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第1篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

[關(guān)鍵詞]集成電路布圖設(shè)計(jì)，法律保護(hù)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)

一、引言：保護(hù)的意義

集成電路，按照《簡(jiǎn)明大不列顛百科全書(shū)》的解釋?zhuān)侵咐貌煌募庸すに嚕谝粔K連續(xù)不斷的襯底材料上同時(shí)做出大量的晶體管、電阻和二極管等電路元件，并將它們進(jìn)行互聯(lián)。[1]1958年，世界上第一塊集成電路誕生，引發(fā)出一場(chǎng)新的工業(yè)革命。集成電路的發(fā)明和發(fā)展，導(dǎo)致了現(xiàn)代電子信息技術(shù)的興起。在當(dāng)代世界新科技革命發(fā)展進(jìn)程中，以集成電路為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)為主體的電子信息是最活躍的先導(dǎo)技術(shù)，同時(shí)又是一種嶄新的具有巨大潛力的生產(chǎn)力。而從生產(chǎn)的規(guī)模和市場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)看，2000年世界上集成電路的銷(xiāo)售額約為2000億美元，目前世界集成電路的人均消費(fèi)量大約為20-30塊。[2]中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于60年代，雖然在發(fā)展速度上滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但也已經(jīng)初具規(guī)模并在不斷壯大之中。有人認(rèn)為，“集成電路工業(yè)不僅是現(xiàn)代國(guó)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，而且是影響各國(guó)未來(lái)‘球籍’的基本因素。如果把石油比作近現(xiàn)代工業(yè)的血液的話，那么完全可以把小小的芯片（集成電路）比作先導(dǎo)和超現(xiàn)代工業(yè)和生活的某種‘母體’，它是一個(gè)國(guó)家高附加值收益的富源，也是其綜合國(guó)力的基石。”[3]因此，從國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向來(lái)看，我們需要為集成電路工業(yè)的發(fā)展提供制度上的激勵(lì)，而最根本的促進(jìn)措施就是在集成電路的最初開(kāi)發(fā)完成（形成布圖設(shè)計(jì)）的時(shí)候賦予開(kāi)發(fā)者一定的權(quán)利，使相關(guān)保護(hù)可以延及于其后的生產(chǎn)過(guò)程。

而從動(dòng)態(tài)的市場(chǎng)交易層面來(lái)考察，我們也可以發(fā)現(xiàn)對(duì)集成電路布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行保護(hù)的意義。依照科斯定理，技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的背后是巨大而復(fù)雜的創(chuàng)造性勞動(dòng)投入與資本投入，這需要仰仗市場(chǎng)來(lái)收回成本與獲取收益，而一個(gè)重要的前提是解決市場(chǎng)交易雙方的產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。[4]這一點(diǎn)不僅對(duì)含有集成電路的最終產(chǎn)品是重要的，對(duì)作為中間產(chǎn)品的集成電路布圖設(shè)計(jì)同樣重要。因?yàn)樵谏鐣?huì)化大生產(chǎn)的條件下，專(zhuān)業(yè)的分工越來(lái)越細(xì)致，交易不只是在產(chǎn)品最終完成之后才發(fā)生，而是與生產(chǎn)的過(guò)程相交織。例如一個(gè)手機(jī)的生產(chǎn)廠商可能只進(jìn)行各個(gè)部件的組裝，而核心的芯片以及其他的外殼等可能都是由別的開(kāi)發(fā)商完成的。因此在這里明確集成電路布圖設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)就是非常重要的，實(shí)際上這也是任何涉及基礎(chǔ)性技術(shù)的生產(chǎn)領(lǐng)域必然要首先解決的問(wèn)題。

對(duì)集成電路布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行保護(hù)的另一個(gè)基本考慮是維護(hù)投資者的利益。這也是當(dāng)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)立法的一個(gè)漸變的趨勢(shì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)和藥品專(zhuān)利授予等方面也有所體現(xiàn)。集成電路布圖設(shè)計(jì)的創(chuàng)造是一個(gè)以大量資金為依托、以相當(dāng)?shù)闹橇ν度霝橹鲗?dǎo)、以豐富的相關(guān)技術(shù)來(lái)支撐，并仍然有失敗風(fēng)險(xiǎn)的研發(fā)過(guò)程。[5]而新產(chǎn)品一旦上市，不法廠商利用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，對(duì)該芯片進(jìn)行解剖、顯微拍照、逐層腐蝕和分析，或者利用激光技術(shù)逐層掃描、拍照，將芯片的布圖設(shè)計(jì)復(fù)制出來(lái)，很快就能仿制出該芯片并大量生產(chǎn)，并以較低的價(jià)格占領(lǐng)原開(kāi)發(fā)者的市場(chǎng)。[6]在這種情況下，知識(shí)產(chǎn)權(quán)法應(yīng)當(dāng)為付出大量投資和智力勞動(dòng)并最早生產(chǎn)出有益的集成電路產(chǎn)品的主體提供恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。

對(duì)集成電路布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行法律保護(hù)的意義還在于通過(guò)國(guó)際貿(mào)易學(xué)習(xí)和研究國(guó)外先進(jìn)的集成電路技術(shù)，減少我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成本。如何在落后的高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，真正利用好后發(fā)優(yōu)勢(shì)，是每一個(gè)發(fā)展中國(guó)家都必須審慎考慮的問(wèn)題。筆者個(gè)人以為，在集成電路技術(shù)領(lǐng)域我們可以采用“欲擒故縱”的策略。首先明確我們保護(hù)集成電路布圖設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的立場(chǎng)，然后利用“反向工程”進(jìn)行我們自己的創(chuàng)新。當(dāng)然，這種創(chuàng)新的實(shí)行以及其后對(duì)創(chuàng)新產(chǎn)品的布圖設(shè)計(jì)保護(hù)還需要我們的企業(yè)加強(qiáng)法律意識(shí)投資，與外國(guó)廠商合作時(shí)簽訂明確的合同，避免不必要的利益糾紛。在這方面，國(guó)家專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)工程研究中心的實(shí)踐已經(jīng)提供了較好的可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。[7

第2篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:PC機(jī);C語(yǔ)言;單片機(jī);硬件;集成塊;數(shù)字集成電路測(cè)試儀

中圖分類(lèi)號(hào):TN431文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0035-02

在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)室,集成塊是常見(jiàn)的,由于它的體積較小,性能的好壞很難判斷。因此,這里提出運(yùn)用了單片機(jī)原理、C語(yǔ)言、通信原理、低頻電路、數(shù)字電路等基本知識(shí),設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于PC機(jī)的數(shù)字集成電路通用測(cè)試儀。這里主要探討硬件電路構(gòu)思與設(shè)計(jì)。

該測(cè)試儀主要是運(yùn)用單片機(jī)的接口與顯示程序和C語(yǔ)言的串行通訊程序來(lái)測(cè)試14管腳、16管腳的74Ls系列的集成塊好壞。主要用到單片機(jī)CPU集成塊89C51、驅(qū)動(dòng)器集成塊164、通信集成塊232。該測(cè)試儀運(yùn)用發(fā)光二極管實(shí)測(cè)燈與標(biāo)準(zhǔn)燈的發(fā)光情況相比較,來(lái)判斷其好壞。該方法簡(jiǎn)單方便,是實(shí)驗(yàn)室不可缺少的工具之一。

一、想法的來(lái)源

一塊小小的集成塊,如何才能判斷它的好壞呢?當(dāng)然,有一些集成塊在工作時(shí)是可以用萬(wàn)用表測(cè)量其管腳電壓來(lái)判斷它的好壞,但是比較麻煩。

“數(shù)字集成電路通用測(cè)試儀”,目的是能夠簡(jiǎn)單而且方便地測(cè)試集成塊的好壞。它主要是運(yùn)用單片機(jī)的匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言來(lái)編程,還要用到通信原理、數(shù)字電路等知識(shí)。

該測(cè)試儀可以單拍測(cè)試,也可以連續(xù)測(cè)試,通過(guò)串行通訊送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),用發(fā)光二極管的發(fā)光情況來(lái)判斷。用實(shí)測(cè)燈(綠色二極管)與標(biāo)準(zhǔn)燈(紅色二極管)的亮暗來(lái)比較,如果兩者發(fā)光情況一致,則表示通過(guò),說(shuō)明集成塊是好的;如果不一致,則表示通不過(guò),說(shuō)明有管腳壞了。

有了這種測(cè)試儀,我們可以很方便地判斷集成塊的好壞,減少了實(shí)驗(yàn)室人員的工作量,具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

二、總體設(shè)計(jì)

(一)技術(shù)指標(biāo)

1.測(cè)試管腳數(shù)≤16PIN;

2.測(cè)試速度

3.測(cè)試品種可任意更換。

(二)技術(shù)要求

1.能對(duì)各種數(shù)字集成電路進(jìn)行功能測(cè)試。

2.可連續(xù)測(cè)試,連續(xù)測(cè)試時(shí),每按一次按鈕,可全部測(cè)完,發(fā)光二極管上給出合格(失敗)判斷,并將測(cè)試結(jié)果在PC機(jī)上顯示。

