導語：如何才能寫好一篇集成電路與集成系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，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】邏輯芯片；功能測試；FPGA；MFC

在最原始的測試過程中，對集成電路（Integrated Circuit，IC）的測試是依靠有經(jīng)驗的測試人員使用信號發(fā)生器、萬用表和示波器等儀器來進行測試的。這種測試方法測試效率低，無法實現(xiàn)大規(guī)模大批量的測試。隨著集成電路的集成度和引腳數(shù)的不斷增加，工業(yè)生產(chǎn)上必須要使用新的適合大規(guī)模電路測試的測試方法。在這種情況下，集成電路的自動測試儀開始不斷發(fā)展。

現(xiàn)在國內(nèi)的同類型產(chǎn)品中，一部分采用了單片機實現(xiàn)，這部分儀器分析速度慢，難以用于大規(guī)模的測試系統(tǒng)之中，并且在管腳的擴展性上受到嚴重的限制。另一部分使用了DSP芯片，雖然功能上較為完善，但造價不菲，實用性能有限。本文的設(shè)計是基于FPGA實現(xiàn)邏輯芯片的功能故障測試。由于FPGA芯片價格的不斷下降和低端芯片的不斷出現(xiàn)，使用FPGA作為主控芯片可以更適合于市場，且有利于對性能進行擴展。實驗表明，該系統(tǒng)設(shè)計合理，能對被測芯片進行準確的功能測試。

1.邏輯芯片功能測試的基本理論簡介

功能測試也稱為合格―不合格測試，它決定了生產(chǎn)出來的元件是否能正常工作。一個典型的測試過程如下：將預(yù)先定義的測試模板加載到測試設(shè)備中，它給被測元件提供激勵和收集相應(yīng)的響應(yīng)；需要一個探針板或測試板將測試設(shè)備的輸入、輸出與管芯或封裝后芯片的相應(yīng)管腳連接起來。測試模板指的是施加的波形、電壓電平、時鐘頻率和預(yù)期響應(yīng)在測試程序中的定義。

元件裝入測試設(shè)備，測試設(shè)備執(zhí)行測試程序，將輸入模板序列應(yīng)用于被測元件，比較得到的和預(yù)期的響應(yīng)。如果觀察到不同，則表示元件出錯，即該元件功能測試不合格。

2.測試系統(tǒng)設(shè)計

該測試系統(tǒng)由下位機硬件電路和上位機測試軟件兩大部分構(gòu)成。系統(tǒng)采用功能模塊化設(shè)計，控制靈活，操作簡單，而且采用ROM存儲測試向量表庫，方便以后的芯片型號添加和擴展，有很好的實際應(yīng)用性。

2.1 硬件設(shè)計

控制器模塊選用Altera的FPGA芯片EP3C16Q240C8N，配置芯片選用EPCS4。控制器由使用VerilogHDL硬件語言實現(xiàn)了包括串口接收模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與測試保護模塊和串口發(fā)送模塊三個部分的功能設(shè)計。串口接收模塊完成與串口芯片MAX3232進行通信，接收由上位機發(fā)送來的測試指令；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與測試保護模塊產(chǎn)生實現(xiàn)一個類似于D觸發(fā)器的保護器，對測試端的被測芯片輸出腳進行雙保護，保證其在測試后的回測值不受初值影響；串口發(fā)送模塊將測試后得到的數(shù)據(jù)組合為一個回測寄存器，并按照串口通信協(xié)議將回測數(shù)據(jù)發(fā)送回上位機。

串口通信模塊選用MAX3232芯片，現(xiàn)串口的全雙工數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 軟件設(shè)計

3.系統(tǒng)測試驗證

3.1 常規(guī)測試

以芯片74LS08為例，測試流程如下：

（1）使用Microsoft Office Access 2003軟件建立測試數(shù)據(jù)庫，并在數(shù)據(jù)庫中建立幾款不同被測芯片的測試數(shù)據(jù)。

（2）在芯片型號檢索對話框中輸入“74LS08”型號后，點擊“確定”按鈕即可完成芯片檢索的流程。

（3）自動測試模式下，系統(tǒng)將調(diào)用數(shù)據(jù)庫中被測芯片的完整測試數(shù)據(jù)，并且完成整個測試集的循環(huán)測試。

3.2 故障測試

此時，如果被測芯片依然為74LS00芯片，而從上位機的數(shù)據(jù)庫中重新調(diào)入74LS00芯片的測試信息進行測試，其測試結(jié)果則顯示為“該芯片功能測試全部通過”。其顯示界面如圖3所示。由此可以驗證，測試系統(tǒng)對芯片功能故障的判斷十分準確，并且測試系統(tǒng)可以準確的識別存在故障的測試矢量位置，以便于用戶進行進一步的分析。

4.結(jié)論

本文用FPGA進行了一個芯片功能測試系統(tǒng)，并對其功能進行了驗證，實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)測試方法簡單，測試過程迅速，測試結(jié)果準確。該系統(tǒng)為芯片功能測試提供了一個很好的解決方案，具有重要的應(yīng)用價值。

參考文獻

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[4]張偉偉.混合電路仿真中的元件建模與故障建模技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學，2008.

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【關(guān)鍵詞】高速公路；機電系統(tǒng)；公路技術(shù)應(yīng)用

高速公路機電系統(tǒng)是發(fā)揮道路設(shè)施交通功能的主要輔助系統(tǒng)，包含有多個子系統(tǒng)，屬于以電子、電氣、控制、通信、機械、計算機網(wǎng)絡(luò)和交通工程等技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性系統(tǒng)，通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)以及供配電照明系統(tǒng)互相配合，協(xié)同作業(yè)，通過子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)之間由通信網(wǎng)聯(lián)系，監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)大都為計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)光纜數(shù)字通信連接成遠程計算機網(wǎng)絡(luò)，從而完成各網(wǎng)絡(luò)間的信息共享。

1 監(jiān)控系統(tǒng)分析

監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)高速公路運行管理的主要手段。監(jiān)控系統(tǒng)的目的是保證行車“安全”和道路“暢通”，其的作用是監(jiān)視與控制，主要完成實時采集、記錄和顯示交通流數(shù)據(jù)、事故信息、氣象信息，并據(jù)此判斷各路段的交通狀況，交通控制信息，對全線交通狀況進行控制和調(diào)度。并在此基礎(chǔ)上，再實現(xiàn)高速、環(huán)境保護等其他目標。監(jiān)控對象屬性在很大程度上決定監(jiān)控系統(tǒng)的檢測、控制方式、系統(tǒng)組成和設(shè)備配置。監(jiān)控需要了解高速公路交通會出現(xiàn)哪些情況（交通流有幾種狀態(tài)），特別是那些影響“安全”和“暢通”的狀態(tài)有何特點；需要確定用什么方法來描述、檢測和轉(zhuǎn)變（控制）這些狀態(tài)。

監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能是準確及時采集交通流、交通環(huán)境和主要交通設(shè)施狀態(tài)的各種信息，并根據(jù)已掌握的信息，迅速做出有針對性的處理和優(yōu)化控制方案，并立即執(zhí)行；通過建立多種信息渠道，為用戶提供信息服務(wù)，引導駕駛員調(diào)整行駛行為，達到交通流動態(tài)平衡；可以進行探測和確認交通事件、隧道火情控制、冬季路面使用狀態(tài)檢測等專項檢測；對交通事故能夠做出快速響應(yīng)，迅速排除事故根源和提供救援服務(wù)；并通過建立高速公路交通數(shù)據(jù)庫，支持道路運行狀況的評價，為改善高速公路經(jīng)營和交通管理的決策提供數(shù)據(jù)分析。

2 通信系統(tǒng)分析

通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化運行管理的支撐系統(tǒng)，通信系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)，同時保證高速公路各管理部門間的業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)暢通，并要為高速公路管理部門和外界建立必要的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，同時，通信系統(tǒng)也是交通信息最主要的傳輸載體，為各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及電視會議系統(tǒng)提供傳輸通道。通信系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，確保整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)、命令、圖像及語音等多種信息傳輸?shù)募皶r性和準確性。因此，安全、可靠、完善和高效的通信系統(tǒng)是高速公路正常運行的重要保證。

高速公路通信的主要特點是專用性強，通信對象主要是高速公路管理部門內(nèi)部各個單位和高速公路使用者；需要傳輸?shù)男盘柗N類繁多，有語音、圖像、數(shù)據(jù)和GPS定位信號等；對各類信號的傳輸有明確要求，如圖像和語音的實時性，控制指令和報警信號的高可靠度，收費數(shù)據(jù)嚴格的連續(xù)性等；另外是通信方式繁多，幾乎包含了當前所有的通信方式，如光纜通信，程控電話，計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和多媒體通信，移動電話，微波和衛(wèi)星通信等；數(shù)據(jù)、圖像和語音的傳輸和處理直接相聯(lián)，通信系統(tǒng)是作為監(jiān)控、收費等計算機網(wǎng)絡(luò)的通信支網(wǎng)而出現(xiàn)，計算機直接參與通信是公路通信的主要特點；同時要求可靠性高，穩(wěn)定性強，通信系統(tǒng)每天24h不間斷運行，中斷會丟失重要數(shù)據(jù)或造成事故處理不及時。

