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關(guān)鍵詞:高速公路;機(jī)電設(shè)備;管理系統(tǒng);分析;開(kāi)發(fā)
中圖分類號(hào): TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
引言
機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)在高速公路中具有極其重要的意義,是保證公路交通安全、快捷、通順的一種重要的方式。因此,有必要對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)以及其開(kāi)發(fā)進(jìn)行分析,從而促進(jìn)機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用。
1、高速公路機(jī)電設(shè)備信息管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景的內(nèi)容
1.1 交通監(jiān)控方面
交通監(jiān)控方面最主要的任務(wù)就是利用最先進(jìn)的技術(shù)對(duì)來(lái)往的車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)、控制,進(jìn)而疏導(dǎo)交通流量、維護(hù)交通秩序,隨時(shí)保證公路的通暢以及安全性,對(duì)違規(guī)違章的車(chē)輛要嚴(yán)格進(jìn)行改正錯(cuò)誤并且還要進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的懲罰。實(shí)施有效的交通疏導(dǎo)一般都來(lái)源于正確的交通信息、有針對(duì)性的方案以及決策,方案及決策的有效性都依賴于各類交通信息的準(zhǔn)確及時(shí),于此同時(shí)還得依靠強(qiáng)有力的執(zhí)行手段,因此,信息、決策以及執(zhí)行手段是構(gòu)成交通監(jiān)控系統(tǒng)的三大組成要素。
1.2 收費(fèi)管理方面
收費(fèi)管理的主要性的任務(wù)就是按照國(guó)家的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的收費(fèi)政策對(duì)過(guò)往的通行車(chē)輛收取通行費(fèi),要做到對(duì)過(guò)往車(chē)輛偷逃通行費(fèi)的車(chē)輛嚴(yán)懲不貸。目前,一般高速公路收費(fèi)站都安裝了收費(fèi)稽查系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了電腦打票以及實(shí)施圖像監(jiān)控的效用,由于部分的逃費(fèi)車(chē)輛緊緊跟隨著大型的車(chē)輛,而車(chē)道的監(jiān)控系統(tǒng)又無(wú)法拍攝到車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)等現(xiàn)象,從而給收費(fèi)的工作帶來(lái)困難。為了解決上訴的問(wèn)題,一般采用的是車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別的技術(shù),結(jié)合后車(chē)牌視頻流采集,回放以及數(shù)據(jù)查詢校核處理等等的軟件功能,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)逃繳通行費(fèi)、冒用IC通行卡等來(lái)進(jìn)行車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別稽查管理,收費(fèi)車(chē)道中還伴有著語(yǔ)音及圖文提示,室外的顯示屏顯示著車(chē)牌以及欠繳金額,還結(jié)合著“一車(chē)一桿”,對(duì)欠費(fèi)和違規(guī)的車(chē)主進(jìn)行宣傳教育,及時(shí)的補(bǔ)繳欠費(fèi)金額。對(duì)個(gè)別拒不繳費(fèi)的車(chē)主運(yùn)用該稽查系統(tǒng)所提供的圖像文字為證據(jù),為征管部門(mén)啟動(dòng)必要的司法程序服務(wù),從而可以有效的來(lái)保障正常的收費(fèi)秩序。
1.3 通信系統(tǒng)
為了保證高速公路各個(gè)系統(tǒng)可以安全、可靠、高效的來(lái)進(jìn)行運(yùn)行,并且有效的來(lái)進(jìn)行傳輸運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理相關(guān)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等各種的信息,就必須建立相關(guān)可靠的、易擴(kuò)充的、獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò),是保證高效運(yùn)行的一種不可缺少的智能自動(dòng)化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。
2、機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)功能分析
在整個(gè)高速公路上,其機(jī)電設(shè)備無(wú)論是種類還是數(shù)量都是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù),另外高速公路的路段相對(duì)較長(zhǎng),信息之間的溝通無(wú)法及時(shí)反饋,利用傳統(tǒng)的電子文檔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)必然會(huì)造成機(jī)電設(shè)備成本狀況反映不及時(shí)、管理困難、庫(kù)存數(shù)量無(wú)法準(zhǔn)確描述及設(shè)備消耗管理不明等問(wèn)題。根據(jù)當(dāng)前高速公路對(duì)機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀和管理?xiàng)l件上進(jìn)行分析,高速公路機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)主要包括5個(gè)模塊,分別是:基本檔案管理、維修管理、庫(kù)存管理、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)管理。
2.1 檔案管理模塊
對(duì)于檔案管理模塊,主要對(duì)所管理的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行登記、分類、調(diào)撥、折舊、變更和報(bào)廢等管理。通過(guò)給機(jī)電設(shè)備分類,可以提升設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理水平,使整個(gè)系統(tǒng)的管理更加靈活。對(duì)于高速公路機(jī)電設(shè)備,主要有監(jiān)控、通信、收費(fèi)和供電這4大類,對(duì)于每個(gè)大類,里面還有若干小類,對(duì)其分的越詳細(xì),其管理越便利,系統(tǒng)就可以通過(guò)程序迅速找到具體機(jī)電設(shè)備的現(xiàn)狀,以便于管理人員將機(jī)電設(shè)備的利用最優(yōu)化,同時(shí)也可以指明每個(gè)機(jī)電設(shè)備的流向,有效地避免了資產(chǎn)的流失。
2.2 庫(kù)存管理模塊
庫(kù)存管理模塊針對(duì)設(shè)備和倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行分類,確保購(gòu)買(mǎi)的每一個(gè)機(jī)電設(shè)備都能夠正常的入庫(kù)和出庫(kù),確定設(shè)備的當(dāng)前數(shù)量和需求量。
2.3 維修管理模塊
維修管理模塊首先將設(shè)備進(jìn)行等級(jí)劃分,將根據(jù)設(shè)備的重要性和故障報(bào)警時(shí)間為重要參考依據(jù),由此來(lái)確定機(jī)電設(shè)備能夠及時(shí)的處理,使整個(gè)工程的費(fèi)用得到最優(yōu)化處理,保障工程的進(jìn)度和安全。
2.4 統(tǒng)計(jì)管理模塊
統(tǒng)計(jì)管理模塊是對(duì)所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全方位的統(tǒng)計(jì)工作,主要有維修報(bào)表統(tǒng)計(jì)、庫(kù)存統(tǒng)計(jì)等,以便于管理人員能夠及時(shí)地調(diào)整工作的重點(diǎn)。
2.5 系統(tǒng)管理模塊
系統(tǒng)管理模塊主要用于用戶登錄、權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)字典和信息交互等工作,保證了系統(tǒng)的安全性,即要保證各個(gè)路段信息的共享,同時(shí)又要保證數(shù)據(jù)的安全性。
3、機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)
3.1 總體設(shè)計(jì)
由于高速公路的路線較長(zhǎng),不同的路段相距較長(zhǎng),為了保證系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行操作和管理,采用B/S模式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及,可以讓在各種環(huán)境下的管理人員隨時(shí)應(yīng)用系統(tǒng),節(jié)約了企業(yè)成本。整個(gè)系統(tǒng)主要由三層體系結(jié)構(gòu)組成,分別為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。層與層之間相互獨(dú)立, 但又彼此支持,每一層發(fā)生變化時(shí),并不會(huì)對(duì)其他層造成任何影響,便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和完善。數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)的支撐,系統(tǒng)中進(jìn)行的所有數(shù)據(jù)變化(添加、修改、刪除及查詢等操作)都在數(shù)據(jù)層中得到具體的實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)庫(kù)直接相連,數(shù)據(jù)層中每一次動(dòng)作都在數(shù)據(jù)庫(kù)中得到具體的反映;中間業(yè)務(wù)層是對(duì)邏輯功能的具體實(shí)現(xiàn),處于表示層和數(shù)據(jù)層的中間,起到承上啟下的作用;表示層是界面風(fēng)格的展現(xiàn),如何通過(guò)簡(jiǎn)潔明了、便于操作的形式展示給操作者,讓操作者更易操作和管理。