3.也可單拍測(cè)試,單拍測(cè)試時(shí),每按一次按鈕,進(jìn)行一個(gè)節(jié)拍的測(cè)試并在顯示器顯示節(jié)拍號(hào)。

4.通過(guò)鍵盤(pán)操作,可將盤(pán)上的品種程序調(diào)入測(cè)試儀,測(cè)試結(jié)果通過(guò)串口回送PC機(jī),PC機(jī)在屏幕上能顯示合格管腳圖形及實(shí)測(cè)管腳圖形。

(三)硬件設(shè)計(jì)

對(duì)于生活在現(xiàn)代科技發(fā)達(dá)的社會(huì)技術(shù)人員來(lái)說(shuō),軟件已經(jīng)成為一種時(shí)尚,有了軟件,提高了現(xiàn)代人生存的速度,但是,有些軟件的應(yīng)用必須在硬件的基礎(chǔ)上才能夠使用。對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)不但要熟練掌握低頻電路原理、高頻電路原理、數(shù)字電路原理、還得熟練掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的技術(shù)。

(四)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)必須結(jié)合進(jìn)行。在本次課題設(shè)計(jì)中,主要是運(yùn)用LCAW軟件和C語(yǔ)言進(jìn)行編程,用PROTEL軟件畫(huà)原理圖。

基于PC機(jī)的數(shù)字集成電路通用測(cè)試儀設(shè)計(jì)時(shí)所用到的元件比較多,設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)原理圖仔細(xì)安裝,熟練掌握有關(guān)軟件的使用,并且特別要注意軟、硬件的結(jié)合使用。

三、硬件電路的設(shè)計(jì)

如一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣,單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件所組成。硬件由單片機(jī)、擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備等硬部件組成的機(jī)器,軟件是各種工作程序的總稱(chēng)。硬件和軟件只有緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)一致,才能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在系統(tǒng)的研制過(guò)程中,軟硬件的功能總是不斷地調(diào)整,以便于相互適應(yīng)。硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求,在所選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上,具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件,設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖,必要時(shí)做一些部件實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證電路圖的正確性,以及工藝加工的設(shè)計(jì)加工、印制板的制作、樣機(jī)的組裝。

(一)硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一個(gè)設(shè)計(jì)確定后,經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研,可能產(chǎn)生多種設(shè)計(jì)方案,在眾多的設(shè)計(jì)方案中怎樣選擇?為使硬件設(shè)計(jì)盡可能合理,應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn):

1.盡可能選擇功能強(qiáng)的芯片,以簡(jiǎn)化電路。

2.留有余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí),要考慮到將來(lái)修改、擴(kuò)展的方便。ROM空間、RAM空間、I/O端口,在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí),往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽略的問(wèn)題,而這些問(wèn)題是不能單靠軟件措施來(lái)解決的。如有些新的信號(hào)需要采集,就必須增加輸入檢測(cè)端,有些物理量需要控制,就必須增加輸出端。如果在硬件設(shè)計(jì)之初就多設(shè)計(jì)出一些I/O端口,這個(gè)問(wèn)題就會(huì)迎刃而解;A/D和D/A通道和I/O端口同樣的原因留出一些A/D和D/A通道,將來(lái)可能會(huì)解決大問(wèn)題。

3.以軟代硬。單片機(jī)和數(shù)字電路本質(zhì)的區(qū)別就是它具有軟件系統(tǒng)。很多硬件電路能做到的,軟件也能做到。原則上,只要軟件能做到的就不用硬件。硬件多了不但增加成本,而且系統(tǒng)故障率也提高了。以軟代硬的實(shí)質(zhì)是以時(shí)間代空間,軟件執(zhí)行過(guò)程需要消耗時(shí)間,因此,這種代替帶來(lái)的不足就是實(shí)時(shí)性下降,在實(shí)時(shí)性不高的場(chǎng)合,以軟代硬是很合算的。

4.工藝設(shè)計(jì)。包括機(jī)箱、面板、配線、接插件等。必須考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。另外,硬件抗干擾措施也必須在硬件設(shè)計(jì)時(shí)一并考慮進(jìn)去。

(二)所用芯片介紹

硬件設(shè)計(jì)的步驟中的第一步就是查找可能涉及的芯片的資料。這是一步非常重要的步驟。它是硬件電路設(shè)計(jì)正確性和可靠性的基礎(chǔ)。

1.89C51芯片的簡(jiǎn)介。AT89C51是一種低功耗、高性能內(nèi)含4K字節(jié)閃電存儲(chǔ)(Flash memory)的8位CMOS微控制器。片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的程序代碼或數(shù)據(jù)可在線寫(xiě)入,亦可通過(guò)常規(guī)的編程器編程。AT89C51芯片內(nèi)部具有下列硬件資源:4K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器,128字節(jié)RAM ,32條I/O線,兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,五源兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路等。AT89C51片內(nèi)含三個(gè)封鎖位,若封鎖位LB1已被編程,則EA引腳上的邏輯電平在芯片復(fù)位時(shí)被采樣并鎖存。但如果該器件上電時(shí)無(wú)復(fù)位,那么相應(yīng)鎖存器便被初始化為隨機(jī)值,此值將保持到復(fù)位時(shí)止。片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的編程,AT89C51片內(nèi)存儲(chǔ)器售后通常處于擦除狀態(tài),即每一地址單元內(nèi)容均為FFH,人們隨時(shí)可對(duì)其編程,編程電壓有高壓12V的,也有低壓5V的低壓編程方式為在用戶系統(tǒng)內(nèi)對(duì)AT89C51進(jìn)行編程提供了方便;而高壓編程方式則與常規(guī)的閃電存儲(chǔ)器或EPROM編程器相兼容。

2.RS-232芯片的簡(jiǎn)介。RS-232是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)推廣使用的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn),是DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備,如微機(jī))和DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備,如CRT)間傳輸串行數(shù)據(jù)的總線。TC232內(nèi)部有兩個(gè)發(fā)送器和兩個(gè)接受器,還有一個(gè)電源變換器,是一種廉價(jià)RS232電平轉(zhuǎn)換器, RS232C雖共有25根信號(hào)線,但在近程通信不需要調(diào)制解調(diào)器的情況下,一般只用少量信號(hào)線。若采用直接通信,則通常只用TXD和RXD及地信號(hào)線。

3.164芯片的簡(jiǎn)介。方式0是外接移位寄存器的工作方式,用以擴(kuò)展I/O接口。輸出時(shí)將發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器中的內(nèi)容串行地址到外部的移位寄存器,輸入時(shí)將外部移位寄存器內(nèi)容移入內(nèi)部的移位寄存器,然后寫(xiě)入內(nèi)部的接受數(shù)據(jù)緩沖器。在以方式0工作時(shí),數(shù)據(jù)由RXD串行地輸入/輸出,TXD輸出移位脈沖,使外部的移位寄存器移位。方式0輸出時(shí),串行口上外接74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器的接口。TXD端輸出的移位脈沖將RXD端輸出的數(shù)據(jù)移入74LS164。CPU發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器SPUF寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù),就啟動(dòng)串行口發(fā)送,對(duì)SBUF的寫(xiě)信號(hào)在S6P2時(shí)把1寫(xiě)入輸出移位寄存器的第9位,并使發(fā)送控制電路開(kāi)始發(fā)送。內(nèi)部的定時(shí)邏輯在對(duì)SBUF寫(xiě)和SEND被激活(高電平)之間有一個(gè)完整的機(jī)器周期。在SEND有效時(shí),輸出移位寄存器中輸出位內(nèi)容送RXD端輸出,移位脈沖由TXD端輸出,它使RXD端的輸出數(shù)據(jù)移入到外部的移位寄存器。

(三)硬件電路的設(shè)計(jì)

硬件電路的設(shè)計(jì)如下圖所示:

參考文獻(xiàn)

[1]張友德,趙志英,涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理/應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1996.