3 收費系統(tǒng)分析

收費系統(tǒng)在高速公路的運營管理中起著至關(guān)重要的作用，也是高速公路規(guī)范化運作、統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)保障系統(tǒng)。收費系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能是收費通量統(tǒng)計和車輛分型，按標準收取通行費并發(fā)放收據(jù)，統(tǒng)計、匯總與收費有關(guān)的數(shù)據(jù)和交通量數(shù)據(jù)，傳送到收費站點、收費管理所、監(jiān)控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數(shù)據(jù)分析，存儲重要數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)控中心的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調(diào)節(jié)。

該系統(tǒng)一般為三層次結(jié)構(gòu)：收費車道、收費站（或稱收費監(jiān)控廣場）、收費管理中心，收費系統(tǒng)在高速公路主線或匝道設(shè)有收費站，收費站根據(jù)進出交通量和道路條件設(shè)有若干條入口和出口收費車道。收費車道由收費島加以隔離，島上設(shè)置有各種收費設(shè)備。收費車道前后形成一個寬于道路路面的收費廣場，以便車輛排隊等待交費和供車輛加減速緩沖用；廣場旁設(shè)有收費監(jiān)控樓，對收費廣場的情況進行實時監(jiān)控。如果對收費采用計算機管理，則用計算機數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)將收費車道、監(jiān)控廣場和收費管理中心三級設(shè)備組成一個高效率的計算機收費網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4 供配電照明系統(tǒng)分析

供配電照明系統(tǒng)是高速公路機電系統(tǒng)必不可少的輔助系統(tǒng)，也是提供給收費、監(jiān)控、通信系統(tǒng)設(shè)備用電的系統(tǒng)。供配電照明系統(tǒng)的主要功能是按照規(guī)定的技術(shù)要求，24h不間斷的對機房內(nèi)部設(shè)備和外場終端安全供電。要求既能正常供電，也能緊急供電。其中正常供電包含變電和配電兩部分。變電建設(shè)有高壓和低壓配電室以及裝備各種配電箱和配電屏。配電則按沿線布設(shè)電纜管道及各種規(guī)格電力電纜和控制通信電纜。緊急供電一般配備柴油交流發(fā)電機組、防酸漏鉛電瓶及UPS電源。高速公路照明一般有三個部分：主車道照明、廣場（立交和收費站）和隧道照明。在運輸繁忙、事故多發(fā)（立交和匝道連接點）、重要（主車道）路段設(shè)置主線照明，可以改善夜間行車環(huán)境，減少道路交通事故發(fā)生。照明能使CCTV攝像機充分發(fā)揮夜間監(jiān)視的功能；收費廣場采用高桿照明，以保證收費車輛的安全交匯和排隊。隧道照明在白天和黑夜都必須工作，隧道內(nèi)各區(qū)段的亮度分布需滿足人的視覺適應(yīng)特點；各路段的人工照明亮度需要按照環(huán)境亮度條件進行調(diào)節(jié)；而且隧道內(nèi)還應(yīng)當設(shè)置斷電和火災(zāi)時的應(yīng)急照明系統(tǒng)。

5 綜合防雷系統(tǒng)分析

高速公路機電系統(tǒng)應(yīng)當把雷電的危害及其防護技術(shù)措施放在重要的位置來考慮。雷電防護屬于一個系統(tǒng)工程，在所有的電力和工業(yè)設(shè)備上都很相似，要求較高的可靠性。隨著大規(guī)模電子設(shè)備日益廣泛的應(yīng)用，高速公路機電系統(tǒng)不同程度地遭受了雷電侵害，輕則設(shè)備被雷電擊壞，造成系統(tǒng)部分功能喪失，重則造成系統(tǒng)癱瘓，經(jīng)濟損失慘重。高速公路具有點多、線長、面廣的特點，既有大量的強電設(shè)備，又有監(jiān)控、通信、傳感等弱電設(shè)備，因此對機電系統(tǒng)的防雷問題也應(yīng)該從接地網(wǎng)、電源線、接地體、電源系統(tǒng)、傳輸光纜、電纜、整體機房防雷等多個方面進行全方位整體防雷研究，及時避免機電系統(tǒng)遭受雷擊損害。

參考文獻：

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[2]靳引利，范曉，雷雨.高速公路機電設(shè)備維護管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）. 2007（09）.

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關(guān)鍵詞：城市路燈；電氣系統(tǒng)；設(shè)計原則；設(shè)計要點；自動化控制；遠程監(jiān)控

一、城市路燈電氣系統(tǒng)的設(shè)計原則

城市路燈電氣系統(tǒng)的設(shè)計原則主要表現(xiàn)為：（1）統(tǒng)一協(xié)調(diào)原則。首先應(yīng)該以全局觀念為設(shè)計的指導理念，將燈光的亮度、光影關(guān)系以及照明方式進行整合式考量，對于各個部分能夠?qū)φw產(chǎn)生的影響進行分析。在進行城市路燈電器系統(tǒng)設(shè)計之前都需要制定一個建設(shè)規(guī)劃，確保整個建設(shè)工程能夠在規(guī)范的環(huán)境下進行。在對其進行整合式考量的過程中，應(yīng)該對規(guī)劃的內(nèi)容進行了解，使其能夠具備參照借鑒意義，分清系統(tǒng)設(shè)計的主次，對于一些重點環(huán)節(jié)進行明確。（2）綠色照明原則。隨著低碳環(huán)保概念的深入，城市路燈設(shè)計必須在綠色理念的指導下進行。對于照明產(chǎn)品進行選用的過程必須遵循節(jié)能環(huán)保的原則，確保所選的產(chǎn)品具備使用期限長、電能利用率高。對于照明電器系統(tǒng)進行較為嚴格的管控，避免光污染的出現(xiàn)，為我國的可持續(xù)發(fā)展事業(yè)做出巨大的貢獻。

二、城市路燈電氣系統(tǒng)的設(shè)計要點分析

1、合理選擇城市路燈參數(shù)。（1）布燈間距的選擇。間距的選擇在符合規(guī)范前提下盡量增加安裝高度，擴大安裝間距；（2）布燈方式的選擇。為單側(cè)布置、雙側(cè)交錯布置、雙側(cè)布置和中心對稱布置，要結(jié)合路面的斷面形式綜合考慮。一般，若選擇單側(cè)布置，則道路有效寬度值為實際路寬與一個懸挑長度的差；若為雙側(cè)布置，則有效寬度應(yīng)定為實際路寬與兩個懸挑長度的差。若為中心對稱布置，則有效寬度與道路實際寬度相等。從而結(jié)合燈桿高度等基數(shù)可計算出城市路燈的平均照明度，并按相關(guān)標準進行設(shè)計和安裝。

2、合理選擇照明燈具。（1）截光型燈具：此種燈具最大光強方向范圍為0～65°，90°允許最大允許光強為10cd/1000lm；優(yōu)點為眩光輕，不刺眼。缺點為照明范圍較小，周邊燈光昏暗，為快速路、主干路等主要道路照明燈常用類型。（2）半截光型燈具：此種燈具最大光強方向范圍為0～75°，90°允許最大允許光強為50cd/1000lm；優(yōu)點為眩光適中，光線照明范圍較大，實用性高。為次干路及支路市政照明燈的首選類型。

3、強化路燈線路與路燈接地設(shè)計。線路設(shè)計是路燈安裝中的重點，設(shè)計過程要綜合考慮線路損耗以及電壓供給問題，確保供壓穩(wěn)定。一般設(shè)計為額定電壓值上浮5%或以上。根據(jù)車流量以及照明效果，對亮燈盞數(shù)進行控制。燈光照明要首選滿足需求最大的群體，實現(xiàn)資源合理利用。隨著技術(shù)的發(fā)達，微機監(jiān)控和無線控制成為目前主要監(jiān)控模式。目前，對于路燈安裝接地的主要問題是安裝規(guī)范不統(tǒng)一。TN-S接地系統(tǒng)由于安全系數(shù)相對較高，因此應(yīng)用最為廣泛。其原理為：專用保護線PE上電流和對地電壓均為零。并在干線上采用漏電保護器，將部分PE線越過漏電保護器重復(fù)接地。而對于PE線材料的選擇，多為鎧裝電纜的金屬外皮或者鍍鋅圓鋼。實踐證明，在路燈經(jīng)過的起點、中間適當間隔和終點處打一組地極，同時要求接地電阻4Ω以下，可提高接地效果，減少觸電事故的發(fā)生。