3.2 應(yīng)用設(shè)計(jì)
在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,在數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層主要通過(guò)Java 來(lái)實(shí)現(xiàn),表示層通過(guò)ASP來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)應(yīng)用通過(guò)利用MVC模型來(lái)實(shí)現(xiàn),該控制模型是將程序運(yùn)行中的輸入、分析處理及輸出操作有效地分隔開(kāi)來(lái),它主要有3個(gè)主要部件,分別是:Model(模型)、View(視圖)及Controller(控制器),每個(gè)部件都獨(dú)立運(yùn)行完成自己的任務(wù)。
對(duì)于MVC模型來(lái)說(shuō),視圖主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),由于本系統(tǒng)的視圖由ASP進(jìn)行構(gòu)建,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,其業(yè)務(wù)邏輯表現(xiàn)的較少,只是通過(guò)常用的LIST及FORM來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
控制器是關(guān)注用戶,即使用者的影響,在操作過(guò)程中,操作員的任何一個(gè)操作動(dòng)作,都要在處理器中得到及時(shí)的反映,當(dāng)它接收到來(lái)自視圖的表單或超鏈接操作時(shí),對(duì)于控制器來(lái)說(shuō),它本身并不輸出任何的內(nèi)容,只是對(duì)接收的信息進(jìn)行處理,通過(guò)調(diào)用模型和視圖的方式讓結(jié)果展現(xiàn)在操作者的面前。
模型不僅可以用來(lái)封裝數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)還具有較多的處理任務(wù),對(duì)一個(gè)模型來(lái)說(shuō),它可以給若干個(gè)視圖提供相關(guān)的數(shù)據(jù)。另外對(duì)于模型的代碼只需要寫(xiě)一次,就可以多次重復(fù)利用。
4、設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用
4.1 信息采集
機(jī)電設(shè)備信息采集按性質(zhì)可以分為數(shù)據(jù)、圖像。從信息的反應(yīng)情況來(lái)看,反應(yīng)的功能應(yīng)該是屬于環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、顯示故障部位三類信息。信息的采集方法一般都由所采集信息的特性來(lái)決定,數(shù)據(jù)信息需要通過(guò)各種傳感器械將外部信息轉(zhuǎn)換成各種電量信息碼,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后以人可以直接識(shí)別的信息再次輸出。
4.2 信息處理
信息的處理要取得良好的管理效果,還得必須對(duì)機(jī)電設(shè)備方面進(jìn)行全方位的了解。但是機(jī)電設(shè)備的某些方面的狀態(tài)是無(wú)法檢測(cè)出來(lái),從而就要依靠以前監(jiān)測(cè)出來(lái)的各種變量數(shù)據(jù)、參數(shù)、結(jié)果根據(jù)工作人員的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),以及采取一定的數(shù)學(xué)科學(xué)方式來(lái)進(jìn)行研究分析判斷此方面是否有異常產(chǎn)生,以及事件的相關(guān)性質(zhì)等等。
4.3 控制策略
通過(guò)控制策略調(diào)整相應(yīng)的控制需求,爭(zhēng)取保持良好的狀態(tài),保持良好的狀態(tài)一直都是機(jī)電設(shè)備管理的主要思路。要及時(shí)調(diào)整設(shè)備的相關(guān)設(shè)置參數(shù),以便使得設(shè)備保持相對(duì)良好的運(yùn)行操作,使得設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)。而且調(diào)整控制需求的方式有很多種,我們要根據(jù)相關(guān)的實(shí)際情況從而去選擇一種實(shí)用的方法從而稱之為控制策略。
結(jié)束語(yǔ)
總之,機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)在高速公路中具有很大的應(yīng)用價(jià)值,是保證高速公路運(yùn)行安全快捷的有利保證,對(duì)其進(jìn)行研究分析具有極其重要的意義。
參考文獻(xiàn)
老撾位于中南半島北部的內(nèi)陸國(guó)家,北鄰中國(guó),南接柬埔寨,東界越南,西北達(dá)緬甸,西南毗連泰國(guó)。湄公河流經(jīng)西部1900公里。屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候。5―10月為雨季,11月至次年4月為旱季。年平均氣溫約26℃,年降水量1250―3750毫米。
老撾水能資源是老撾的最大資源,全境有20余條流程200公里以上的河流,其中最長(zhǎng)的湄公河在老撾境內(nèi)全長(zhǎng)1846.8公里,約占湄公河全長(zhǎng)的44.4%,落差484米,湄公河60%以上的水力資源蘊(yùn)藏在老撾,全國(guó)有60多個(gè)水源較好的地方可以興建水電站。原蘇聯(lián)和越南的專家測(cè)算老撾水能理論儲(chǔ)量為2500-3500萬(wàn)千瓦,可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量為2000-3000萬(wàn)千瓦。
老撾目前國(guó)內(nèi)電力消費(fèi)水平不是很高,2000年總電力消耗僅648.6GWH,只有36%的人用上了電,但1995年到2000年平均電力消耗增長(zhǎng)15.1%,增長(zhǎng)速度較快。按老撾國(guó)家電力發(fā)展規(guī)劃的預(yù)測(cè),未來(lái)十年年均電力消耗增長(zhǎng)為11.75%,到2010年,老撾國(guó)內(nèi)電力新增需求為1314GWH,幾乎是2000年度國(guó)內(nèi)總電力消耗數(shù)的兩倍。
老撾和鄰近的東南亞各國(guó)的電力均很緊缺,據(jù)了解,老撾電力出口的主要市場(chǎng)是泰國(guó),其水電進(jìn)口量約占其用電量的60%,而進(jìn)口水電的很大一部分是從老撾進(jìn)口的(老撾電力的70%出口到泰國(guó))。今后隨著這一地區(qū)大規(guī)模建設(shè)的開(kāi)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步好轉(zhuǎn),電力市場(chǎng)潛力很大,因此,老撾的水能開(kāi)發(fā),無(wú)論現(xiàn)在還是將來(lái),無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在鄰國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都占有極其重要的地位。
此次簽訂的南俄5水電站位于距老撾首都萬(wàn)象北部150公里的南汀,裝機(jī)2×50MW,水庫(kù)庫(kù)容318MCM,工程主要包括:兩座大壩,其中主壩為混凝土拱壩,最大壩高97米;450米長(zhǎng)內(nèi)徑6.2米的導(dǎo)流隧洞;設(shè)計(jì)泄流量為1250立方米/秒的無(wú)閘雙曲式溢洪道;引水隧洞(內(nèi)徑5.1米,長(zhǎng)6200米)和壓力水管(內(nèi)徑2.9米,長(zhǎng)860米);地面廠房;2×50MW的水輪發(fā)電機(jī)組以及77公里長(zhǎng)的115kv輸變電線路和變電站;另外還有32公里長(zhǎng)的進(jìn)場(chǎng)公路。項(xiàng)目直接總投資在1億美元(不含融資和保險(xiǎn)費(fèi)用)以上,屬于經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益較好的水電項(xiàng)目之一。
1、集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心,是國(guó)家基礎(chǔ)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
集成電路(IC)是集多種高技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品,是所有整機(jī)設(shè)備的心臟。隨著技術(shù)的發(fā)展,集成電路正在發(fā)展成為集成系統(tǒng)(SOC),而集成系統(tǒng)本身就是一部高技術(shù)的整機(jī),它幾乎存在于所有工業(yè)部門(mén),是衡量一個(gè)國(guó)家裝備水平和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的重要標(biāo)志。
2、集成電路產(chǎn)業(yè)是技術(shù)資金密集、技術(shù)進(jìn)步快和投資風(fēng)險(xiǎn)高的產(chǎn)業(yè)。
80年代建一條6英寸的生產(chǎn)線投資約2億美元,90年代一條8英寸的生產(chǎn)線投資需10億美元,現(xiàn)在建一條12英寸的生產(chǎn)線要20億-30億美元,有人估計(jì)到2010年建一條18英寸的生產(chǎn)線,需要上百億美元的投資。