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第3篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

01專(zhuān)項(xiàng)“最”符合重，大，專(zhuān)

在評(píng)估03專(zhuān)項(xiàng)中，我們印象最深刻的是：03專(zhuān)項(xiàng)碰到的最大瓶頸是終端(芯片)和軟件。華為、中興現(xiàn)在已經(jīng)是國(guó)際知名企業(yè)，他們要想做大做強(qiáng)，一定要在軟件和服務(wù)上下功夫，而所有這些都跟01專(zhuān)項(xiàng)密切相關(guān)。01專(zhuān)項(xiàng)不僅是國(guó)家七大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的“螺絲釘”，而且她在當(dāng)好這個(gè)“螺絲釘”時(shí)，還要打造自己的“螺絲釘”，做好IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))模塊和平臺(tái)技術(shù)。集成電路設(shè)計(jì)不僅要熟悉自己的設(shè)計(jì)知識(shí)和電路實(shí)現(xiàn)的物理知識(shí)，還要深入了解電子整機(jī)系統(tǒng)的軟硬件知識(shí)和要求，并在自己的工作中，建立應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。這些特點(diǎn)說(shuō)明，01專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)對(duì)的是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，而當(dāng)前我們?cè)谶@方面又比較落后，處于國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)環(huán)境中。這就要求我們必須在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，發(fā)揮社會(huì)主義的優(yōu)勢(shì)，舉全國(guó)之力，攻克之，重大專(zhuān)項(xiàng)呼應(yīng)了這個(gè)要求。

01專(zhuān)頂也是“最”有希望的

最重要的原因是：“時(shí)運(yùn)”已到。最近聽(tīng)說(shuō)中央政策研究室寫(xiě)了一個(gè)關(guān)于蘋(píng)果公司成為全球最大科技公司的簡(jiǎn)報(bào)，國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)批給了科技部和教育部。我沒(méi)有看到這個(gè)簡(jiǎn)報(bào)和批示，但可以體會(huì)到其中的涵義。

我們常講“彎道超車(chē)”。蘋(píng)果公司就是在lCT(信息和通信技術(shù))產(chǎn)業(yè)由桌面互聯(lián)網(wǎng)向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代過(guò)渡中，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新超越，使自己從上世紀(jì)九十年代瀕臨倒閉、需要微軟注資的困境中，一舉超越微軟成為全球科技品牌價(jià)值第一和全球股票市值第二(僅次于石油大王埃克森美孚)的耀眼明星。

這個(gè)時(shí)代對(duì)我們半導(dǎo)體界來(lái)說(shuō)，有一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。過(guò)去按摩爾理念，提高性能的辦法是通過(guò)縮小器件尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而云計(jì)算則是通過(guò)擴(kuò)大(而非縮小)計(jì)算機(jī)集群來(lái)提高體系的性能：與此相對(duì)應(yīng)的是，過(guò)去通過(guò)提升集成度(增加功能)和頻率來(lái)提高器件或終端單位時(shí)間內(nèi)的辦事效率，而云計(jì)算則是通過(guò)虛擬化提高體系的效率。這是兩種完全不同的理念。這樣一來(lái)，就出現(xiàn)了一個(gè)很值得重視的變化：過(guò)去，要求終端無(wú)比強(qiáng)大，不斷提高終端本地的應(yīng)用效率，即做得更快、更強(qiáng)、更好；而現(xiàn)在，在大多數(shù)情況下，終端成了一個(gè)“好瀏覽器”，導(dǎo)致了終端模式的多樣化和智能化，并成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個(gè)組成部分，主要用于信息的消費(fèi)，而不是信息的生產(chǎn)。這也是我們信息板塊監(jiān)督評(píng)估組的共識(shí)。

第4篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】 集成電路 設(shè)計(jì) 乘法器 低功耗算法 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

一、引言

低功耗設(shè)計(jì)一般可以分成兩種：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)技術(shù)。靜態(tài)化技術(shù)一般是從系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理出發(fā)，使系統(tǒng)的功耗得到降低，比如選擇低功耗的器件；動(dòng)態(tài)化技術(shù)主要是使系統(tǒng)運(yùn)行得到改變來(lái)降低功耗，比如按照實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)器件的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

二、定點(diǎn)乘法運(yùn)算優(yōu)化

目前，集成電路的設(shè)計(jì)中，定點(diǎn)乘法運(yùn)算一般都使用移位相加算法邏輯，具有方便理解、簡(jiǎn)單和直接的優(yōu)點(diǎn)，但是缺陷也很明顯，運(yùn)算的效率比較低，需要數(shù)量很多的硬件設(shè)備，占用的資源也比較多。在普通的移位相加算法內(nèi)，每位乘數(shù)都會(huì)出現(xiàn)積，運(yùn)算量比較大，事實(shí)上，如果某位乘數(shù)是0，就不需要開(kāi)展累加性的運(yùn)算，所以累加器完成次數(shù)要和乘數(shù)中值是1的位數(shù)有明確關(guān)系，如果可以降低中值是1的位數(shù)，就能夠降低需要運(yùn)算的累加次數(shù)。

1、BOOTH算法思想。就是使乘數(shù)和某一較大整數(shù)相近，然后借助這一整數(shù)和被乘數(shù)之積，減去對(duì)應(yīng)數(shù)值補(bǔ)碼和被乘數(shù)乘積來(lái)計(jì)算，能夠提升運(yùn)算的效率。BOOTH算法被稱(chēng)作補(bǔ)碼移位算法，符號(hào)位是參與到運(yùn)算的，運(yùn)算數(shù)都借助補(bǔ)碼進(jìn)行表示。乘數(shù)的末位會(huì)增加附加位，初值是0。對(duì)乘數(shù)的最末兩位進(jìn)行觀察，00對(duì)部分積進(jìn)行向右移動(dòng)移位的操作，01則對(duì)部分積的被乘數(shù)相加然后取其補(bǔ)碼，結(jié)果向右移動(dòng)一位，10則對(duì)部分積的被乘數(shù)相減，取其補(bǔ)碼，結(jié)果向右移動(dòng)一位，11則直接額對(duì)部分積執(zhí)行向右移動(dòng)一位的操作。根據(jù)上述算法，對(duì)n+1步進(jìn)行操作，那么第n+1不就不用在位移，最終的結(jié)果就是運(yùn)算的結(jié)果。

2、定點(diǎn)乘法運(yùn)算中乘法系數(shù)優(yōu)化的算法。以BOOTH算法那為基礎(chǔ)，還有一種更先進(jìn)的算法，屬于三元數(shù)值系統(tǒng)，能夠降低硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如果乘數(shù)系數(shù)是2的整數(shù)次冪時(shí)，乘法能夠借助移位實(shí)現(xiàn)，這就使占用的硬件資源得到降低。為了降低系數(shù)二進(jìn)制表示內(nèi)非零位個(gè)數(shù)，通常使用帶符號(hào)的二進(jìn)制對(duì)整數(shù)進(jìn)行表示。這一方法的優(yōu)點(diǎn)如下：只利用了加法和位移，整個(gè)算法過(guò)程是以非零位不同的位置為基礎(chǔ)，和其他的算法比較起來(lái)，更加準(zhǔn)確，有限的字長(zhǎng)也沒(méi)有對(duì)程度有太大的影響。

3、數(shù)字濾波器編碼的優(yōu)化。設(shè)計(jì)芯片時(shí)，為了使類(lèi)型不同的數(shù)字濾波器能夠盡量降低面積，并加快速度，發(fā)展出一些優(yōu)秀數(shù)乘與編碼算法。先對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，首先會(huì)從模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)輸出，然后把信號(hào)由高頻率載波信號(hào)降低到基帶信號(hào)并解調(diào)，要想得到理想的信號(hào)需要不同階段濾波。包括把較高采樣率降低到降低采樣率，然后借助解調(diào)轉(zhuǎn)換至基帶的頻率，基帶信號(hào)的頻率比采樣的頻率范圍低，因此借助抽取濾波器進(jìn)一步抽取信號(hào)，進(jìn)而得出有用信號(hào)。

三、集成電路設(shè)計(jì)中乘法器低功耗實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1、編碼優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)。首先，可以把編碼優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)成一個(gè)VHDL函數(shù)，然后存進(jìn)庫(kù)中和乘法器進(jìn)行分離。接著，對(duì)乘法器的木塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最后算出乘法運(yùn)算的結(jié)果并輸出。在模塊的內(nèi)部，對(duì)編碼優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，將優(yōu)化乘法器類(lèi)屬參數(shù)當(dāng)做這一函數(shù)的輸入，輸出的結(jié)果中，三個(gè)變量分別表示三個(gè)常數(shù)。優(yōu)化的結(jié)果使用常數(shù)來(lái)表示，原因?yàn)樵诔朔ㄆ鞯木C合初期，上述三個(gè)常數(shù)能夠按照優(yōu)化函數(shù)的計(jì)算而得出，進(jìn)行綜合之后，乘法器按照這三個(gè)常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)移位加的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)加法的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，這是優(yōu)化算法的邏輯單元是在庫(kù)中保存的，不會(huì)算進(jìn)優(yōu)化之后的乘法器。為了對(duì)這一技術(shù)優(yōu)化的效果進(jìn)行驗(yàn)證，可以將相同射頻的模塊當(dāng)做測(cè)試的平臺(tái)，在模塊內(nèi)全部乘法器都被優(yōu)化乘法器的模塊替代后，導(dǎo)入RTL的代碼，對(duì)功耗結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)總功耗和邏輯單元都有所下降，面積也有所降低。在對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，使用編碼優(yōu)化算法對(duì)射頻模塊進(jìn)行匹配開(kāi)展測(cè)試，結(jié)果顯示邏輯占用率是4.5%，產(chǎn)生寄存器的總數(shù)是13559，存儲(chǔ)單元的占用率是4.6%。