三、城市路燈電氣自動化控制技術(shù)分析

1、PLC路燈自動化控制技術(shù)。PLC路燈控制技術(shù)具有可靠性、功能以及性價比等優(yōu)勢，例如：產(chǎn)品的開發(fā)時間較短、系統(tǒng)功能性強、在可靠性和性價比方面較高、系統(tǒng)的硬件齊全、產(chǎn)品在使用方面比較方便、系統(tǒng)體積小、其設(shè)計、安裝和調(diào)試方面工作量相對較少，當然系統(tǒng)的維修也很方便等優(yōu)點，該系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的控制裝置中使用廣泛。

2、城市路燈照明自動化控制系統(tǒng)電力載波路燈技術(shù)。照明控制系統(tǒng)電力載波路燈技術(shù)利用時控與光控雙向來進行控制，在系統(tǒng)檢測到每個路段的亮燈率，從而實現(xiàn)城市道路路燈的自動啟閉，有效控制半夜燈或者全夜；利用電壓和電流實現(xiàn)測量與監(jiān)控，狀態(tài)信息與控制信號是通過電力線載波技g來傳輸?shù)模瑢╇娮儔浩骶€路開路和短路等各種突發(fā)事件進行即時報警；實現(xiàn)智能管理和監(jiān)控路燈，從而讓路燈達到可靠、穩(wěn)定和經(jīng)濟、高效的運行。

3、城市路燈照明自動化控制系統(tǒng)無線路燈控制技術(shù)。照明控制系統(tǒng)無線路燈控制構(gòu)成是采用一個中心管理PC與好幾個路燈控制終端節(jié)點相連，通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)監(jiān)控中心和管理中心進行通信，采用設(shè)定路燈的工作信息，如開關(guān)時間或時鐘日歷等，系統(tǒng)的指令信息是通過路燈節(jié)點的路由來把控制信息由監(jiān)控中心直接傳送到路燈終端節(jié)點，達到當路燈發(fā)生故障時進行報警。路燈照明燈的開關(guān)控制是通過無線電通道數(shù)據(jù)的收發(fā)來實現(xiàn)的，這樣避開了電力線載波通訊中的不確定性與干擾的繁雜，從而提高了控制系統(tǒng)的確定性與穩(wěn)定性，這種控制系統(tǒng)性價比低、投資太大，當然具有安裝方便、控制組合多、布點靈活、系統(tǒng)安全性高的優(yōu)點。

四、城市路燈遠程自動化監(jiān)控技術(shù)的分析

1、城市路燈自動化監(jiān)控系統(tǒng)的組成。基于GPRS-Internet的城市路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩個部分組成，即監(jiān)控中心的主控計算機和道路兩旁路燈現(xiàn)場的多臺遠程監(jiān)控終端，他們之間通過GPRS-Internet連接。監(jiān)控中心主控計算機通過與Internet連接，可以采集到路燈的實時運行參數(shù)，并且對路燈進行遠程監(jiān)測、控制和管理。遠程監(jiān)控終端，即安裝于路燈終端的設(shè)備，要求位于移動通信覆蓋的區(qū)域范圍內(nèi)。遠程監(jiān)控終端接收執(zhí)行來自監(jiān)控中心的各個命令，如開關(guān)路燈命令、設(shè)置路燈開關(guān)時間、校對時鐘命令等，該系統(tǒng)通過傳感器能夠自動檢測出終端路燈設(shè)備的異常事故，并及時將信息上傳給主控中心計算機。

2、城市路燈自動化監(jiān)控的控制中心。城市路燈自動化監(jiān)控是通過控制中心實現(xiàn)對路燈終端的控制。控制中心的規(guī)模可大可小，既可以使用一臺計算機，也可以使用大型網(wǎng)絡(luò)計算機群組。控制中心一般由主控機、顯示設(shè)備、通信單元、供電設(shè)備和計算機網(wǎng)絡(luò)等組成。

3、城市路燈自動化監(jiān)控的通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)主要負責信息的上傳和下達任務(wù)，一方面將控制中心的指令傳送給路燈終端，另一方面將路燈的運行狀況傳送給控制中心。目前比較常用的通信技術(shù)有，有線通信、無線通信、電力載波等，該系統(tǒng)中選取GPRS通信方式，它具有隨時隨地實現(xiàn)比較高速的數(shù)據(jù)傳輸，不受時間地點的限制等優(yōu)點。

4、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。路燈監(jiān)控系統(tǒng)遠程監(jiān)控終端的基本功能主要包括通信、控制和事故預(yù)警。通信：與控制中心交換數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行控制中心的命令，更改遠程監(jiān)控終端設(shè)置，上傳光敏傳感器采集到的光亮強度信息。控制：響應(yīng)遙控命令，控制路燈開關(guān)。事故判斷與報警：對采集到的光亮度進行檢查，結(jié)合當前開關(guān)狀態(tài)和運行時間段，判斷運行狀態(tài)正常與否。如發(fā)生異常或發(fā)生事故，遠程監(jiān)控終端立即報警。

結(jié)束語

城市路燈是現(xiàn)代市政設(shè)施現(xiàn)代化程度的標志之一，城市道路照明作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，安全、先進、可靠的城市路燈自動化監(jiān)控系統(tǒng)對提高城市品位以及提高城市服務(wù)水平等方面具有重要作用，同時對社會效益和經(jīng)濟效益的提高和對路燈管理部門的節(jié)能降耗具有重要意義。

參考文獻：

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一、西安在“絲綢之路經(jīng)濟帶”中的定位

陜西省把“打造以西安國際化大都市為核心的絲綢之路經(jīng)濟帶新起點”作為自己的戰(zhàn)略定位。西安作為陜西的省會城市，作為西北部經(jīng)濟、文化和社會發(fā)展的領(lǐng)頭羊，在沿線城市中已經(jīng)被國家賦予了最高定位――“國際化大都市”，由西安帶動絲綢之路經(jīng)濟帶建設(shè)責無旁貸。因此，西安的基本思路應(yīng)很明確，要充分發(fā)揮在絲綢之路經(jīng)濟帶中的地理區(qū)位、交通樞紐、歷史文化、科教資源優(yōu)勢，著力打造“一高地六中心”，努力把西安建設(shè)成最具發(fā)展活力、最具創(chuàng)新能力、最具輻射帶動作用的絲綢之路經(jīng)濟帶新起點。

二、曲江新區(qū)和哄鄙態(tài)區(qū)在新絲路起點城市承擔的功能

（一）曲江新區(qū)在新絲路起點城市承擔的功能

曲江新區(qū)位于西安市東南部，是陜西省西安市確立的以文化產(chǎn)業(yè)和旅游產(chǎn)業(yè)為主導的城市發(fā)展新區(qū)，是西安市“五區(qū)一港兩基地”的重要組成部分，是西安建設(shè)國際化大都市的重要承載區(qū)，是國家文化部授予的首個國家級文化產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。曲江新區(qū)的定位是國家級文化產(chǎn)業(yè)示范區(qū)、西部文化資源整合中心、西安旅游生態(tài)度假區(qū)和綠色文化新城。曲江新區(qū)核心區(qū)域面積51.5平方公里，同時輻射帶動大明宮遺址保護區(qū)、西安城墻景區(qū)、臨潼國家旅游休閑度假區(qū)和樓觀道文化展示區(qū)等區(qū)域，形成文化產(chǎn)業(yè)全新發(fā)展格局[1]。

1、文化的聯(lián)通者

西安作為古絲綢之路的起點，留下了許多絲綢文化的遺跡，而曲江新區(qū)近年來深挖文化資源、在文化方面大做文章，打造了一批極具影響力的文化產(chǎn)業(yè)項目，如大雁塔北廣場、大唐芙蓉園、曲江池遺址公園、大唐不夜城等，曲江可以利用這些文化資源把絲綢之路上文化相近的區(qū)域聯(lián)系起來開辟出新的文化旅游線路。通過文化的聯(lián)通帶動人員、政策等的聯(lián)通，從而發(fā)揮西安在“絲綢之路經(jīng)濟帶”中聯(lián)通作用。

2、文化產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑者

“絲綢之路經(jīng)濟帶”沿線的國家和地區(qū)大部分都處于經(jīng)濟欠發(fā)達的狀態(tài)，但它們大部分處于古絲綢之路的沿線上，文化資源比較豐富，但由于缺乏資金和技術(shù)的支持，發(fā)展速度和規(guī)模都極不理想。而曲江新區(qū)踐行的“充分依托陜西、西安大文化、大旅游、大文物的優(yōu)勢，以城市運營收益大力投資文化產(chǎn)業(yè)和公共設(shè)施，以大項目為帶動，文化產(chǎn)業(yè)、公共文化事業(yè)和城市新區(qū)建設(shè)齊頭并進、協(xié)調(diào)發(fā)展”的模式，取得了可觀的效益，被國家文化部授予“首個國家級文化產(chǎn)業(yè)示范區(qū)”，為沿線城市提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗。沿線國家和地區(qū)可以結(jié)合自身的文化資源特色，借鑒曲江新區(qū)的發(fā)展模式，在曲江新區(qū)的帶領(lǐng)下把各自的文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來。