集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步日新月異,從70年代以來(lái),它一直遵循著摩爾定律:芯片集成元件數(shù)每18個(gè)月增加一倍。即每18個(gè)月芯片集成度大體增長(zhǎng)一倍。這種把技術(shù)指標(biāo)及其到達(dá)時(shí)限準(zhǔn)確地?cái)[在競(jìng)爭(zhēng)者面前的規(guī)律,為企業(yè)提出了一個(gè)“永難喘息”,否則就“永遠(yuǎn)停息”的競(jìng)爭(zhēng)法則。
據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織(WSTS)**年春季公布的最新數(shù)據(jù),**年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)銷售額為1664億美元,比上年增長(zhǎng)18.3%。其中,集成電路的銷售額為1400億美元,比上年增長(zhǎng)16.1%。
3、集成電路產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工的形成。
90年代,隨著因特網(wǎng)的興起,IC產(chǎn)業(yè)跨入以競(jìng)爭(zhēng)為導(dǎo)向的高級(jí)階段,國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)由原來(lái)的資源競(jìng)爭(zhēng)、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向人才知識(shí)競(jìng)爭(zhēng)、密集資本競(jìng)爭(zhēng)。人們認(rèn)識(shí)到,越來(lái)越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展,分才能精,整合才成優(yōu)勢(shì)。
由于生產(chǎn)效率低,成本高,現(xiàn)在世界上的全能型的集成電路企業(yè)已經(jīng)越來(lái)越少。“垂直分工”的方式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)、客戶服務(wù)效率高、生產(chǎn)設(shè)備利用率高,整體生產(chǎn)成本低,因此是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
目前,全世界70%的集成電路是由數(shù)萬(wàn)家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的,由近十家芯片集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)芯片,又由數(shù)十家的封裝測(cè)試企業(yè)對(duì)電路進(jìn)行封裝和測(cè)試。即使是英特爾、超微半導(dǎo)體等全能型大企業(yè),他們自己開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的電路也有超過(guò)50%是由芯片企業(yè)和封裝測(cè)試企業(yè)進(jìn)行加工生產(chǎn)的。
IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度專業(yè)化轉(zhuǎn)化已成為一種趨勢(shì),開(kāi)始形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測(cè)試業(yè)獨(dú)立成行的局面。
二、蘇州工業(yè)園區(qū)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)國(guó)家和江蘇省的集成電路產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃,蘇州市明確將蘇州工業(yè)園區(qū)作為發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)基地,通過(guò)積極引進(jìn)、培育一批在國(guó)際上具有一定品牌和市場(chǎng)占有率的集成電路企業(yè),使園區(qū)盡快成為全省、乃至全國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)最重要基地之一。
工業(yè)園區(qū)管委會(huì)著眼于整個(gè)高端IC產(chǎn)業(yè)鏈的引進(jìn),形成了以“孵化服務(wù)設(shè)計(jì)研發(fā)晶圓制造封裝測(cè)試”為核心,IC設(shè)備、原料及服務(wù)產(chǎn)業(yè)為支撐,由數(shù)十家世界知名企業(yè)組成的完整的IC產(chǎn)業(yè)“垂直分工”鏈。
目前整個(gè)蘇州工業(yè)園區(qū)范圍內(nèi)已經(jīng)積聚了大批集成電路企業(yè)。有集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)21戶;集成電路芯片制造企業(yè)1家,投資總額約10億美元;封裝測(cè)試企業(yè)11家,投資總額約30億美元。制造與封裝測(cè)試企業(yè)中,投資總額超過(guò)80億元的企業(yè)3家。上述33家集成電路企業(yè)中,已開(kāi)業(yè)或投產(chǎn)(包括部分開(kāi)業(yè)或投產(chǎn))21家。**年,經(jīng)過(guò)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路分會(huì)的審查,第一批有8戶企業(yè)通過(guò)集成電路生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)定,14項(xiàng)產(chǎn)品通過(guò)集成電路生產(chǎn)產(chǎn)品的認(rèn)定。**年,第二批有1戶企業(yè)通過(guò)集成電路生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)定,102項(xiàng)產(chǎn)品通過(guò)集成電路生產(chǎn)產(chǎn)品的認(rèn)定。21戶設(shè)計(jì)企業(yè)中,有3戶企業(yè)通過(guò)中國(guó)集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)認(rèn)定(備案)。
1、集成電路設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè)。
如中科集成電路。作為政府設(shè)立的非營(yíng)利性集成電路服務(wù)機(jī)構(gòu),為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)提供全方位的信息服務(wù),包括融資溝通、人才培養(yǎng)、行業(yè)咨詢、先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、軟件平臺(tái)、流片測(cè)試等。力爭(zhēng)扮演好園區(qū)的集成電路設(shè)計(jì)“孵化器”的角色。
2、集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。
如世宏科技、瑞晟微電子、憶晶科技、揚(yáng)智電子、詠傳科技、金科集成電路、凌暉科技、代維康科技、三星半導(dǎo)體(中國(guó))研究開(kāi)發(fā)中心等。
3、集成電路芯片制造企業(yè)。
和艦科技。已于**年5月正式投產(chǎn)8英寸晶圓,至**年3月第一條生產(chǎn)線月產(chǎn)能已達(dá)1.6萬(wàn)片。第二條8英寸生產(chǎn)線已與**年底開(kāi)始動(dòng)工,**年第三季度開(kāi)始裝機(jī),預(yù)計(jì)將于2005年初開(kāi)始投片。到今年年底,和艦科技總月產(chǎn)能預(yù)計(jì)提升到3.2萬(wàn)片。和艦?zāi)壳耙殉晒?dǎo)入0.25-0.18微米工藝技術(shù)。近期和艦將進(jìn)一步引進(jìn)0.15-0.13微米及納米技術(shù),研發(fā)更先進(jìn)高階晶圓工藝制造技術(shù)。
4、集成電路封裝測(cè)試企業(yè)。
如三星半導(dǎo)體、飛索半導(dǎo)體、瑞薩半導(dǎo)體,矽品科技(純代工)、京隆科技(純代工)、快捷半導(dǎo)體、美商國(guó)家半導(dǎo)體、英飛凌科技等等。
該類企業(yè)目前是園區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的主體。通過(guò)多年的努力,園區(qū)以其優(yōu)越的基礎(chǔ)設(shè)施和逐步形成的良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,吸引了10多家集成電路封裝測(cè)試企業(yè)。以投資規(guī)模、技術(shù)水平和銷售收入來(lái)說(shuō),園區(qū)的封裝測(cè)測(cè)試業(yè)均在國(guó)內(nèi)處于龍頭地位,**年整體銷售收入占國(guó)內(nèi)相同產(chǎn)業(yè)銷售收入的近16%,行業(yè)地位突出。
園區(qū)封裝測(cè)試企業(yè)的主要特點(diǎn):
①普遍采用國(guó)際主流的封裝測(cè)試工藝,技術(shù)層次處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。
②投資額普遍較大:英飛凌科技、飛利浦半導(dǎo)體投資總額均在10億美元以上??旖莅雽?dǎo)體、飛索半導(dǎo)體、瑞薩半導(dǎo)體均在原先投資額的基礎(chǔ)進(jìn)行了大幅增資。
③均成為所屬集團(tuán)后道制程重要的生產(chǎn)基地。英飛凌科技計(jì)劃產(chǎn)能要達(dá)到每年8億塊記憶體(DRAM等)以上,是英飛凌存儲(chǔ)事業(yè)部最主要的封裝測(cè)試基地;飛索半導(dǎo)體是AMD和富士通將閃存業(yè)務(wù)強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合成立的全球最大的閃存公司在園區(qū)設(shè)立的全資子公司,園區(qū)工廠是其最主要的閃存生產(chǎn)基地之一。
5、配套支持企業(yè)
①集成電路生產(chǎn)設(shè)備方面。有東和半導(dǎo)體設(shè)備、愛(ài)得萬(wàn)測(cè)試、庫(kù)力索法、愛(ài)發(fā)科真空設(shè)備等企業(yè)。