2、缺省優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究。根據(jù)缺省優(yōu)化算法模式，用VHDL函數(shù)的形式和小數(shù)乘法器相分x并存進(jìn)庫(kù)中。對(duì)優(yōu)化乘法器的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行綜合的初期，常數(shù)是由優(yōu)化算法經(jīng)過(guò)計(jì)算而得出的，在進(jìn)行綜合之后，乘法器按照常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)移位加結(jié)構(gòu)，并開(kāi)展右移缺省操作，計(jì)算的結(jié)果在小數(shù)化處理之后從模塊的輸出端內(nèi)輸出。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)總功耗有所降低，面積也有降低。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，集成電路設(shè)計(jì)中乘法器的低功耗算法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)具有重要意義，需要引起相關(guān)人員的重視，不斷對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與完善，切實(shí)發(fā)揮出低功耗算法的作用，進(jìn)而促進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

第5篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：集成電路；畢業(yè)論文指導(dǎo)；實(shí)踐教學(xué)

本科畢業(yè)論文是目前高校考察學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和基本技能的一個(gè)綜合性實(shí)踐課程，目的在于提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本科畢業(yè)論文將大學(xué)生四年的學(xué)習(xí)進(jìn)行深化和升華，最終為社會(huì)輸送具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才 。

作為一名工作多年的高校教師，指導(dǎo)了多屆集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)論文工作。在實(shí)際的教學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐過(guò)程中，結(jié)合工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)以及畢業(yè)論文工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于如何提高工科類(lèi)本科畢業(yè)生的畢業(yè)論文質(zhì)量，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，做出如下的一些思考和探討。

一、 論文選題與資料查閱

論文題目選定是整個(gè)論文工作開(kāi)始的第一步，也是至關(guān)重要的一步。指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)集成電路專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)學(xué)科前沿、熱點(diǎn)問(wèn)題、實(shí)際教學(xué)情況及軟硬件的實(shí)踐條件，制定出具有一定科學(xué)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性的課題，使得學(xué)生在論文工作中體會(huì)到研究工作的重要意義和樂(lè)趣，使學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力得到充分的發(fā)揮和提高。同時(shí)，指導(dǎo)教師可結(jié)合自己的科研工作，將所承擔(dān)的科研課題提出相應(yīng)的子課題供學(xué)生選擇，對(duì)于即將讀研的學(xué)生則是今后學(xué)習(xí)和科研工作的一個(gè)簡(jiǎn)單借鑒和延續(xù)。我校集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)本科生人數(shù)眾多，指導(dǎo)教師在模擬、數(shù)字、射頻集成電路設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域制定題目的同時(shí)，需考慮選擇制定不同難易程度的畢業(yè)課題，滿足不同層次的學(xué)生選題需求，保證每個(gè)學(xué)生都能夠最大限度地發(fā)揮個(gè)人能力，順利完成畢業(yè)論文工作。

其次，學(xué)生應(yīng)通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料，在充分理解論文題目的實(shí)際意義和課題內(nèi)容的基礎(chǔ)上，判斷是否可以按時(shí)地獨(dú)立完成。因此，文獻(xiàn)查閱的準(zhǔn)備工作顯得尤為重要，不容忽視。而一些學(xué)生意識(shí)不到其重要性，盲目草率地進(jìn)行選擇，致使超出個(gè)人理解和實(shí)踐的能力范圍，無(wú)法保證畢業(yè)論文的順利進(jìn)行和論文質(zhì)量。還有一些學(xué)生，文獻(xiàn)檢索能力不強(qiáng)，不知道如何利用科技文獻(xiàn)檢索工具來(lái)獲得自己需要的文獻(xiàn)。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生此方面的能力，指導(dǎo)學(xué)生選擇正確的檢索工具，學(xué)習(xí)掌握檢索技巧，提高工作效率。

所以，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料進(jìn)行合理選題，是確保論文質(zhì)量及論文工作順利完成的首要步驟。

二、 論文開(kāi)題

學(xué)生圍繞選定的論文課題，借助圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)信息庫(kù)、教科書(shū)及參考書(shū)籍等多方途徑查閱理解國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)資料，獨(dú)立擬定合理的工作方案及工作進(jìn)度安排，與指導(dǎo)教師討論開(kāi)展畢業(yè)論文工作的可行性和合理性，為開(kāi)題做好充分的準(zhǔn)備。

本專(zhuān)業(yè)的論文開(kāi)題工作是由多名專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)教師參與完成的。通過(guò)聽(tīng)取每位學(xué)生的開(kāi)題匯報(bào)，了解學(xué)生對(duì)論文課題理解掌握情況、工作內(nèi)容的難易程度和飽滿程度、工作進(jìn)度安排情況、論文成果的檢驗(yàn)形式等情況，給出合理意見(jiàn)，避免出現(xiàn)理解偏頗或不符合畢業(yè)論文要求的情形。所以，論文開(kāi)題也是非常重要的環(huán)節(jié)，不可只是走走形式過(guò)場(chǎng)，而忽略該環(huán)節(jié)對(duì)于論文把關(guān)的重要性以及各位指導(dǎo)教師給出寶貴意見(jiàn)的機(jī)會(huì)。

三、 論文工作開(kāi)展過(guò)程

論文工作的開(kāi)展過(guò)程是整個(gè)論文工作的主體部分，也是歷時(shí)最長(zhǎng)的一個(gè)階段。指導(dǎo)教師要指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工作進(jìn)度及擬定的工作方案，按期完成每一階段的工作任務(wù)；同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)圖片等的記錄與存儲(chǔ)，并正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析相關(guān)數(shù)據(jù)反映的問(wèn)題；通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生去探索存在的問(wèn)題和解決的方法，真正地將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，為論文撰寫(xiě)及答辯做好準(zhǔn)備。

指導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)因材施教，對(duì)于能力稍弱的學(xué)生，幫助學(xué)生掌握和理解相關(guān)的理論知識(shí)，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和實(shí)踐操作能力；對(duì)于能力較強(qiáng)的學(xué)生，則以“學(xué)生為主，教師為輔”的原則，用討論提問(wèn)的方式，鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，并在過(guò)程中不斷拋出技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生積極思考，鍛煉學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。讓不同層次的學(xué)生都能夠通過(guò)畢業(yè)論文工作得到適當(dāng)?shù)腻憻捄吞岣撸畲笙薅鹊丶ぐl(fā)學(xué)生的個(gè)人潛能，為今后的就業(yè)和科研工作等積累良好的經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。

某些學(xué)生在畢業(yè)論文過(guò)程中，也會(huì)存在著因修補(bǔ)學(xué)分、找工作、實(shí)習(xí)、考研或其他原因而出現(xiàn)論文工作遲滯或停頓的情況。因此，在指導(dǎo)畢業(yè)論文工作的同時(shí)，也需要完善指導(dǎo)教師對(duì)于學(xué)生的管理制度。除經(jīng)常組織小組會(huì)議，進(jìn)行工作進(jìn)展匯報(bào)外，還可充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源實(shí)時(shí)交流；在實(shí)現(xiàn)靈活管理的同時(shí)，能夠有效進(jìn)行師生溝通，及時(shí)解決各階段遇到的問(wèn)題并修正偏差，確保論文工作按時(shí)完成。近兩年，本專(zhuān)業(yè)的本科生畢業(yè)論文開(kāi)展過(guò)程中，我們實(shí)施了畢業(yè)論文師生見(jiàn)面記錄工作，督促教師和學(xué)生順利開(kāi)展畢業(yè)論文工作，效果較好。

四、 畢業(yè)論文撰寫(xiě)

畢業(yè)論文的撰寫(xiě)工作是讓學(xué)生對(duì)課題的背景意義、工作原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論等各個(gè)方面進(jìn)行整理和撰寫(xiě)，并為答辯做準(zhǔn)備。指導(dǎo)教師須在此階段進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)論文結(jié)構(gòu)的合理性、論文內(nèi)容的豐富性、論文格式排版的規(guī)范性等方面給予合理的指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)于寫(xiě)作語(yǔ)言的表達(dá)、專(zhuān)業(yè)詞匯的合理運(yùn)用、數(shù)據(jù)結(jié)果詳細(xì)準(zhǔn)確的分析說(shuō)明、圖表表格的清晰表達(dá)等多方面進(jìn)行審核監(jiān)督，以幫助學(xué)生達(dá)到畢業(yè)論文的撰寫(xiě)要求。在論文撰寫(xiě)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，堅(jiān)決杜絕偽造數(shù)據(jù)、編造結(jié)果等虛假投機(jī)的行為，讓學(xué)生明白誠(chéng)實(shí)的重要性。良好的誠(chéng)信度將是他們今后走入社會(huì)、走上工作崗位后需要具備的非常貴重的品質(zhì)。

近兩年，我們?cè)诒緦?zhuān)業(yè)的本科生畢業(yè)論文工作中實(shí)施了“導(dǎo)師互審”環(huán)節(jié)。在答辯前，將不同指導(dǎo)教師的學(xué)生論文送至其他指導(dǎo)教師處進(jìn)行審核批閱，在進(jìn)行相互監(jiān)督的同時(shí)為學(xué)生從不同角度更全面地提出合理指導(dǎo)意見(jiàn)，幫助學(xué)生更好地完成畢業(yè)論文工作和提高論文的質(zhì)量，取得了較好的效果。