（二）哄鄙態(tài)區(qū)在新絲路起點城市承擔的功能

哄鄙態(tài)區(qū)位于西安城區(qū)東部，北到渭河，南到繞城高速，包括哄焙恿膠鈾陌兜哪媳畢虼狀區(qū)域，規(guī)劃總面積129平方公里，其中集中治理區(qū)89平方公里，是西北地區(qū)首個國家生態(tài)區(qū)、國家水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)示范區(qū)，也是歐亞經(jīng)濟論壇永久會址、2011西安世界園藝博覽會、西安金融商務(wù)區(qū)和西安領(lǐng)事館區(qū)所在地。

1、金融服務(wù)的領(lǐng)航者

對西安金融商務(wù)區(qū)在絲綢之路經(jīng)濟帶建設(shè)中的作用，陜西亦有明確定位。2013年11月，陜西省委書記趙正永在 “加快絲綢之路經(jīng)濟帶新起點建設(shè)座談會”上的講話中明確提出，要“加快建設(shè)面向中亞、服務(wù)西部的區(qū)域性金融中心”。

西安金融商務(wù)區(qū)作為陜西省重點建設(shè)的區(qū)域性國際金融中心，是西安國際大都市的金融核心區(qū)，關(guān)中――天水經(jīng)濟區(qū)金融服務(wù)支持基地，中國西部區(qū)域金融創(chuàng)新實驗區(qū)，它已初具規(guī)模。

2、綠色發(fā)展的引領(lǐng)者

哄鄙態(tài)區(qū)圍繞水環(huán)境建設(shè)和生態(tài)保護，以骸㈠焙游軸線，以雁鳴湖、世博園、桃花潭、國家濕地公園為輻射點，構(gòu)建河湖相連的生態(tài)水系網(wǎng)絡(luò)，形成了大水大綠的城市生態(tài)廊道，成為全國生態(tài)文明建設(shè)試點區(qū)。并使2007 F1摩托艇世錦賽、2011西安世園會、2013環(huán)中國自行車賽等大型活動在哄彼忱舉辦，且使被譽為西安國際化開篇之作的歐亞經(jīng)濟論壇永久會址于2007年落戶哄薄U廡┒忌動地體現(xiàn)了生態(tài)的價值，也為西安國際大都市增添了靚麗一筆――“綠色”，從而，哄鄙態(tài)區(qū)承擔起了展示國際大都市西安生態(tài)文明的重任。同時，為“絲綢之路經(jīng)濟帶”上的還在徘徊茫然不知如何走生態(tài)之路的地區(qū)指明了方向，提供了可以借鑒的經(jīng)驗。

三、曲江新區(qū)與哄鄙態(tài)區(qū)的協(xié)同發(fā)展

（一）兩區(qū)協(xié)同發(fā)展的含義

赫爾曼?哈肯指出，“協(xié)同學是一門橫斷學科（交叉學科），

它研究系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間怎樣合作以產(chǎn)生宏觀的空間結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu)或功能結(jié)構(gòu)”。“協(xié)同作用”是協(xié)同學與協(xié)同理論的基本概念，實際上就是系統(tǒng)內(nèi)部各要素或各子系統(tǒng)相互作用和有機整合的過程[3]。

本文研究的兩區(qū)協(xié)同發(fā)展正是基于赫爾曼?哈肯所提出的協(xié)同學思想，是指西安市兩個新區(qū)之間協(xié)調(diào)與共生，自成一體，形成高效和高度有序化的整合，實現(xiàn)兩區(qū)“一體化”運作的經(jīng)濟發(fā)展方式。通過兩區(qū)的協(xié)同發(fā)展，充分發(fā)揮曲江新區(qū)的文化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和哄鄙態(tài)區(qū)的生態(tài)資源、會展業(yè)及金融產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，帶動兩區(qū)文化旅游、生態(tài)旅游、會展旅游、金融服務(wù)業(yè)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展，使西安國際化大都市的文化、生態(tài)和金融形象更加鮮明、突出。

（二）兩區(qū)協(xié)同發(fā)展的有利條件

1、區(qū)位條件

曲江新區(qū)和哄鄙態(tài)區(qū)所處的位置臨近，如圖1所示，交通便利，為文化產(chǎn)業(yè)、旅游、會展和金融業(yè)等產(chǎn)業(yè)的跨區(qū)協(xié)同發(fā)展提供了便利的交通條件。

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航空微電子及關(guān)鍵技術(shù)

以集成電路為核心的微電子技術(shù)，在軍事通信、軍事指揮、軍事偵察、電子干擾和反干擾、無人機、軍用飛機、導彈，雷達、自動化武器系統(tǒng)等方面得到廣泛應(yīng)用，覆蓋了軍事信息領(lǐng)域的方方面面。因此，現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭又被稱為“芯片之戰(zhàn)”。出于國防裝備的需要，世界軍事強國不僅重視通用微電子技術(shù)發(fā)展，也十分重視專用微電子技術(shù)的發(fā)展。這是因為專用微電子產(chǎn)品不僅在國防裝備中應(yīng)用廣泛，而且對國防裝備的作戰(zhàn)效能起著關(guān)鍵作用。美國提出，在其防務(wù)的技術(shù)優(yōu)勢中，集成電路是最重要的因素。20世紀80年代美國就將集成電路列為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。決定航空電子系統(tǒng)成本和技術(shù)的關(guān)鍵和核心，是以航空關(guān)鍵集成電路和元器件為核心的航空微電子技術(shù)和產(chǎn)品。

當前微電子科學技術(shù)一個重要的發(fā)展方向，就是由集成電路（IC）向集成系統(tǒng)（IS）轉(zhuǎn)變，并由此產(chǎn)生了微系統(tǒng)。微系統(tǒng)有兩重含義：一是將電子信息系統(tǒng)集成到硅芯片上，即信息系統(tǒng)的芯片集成——片上系統(tǒng)或System on-a-Chip（SoC）。另一含義就是微電子機械系統(tǒng)（MEMS）和微光機電系統(tǒng)。

SoC將一個基于PCB上實現(xiàn)的系統(tǒng)功能盡可能的轉(zhuǎn)化為基于功能、性能高度集成的基于硅的系統(tǒng)級芯片實現(xiàn)。因此，SoC盡可能多的集成系統(tǒng)的功能，可以減小系統(tǒng)體積重量，提高系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的可靠性，并能降低系統(tǒng)的制造成本。

MCM（Multi-Chip Module）是利用先進的微組裝技術(shù)將多個（2個或以上)集成電路管芯及其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內(nèi)，形成具有一定部件或系統(tǒng)功能的高密度微電子組件。基于MCM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的系統(tǒng)級封裝SIP（System in Package），是將整個應(yīng)用系統(tǒng)中所有的電路管芯和其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內(nèi)的技術(shù)。MCM/SIP技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用將是突破傳統(tǒng)封裝固有瓶頸的一種有效途徑，實現(xiàn)信息技術(shù)的發(fā)展對集成電路的封裝密度、處理速度、體積、重量及可靠性等方面提出新的應(yīng)用要求。

上世紀90年代，美國NASA為實現(xiàn)太空飛船小型和微型化提出先進飛行計算機計劃（AFC），將MCM 作為在微電子領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位的重要技術(shù)加以發(fā)展，并確定其為2010年前重點發(fā)展的十大軍民兩用高新技術(shù)之一。 日本一直以來都是MCM 技術(shù)的推崇者，他們建立的MCM技術(shù)協(xié)會進一步促進多芯片組件的發(fā)展與應(yīng)用。

雖然SoC可以集成多種功能IP，但多工藝混合的IP難以采用SoC在單一硅片上實現(xiàn), 因此雖然SoC發(fā)展迅速，但并不能取代MCM/SIP技術(shù)，一定程度上來講，MCM/SIP技術(shù)是對SoC實現(xiàn)小型化的重要補充。因此，SoC/MCM（SIP）技術(shù)固有的技術(shù)優(yōu)點，是航空電子系統(tǒng)低功耗、高性能、高可靠、超小型化的發(fā)展的永恒追求，也是航空電子系統(tǒng)發(fā)展迫切需要的核心技術(shù)之一。

航空微電子產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

航空電子系統(tǒng)所用關(guān)鍵集成電路與元器件的基本上可以分為四大類別：通用高端芯片、航空專用集成電路、機載任務(wù)子系統(tǒng)專用處理芯片、航空核心元器件。