②材料/特殊氣體方面。有英國(guó)氧氣公司、比歐西聯(lián)華、德國(guó)梅塞爾、南大光電等氣體公司。有住友電木等封裝材料生產(chǎn)企業(yè)??巳R恩等光刻膠生產(chǎn)企業(yè)。
③潔凈房和凈化設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)方面。有久大、亞翔、天華超凈、MICROFORM、專業(yè)電鍍(TECHNIC)、超凈化工作服清洗(雅潔)等等。
**年上半年,園區(qū)集成電路企業(yè)(全部)的經(jīng)營(yíng)情況如下(由園區(qū)經(jīng)發(fā)局提供略):
根據(jù)市場(chǎng)研究公司iSuppli今年初的**年全球前二十名半導(dǎo)體廠家資料,目前,其中已有七家在園區(qū)設(shè)廠。分別為三星電子、瑞薩科技、英飛凌科技、飛利浦半導(dǎo)體、松下電器、AMD、富士通。
三、集成電路產(chǎn)業(yè)涉及的主要稅收政策
1、財(cái)稅字[2002]70號(hào)《關(guān)于進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展稅收政策的通知》明確,自2002年1月1日起至2010年底,對(duì)增值稅一般納稅人銷售其自產(chǎn)的集成電路產(chǎn)品(含單晶硅片),按17%的稅率征收增值稅后,對(duì)其增值稅實(shí)際稅負(fù)超過(guò)3%的部分實(shí)行即征即退政策。
2、財(cái)稅字[**]25號(hào)《關(guān)于鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)稅收政策問(wèn)題的通知》明確,“對(duì)我國(guó)境內(nèi)新辦軟件生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)認(rèn)定后,自開(kāi)始獲利年度起,第一年和第二年免征企業(yè)所得稅,第三年至第五年減半征收企業(yè)所得稅”;“集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)視同軟件企業(yè),享受軟件企業(yè)的有關(guān)稅收政策”。
3、蘇國(guó)稅發(fā)[**]241號(hào)《關(guān)于明確軟件和集成電路產(chǎn)品有關(guān)增值稅問(wèn)題的通知》明確,“凡申請(qǐng)享受集成電路產(chǎn)品稅收優(yōu)惠政策的,在國(guó)家沒(méi)有出臺(tái)相應(yīng)認(rèn)定管理辦法之前,暫由省轄市國(guó)稅局商同級(jí)信息產(chǎn)業(yè)主管部門(mén)認(rèn)定,認(rèn)定時(shí)可以委托相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)評(píng)審和鑒定”。
4、信部聯(lián)產(chǎn)[**]86號(hào)《集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)及產(chǎn)品認(rèn)定管理辦法》明確,“集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)和產(chǎn)品的認(rèn)定,由企業(yè)向其所在地主管稅務(wù)機(jī)關(guān)提出申請(qǐng),主管稅務(wù)機(jī)關(guān)審核后,逐級(jí)上報(bào)國(guó)家稅務(wù)總局。由國(guó)家稅務(wù)總局和信息產(chǎn)業(yè)部共同委托認(rèn)定機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)定”。
5、蘇國(guó)稅發(fā)[**]241號(hào)《關(guān)于明確軟件和集成電路產(chǎn)品有關(guān)增值稅問(wèn)題的通知》明確,“對(duì)納稅人受托加工、封裝集成電路產(chǎn)品,應(yīng)視為提供增值稅應(yīng)稅勞務(wù),不享受增值稅即征即退政策”。
6、財(cái)稅[1994]51號(hào)《關(guān)于外商投資企業(yè)和外國(guó)企業(yè)所得稅法實(shí)施細(xì)則第七十二條有關(guān)項(xiàng)目解釋的通知》規(guī)定,“細(xì)則第七十二條第九項(xiàng)規(guī)定的直接為生產(chǎn)服務(wù)的科枝開(kāi)發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢業(yè)務(wù)是指:開(kāi)發(fā)的科技成果能夠直接構(gòu)成產(chǎn)品的制造技術(shù)或直接構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)流程的管理技術(shù),……,以及為這些技術(shù)或開(kāi)發(fā)利用資源提供的信息咨詢、計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā),不包括……屬于上述限定的技術(shù)或開(kāi)發(fā)利用資源以外的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)。”
四、當(dāng)前稅收政策執(zhí)行中存在的問(wèn)題
1、集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定工作,還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性地開(kāi)展起來(lái)。
集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)負(fù)責(zé)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和電路設(shè)計(jì),直接面對(duì)集成電路用戶;集成電路芯片制造企業(yè)為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)將其開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)出來(lái)的電路加工成芯片;集成電路封裝企業(yè)對(duì)電路芯片進(jìn)行封裝加工;集成電路測(cè)試企業(yè)為集成電路進(jìn)行功能測(cè)試和檢驗(yàn),將合格的產(chǎn)品交給集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),由設(shè)計(jì)企業(yè)向集成電路用戶提供。在這個(gè)過(guò)程中,集成電路產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌的所有者是集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。
因?yàn)楦鞣N電路產(chǎn)品的功能不同,生產(chǎn)工藝和技術(shù)指標(biāo)的控制也不同,因此無(wú)論在芯片生產(chǎn)或封裝測(cè)試過(guò)程中,集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的工程技術(shù)人員要提出技術(shù)方案和主要工藝線路,并始終參與到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。因此,集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在集成電路生產(chǎn)的“垂直分工”體系中起到了主導(dǎo)的作用。處于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的最上游,是龍頭。
雖說(shuō)IC設(shè)計(jì)企業(yè)遠(yuǎn)不如制造封裝企業(yè)那么投資巨大,但用于軟硬件、人才培養(yǎng)的投入也是動(dòng)則上千萬(wàn)。如世宏科技目前已積聚了超過(guò)百位的來(lái)自高校的畢業(yè)生和工作經(jīng)驗(yàn)在豐富的技術(shù)管理人才。同時(shí)還從美國(guó)硅谷網(wǎng)羅了將近20位累計(jì)有200年以上IC產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、擁有先進(jìn)技術(shù)的海歸派人士。在人力資源上的投入達(dá)450萬(wàn)元∕季度,軟硬件上的投入達(dá)**多萬(wàn)元。中科集成電路的EDA設(shè)計(jì)平臺(tái)一次性就投入2500萬(wàn)元。
園區(qū)目前共有三戶企業(yè)被國(guó)家認(rèn)定為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。但至關(guān)重要的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定一家也未獲得。由于集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的主要成本是人力成本、技術(shù)成本(技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)),基本都無(wú)法抵扣。同時(shí),研發(fā)投入大、成品風(fēng)險(xiǎn)高、產(chǎn)出后的計(jì)稅增值部分也高,因此如果相關(guān)的增值稅優(yōu)惠政策不能享受,將不利于企業(yè)的發(fā)展。
所以目前,該類企業(yè)的研發(fā)主體大都還在國(guó)外或臺(tái)灣,園區(qū)的子公司大多數(shù)還未進(jìn)入獨(dú)立產(chǎn)品的研發(fā)階段。同時(shí),一些真正想獨(dú)立產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)都處于觀望狀態(tài)或轉(zhuǎn)而從事提供設(shè)計(jì)服務(wù),如承接國(guó)外總公司的設(shè)計(jì)分包業(yè)務(wù)等。并且由于享受優(yōu)惠政策前景不明,這些境外IC設(shè)計(jì)公司往往把設(shè)在園區(qū)的公司設(shè)計(jì)成集團(tuán)內(nèi)部成本中心,即把一部分環(huán)節(jié)研發(fā)轉(zhuǎn)移至園區(qū),而最終產(chǎn)品包括晶圓代工、封裝測(cè)試和銷售仍在境外完成。一些設(shè)計(jì)公司目前純粹屬于國(guó)外總公司在國(guó)內(nèi)的售后服務(wù)機(jī)構(gòu),設(shè)立公司主要是為了對(duì)國(guó)外總公司的產(chǎn)品進(jìn)行分析,檢測(cè)、安裝等,以利于節(jié)省費(fèi)用或?yàn)閷?lái)的進(jìn)入作準(zhǔn)備。與原想象的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的龍頭地位不符。因此,有關(guān)支持政策的不能落實(shí)將嚴(yán)重影響蘇州工業(yè)園區(qū)成為我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的重要基地的目標(biāo)。