五、 畢業(yè)論文答辯

論文答辯是整個(gè)畢業(yè)論文工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)系到最終的論文成績(jī)，須引起學(xué)生的足夠重視。答辯前，學(xué)生應(yīng)與指導(dǎo)教師溝通答辯重點(diǎn)和要點(diǎn)，以便答辯過(guò)程簡(jiǎn)潔扼要、突出重點(diǎn)。論文答辯不是演講比賽也不是辯論賽，在這一過(guò)程中每個(gè)學(xué)生的情況各有不同。答辯委員會(huì)將通過(guò)學(xué)生答辯過(guò)程中提出的問(wèn)題，判斷學(xué)生是否掌握原理知識(shí)、是否獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案、是否采取有效的方法獲得正確結(jié)果、是否具有創(chuàng)新性或?qū)嵱眯浴ｈb于以上諸多方面的判斷，結(jié)合論文撰寫(xiě)質(zhì)量，再根據(jù)課題難易程度進(jìn)行綜合評(píng)定，給予合理成績(jī)。因此，學(xué)生在答辯前須要做好充分的答辯準(zhǔn)備。

六、 結(jié)論

為確保本科畢業(yè)論文工作的順利進(jìn)行，須加強(qiáng)本科生對(duì)畢業(yè)論文的重視，同時(shí)強(qiáng)調(diào)指導(dǎo)教師的關(guān)鍵作用，教師在以身作則的同時(shí)科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生，達(dá)到提高本科生論文質(zhì)量的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐華棟，沈美華.指導(dǎo)本科畢業(yè)論文的思考[J].高教論壇，2013，9：64-65.

[2]周桂林，謝紅梅.指導(dǎo)教師在提高本科畢業(yè)論文質(zhì)量中的作用―以理工科學(xué)生為例[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2013，2（30）： 60-63.

第6篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 故障分析 檢測(cè) 思考

中圖分類(lèi)號(hào)：TN407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)07-0238-01

1、引言

在當(dāng)前，在我國(guó)從事數(shù)字電路設(shè)計(jì)的研究人員越來(lái)越多，在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，要見(jiàn)解決這些問(wèn)題，就必須完成數(shù)字電路的故障檢測(cè)，這樣才能夠保證數(shù)字電路的設(shè)計(jì)的進(jìn)行。

2、數(shù)字電路故障概述

熟悉數(shù)字電路開(kāi)發(fā)的工作人員都知道，數(shù)字電路主要分為時(shí)序邏輯電路以及組合邏輯電路兩種。如果說(shuō)按照數(shù)字電路中有沒(méi)有集成元器件來(lái)看的話，數(shù)字電路就分為集成數(shù)字電路以及元件數(shù)字電路兩大類(lèi)。數(shù)字電路主要是依靠算術(shù)運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算兩種運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)處理的，數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，能夠充分保證系統(tǒng)的可靠性。此外，隨著硅電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的集成程度越來(lái)越高，在功能的實(shí)現(xiàn)方面更容易。

隨著數(shù)字電路使用的普及，而數(shù)字電路本身的種類(lèi)很多，而且功能的實(shí)現(xiàn)頗為繁雜，給數(shù)字電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多的麻煩，很容易出現(xiàn)各種各樣的故障。在數(shù)字電路故障的檢測(cè)過(guò)程中，我們通常是將數(shù)字電路的故障隔離到電路板級(jí)，然后再對(duì)故障電路板進(jìn)行逐一測(cè)試。在測(cè)試的過(guò)程中，向電路輸入一定的測(cè)試信號(hào)，然后在電路的輸出端，測(cè)試電路的輸出信號(hào)，再將輸出信號(hào)和預(yù)期信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果和預(yù)期信號(hào)不像符合，則可斷定電路出現(xiàn)故障。

3、數(shù)字電路故障的特點(diǎn)

3.1 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)

所謂競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，就是指電路諸多輸入信號(hào)量中，有一個(gè)門(mén)電路的輸入發(fā)生改變時(shí)，導(dǎo)致輸出端的狀態(tài)響應(yīng)發(fā)生時(shí)間上的改變，這種現(xiàn)象就是我們所說(shuō)的競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的直接故障就是冒險(xiǎn)以及現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 電平方面出現(xiàn)的故障

在數(shù)字電路中，由于電平輸入不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致電路的故障。在數(shù)字電路中，對(duì)于電壓值的判定都是依賴(lài)于高低兩個(gè)電平信號(hào)，也就是說(shuō)，高電壓（高電平）表示正邏輯，低電壓（低電平）表示負(fù)邏輯。但是數(shù)字電路中各個(gè)期間對(duì)于高低電平的判斷又各不相同，也就是說(shuō)，可以規(guī)定一個(gè)數(shù)字電路器件的高電平是3V、低電平是-3V，我們也可以規(guī)定高電平是5V、低電平是-5V,這就導(dǎo)致在信號(hào)輸入的過(guò)程中，各個(gè)器件對(duì)于相同的電平值會(huì)有不同的邏輯判斷，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員想輸入高電平時(shí)，出現(xiàn)的是低電平效果。

此外，由于電平方面因素，在數(shù)字電路的測(cè)試過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)介于0和1之間的邏輯值，出現(xiàn)這種效果顯然不能為電路設(shè)計(jì)者所接受，而出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象的原因在于：第一，扇出系數(shù)過(guò)小，導(dǎo)致負(fù)載能力較差；第二，電磁的干擾，數(shù)字電路的高度集成性決定了數(shù)字電路中各種高頻信號(hào)線、接插件以及集成電路的引腳在工作過(guò)程中會(huì)體現(xiàn)出一定的電磁特性，形成輻射干擾源，進(jìn)而影響其他元器件的工作。

4、數(shù)字電路故障分析

數(shù)字電路的故障分析過(guò)程中，我們會(huì)針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)和電平方面兩種情況討論，不同情況，不同對(duì)待。

4.1 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)方面

我們?cè)趯?duì)待競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，主要分為如下幾個(gè)步驟：

首先，我們使用代數(shù)法對(duì)電路的靜態(tài)功能冒險(xiǎn)進(jìn)行相應(yīng)的分析。在電路的組合邏輯中，如果有一個(gè)輸入量發(fā)生了變化，而且在電路變化的前后過(guò)程中都較為穩(wěn)定，那么我們就要進(jìn)行相應(yīng)的卡諾圖分析，等那個(gè)卡諾圖中有P個(gè)以上的量發(fā)生改變的時(shí)候，我們就判定有發(fā)生冒險(xiǎn)的可能。

然后，我們對(duì)電路加上選通脈沖信號(hào)，對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)邏輯的修改，并且根據(jù)邏輯的修改情況，分析出電路的輸出函數(shù)。并判斷輸出函數(shù)中組成元素的邏輯發(fā)生變化時(shí)，能否產(chǎn)生負(fù)向過(guò)渡干擾脈沖，對(duì)電路進(jìn)行分析。

緊接著，我們對(duì)電路進(jìn)行加修改邏輯設(shè)計(jì)操作，這一方法也被稱(chēng)為增加乘積項(xiàng)法，可以對(duì)電路的邏輯進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模瑥亩娐分写嬖诘拿半U(xiǎn)現(xiàn)象，在進(jìn)行邏輯的修改過(guò)程中，要保證電路函數(shù)關(guān)系的不變。

要是還是不能分析出電路的故障所在，我們就要對(duì)電路進(jìn)行輸出端并聯(lián)電容法，改方法又被成為電容濾出發(fā)，主要是面對(duì)電路在較慢速度的環(huán)境下工作時(shí)，在電路的輸出端并聯(lián)上相應(yīng)的電容，將競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)過(guò)濾掉，在操作的過(guò)程中，要避免輸出端邏輯的錯(cuò)誤。

4.2 電磁干擾的解決

電磁干擾是數(shù)字電路設(shè)計(jì)過(guò)程中的大問(wèn)題，我們要充分保證印刷板表面的絕緣，并將電路中低阻抗部分接上屏蔽層。在接入屏蔽層的環(huán)節(jié)中，我們可以將電壓跟隨器的同相以及反相端要和系統(tǒng)當(dāng)中的接地相連。

4.3 電平方面的故障

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)各種數(shù)字元器件，特別是集成電路的輸入輸出特性做到心中有數(shù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要充分考慮相連兩個(gè)元器件的輸入輸出特性，在必要時(shí)可以再元器件中間加入適當(dāng)期間，以保證電路邏輯的正確。

5、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字電路設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，本文對(duì)這一方面展開(kāi)了分析和討論，并結(jié)合古箏的成因，提出了針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)方面、電磁干擾方面以及電平方面故障的解決方法，得出相關(guān)結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

[1]張?zhí)m,徐紅兵.一種新的數(shù)字電路故障定位算法研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2004.