1、通用高端芯片，主要是指處理類、存儲類、電源類、A/D、D/A、OP等類別的集成電路。高端通用芯片決定航空電子系統(tǒng)的整體性能，是航空系統(tǒng)中不可缺少的一類重要器件。由于武器裝備發(fā)展的需求超前于我國集成電路的研制和國產(chǎn)化，各項主戰(zhàn)裝備進入設(shè)計定型時，國內(nèi)出現(xiàn)無“芯”可用的狀況，導致定型裝備的高端通用芯片基本依賴于進口，在重點型號中幾款用量大的CPU芯片大都要依靠進口，只有少數(shù)是國產(chǎn)化的CPU芯片，而且性能都比較低。

2、航空專用集成電路，主要包是指總線網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)標準協(xié)議，以及使用MCM、SIP設(shè)計的模塊。航空專用集成電路一般分為兩種：第一種是滿足航空標準、協(xié)議和規(guī)范的專用電路，如支持ARINC429協(xié)議、1553B協(xié)議、光纖通道FC-AE協(xié)議等的電路，它決定了航空電子系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。這類芯片主要是總線協(xié)議處理類芯片，是航空電子系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)”，遍布飛機的各個部件和角落。第二種是滿足飛機應(yīng)用環(huán)境要求的專用集成電路。這類芯片是面向航空電子系統(tǒng)的應(yīng)用需求特點開發(fā)的芯片。歐美新一代飛機研制中，廣泛使用了SoC/MCM(SIP)技術(shù)手段，實現(xiàn)低功耗、高性能、高可靠性、超小型化的最終目標。為了達到F-22等新一代飛機綜合核心處理機（ICP）對“性能/體積”方面的要求，美國“寶石臺”計劃中定義了多達12種MCM。

3、機載任務(wù)子系統(tǒng)專用處理電路，主要包括彈載計算機小型化核心芯片、頭顯定位處理系統(tǒng)芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片以及機載防撞系統(tǒng)綜合信號處理芯片等。機載任務(wù)子系統(tǒng)專用處理電路是決定航電任務(wù)子系統(tǒng)或設(shè)備某些特定性能的專用集成電路，如彈載計算機、頭顯定位處理系統(tǒng)芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片和機載防撞系統(tǒng)綜合信號處理芯片。目前國內(nèi)該類任務(wù)子系統(tǒng)多采用專用電路板卡實現(xiàn)，缺點主要在于體積大、功耗高、集成度低、數(shù)據(jù)處理時間長等。

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關(guān)鍵詞：電路圖　讀圖　技巧

一、讀集成電路圖要做到“三清楚”

分析彩色電視機整機電路圖，首先要弄清楚整機集成電路塊的使用情況，即采用的是什么機心的電路。

1、集成電路的類型要清楚。即要弄清楚整機電路圖中所使用各集成塊的類型和型號，這是識讀集成電路圖的第一步。集成塊類型可分為圖像通道集成塊，伴音通道集成塊，伴音功放集成塊，解碼集成塊，行掃描集成塊，場掃描集成塊，場輸出集成塊，遙控微處理器集成塊，節(jié)目存儲器集成塊，字符存儲集成塊，開關(guān)電源集成塊和模擬開關(guān)集成塊等。首先要分清楚集成塊類型，還要弄清楚具體型號。很多不同型號的集成塊，其內(nèi)部功能和電路結(jié)構(gòu)是相同的；有的電路結(jié)構(gòu)不同，但能完成相同的功能。了解了具體型號，才能掌握集成塊的基本功能。

隨著集成電路集成度的不斷提高，整機中集成塊的數(shù)量也再不斷減少，由早期的六片機發(fā)展到四片機，以及現(xiàn)在市場上流行的兩片機和單片機。集成度的提高，使集成塊的功能越來越強大，只有通過了解集成塊的型號，才能進一步熟悉集成塊的功能。

2、集成電路內(nèi)部的信號通路要清楚。要弄清這一點，首先要熟悉集成電路的功能框圖，明確各個框圖完成的具體功能，即熟悉輸入什么信號、輸出什么信號，信號波形、幅度和頻率等的變化規(guī)律。要熟悉各方面的聯(lián)系，熟悉信號在集成電路的流通過程。對集成電路內(nèi)部各框圖的具體電路結(jié)構(gòu)、工作過程不必深究。

3、集成電路的內(nèi)外聯(lián)系要清楚。集成電路要完成一定的功能，還要與外部單元電路和外接元器件發(fā)生聯(lián)系。首先要明確各功能框圖引出腳的功能，引出腳外接元器件的功能作用。否則，就不能看深，看懂整機電路圖。識別集成電路各引出腳，識別引出腳的外接元器件，是識讀集成電路的主要工作。同一塊集成電路，在不同的設(shè)計者手中，可能設(shè)計出不同的外接元器件網(wǎng)絡(luò)。另外，要弄清楚集成電路與分立件單元電路的聯(lián)系，這些分立件單元電路往往是識讀電路的難點，這些難點不突破，就不能正確、全面識讀整機電路圖。

二、劃分整機電路的方法

識讀整機電路框圖，弄清電路結(jié)構(gòu)，是看懂彩電電路的第一步。但實際上常常很少能同時得到電路框圖和原理圖，將兩種圖對照識讀。檢修中遇到更多的，則是將印制電路板實物，與電路圖對照，以確認某各元器件屬于哪部分電路。這樣，如何在整機電路原理圖上劃分電路結(jié)構(gòu)，得到相應(yīng)的框圖，常常是識圖的第一步。根據(jù)實踐經(jīng)驗，劃分整機電路框圖的方法有以下幾種：

1、以主要元器件為線索，這是讀圖實踐中最常用的方法。彩電型號、電路盡管千變?nèi)f化，但他們的主要部件和基本功能是不變的，所以在印制電路扳上找到顯像管、行輸出變壓器高頻頭等體積較大的元器件，或在電路圖上找到這些元器件符號后，就能確認它們周邊所屬的電路系統(tǒng)。例如，與天線插孔相連的高頻頭，而沿高頻頭IF端引線，就能找到圖像中頻路；由顯像管陰極，可以找到視頻輸出電路；由顯像管陽極供電導線就可以找到行輸出變壓器；由行輸出變壓器可以找到行輸出管，逆向推下去就能找到整個行電路；由行、場偏轉(zhuǎn)線圈可以找到行場輸出電路；由揚聲器可以找到音頻功放電路；由電源插頭可以找到開關(guān)電源電路；由開關(guān)變壓器的二次側(cè)各路供電導線，可以找到場輸出、行輸出和CFU等系統(tǒng)功能電路。

大部分彩電電路中，元器件符號標注有一種習慣做法，即對同一系統(tǒng)或同一單元電路中的元器件，采用同一數(shù)字作為序號開頭。例如，看到某一圖樣中開關(guān)電源部分元器件序號都是7XX。那么標注序號為C705的電容，或標號為VD709的二極管必然是在電源部分。同樣道理，如果想知道某個序號為VD603的二極管屬哪部分電路，只要看到印制電路板上行輸出變壓器序號為T602，馬上就可以判斷它是行電路器件。注意：廠方用于生產(chǎn)線上的樣圖，容易麼損，為保持清晰，一般元件序號與其代號平排，不采用下腳標方式，如R512，不寫做R512，這一點是國家標準不完全相對。

2、以機心類型為線索。目前彩電型號雖多，但是許多彩電采用的是同一種機心，所以一旦看到相似的電路，或是確定彩電的機心類型，就能了解它們的電路結(jié)構(gòu)。當然，這是需要積累資料，掌握一些典型機心的電路結(jié)構(gòu)。這種方法對一些型號系列化彩電電路的框圖認定簡潔有效。

3、以集成塊為線索。無論在整機電路圖中，還是在印制電路板實物中，集成塊都是“顯眼”的器件，很容易找到和辨認型號。查清彩電電路中使用了哪些集成塊，以及主要集成塊(包括小信號處理器、CPU和存儲器等)型號，就能根據(jù)資料認定機心類型和電路結(jié)構(gòu)。這也是識讀彩電電路的常用方法。

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【關(guān)鍵詞】競賽；集成電路；教學改革

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成電路在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開發(fā)中心正逐步向我國轉(zhuǎn)移。我們肩負重大的歷史使命，是要把我國建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國進而成為集成電路強國[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。對學生來說，競賽為他們提供了一個開闊眼界、互相學習和交流的好機會，這是任何課堂教學都無法替代的；對指導老師來說，競賽可以促進他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學理念，改進落后的課程體系，積極尋求新的教學模式，真正做到教學目標、教學內(nèi)容和教學方法與時俱進，切實達到面向應(yīng)用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學目標[2]。實踐表明，開展大學生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學改革起了一定的引導作用，極大的強化了學生繪制版圖和電路設(shè)計能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。