2、集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)能否作為生產(chǎn)性外商投資企業(yè)享受所得稅優(yōu)惠未予明確。
目前,園區(qū)共有集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)23家,但均為外商投資企業(yè),與境外母公司聯(lián)系緊密?;緦儆诩瘓F(tuán)內(nèi)部成本中心,離產(chǎn)品研發(fā)的本地化上還有一段距離。但個(gè)別公司已在本地化方面實(shí)現(xiàn)突破,愿承擔(dān)高額的增值稅稅負(fù)并取得了一定的利潤(rùn)。能否據(jù)此確認(rèn)為生產(chǎn)性外商投資企業(yè)享受“二免三減半”等所得稅優(yōu)惠政策,目前稅務(wù)部門(mén)還未給出一個(gè)肯定的答復(fù)。
關(guān)鍵是所得稅法第七十二條“生產(chǎn)性外商投資企業(yè)是指…直接為生產(chǎn)服務(wù)的科技開(kāi)發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢和生產(chǎn)設(shè)備、精密儀器維修服務(wù)業(yè)”的表述較為含糊。同時(shí),財(cái)稅[1994]51號(hào)對(duì)此的解釋也使稅務(wù)機(jī)關(guān)難以把握。
由于集成電路設(shè)計(jì)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中風(fēng)險(xiǎn)最大,同時(shí)也是利潤(rùn)最大的一塊。如果該部分的所得稅問(wèn)題未解決,很難想象外國(guó)公司會(huì)支持國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)子公司的獨(dú)立產(chǎn)品研發(fā),會(huì)支持國(guó)內(nèi)子公司的本土化進(jìn)程。因此,生產(chǎn)性企業(yè)的認(rèn)定問(wèn)題在一定程度上阻礙了集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的發(fā)展壯大。
3、目前的增值稅政策不能適應(yīng)集成電路的垂直分工的要求。
在垂直分工的模式下,集成電路從設(shè)計(jì)芯片制造封裝測(cè)試是由不同的公司完成的,每個(gè)公司只承擔(dān)其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。按照國(guó)際通行的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈流程,設(shè)計(jì)公司是整條半導(dǎo)體生產(chǎn)線的龍頭,受客戶委托,設(shè)計(jì)有自主品牌的芯片產(chǎn)品,然后下單給制造封裝廠,并幫助解決生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。國(guó)際一般做法是:設(shè)計(jì)公司接受客戶的貨款,并向制造封裝測(cè)試廠支付加工費(fèi)。各個(gè)制造公司相互之間的生產(chǎn)關(guān)系是加工關(guān)系而非貿(mào)易關(guān)系。在財(cái)務(wù)上只負(fù)責(zé)本環(huán)節(jié)所需的材料采購(gòu)和生產(chǎn),并不包括上環(huán)節(jié)的價(jià)值。在稅收上,省局明確該類收入目前不認(rèn)可為自產(chǎn)集成電路產(chǎn)品的銷售收入,因此企業(yè)無(wú)法享受?chē)?guó)家稅收的優(yōu)惠政策。
而在我國(guó)現(xiàn)行的稅收體制下,如果整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都在境內(nèi)完成,則每一個(gè)加工環(huán)節(jié)都要征收17%的增值稅,只有在最后一個(gè)環(huán)節(jié)完成后,發(fā)起方銷售時(shí)才會(huì)退還其超過(guò)3%的部分,具體體現(xiàn)在增值稅優(yōu)惠方面,只有該環(huán)節(jié)能享受優(yōu)惠。因此,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)因?yàn)橄硎芏愂照叩牟煌黄雀髯砸谰唧w情況采取不同的經(jīng)營(yíng)方式,因而導(dǎo)致相互合作困難,切斷了形式上的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
國(guó)家有關(guān)文件的增值稅政策的實(shí)質(zhì)是側(cè)重于全能型集成電路企業(yè),而沒(méi)有充分考慮到目前集成電路產(chǎn)業(yè)的垂直分工的格局?;螂m然考慮到該問(wèn)題但出于擔(dān)心稅收征管的困難而采取了一刀切的方式。
4、出口退稅率的調(diào)整對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的影響巨大。
今年開(kāi)始,集成電路芯片的出口退稅稅率由原來(lái)的17%降低到了13%,這對(duì)于國(guó)內(nèi)的集成電路企業(yè),尤其是出口企業(yè)造成了成本上升,嚴(yán)重影響了國(guó)內(nèi)集成電路生產(chǎn)企業(yè)的出口競(jìng)爭(zhēng)力。如和艦科技,**年1-7月,外銷收入78322萬(wàn)元,由于出口退稅率的調(diào)低而進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)出2870萬(wàn)元。三星電子為了降低成本,貿(mào)易方式從一般貿(mào)易、進(jìn)料加工改為更低級(jí)別的來(lái)料加工。
集成電路產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家支持和鼓勵(lì)發(fā)展的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),在本次出口退稅機(jī)制調(diào)整中承受了巨大的壓力。而科技含量與集成電路相比是劃時(shí)代差異的印刷線路板的退稅率卻保持17%不變,這不符合國(guó)家促進(jìn)科技進(jìn)步的產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向。
五、關(guān)于促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的稅收建議
1、在流轉(zhuǎn)稅方面。
(1)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能享受增值稅稅收優(yōu)惠。
社會(huì)在發(fā)展,專業(yè)化分工成為必然。從鼓勵(lì)整個(gè)集成電路行業(yè)發(fā)展的前提出發(fā),有必要對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的以加工方式經(jīng)營(yíng)的企業(yè)也給予同樣的稅收優(yōu)惠。
(2)集成電路行業(yè)試行消費(fèi)型增值稅。
由于我國(guó)的集成電路行業(yè)起步低,目前基本上全部的集成電路專用設(shè)備都需進(jìn)口,同時(shí),根據(jù)已有的海關(guān)優(yōu)惠政策,基本屬于免稅進(jìn)口。調(diào)查得知,園區(qū)集成電路企業(yè)**年度購(gòu)入固定資產(chǎn)39億,其中免稅購(gòu)入的固定資產(chǎn)為36億。因此,對(duì)集成電路行業(yè)試行消費(fèi)型增值稅,財(cái)政壓力不大。同時(shí),既體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)集成電路行業(yè)的鼓勵(lì),又可進(jìn)一步促進(jìn)集成電路行業(yè)在擴(kuò)大再生產(chǎn)的過(guò)程中更多的采購(gòu)國(guó)產(chǎn)設(shè)備,拉動(dòng)集成電路設(shè)備生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2、在所得稅方面。
(1)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)認(rèn)定為生產(chǎn)性企業(yè)。
根據(jù)總局文件的定義,“集成電路設(shè)計(jì)是將系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖的過(guò)程”。同時(shí),集成電路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品均為不同類型的芯片產(chǎn)品或控制電路。都屬中間產(chǎn)品,最終的用途都是工業(yè)制成品。因此,建議對(duì)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),包括未經(jīng)認(rèn)定但實(shí)際從事集成電路設(shè)計(jì)的企業(yè),均可適用外資所得稅法實(shí)施細(xì)則第七十二條之直接為生產(chǎn)服務(wù)的科技開(kāi)發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢和生產(chǎn)設(shè)備、精密儀器維修服務(wù)業(yè)屬生產(chǎn)性外商投資企業(yè)的規(guī)定。
(2)加大間接優(yōu)惠力度,允許提取風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金。