第7篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】印制電路板，設(shè)計(jì)，布線，技巧

中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

近年來(lái)隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)迅速興起。在電子產(chǎn)品中，PCB的布局布線是最重要的。本文主要探討的就是印制電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中的布線技巧及一般布線的注意事項(xiàng)。

二、印制電路板的整體布局

整體布局是PCB設(shè)計(jì)的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺(jué)美感，

還可以提高產(chǎn)品的電磁兼容水平，一般來(lái)說(shuō)，器件的整體布局應(yīng)遵循以下原則：

1、圍繞各功能電路的核心元件進(jìn)行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號(hào)間耦合；

2、處理敏感信號(hào)的元件要遠(yuǎn)離電源、大功率器件等，并且不允許敏感信號(hào)線穿過(guò)大功率器件，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，溫度敏感元件宜置于溫度最低的區(qū)域；

3、加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發(fā)短路,并可在無(wú)鉛時(shí)代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發(fā)生的可能性。同時(shí)，高電壓元器件應(yīng)盡量布設(shè)在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方，并加以絕緣保護(hù)；

4、對(duì)于高頻電路，推薦采用鏈布線或星形布線，并且高速數(shù)字信號(hào)應(yīng)布置在與地線相鄰的信號(hào)層,并且信號(hào)線盡可能短；

5、一個(gè)過(guò)孔會(huì)帶來(lái)約0.5pF的分布電容,因此,減少過(guò)孔數(shù)量可顯著提高運(yùn)行速度。

三、印制電路板設(shè)計(jì)的布線原則

1、輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

2、印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時(shí).通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選O.02～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

3、印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

四、印制電路板的布線技巧分析

PCB的布線是整個(gè)設(shè)計(jì)流程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布線的是否合理科學(xué)，布線時(shí)間的長(zhǎng)短，線路的是否合理等多方面的因素都會(huì)對(duì)整個(gè)電路的運(yùn)行狀況有著是否嚴(yán)重的影響，因此，做好布線工作，有著重要的經(jīng)濟(jì)意義和安全效益。

1、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會(huì)直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

2、組件的布局

組件的布局是布線中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局會(huì)受到可制造性設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動(dòng)時(shí)候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實(shí)施布線的自動(dòng)化。一般而言，組件的布局要重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，首先，在電源線的布置過(guò)程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關(guān)電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅(jiān)持按照優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行供電，比如從最后一級(jí)到最前面一級(jí)的開(kāi)始供電，一般而言，電源的濾波電容會(huì)設(shè)計(jì)在最后最末尾的一級(jí)，最后是對(duì)主流電流通道的設(shè)計(jì)，要在印制導(dǎo)線上設(shè)計(jì)電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測(cè)。

在組件的布局中，要把穩(wěn)壓電源安排在單獨(dú)的印制板上，當(dāng)不得不合用時(shí)候，要盡力讓電路中的各種元件的布置分開(kāi)，且不能讓電源和電路的地線相互重合或者是發(fā)生共用。

3、扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應(yīng)有一個(gè)過(guò)孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測(cè)試和電路再處理。為了使自動(dòng)布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過(guò)孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過(guò)孔類(lèi)型。經(jīng)過(guò)慎重考慮和預(yù)測(cè)，電路在線測(cè)試的設(shè)計(jì)可在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行，在生產(chǎn)過(guò)程后期實(shí)現(xiàn)。根據(jù)布線路徑和電路在線測(cè)試來(lái)確定過(guò)孔扇出類(lèi)型，電源和接地也會(huì)影響到布線和扇出設(shè)計(jì)。

4、手動(dòng)布線以及關(guān)鍵信號(hào)的處理

手動(dòng)布線是在整個(gè)印制板電路設(shè)計(jì)布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過(guò)手動(dòng)布線可以讓自動(dòng)布線工具能更方便更順利的實(shí)施自動(dòng)布線過(guò)程，在手動(dòng)布線中，手動(dòng)選出網(wǎng)絡(luò)，并加以固定，有利于形成自動(dòng)布線的可靠布線路徑。

在手動(dòng)布線過(guò)程中，要科學(xué)對(duì)關(guān)鍵信號(hào)實(shí)施布線設(shè)計(jì)，實(shí)施手動(dòng)布線為主，并采用自動(dòng)布線工具輔助，在關(guān)鍵信號(hào)布線完成后，必須要有專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，看各種標(biāo)準(zhǔn)是否符合國(guó)家要求。在檢測(cè)完成后，可以把已經(jīng)布置好的線路固定，再實(shí)施對(duì)剩下的信號(hào)布線。

在手動(dòng)布線中，地線中存在阻抗，使得電路中存在一定的阻抗干擾，故在布線過(guò)程中，要謹(jǐn)慎連接帶有地線符號(hào)點(diǎn)的連接，否則會(huì)產(chǎn)生耦合壞損，電路難以正常運(yùn)行。

5、自動(dòng)布線技術(shù)

對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的布線需要考慮在布線時(shí)控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動(dòng)布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對(duì)布線的影響后，自動(dòng)布線的質(zhì)量在一定程度上得到保證。

在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)應(yīng)該采用通用規(guī)則。通過(guò)設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來(lái)限定給定信號(hào)所使用的層以及所用到的過(guò)孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計(jì)思想來(lái)自動(dòng)布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動(dòng)布線將會(huì)達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果，在一部分設(shè)計(jì)完成以后，將其固定下來(lái)，以防止受到后邊布線過(guò)程的影響。布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動(dòng)布線工具功能非常強(qiáng)大，通常可完成100%的布線。但是，當(dāng)自動(dòng)布線工具未完成全部信號(hào)布線時(shí)，就需對(duì)余下的信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)布線。

五、走線的注意事項(xiàng)

1、印刷電路板導(dǎo)線線走線時(shí)拐彎一般取斜45度線,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。在雙面布線時(shí),兩面的導(dǎo)線應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生電容。

2、導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求2000V電位差之間線距離應(yīng)該大于2mm。在布線密度低的情況下,間距應(yīng)該盡可能的大,通常線間距最好不要低于0.3mm。

3、當(dāng)使用過(guò)孔完成走線的換層時(shí),注意過(guò)孔的位置不能放在數(shù)字芯片下方。因?yàn)檫@樣會(huì)引入不必要的電磁干擾,使元件工作不穩(wěn)定。

4、元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因?yàn)楹附舆^(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè),故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,調(diào)試及檢修。

5、同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近,并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn),否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激,采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。

六、結(jié)束語(yǔ)

以上是對(duì)印制電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中的布線技巧的分析與探討，在實(shí)際操作中，布線是否合理嚴(yán)重影響的電子產(chǎn)品的功效，因此施工人員應(yīng)該本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕B(tài)度、科學(xué)的布線技巧進(jìn)行印制電路板的布線，這樣才能顯示自己的職業(yè)素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)技能，切實(shí)可行地提高人民的生活品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周斌 趙肖運(yùn) 印制電路板的電磁兼容性設(shè)計(jì) 中國(guó)集成電路-2010年5期

[2]賀寧 印刷電路板設(shè)計(jì)中的布線布局技巧 科技與生活-2010年11期

第8篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：Multism；仿真；數(shù)字電路；課程設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 23-0000-01

Implementation of Multism-based Digital Alarm in Digital Circuits Curriculum Design

Li Yan1,Zhang Yiyang2

(1. Information Engineering School of Jilin Business and Technology College,Changchun 130062,China;2.Armored Force Institute of Technology, Changchun 130031,China)

Abstract:In this paper,digital teaching specific content,for example,specify Multism simulation software in teaching digital circuit applications.

Keywords:Multism;Simulation;Digital circuit;Curriculum design

一、引言

數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)作為一門(mén)理論與實(shí)踐并重課程，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字電子綜合設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析和解決的能力，以提高學(xué)生在數(shù)字電子領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法等綜合技能。由于條件限制，目前數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)以理論分析為主，缺少相應(yīng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。本文針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置和學(xué)生實(shí)際情況，提出基于multisim虛擬課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法，以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)自主性，充分激發(fā)和挖崛學(xué)生創(chuàng)新潛力。

二、Multism簡(jiǎn)介

Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有很廣泛的仿真分析能力。適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

三、基于Multisim的計(jì)數(shù)報(bào)警器設(shè)計(jì)

（一）任務(wù)分析

1.總體方案確定。根據(jù)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系將系統(tǒng)分解，畫(huà)出系統(tǒng)的原理框圖，確定框圖間各種信號(hào)的邏輯關(guān)系與時(shí)序關(guān)系。

2.課題分析與研究。。了解以上設(shè)計(jì)要求后，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全部功能，要求及計(jì)數(shù)指標(biāo)，熟悉控制對(duì)象和處理信號(hào)的各種參數(shù)，特點(diǎn)和關(guān)系。

3.單元電路繪制與仿真。選擇合適的數(shù)字電路器件，用Multism仿真，并繪制各單元的邏輯電路圖。

4.分析電路。充分分析單元電路，尤其對(duì)控制信號(hào)要從邏輯關(guān)系，正反極性，時(shí)序幾個(gè)方面進(jìn)行深入考慮，確保不發(fā)生沖突，在深入分析的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)原設(shè)計(jì)電路的不斷修改，最后獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。