1.立足現(xiàn)實，拓寬應(yīng)用

本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學專業(yè)學生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、獨立思考和操作能力，鞏固和加深所學專業(yè)知識基礎(chǔ)，推動京津地區(qū)高校微電子學專業(yè)的交流和發(fā)展，并對國產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動作用。

2011年北京大學生集成電路設(shè)計大賽分成大學本科和研究生兩個級別（本科生組33個組；研究生33個組），每組3人，進行筆試和上機操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊員獨立完成，最終成績計入小組總分；上機操作，以小組形式參加。

2.正確的指導思想

電子學會組織的此次大學生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學實際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導思想。

“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領(lǐng)導、專家、學者和我校學科部領(lǐng)導、老師及每個參賽隊員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學改革，充分調(diào)動學生學習積極性，吸引更多的學生參加各類競賽和科技活動，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業(yè)，他們對參賽學生的青睞，對于與學校合作的重視，也正是我們學校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場對優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進而能明確培養(yǎng)目標，并在平時的課程教學中加以滲透，在教學中不斷改進；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗，不斷學習別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學中不斷改進；在參賽中提高教師的指導水平和改進教育教學方法；在參賽中提高學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學生集成電路設(shè)計競賽的最終目的。

3.準備認真，重在過程

承辦方北方工業(yè)大學周密的準備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學和華大九天公司組織的集訓為成功參賽奠定了扎實的基礎(chǔ)。

在學科部領(lǐng)導和各位老師的努力下，在實驗室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓人員的大力支持下，我們組織了兩個階段的集中培訓，并在培訓的基礎(chǔ)上進行了有針對性的輔導練習，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對學生和老師起到了很好的引導和督促作用，保證了良好的訓練環(huán)境，營造了積極向上的參賽氛圍。

在電子競賽的準備過程中，適逢暑假，假期長，學生們可以充分利用暑假時間認真復(fù)習電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計等課程的理論知識。同時，學生們還學習華大EDA軟件，進行實際電路和版圖繪制上機練習，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實踐的學風。通過競賽準備，學生需要綜合運用所學知識，解決競賽中遇到的各種問題，提高了運用理論知識解決實際問題的能力。通過競賽準備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進了師生情誼，提高了團隊作戰(zhàn)能力。通過競賽準備，找出了自己在知識上的不足，明確了社會的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標，產(chǎn)生了學習新的動力。

4.參賽對嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計教學改革的啟示

北京大學生集成電路設(shè)計競賽對于培養(yǎng)學生參加實踐的積極性、理論聯(lián)系實際的學風和團隊意識有著重要作用，競賽給學生提供了一個施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機會和平臺。并對高校集成電路設(shè)計課程的教學內(nèi)容和電子科學與技術(shù)的課程體系改革和學生今后工作起到一定的引導作用。

4.1 知識整合的系統(tǒng)教學思想

自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測飛速發(fā)展。面對集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢，教學工作也要與時俱進，不斷改革創(chuàng)新。我承擔《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程，深深體會到微電子專業(yè)的學生學習嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因為芯片的設(shè)計方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時需要對典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計SOC芯片時才會有系統(tǒng)的設(shè)計思想[5]，又會對處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對微電子專業(yè)的學生講授嵌入式系統(tǒng)時，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學生不僅對處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來進行芯片的設(shè)計，既是使用者，又是設(shè)計者。學生在學習集成電路設(shè)計的課程時，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計概念，整合學生對各個課程的分離的知識內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運用所學知識解決系統(tǒng)問題。通過增加實驗和上機課時，提高學生將理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。

4.2 改革傳統(tǒng)的教學模式

我國的大學課堂教學模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標下，他們所倡導的課堂教學結(jié)構(gòu)和施教程序越來越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學”的陳腐教學思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學，決定了學生在整個教學過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學生的創(chuàng)造性思維，對學生自學能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴重的障礙[2]。

現(xiàn)代教育理論指出：指導學生從實踐和探索中通過思考獲取知識，又在解決問題的探索活動中，運用已獲得的知識和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。

本次競賽上午閉卷完成理論知識的考試。本科生的上機操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計一個計數(shù)器電路，然后進行原理圖的繪制，再次進行版圖繪制，進而進行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗證，并撰寫設(shè)計報告。學生需要利用數(shù)字電路中所學的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計出具體的CMOS電路和版圖，并進行驗證。同時還需要構(gòu)造出計數(shù)器所需的時鐘電路。在上機的開始一個半小時中，指導老師可以參與指導，這樣增加了比賽中老師對學生的限時指導內(nèi)容，更有利于學生的競賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。

學生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗證到撰寫報告等環(huán)節(jié)。通過競賽，使學生能親自感受一個簡單的集成電路設(shè)計流程，培養(yǎng)了學生的系統(tǒng)設(shè)計概念。學生從早晨9點一直進行到下午六點，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個小時的上機電路繪制和驗證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保持堅韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學生的合作精神和團隊精神，鍛煉了學生的毅力和體力。

施教之功，貴在引導。可以看出，競賽在很大程度上符合現(xiàn)代教育理論的要求，符合學生的認知規(guī)律。以學生為主體、教師為主導的教學模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程教學中，增大課程的實驗內(nèi)容，學生帶著問題，進行學習，進行思考、小組討論，經(jīng)老師點撥，實現(xiàn)了運用所學理論解決實際問題的過程，既培養(yǎng)了學生的綜合能力，又完成了教學任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。

施教之旨，在于培養(yǎng)學習方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學生的主動性，引導他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進行報告或?qū)嶒炑菔尽W生反映效果很好，獲取了知識，又培養(yǎng)了學生自學能力和主動獲取知識的方法。

5.引導學生參與科研，撰寫學術(shù)論文

通過大賽引導大學生形成一股扎扎實實的學習和研究的風氣。激發(fā)學生在專業(yè)領(lǐng)域的學習興趣，參與到老師平時的科研中，增加動手實踐的機會。并在科研中進一步培養(yǎng)學生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對于取得的研究成果，可以引導學生撰寫論文，并能在廣大同學中起到表率作用。

6.結(jié)束語

培養(yǎng)二十一世紀集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。正確的指導思想、科學的組織程序、踏實認真的準備工作以及大賽對校企合作、對教學改革將產(chǎn)生重要的影響。實踐表明，開展大學生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學改革起一定的引導作用，極大的強化了學生繪制版圖、電路設(shè)計能力和集成電路設(shè)計思想。

參考文獻

[1]甘學溫,趙寶瑛等.集成電路原理與設(shè)計[M].北京:北京大學出版社,2007.

[2]陳建英,李濤,撒曉英.抓住競賽契機 深化計算機專業(yè)教學改革[J].西南民族大學學報·自然科學版,2010,36(9):75-77.

[3]Ahmet Bindal,Sandeep Mann,Billal N.Ahmed.An Undergraduate System-on-Chip

(SoC)Course for Computer Engineering Students[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,2005,48(2)：P279-289.

[4]Lei Jing,Zixue Cheng,Junbo Wang.A Spiral Step-by-Step Educational Method for Cultivating Competent Embedded System Engineers to Meet Industry Demands[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,1-10.

[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,

2569-2663.

致謝：競賽工作是由國家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業(yè)大學博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020

篇8

關(guān)鍵詞：快速啟動電路；欠壓保護；遲滯電壓

中圖分類號：TN432 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

欠壓保護也稱低電壓保護[1，2]，是指集成電路中由于某種原因使得電源電壓值降低到一定的極限值時，欠壓保護電路能夠檢測到電源電壓較低，將芯片關(guān)斷并保持與電源的切斷狀態(tài)，待電源電壓恢復(fù)到一定的大小時，芯片可恢復(fù)工作。

欠壓保護電路是集成電路設(shè)計中必不可少的模塊，是保證系統(tǒng)在工作環(huán)境異常情況下能夠保持系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的欠壓保護電路[3]利用電阻對電源電壓進行分壓，將分壓后得到的電壓與參考電壓通過遲滯比較器進行比較，從而檢測電源電壓是否欠壓。因此，欠壓保護電路需要外部參考電壓，電路的獨立性較差；同時，引入遲滯比較器和電阻分壓電路，使得電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，也增大了電路的面積。

本文提出一種新型欠壓保護電路，電路不需要使用外部參考電壓[4]和遲滯比較器[5]，利用一種類似于帶隙基準PTAT電流源的電路結(jié)構(gòu)完成對電源電壓的檢測和比較；同時，巧妙地利用負反饋實現(xiàn)了電路對電壓檢測的遲滯功能；最后，電路設(shè)計了提高電路啟動速度的單元模塊電路，確保了欠壓保護電路在電源電壓恢復(fù)正常后電路能夠迅速正常工作。