計(jì)提風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金是間接優(yōu)惠的一種主要手段,它雖然在一定時(shí)期內(nèi)減少了稅收收入,但政府保留了今后對(duì)企業(yè)所得的征收權(quán)力。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)它延遲了應(yīng)納稅款的時(shí)間,保證了研發(fā)資金的投入,增強(qiáng)了企業(yè)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。
集成電路行業(yè)是周期性波動(dòng)非常明顯的行業(yè),充滿市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。雖然目前的政策體現(xiàn)了加速折舊等部分間接優(yōu)惠內(nèi)容,但可能考慮到征管風(fēng)險(xiǎn)而未在最符合實(shí)際、支持力度最直接的提取風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金方面有所突破。
3、提高集成電路產(chǎn)品的出口退稅率。
鑒于發(fā)展集成電路行業(yè)的重要性,建議爭(zhēng)取集成電路芯片的出口退稅率恢復(fù)到17%,以優(yōu)化國(guó)內(nèi)集成電路企業(yè)的投資和成長(zhǎng)環(huán)境。
4、關(guān)于認(rèn)定工作。
(1)盡快進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品認(rèn)定。
目前的集成電路優(yōu)惠實(shí)際上側(cè)重于對(duì)結(jié)果的優(yōu)惠,而對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新等過(guò)程(實(shí)際上)并不給予優(yōu)惠??萍歼M(jìn)步在很大程度上取決于對(duì)創(chuàng)新研究的投入,而集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究前期投入大、風(fēng)險(xiǎn)高,此過(guò)程最需要稅收上的扶持。
鑒于集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)將有越來(lái)越多產(chǎn)品推出,有權(quán)稅務(wù)機(jī)關(guān)和相關(guān)部門(mén)應(yīng)協(xié)調(diào)配合,盡快開(kāi)展對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定工作。
(2)認(rèn)定工作應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)來(lái)完成,稅務(wù)機(jī)關(guān)不予介入。
關(guān)鍵詞:集成電路專業(yè);實(shí)踐技能;人才培養(yǎng)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-0845(2012)09-0102-02
集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)?!秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。
信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了集成電路專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。然而,目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐技能較弱,走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。其主要原因是一些高校對(duì)集成電路專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠,技能培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容不明確,導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的效果欠佳。因此,研究探索如何加強(qiáng)集成電路專業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)
集成電路專業(yè)是一門(mén)多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科,工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)。其人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),以及集成電路制造的整個(gè)工藝流程,掌握集成電路設(shè)計(jì)基本理論和基本設(shè)計(jì)方法,掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具,具有集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測(cè)試及電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力,能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。
根據(jù)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo),我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(yè)能力為:模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、射頻集成電路設(shè)計(jì)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)方面。圍繞這四個(gè)方面的核心能力,集成電路專業(yè)人才實(shí)踐技能培養(yǎng)的主要目標(biāo)應(yīng)確定為:掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具,具備模擬集成電路設(shè)計(jì)能力、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、射頻集成電路設(shè)計(jì)能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)能力以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。
二、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容
1.電子線路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號(hào)處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以及電路分析實(shí)驗(yàn)等。
2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識(shí),具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。其課程主要有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計(jì)、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程,掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法,具備一定的集成電路版圖設(shè)計(jì)能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)、集成電路工藝實(shí)驗(yàn)和集成電路版圖設(shè)計(jì)等。
4.模擬集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法,熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)流程,熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具,具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路CAD設(shè)計(jì)、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計(jì)方法和混合集成電路設(shè)計(jì)等。此外,還包括Synopsis認(rèn)證培訓(xùn)相關(guān)課程。
5.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法,具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、硬件描述語(yǔ)言、VLSI測(cè)試技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)綜合和時(shí)序分析等。
6.射頻集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法,具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、電磁場(chǎng)技術(shù)、電磁場(chǎng)與
天線和通訊原理等。
在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認(rèn)識(shí)規(guī)律,由易到難,由淺入深,充分考慮學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練,既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識(shí),有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)取的科學(xué)精神,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又要保證基礎(chǔ),注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性,強(qiáng)化綜合和創(chuàng)新。因此,在集成電路專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上,應(yīng)減少緊隨理論課開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例,增加綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能,有利于因材施教。