（二）方案論證

1.555定時(shí)器的連接。555定時(shí)器是一種功能強(qiáng)大的模擬數(shù)字混合集成電路，有二個(gè)比較器A1和A2，有一個(gè)RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對(duì)清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對(duì)外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個(gè)由三個(gè)5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得和兩個(gè)分壓值，一般稱(chēng)為閾值。555定時(shí)器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。555定時(shí)器的輸出端電流可以達(dá)到200mA，因此可以直接驅(qū)動(dòng)與這個(gè)電流數(shù)值相當(dāng)?shù)呢?fù)載，如揚(yáng)聲器、發(fā)光二極管等。

2.發(fā)光二極管的連接。LED產(chǎn)品的種類(lèi)繁多，有共陰極電路，還有共陽(yáng)極電路。本次設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)極電路。

3.74ls192和74ls247。74ls192異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器這個(gè)計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制的，在設(shè)計(jì)時(shí)電路比較簡(jiǎn)單，我們?cè)趯W(xué)習(xí)進(jìn)制設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)使用過(guò)，基本了解它的各項(xiàng)功能。對(duì)于六進(jìn)制的設(shè)計(jì)不是很大的問(wèn)題，同時(shí)由于RST清零，L`D`的保持功能可以很方便的實(shí)現(xiàn)清零開(kāi)始，暫停繼續(xù)這兩個(gè)功能。因此我選用這種方案。

四、具體方案實(shí)施

1.利用數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)報(bào)警器，該計(jì)數(shù)報(bào)警器的設(shè)計(jì)采用的元件主要有譯碼器74LS247、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192、555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該計(jì)數(shù)報(bào)警器計(jì)數(shù)最大值是99，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)放出聲光報(bào)警，報(bào)警時(shí)間為10秒，計(jì)數(shù)脈沖由按鈕和555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生。數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時(shí)鐘電路和電源等。輸入電路主要作用是將被控信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計(jì)中，通過(guò)輸入電路對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)則需要通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，必須首先了解輸入信號(hào)的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路。

2.選擇74ls192兩片、74ls247兩片、74ls04一片、數(shù)碼管兩枚、電阻若干、電容若干、開(kāi)關(guān)一個(gè)。首先根據(jù)74ls192的功能表的功能，將兩片74ls192連成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，是輸出的數(shù)字為從1到99，然后清零。用相應(yīng)電阻和電容以及555組成單諧振蕩器，和74ls192相連，根據(jù)74ls247的功能，分別將兩片74ls247連接到兩片74ls192的相應(yīng)端，然后將共陽(yáng)極數(shù)碼管兩枚分別于兩片74ls247相連，中間加100歐電阻，先在草稿紙上繪制實(shí)現(xiàn)功能的草圖，經(jīng)過(guò)反復(fù)的修改論證，以期達(dá)到最理想的狀態(tài)。然后用multism軟件根據(jù)原先繪制的電路圖繪制各單元的相應(yīng)邏輯電路圖，進(jìn)行仿真。

3.用multism軟件根據(jù)原先繪制的電路圖繪制各單元的相應(yīng)邏輯電路圖后，進(jìn)行仿真，期間可能會(huì)出現(xiàn)不能正常實(shí)現(xiàn)原先所設(shè)定的功能，但經(jīng)過(guò)思考與修改，設(shè)計(jì)出能正常實(shí)現(xiàn)所要求的功能的電路圖，用multism進(jìn)行仿真，得出所要的結(jié)果。在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用multism軟件把各單元電路連接起來(lái)，繪制出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)完成后，對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。

五、結(jié)論

針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置和學(xué)生實(shí)際情況，并通過(guò)基于multisim虛擬課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法，使學(xué)生對(duì)數(shù)電這門(mén)課有了更深的了解，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，以及把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的生活當(dāng)中去的能力，并進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)自主性，充分激發(fā)和挖崛學(xué)生創(chuàng)新潛力。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：集成電路的設(shè)計(jì)范文

摘要：文章指出了靜電的危害，并說(shuō)明了靜電的防護(hù)機(jī)理，電路設(shè)計(jì)中的靜電防護(hù)措施，并探討了電子工廠生產(chǎn)過(guò)程中是如何進(jìn)行有效的防靜電管理。

靜電防護(hù)就是通過(guò)有效的控制手段來(lái)預(yù)防靜電對(duì)靜電敏感元器件造成傷害，它需要從電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、生產(chǎn)制造、搬運(yùn)與存儲(chǔ)以及使用等等全過(guò)程的方方面面加以防護(hù)和控制，才能達(dá)到有效預(yù)防靜電對(duì)電子產(chǎn)品造成傷害。

一、靜電的危害

隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)的高速發(fā)展，一方面，許多高分子材料被迅速推廣應(yīng)用，一些電阻率很高的高分子材料（如塑料、橡膠等）制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程的高速化，使得靜電能積累到很高的程度；另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用（如輕質(zhì)油品、火藥、VMOS/CMOS電路芯片等），工礦企業(yè)受靜電的危害越來(lái)越突出，靜電危害造成了的后果和損失也就相當(dāng)嚴(yán)重。

人們的日常活動(dòng)即可產(chǎn)生高達(dá)幾萬(wàn)伏的靜電，而人手的神經(jīng)可感覺(jué)到靜電的最低電壓也在3000V以上，但卻只需要10V的靜電釋放就可毀壞某些對(duì)靜電極度敏感的電路芯片。如果不加以防護(hù)，電子產(chǎn)品即可在不知不覺(jué)的過(guò)程中就被靜電釋放造成傷害，釀成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析有 59%的電子元器件損壞是由于靜電釋放造成的，這種損壞有兩種形式，一種是災(zāi)難性的損壞，它造成元器件功能喪失，這種情況約占靜電對(duì)元器件造成的總損壞的10%；另一種是潛在性損壞，這種損壞雖然沒(méi)有喪失元器件應(yīng)有功能，但卻使元器件的性能下降，或降低元器件使用壽命，這種情況約占靜電對(duì)元器件造成的總損壞的90%。據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)電子工業(yè)一年的靜電損失就超過(guò)100億美元，日本超過(guò)80億美元，中國(guó)目前還沒(méi)有這方面的權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，估計(jì)會(huì)更高。因此，在電子制造行業(yè)內(nèi)保護(hù)電子元器件免受靜電釋放的損壞是非常重要的。

二、靜電的防護(hù)機(jī)理

病毒對(duì)人體的感染必須具備三要素：感染源、感染途徑、易感人群。同樣地，靜電對(duì)電子元器件的損壞也必須具備三要素：靜電電勢(shì)、釋放途徑、敏感元器件，三者缺一不可。因此，我們?cè)谶M(jìn)行靜電防護(hù)時(shí)，只需要消除三個(gè)因素中的一個(gè)因素即可起到靜電防護(hù)的作用。但靜電無(wú)處不在，我們要想消除靜電電勢(shì)幾乎是不可能，唯一的辦法是削弱靜電電勢(shì)，靜電電勢(shì)與空氣濕度有關(guān)（如表1所示），空氣濕度越大，靜電電勢(shì)就越低，但我們又不能無(wú)限制地增加空氣濕度，因?yàn)榭諝鉂穸仍酱螅瑵衩粼骷驮饺菀资艹保骷坏┦艹保ㄟ^(guò)高溫焊接就極易損壞元器件（這就是所謂的“爆米花”現(xiàn)象），因此，我們需要將環(huán)境濕度控制在一定的范圍內(nèi)（一般在40%RH～70%RH）。

靜電產(chǎn)生的方法 靜電電壓（V）

10%RH 40%RH 55%RH

人在地毯上行走 35000 15000 7500

人在塑料地板上行走 12000 5000 3000

坐在椅子上的工人 12000 5000 3000

從包裝箱上拿出泡沫 26000 20000 7000

無(wú)接地措施時(shí)人體的運(yùn)動(dòng) 6000 800 400

穿著合適的腳帶在靜電地板上行走 ＜15

表1各種動(dòng)作產(chǎn)生靜電電壓

其二，是保護(hù)靜電敏感元器件，部分電子元器件的靜電擊穿電壓如表2所示，我們?cè)谶M(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，在這些容易被靜電擊穿的電子元器件設(shè)計(jì)一些保護(hù)電路，就可以起到保護(hù)靜電敏感元器件的作用。

再者，就是控制靜電釋放途徑，這是電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中普遍采取的措施，讓產(chǎn)生的靜電安全釋放。那么，在電子制造業(yè)究竟如何保護(hù)電子元器件才能使電子元器件免受靜電釋放的損壞呢？一提及該問(wèn)題，人們往往只想到在生產(chǎn)制造過(guò)程中的靜電防護(hù)，常常會(huì)忽略如何在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)設(shè)計(jì)一些保護(hù)電路來(lái)達(dá)到靜電防護(hù)的目的。本文就從電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造兩個(gè)方面來(lái)淺析靜電防護(hù)措施。