一、欠壓保護電路分析與設(shè)計

新型欠壓保護電路的原理如圖2所示，電路主要由三部分組成：類帶隙基準PTAT電流源的電壓檢測電路；負反饋電路構(gòu)成的遲滯電路模塊；快速啟動電路。其中，電壓檢測電路由三極管Q1、Q2，電阻R1、R2、R5、R6、R7和MOS管MP1、MP2、（一）核心電路工作原理

在圖2所示的新型欠壓保護電路中，三極管Q1、Q2和電阻R1、R2構(gòu)成類似于帶隙基準電壓源的欠壓保護電路核心部分。三極管Q1的面積為Q2的n倍，三極管Q1和Q2的基極電位為電源電壓經(jīng)過分壓后得到的電壓VO1。

當電源電壓從零開始上升并達到一定的值之后，三極管Q1和Q2打開并流過電流，MOS管MP1、MP2，電阻R1、R2組成的電路正常工作。

（二）遲滯原理

為了避免當電源電壓大小在翻轉(zhuǎn)閾值電壓附近周圍變化時，欠壓保護電路的輸出結(jié)果在翻轉(zhuǎn)閾值周圍出現(xiàn)反復(fù)高頻變化，電路引入了正反饋電路，NMOS管MN3隨著輸出電平的高低導通或者關(guān)斷。

當電源電壓較低，輸出電平為低電平時，NMOS管MN3導通，此時

當VREF具有零溫度系數(shù)時，遲滯電壓 也具有零溫度系數(shù)，這也是本電路的優(yōu)點之一。

（三）快速啟動電路原理

在集成電路的設(shè)計中，欠壓保護電路作為集成電路的保護單元模塊，必須在電路整體啟動之前工作，因此保護電路的啟動速度必須得到重視。在以往的欠壓保護電路的設(shè)計中，一般只關(guān)注保護電路的自啟動問題，而忽略保護電路啟動速度的分析和優(yōu)化。

新型欠壓保護電路在不需要使用外部參考電壓的同時，優(yōu)化了電路的自啟動過程。當電源電壓VDD由低電平逐漸上升至高電平時，三極管Q3的基極與三極管Q4的集電極電位也隨之上升，三極管Q3優(yōu)先于三極管Q1和Q2導通，使得MP1柵極電位隨之下降。當電源電壓上升至一定大小時，Q1和Q2開始工作，MP1導通，電路正常工作，三極管Q3和Q4加快了電路寄生電容存儲電荷的泄放速度，加快了電路的啟動速度。同時，當電路正常工作時，Q1發(fā)射極電壓VE1上升，三極管Q3隨之關(guān)閉，快速啟動電路不再影響電路正常工作。

二、仿真結(jié)果與分析

三、結(jié)束語

本文設(shè)計的欠壓保護電路，充分利用了類帶隙基準PTAT電流源結(jié)構(gòu)中電源電壓大小對PTAT電流大小的影響，完成了電源電壓的檢測功能；利用電阻分壓原理來調(diào)整欠壓保護閾值，通過調(diào)節(jié)電阻分壓電路從而調(diào)整遲滯電壓閾值的大小；同時，優(yōu)化了啟動電路設(shè)計，電路具有啟動時間短的優(yōu)點。該電路使用較少的器件完成了整個電路的設(shè)計，在滿足高檢測精度的同時降低了功耗。

參考文獻：

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[7]Gray P R，Meyer R G.Analysis and Design of Analog Integrated Circuits[M].John Wiley，2001.

篇9

關(guān)鍵詞： 《射頻集成電路設(shè)計》課程 教學改革 理論教學 實驗教學

當前無線通信、全球定位及雷達等行業(yè)的爆炸性增長推動射頻（RF）電路設(shè)計領(lǐng)域再次興起，對射頻集成電路設(shè)計工程師的需求巨大。不少高校已將《射頻集成電路設(shè)計》課程作為電子信息類學生的專業(yè)必修課。射頻集成電路設(shè)計與低頻模擬集成電路設(shè)計及分立射頻電路設(shè)計是完全不同的工作。本課程涉及多方面的基礎(chǔ)知識、信息量大、實踐性強，因此搞好射頻集成電路的教學工作對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識、提高就業(yè)競爭力等方面均具有重要意義［1］。

一、理論教學方面

1.兼顧基礎(chǔ)性與工程性確定授課內(nèi)容。

目前，“射頻集成電路設(shè)計”課程有大量的國內(nèi)外優(yōu)秀教材可選，如Thomas H. Lee著的“The design of CMOS radio frequency integrated circuits”，Reinhold Ludwig及Pavel Bretchko著的“RF circuit design：Theory and applications”，W. Alan Davis及Krishna K. Agarwal著的“Radio frequency circuit design”，等等。不同的教材針對的讀者各不相同，有的針對具有堅實理論基礎(chǔ)的研究生，有的針對工程技術(shù)人員。針對本科生的教學，前期應(yīng)講授基本理論知識，使學生快速進入射頻領(lǐng)域，接著轉(zhuǎn)向更實用的射頻集成電路設(shè)計，避開冗長的數(shù)學推導。講授內(nèi)容包括傳輸線分析、Smith圓圖、多端口網(wǎng)絡(luò)、濾波器設(shè)計、放大器設(shè)計及振蕩器、混頻器設(shè)計等。

建立并完善彈性教學制度。在教學目標不變的情況下，教學計劃根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整，從提高就業(yè)競爭力的角度使學生得到專業(yè)化訓練，綜合培養(yǎng)職業(yè)技能與職業(yè)意識。

2.利用生動形象的課件輔助教學。

多媒體課件是提高課堂教學質(zhì)量的重要手段。制作課程的電子課件，反映教師的授課思想，體現(xiàn)授課內(nèi)容精華，使學生提綱挈領(lǐng)地掌握知識要點。課件中穿插圖片、動畫、視頻等媒體素材［2］，力求生動形象，使學生印象深刻。課件與板書相互補充，取長補短，避免枯燥的課堂講解，很好地完成教學目標。在多媒體課件的教學過程中，不斷積累經(jīng)驗，注重與同類課件之間的交流，取其所長，不斷完善。教師應(yīng)不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力，使多媒體課件真正發(fā)揮集中性和交互性的作用，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學生的學習興趣，激發(fā)學生的感官效能，加快知識點的接收、理解和記憶，促進學生自主學習，提高教學效率。

3.以教師為主導和以學生為主體相結(jié)合。

教學過程中，教師起主導作用。教師不僅要有豐富扎實的理論知識和實踐操作能力，而且要有豐富的教學、科研經(jīng)驗。要利用教學、科研、產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合的新型模式，將科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學優(yōu)勢，用科研、產(chǎn)業(yè)的成果豐富和完善射頻集成電路的理論與實踐教學。要通過課程項目研究開發(fā)、項目教學與成果轉(zhuǎn)化，做到與行業(yè)接軌。在課程項目化過程中要與企業(yè)建立密切的聯(lián)系，在課程內(nèi)容和實踐教學體系的設(shè)置上不斷調(diào)整，力求帶給學生最新的知識與技能，保證讓學生學有所用［3］。應(yīng)追蹤國內(nèi)外專業(yè)動向，對近幾年射頻集成電路領(lǐng)域所取得的成果和有待深入研究的問題進行介紹，保證課程內(nèi)容的時效性與先進性，讓學生了解射頻集成電路行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，激發(fā)學生的學習興趣，取得較好的教學效果。

高質(zhì)量的課堂教學不僅與教師的專業(yè)知識、教學能力有關(guān)，學生的專業(yè)背景、學習能力和學習態(tài)度對課堂教學的有效性也有一定的影響。教師在授課過程中要活躍課堂教學氣氛，循序漸進地引導學生進行思考，培養(yǎng)其自主學習能力、表達交流能力，營造快樂學習的氛圍。

二、實驗教學方面

1.從基礎(chǔ)性、全面性、工程性三個方面完善實驗內(nèi)容。

射頻集成電路的問題較多地表現(xiàn)在電路匹配、靈敏度、器件參數(shù)一致性等問題，解決這些問題需要有強大的工具支持。ADS（Advanced Design System，先進設(shè)計系統(tǒng)）是一種功能強大的射頻電路設(shè)計工具［4］。實驗內(nèi)容的設(shè)置包括基礎(chǔ)部分和工程部分，并兼顧全面性的要求。基礎(chǔ)部分包括DC仿真、AC仿真、S參數(shù)仿真、瞬態(tài)仿真等，工程部分包括射頻濾波器、低噪聲放大器、混頻器設(shè)計等。

2.建立網(wǎng)絡(luò)教學平臺。

網(wǎng)絡(luò)教學平臺在時間和空間上對課堂教學進行了擴展。下載中心有大量的與課程相關(guān)的資料，包括國內(nèi)外優(yōu)秀教材推薦，國內(nèi)外射頻領(lǐng)域的優(yōu)秀團隊及最近研究進展，實用軟件學習指南，典型的工程實例，等等，為感興趣的學生進行更深入的研究提供了捷徑。學生可在網(wǎng)上與教師進行交流、挖掘潛在人才。

三、結(jié)語

本文從理論教學和實驗教學兩個方面對“射頻集成電路設(shè)計”課程教學改革進行了有益的探討。經(jīng)過近幾年的研究及建設(shè)，本課程的教學取得了較好的效果，深受學生好評。

參考文獻：

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［2］王云，褚慶昕，涂治紅.射頻電路與天線立體化實驗教材建設(shè)［J］.中國現(xiàn)代教育設(shè)備，2011，11：124-126.