三、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的策略
1.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評(píng)估的機(jī)會(huì),加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入,加大實(shí)驗(yàn)室軟、硬件建設(shè)力度。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè),制訂修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件,修訂完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和指導(dǎo)。
2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,科學(xué)安排課程實(shí)驗(yàn),合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,給學(xué)生充分的自由空間,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考應(yīng)該怎樣做,使實(shí)驗(yàn)成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的結(jié)合點(diǎn),為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來(lái)豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,如借助實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái),利用仿真技術(shù),加強(qiáng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,使學(xué)生增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。
3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。高水平的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍,是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍建設(shè)的制度,對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃,從職稱、待遇等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以傾斜,保證實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展。
4.保障實(shí)習(xí)基地建設(shè),增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。開(kāi)展校內(nèi)外實(shí)習(xí)是提高學(xué)生實(shí)踐技能的重要手段。
實(shí)習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐技能的重要場(chǎng)所,對(duì)集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實(shí)力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè),給能夠提供實(shí)習(xí)場(chǎng)所并愿意支持學(xué)校完成實(shí)習(xí)任務(wù)的單位掛實(shí)習(xí)基地牌匾。另外,可以把企業(yè)請(qǐng)進(jìn)來(lái),聯(lián)合構(gòu)建集成電路專業(yè)校內(nèi)實(shí)踐基地,把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來(lái),實(shí)現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無(wú)縫聯(lián)接。
5.重視畢業(yè)設(shè)計(jì),全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是集成電路專業(yè)教學(xué)中最重要的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作一般都被安排在最后一個(gè)學(xué)期,此時(shí)學(xué)生面臨找工作和準(zhǔn)備考研復(fù)試的問(wèn)題,畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和質(zhì)量有時(shí)很難保證。為了進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué),應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級(jí)上半學(xué)期就開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì),因?yàn)槟菚r(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí),而專業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師,在此時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì),一方面可以和專業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來(lái),另一方面便于指導(dǎo)教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育和督促。
選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),通過(guò)選題來(lái)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向和主要內(nèi)容,是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),決定著畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。因此教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計(jì)題目開(kāi)始。集成電路專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向,在選題過(guò)程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可以讓學(xué)生們適當(dāng)?shù)貐⑴c教師的科研活動(dòng),以激發(fā)其專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情,在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專業(yè)知識(shí),提高實(shí)踐能力。
6.全面考核評(píng)價(jià),科學(xué)檢驗(yàn)技能培養(yǎng)的效果。實(shí)踐技能考核是檢驗(yàn)實(shí)踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核,實(shí)踐教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)不易把握,操作困難,因此各高校普遍缺乏對(duì)實(shí)踐教學(xué)的考核,影響了實(shí)踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年,每個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的考核,既要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核,也要加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的考核。
對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)控,教師要對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進(jìn)行評(píng)價(jià);事后考核是指實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這兩部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課考核成績(jī),并于期末計(jì)入課程總成績(jī)。這樣做使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度大大提高,能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)課效果。此外,還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)考核。