器材類(lèi)型 ESD最小敏感電壓（V）

VMOS 30～1800

MOSFET 100～200

砷化鎵FET 100～300

EPROM 100以上

JFET 140～7000

SAW(聲表面濾波器) 150～500

運(yùn)算放大器 190～2500

CMOS 250～3000

靜電對(duì)部分肖特基二極管的擊穿電壓 300～2500

SMD薄膜電阻器 300～3000

雙極性晶體管 380～7800

射極耦合邏輯電路 500～1500

可控硅 680～1000

肖特基TTL 100～2500

表2部分電子元器件的靜電擊穿電壓

三、電路設(shè)計(jì)中的靜電防護(hù)措施

在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能選用靜電敏感度電壓伏值高的電子元器件。特別是接口電路，應(yīng)盡可能選用靜電敏感度為3級(jí)（靜電損傷閾值電壓大于4000V）或?qū)o電不敏感的電子元器件。否則應(yīng)在輸入輸出接口電路上應(yīng)采取保護(hù)措施。保護(hù)電路的放置位置，對(duì)于布置在PCB板周邊或靠近連接器的接口電路，其保護(hù)電路應(yīng)緊靠地線或連接器放置，其余的保護(hù)電路應(yīng)緊靠被保護(hù)的芯片放置。

對(duì)于容易受到靜電損傷的電子元器件，如NMOS、CMOS類(lèi)電子器件或其它一些靜電敏感度為1、2級(jí)的電子元器件，應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離易受靜電沖擊的區(qū)域，且每一個(gè)電路應(yīng)盡可能緊靠。容易受到靜電干擾的信號(hào)線（如時(shí)鐘線、復(fù)位線等）應(yīng)盡可能短而寬，多層板中的時(shí)鐘線、復(fù)位線應(yīng)在兩地平面之間走線。

圖1基本控制電路

在PCB的電路周?chē)O(shè)置一個(gè)環(huán)形地，如圖1所示。環(huán)形地線寬應(yīng)大于 3mm，分別鋪設(shè)于 PCB 板的兩個(gè)表層（頂層Toplayer 和底層Bottomlayer）上，內(nèi)層上可以不鋪設(shè)環(huán)形地，并每間隔13mm 用過(guò)孔將各層的環(huán)形地連接在一起。兩個(gè)表層的環(huán)形地銅皮上不要覆蓋阻焊層（綠油），而采用裸銅或同焊盤(pán)一樣做噴錫處理，以保證兩個(gè)表層環(huán)形地表面良好的導(dǎo)電性能。環(huán)形地與PCB板內(nèi)部線路應(yīng)保證3mm 以上的間距，工作地匯聚后可最終與環(huán)形地相連，環(huán)形地可通過(guò)安裝孔用螺釘與金屬機(jī)殼相連。盡可能使用多層PCB，將電源層和地線層獨(dú)立鋪設(shè)在PCB板的內(nèi)層，這樣可以有效減小信號(hào)線與地線之間共模阻抗和感性耦合，并且盡量地將每一個(gè)信號(hào)層都緊靠一個(gè)電源層或地線層。對(duì)于較復(fù)雜的電路板或高密度電路板，還可以考慮使用內(nèi)層信號(hào)線層，但兩信號(hào)層之間應(yīng)用電源層或底線層來(lái)隔開(kāi)。對(duì)于雙面PCB來(lái)說(shuō)，要采用緊密交織的電源和地柵格，電源線緊靠地線，在垂直和水平線或填充區(qū)之間，要盡可能多地連接。

CMOS器件及其它重要IC芯片所不用的輸入輸出引腳最好不要獨(dú)立懸空，應(yīng)視引腳不同功能將其單獨(dú)或相連后分別接到地線、電源的Vcc、Vss、VDD上，CMOS器件的輸入端如果接的是高阻源，則應(yīng)設(shè)計(jì)上拉或下拉電阻。兩塊或兩塊以上電路板的接地線通過(guò)連接器進(jìn)行連接時(shí)，最好有多個(gè)插針接地，以保證靜電泄放地回路的通暢。電源輸入端應(yīng)加入瞬態(tài)過(guò)壓抑制器件（TVS），PCB板上電源走線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)每隔50mm 在電源線與地線之間安裝一個(gè)0.1uF的陶瓷濾波電容器。信號(hào)線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)與信號(hào)線平行布一條地線。

安裝在印制板上或安裝在機(jī)殼與操作面板上容易被人體接觸的部件（如復(fù)位按鈕、撥碼開(kāi)關(guān)、小面板、按鈕、鍵盤(pán)、旋鈕等）應(yīng)采用絕緣物，如帶有金屬外殼，其金屬外殼應(yīng)盡可能有良好的接地，優(yōu)先接靜電保護(hù)地形環(huán)，如沒(méi)有設(shè)置靜電保護(hù)地形環(huán)，則接工作地。

四、電子工廠生產(chǎn)過(guò)程中如何進(jìn)行有效的防靜電管理

1、 EPA區(qū)域的靜電防護(hù)等級(jí)確定

為了全面的產(chǎn)品靜電防護(hù)等級(jí)靜電防護(hù)小組應(yīng)收集公司產(chǎn)品的類(lèi)型、靜電敏感器件的類(lèi)型、靜電敏感器件的防護(hù)等級(jí)、每種產(chǎn)品占總產(chǎn)品的比重;同時(shí)靜電防護(hù)小組應(yīng)該關(guān)注不同客戶的需要確定EPA區(qū)域的靜電防護(hù)等級(jí);第三，對(duì)于目前電子企業(yè)特別是國(guó)內(nèi)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的意見(jiàn)往往起著關(guān)鍵作用，因?yàn)槊總€(gè)公司即使相同的器件，由于用途不一樣對(duì)于器件失效的比例接受度不一樣。領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)于器件失效的比例接受度有很大的決定作用，因此充分了解領(lǐng)導(dǎo)層的期望是項(xiàng)目組在靜電防護(hù)區(qū)域等級(jí)分類(lèi)確定時(shí)必須考慮的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2、建立靜電防護(hù)規(guī)范體系

首先，為了便于電子企業(yè)能快速制定出靜電防護(hù)規(guī)范體系，并且規(guī)范出完全滿足電子產(chǎn)品生產(chǎn)的防靜電要求，項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)組織對(duì)相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)靜電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)特別是對(duì)于最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為了使靜電防護(hù)體系能夠有效運(yùn)行在建立靜電防護(hù)體系基本框架結(jié)構(gòu)之后，需要對(duì)各個(gè)過(guò)程及所涉及的相關(guān)活動(dòng)進(jìn)行描述。因此，應(yīng)高度重視靜電防護(hù)體系規(guī)范文件編制這一環(huán)節(jié)。規(guī)范的內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)協(xié)調(diào)性、可操作性和可檢查性編制規(guī)范應(yīng)特別注意保持完整性、系統(tǒng)性和層次性規(guī)范的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)具有完整性和可行性，因?yàn)殪o電防護(hù)體系是有關(guān)人員從事靜電防護(hù)活動(dòng)的依據(jù)所在。

3、靜電防護(hù)區(qū)域建設(shè)

首先是環(huán)境建設(shè)，要依照靜電防護(hù)區(qū)域的具體要求和防護(hù)等級(jí)制定相應(yīng)防靜電環(huán)境。我們可以用魚(yú)骨圖分析法來(lái)定義靜電防護(hù)環(huán)境建設(shè)的影響因素，并從中挖掘出主要因素環(huán)境建設(shè)一般包含以下幾個(gè)方面：防靜電的標(biāo)識(shí)、防靜電地板、環(huán)境的溫濕度、EPA區(qū)域接地、環(huán)境離子濃度、防靜電工作臺(tái)其次是設(shè)備控制，由于靜電敏感器件在生產(chǎn)過(guò)程中接觸最多的就是電子工廠的生產(chǎn)設(shè)備，因此設(shè)備的漏電將對(duì)靜電敏感器件造成巨大的影響，且這種影響是以批量單位計(jì)算的，因此，在EPA建設(shè)中設(shè)備的控制也是一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)。一般我們從設(shè)備中與靜電敏感器件接觸材料方面、設(shè)備的接地等方面來(lái)考慮設(shè)備控制問(wèn)題找出引起器件失效的設(shè)備是設(shè)備控制的關(guān)鍵所在，我們還是可以采用魚(yú)骨圖分析法來(lái)進(jìn)行設(shè)備控制分析。第三是人員控制主要應(yīng)從人員的操作過(guò)程、人員的穿著以及人員靜電防護(hù)規(guī)范的遵守等方面來(lái)考慮。第四是材料控制主要從電子產(chǎn)品的使用環(huán)境以及靜電敏感器件的包裝方式入手。一般來(lái)說(shuō)，直接接觸比間接接觸要求要高，靜電防護(hù)區(qū)域外部比靜電防護(hù)區(qū)域要求較高。

結(jié)束語(yǔ)

靜電防護(hù)是電子工業(yè)永恒的話題，也是電子設(shè)計(jì)與制造工程師們不斷探索和研究的課題。大量的事實(shí)告訴我們，在設(shè)計(jì)、制造以及使用電子產(chǎn)品時(shí)，必須高度關(guān)注靜電防護(hù)，只有加強(qiáng)了靜電防護(hù)，才能減少靜電對(duì)電子產(chǎn)品造成的傷害。

參考文獻(xiàn)

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