篇10

【關(guān)鍵詞】石英晶體諧振器;集成電路;二次封裝

隨著時代的進步，改革開放的不斷深入，科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，新產(chǎn)品、新器件層出不窮。我們引進了鐘振這種新型器件，它是將普通晶體振蕩器的除石英諧振器外的諸多元件集成于一塊標準的可封裝的集成電路中，在相應(yīng)頻段焊上不同的石英諧振器就成為了不同頻率的振蕩器，它是一種新型的晶體器件。石英諧振器的頻率在一定條件下直接決定了鐘振的頻率，要制作不同頻率的鐘振，實質(zhì)上就是制作與之配套的不同頻率的石英諧振器，因此石英諧振器是鐘振的核心部分。

1.產(chǎn)品主要技術(shù)指標

頻率―溫度穩(wěn)定度：≤±30×10-6;

工作溫度：-55℃～+125℃;

基準溫度初始精度：≤±3×10-6;

頻率―電壓允差：≤3×10-6;

輸出波形：方波;

占空比：45%～55%;

短期頻率穩(wěn)定度：0.05ppm/s;

電源電壓：+5V±0.5V;

外形尺寸：20.8mm×13mm×5.6mm。

2.技術(shù)難點

2.1 寬溫頻率―溫度穩(wěn)定度

在-55℃～125℃超寬溫度范圍內(nèi)使其頻率溫度穩(wěn)定度達30ppm，且體積又小，難度是很大。采用石英晶體諧振器計算機輔助設(shè)計軟件，計算晶體角度，為保證溫度頻差，對晶體切角進行了大量試驗驗證，對EFG角度分選出各種角度做成的晶體用美國S&A公司制造的2200晶體綜合參數(shù)測試系統(tǒng)，反復(fù)幾次的溫度測試、數(shù)據(jù)取樣論證，得出結(jié)論角度選為AT切35°30'±0.5'，滿足技術(shù)要求。

2.2 高可靠性的保證

電子系統(tǒng)向著小型化和高密度化發(fā)展，使得其內(nèi)部熱功率密度增加，可靠性降低。降低電路的功耗，是減少系統(tǒng)內(nèi)部溫升的主要途徑。盡量采用低功耗器件，在滿足工作速度的情況下，盡量選用CMOS電路，此電路就是選用CMOS電路。同時又改變了通用鐘用晶振加工工藝，以往晶片封裝，晶片易損壞，現(xiàn)把整個薄膜電路改為印制電路板形式，并且把軍用元件，石英晶體牢固的焊在印制電路板上，使元器件與印制電路板成為一體，此設(shè)計方案起到雙重保護作用，這樣能經(jīng)受較大的振動和沖擊，滿足用戶的技術(shù)需求，在結(jié)構(gòu)上采用二次焊封裝技術(shù)，密封性好，這樣就確保該振蕩器能穩(wěn)定可靠的工作。

2.3 基準溫度初始精度

針對鐘振來說想達到基準溫度初始精度±3ppm這個精度是很難的，晶體的頻率溫度轉(zhuǎn)折點約在27℃左右，既要保證寬溫溫度特性，又要保證±3ppm的基準溫度初始精度，必須采用功耗小的集成電路來實現(xiàn)，集成電路功耗一般都在25mA左右，通過增大電路中反饋偏值電阻，來減小電流，使電流達到10mA左右，降低功率，再采取晶體外殼大面積接地來散熱，降低電流通過晶體產(chǎn)生熱量使其頻率漂移，滿足此項指標要求。

3.振蕩電路的設(shè)計

3.1 設(shè)計方案

振蕩器是一種把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ㄐ问降闹芷诮蛔兊男盘柊l(fā)生器。振蕩系統(tǒng)可以是LC組成的振蕩回路，稱作LC振蕩器。而LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度只能達到10-2～10-3量級。許多應(yīng)用領(lǐng)域中是不能滿足技術(shù)要求的。由于石英諧振器具有很高的Q值，能使頻率穩(wěn)定度可以提高到10-4～10-10量級或者更高。所以，在頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，就要使用石英晶體組成的振蕩器。這種晶體振蕩器體積小、性能穩(wěn)定，可以做到幾十個PPM甚至更小，完全能達到技術(shù)指標要求，滿足用戶使用需求，適合批量生產(chǎn)。

根據(jù)用戶要求的技術(shù)指標，要設(shè)計一種高可靠并適用溫度超寬，輸出波形為方波的振蕩器。通過論證，采用集成電路與晶體諧振器相結(jié)合，產(chǎn)生振蕩，組成晶體振蕩器。如圖1。這種電路設(shè)計新穎，加工方便，可靠性高，輸出頻率穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。

圖1

3.2 滿足電路振蕩的理論條件

使用表面貼裝技術(shù)把集成電路、印制電路板與石英晶體混合組成晶體振蕩器，振蕩線路由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)按閉環(huán)回路組成，如圖2所示。

圖2

此電路產(chǎn)生振蕩條件是：

a.放大器A的電壓增益A乘以反饋網(wǎng)絡(luò)F的衰減系數(shù)F的積必須大于1，即AF≥1。

b.信號通過放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)F后，其總的相移為360o的正整數(shù)倍。

4.振蕩器用晶體設(shè)計

4.1 水晶材料

水晶有天然的也有人造的，是一種重要的壓電晶體材料。不論是天然水晶還是人造水晶，都程度不同的存在一些缺陷，這些缺陷，輕的會影響晶體元件的電性能，嚴重的根本就不能使用。隨著晶體的小型化，高頻化，和高穩(wěn)定度要求，對水晶質(zhì)量的要求越來越高。因此，為保證晶體質(zhì)量，對水晶材料的質(zhì)量要求是比較嚴格的。本產(chǎn)品的要求是Q值>240萬的Z塊（或Z板）人造水晶，包裹體密度的等級標準選Ⅰ級，腐蝕隧道密度不低于3級。

4.2 石英晶片的設(shè)計

標稱頻率為30MHz的晶體，根據(jù)該振蕩器內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)及可靠性，我們選AT切泛音振動模式，晶片外形通常采用Ф=4.5mm平片倒邊。

4.3 工藝過程

4.3.1 切角的保證

對切割后為35o30'±2'的方片，進行角度校對，使其在35o30'±0.5'以內(nèi)。為了保證最終角度，經(jīng)過粗磨、改圓、精磨后的晶片再進行一次EFG角度分選，進一步保證切角的精度。

4.3.2 滾筒倒邊

利用滾筒倒邊可以有效地抑制寄生振動，減少邊緣效應(yīng)，從而改善石英片的電性能。利用進筒前后頻率，可以有效地控制倒邊寬度，倒邊頻率上升60kHz，可達預(yù)期效果。

4.3.3 拋光

對滾筒倒邊合格的石英晶片用二氧化鈰進行拋光，最后使晶片的厚度達0.168mm+ 0.003mm以內(nèi)。

4.3.4 清洗、被銀、上架點膠、微調(diào)等

工序同其它石英諧振器的加工基本相同。

4.3.5 封裝與老化

封裝采用真空電阻焊封裝，然后放入105℃±2℃烘箱內(nèi)老化168h。

5.實測結(jié)果

按照上述的設(shè)計方案對產(chǎn)品進行了生產(chǎn)試制，從測試結(jié)果看（如表1所示），振蕩器的各項指標完全達到了技術(shù)指標，滿足用戶上機使用要求。

6.結(jié)束語

鐘振由于它具有體積小，重量輕，功耗低，穩(wěn)定性好，加工方便并廣泛適用于數(shù)字電路等優(yōu)點而具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覀儾捎昧诵鹿に嚒⑿虏牧希捎昧讼冗M的晶體制造技術(shù)、使產(chǎn)品達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，在研制生產(chǎn)中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓，逐步摸索出一套適合于我們現(xiàn)有條件的加工制作工藝，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地為科研服務(wù)。

參考文獻

[1]張沛霖，鐘維烈，等.壓電材料與器件物理[M].山東科學技術(shù)出版社，1997.

[2]趙聲衡.晶體振蕩器[M].科學出版社，2008.