù)據(jù)輸入線上將芯片中自帶的數(shù)據(jù)輸入到寄存存儲器中，以測試時鐘進(jìn)行時間控制，進(jìn)行PCB輸入引線輸出。還可以通過不同芯片之間的反饋連接判斷判斷是否存在著故障。邊界掃描技術(shù)以內(nèi)部總線和芯片內(nèi)的掃描程序共同連接成為整體。

圖1 邊界掃描技術(shù)原理圖

2.邊界掃描技術(shù)測試流程

邊界掃描技術(shù)可以實現(xiàn)電路板內(nèi)部引腳之間不同器件的互連，同時實現(xiàn)內(nèi)部儀器間的測試工作。在電路板的設(shè)計之處，引入可測試技術(shù)的概念，提高測試功能以及技術(shù)的覆蓋率，提高測試效率，降低生產(chǎn)成本。在測試的過程中，測試的內(nèi)測試工作內(nèi)部指令儲存器完成，外測試由不同的信息源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互通，運(yùn)用輸入輸出數(shù)據(jù)的參數(shù)比對，檢驗整個運(yùn)行過程是否正確執(zhí)行。

2.1內(nèi)測試

內(nèi)測試是運(yùn)用邊界掃描技術(shù)進(jìn)行電路板內(nèi)部元件的測試，可測試出元件中是否存在故障。邊界掃描技術(shù)在電路板內(nèi)部的測試分為三個過程，首先，檢查整條鏈路是否連接通順，保證基礎(chǔ)硬件的完整性。利用JTAG接口的四條連接線，包括測試數(shù)據(jù)輸入（TDI）線進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，保證數(shù)據(jù)的有效輸入，方便從線路的源頭上檢查故障。運(yùn)用測試數(shù)據(jù)輸出（TDO）進(jìn)行數(shù)據(jù)的打印比對，保證整個過程的正確性。以測試時鐘（TCK）為內(nèi)在時間描述機(jī)制進(jìn)行測試過程的時間判斷。選擇合適測試模式（TMS）符合不同規(guī)格的電路板測試。其次，進(jìn)行各芯片之間的網(wǎng)絡(luò)連接互連，將數(shù)據(jù)信息通過芯片內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。通過故障燈顯示儀進(jìn)行傳輸過程的全觀察，確保芯片之間的連接沒有故障。最后，將內(nèi)置的測試技術(shù)對芯片進(jìn)行測試，利用JTAG Commander輔助工具對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行連接測試。

2.2外測試

外測試是指對電路板的整個器件之間在進(jìn)行測試，保證電路版的設(shè)備完整性。外測式主要由以下步驟組成，首先，配置板級測試電路，保證整個測試基礎(chǔ)的運(yùn)行，運(yùn)用掃描鏈上的IO電路對不同電路板上的物理測試引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，得到數(shù)據(jù)信息的正確反饋，保證連接商品的順暢。其次，進(jìn)行電路板上不同部件的互連性測試，進(jìn)行PCB貼片，可以對所有類型的閃存進(jìn)行內(nèi)置編程，創(chuàng)建和校驗各級類型的數(shù)據(jù)庫，包括器件，模塊以及不同的板塊等。運(yùn)行非邊界掃描單元進(jìn)行特征數(shù)據(jù)的檢測，包括DB，IR，BS的互連以及二進(jìn)制計數(shù)的投其所好，模擬故障模式進(jìn)行全電路板間的掃描，檢測不同電路之間是否存在開路，斷路的現(xiàn)象。

圖2 測試流程

3.邊界掃描技術(shù)在電路板上的測試案例

現(xiàn)在以PCB基礎(chǔ)樣板電路板為測試實例，此電路板由微處理器責(zé)整體器件之間的互連工作。通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)了與外路設(shè)備的連通，此設(shè)備上有如下幾個器件可以進(jìn)行測試，都具有相應(yīng)的接口器插座。根據(jù)此聲電路板的特點，進(jìn)行以下流程的測試。

首先，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)備的測試，保證整個連接器件的完整性。對電路的鏈路進(jìn)行自測試，保證各器材內(nèi)部的完整性，排除自帶的故障，包括鏈路的連接以及信號之間的連接。同時，保證所有器材的標(biāo)識碼和用戶標(biāo)識碼之間準(zhǔn)確無誤。自測試結(jié)束后，進(jìn)行BS器件之間的網(wǎng)絡(luò)連接測試。以自制的測試算法，包括零一算法等對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從網(wǎng)絡(luò)的接口一端向另一端進(jìn)行掃描，通過單元進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，再加另一掃描單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，最后由TDO進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。以打印測試的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行信息比對，測試網(wǎng)絡(luò)通路中是否存在著連接死角，并對故障進(jìn)行排除。

其次，進(jìn)行整個電路板的核心測試。在電路板的整個測試進(jìn)程中，注重測試鏈路的設(shè)計效果。注意JTAG信號的驅(qū)動問題。保證不同的信號接口在運(yùn)行過程保持運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，同時，按照已經(jīng)有的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，在板級進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出的過程中，進(jìn)行上拉電阻的拉高處理。同時，將電路的高壓狀態(tài)調(diào)整為低壓狀態(tài)，運(yùn)用不同的電線分壓方法促進(jìn)電路板內(nèi)部設(shè)備之間的兼容性，如果技術(shù)不支持，可用相應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換器完成。

4.結(jié)論

隨著電子元件的大規(guī)模集成化，以及芯片內(nèi)部封裝越來越密的特點，邊界掃描技術(shù)測試的機(jī)制可以解決引腳過密的問題以及加大設(shè)備之間的連接度。因此，邊界掃描技術(shù)在電路權(quán)測試中的運(yùn)用必然成為一種歷史潮流。對邊界掃描技術(shù)進(jìn)行深層次的研究，不僅可以加強(qiáng)對于電路板上可控點以及測試點的數(shù)目增多，同時，也可以減少測試時間，提高資金的利用率，對于工業(yè)設(shè)備的發(fā)展具有極其深遠(yuǎn)的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉明云，李桂祥，張賢志.基于邊界掃描的板級動態(tài)掃描鏈路設(shè)計策略[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2005（01）.

[2]牛春平，常天慶，陳圣儉，任哲平.應(yīng)用邊界掃描技術(shù)提高電路板可測試性的兩種優(yōu)化問題[J].微電子學(xué)與計算機(jī)，2004（11）.

[3]都學(xué)新，張宏偉，許東兵.數(shù)字系統(tǒng)的故障診斷、可測性設(shè)計與可靠性[J].火力與指揮控制，2002（S1）.