7.借助學(xué)科競(jìng)賽,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學(xué)科競(jìng)賽是通過(guò)針對(duì)基本理論知識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力設(shè)計(jì)的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競(jìng)賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,以競(jìng)賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)完成競(jìng)賽任務(wù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神。
在參加競(jìng)賽的整個(gè)過(guò)程中,學(xué)生不僅需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的若干門(mén)專業(yè)課程進(jìn)行回顧,靈活運(yùn)用,還要查閱資料、搜集信息,自主提出設(shè)計(jì)思想和解決問(wèn)題的辦法,既檢驗(yàn)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí),又促使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí),最終使學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過(guò)考察學(xué)生在參賽過(guò)程中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力,認(rèn)真總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn),分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題和不足,能夠相應(yīng)地改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容,有利于提高技能教學(xué)的有效性。
此外,還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目,通過(guò)這些項(xiàng)目的研究可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
[1]袁穎,等.依托專業(yè)特色,培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J]. 電子世界,2012(1).
[2]袁穎,等.集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)課程體系的研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2009(6).
[3]李山,等.以新理念完善工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式[J]. 高教研究與實(shí)踐,2011(1).
[4]劉勝輝,等.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008(22).
一、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)的特點(diǎn)
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)較為寬泛的概念,它涵蓋了電路設(shè)計(jì)、電路測(cè)試與驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)、PCB板開(kāi)發(fā)等各個(gè)不同的應(yīng)用范圍。而當(dāng)前“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程設(shè)置多數(shù)側(cè)重電路設(shè)計(jì)部分,即采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字電路。因此,該課程的教學(xué)具非常突出的特點(diǎn)。
1.既要有廣度,又要有深度
有廣度即在教學(xué)過(guò)程中需要把電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化所包含的各個(gè)不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)都要讓學(xué)生了解,從而使學(xué)生從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā),把握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的真正含義,以便于他們建立起一個(gè)全局概念。有深度即在教學(xué)過(guò)程中緊抓電路設(shè)計(jì)這個(gè)重點(diǎn),著重講解如何使用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)硬件電路,使學(xué)生具備電路設(shè)計(jì)的具體技能,并能夠應(yīng)用于實(shí)踐和工作當(dāng)中。
2.突出硬件電路設(shè)計(jì)的概念
在眾多高校開(kāi)設(shè)的“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程中,多數(shù)是以硬件描述語(yǔ)言VHDL作為學(xué)習(xí)重點(diǎn)的。而VHDL語(yǔ)言是一門(mén)比較特殊的語(yǔ)言,與C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等存在很大的不同。因此,在教學(xué)過(guò)程中首先要讓學(xué)生明白這門(mén)語(yǔ)言與前期所學(xué)的其他語(yǔ)言的區(qū)別,并通過(guò)實(shí)例,如CPU的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程,讓學(xué)生明白VHDL等硬件描述語(yǔ)言的真正用途,并將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。
3.理論與實(shí)踐并重
“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門(mén)理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,必須兩者并重,才能收到良好的教學(xué)效果。在理論學(xué)習(xí)中要突顯語(yǔ)法要點(diǎn)和電路設(shè)計(jì)思想,[2]并通過(guò)實(shí)踐將這些語(yǔ)法與設(shè)計(jì)思想得以加強(qiáng)和鞏固,同時(shí)在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)方法總結(jié)
良好的教學(xué)方法能起到事半功倍的效果。因此,針對(duì)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的教學(xué)特點(diǎn),筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些行之有效的教學(xué)方法。
1.以生動(dòng)的形式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的世界
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念。如何讓他們能夠快速地進(jìn)入到這個(gè)世界中,并了解這個(gè)世界的大概,從而對(duì)這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生興趣,是每個(gè)老師在這門(mén)課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現(xiàn)代化的多媒體授課技術(shù),讓學(xué)生更直觀地了解電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。由于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)很抽象的概念,因此,可以通過(guò)播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來(lái)讓學(xué)生了解這個(gè)領(lǐng)域。從學(xué)生最熟悉的電腦CPU引入,通過(guò)一段“CPU從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程”的視頻,讓學(xué)生了解集成電路設(shè)計(jì)與制造的流程與方法,并引出集成電路這個(gè)概念。通過(guò)早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對(duì)比,引出EDA的概念,并詳細(xì)講解EDA對(duì)于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻(xiàn)。在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)向?qū)W生介紹一些使用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的當(dāng)前比較主流的產(chǎn)品及其應(yīng)用,提高學(xué)生對(duì)EDA的具體認(rèn)識(shí)。這些方法不僅使學(xué)生對(duì)EDA相關(guān)的產(chǎn)業(yè)有了相應(yīng)的了解,更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生能夠踴躍地投入到“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)中。
2.以實(shí)例展開(kāi)理論教學(xué)
“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)內(nèi)容包含三大部分:[3]硬件描述語(yǔ)言(以VHDL語(yǔ)言為學(xué)習(xí)對(duì)象)、開(kāi)發(fā)軟件(以QUARTUSII為學(xué)習(xí)對(duì)象)和實(shí)驗(yàn)用開(kāi)發(fā)板(以FPGA開(kāi)發(fā)板為學(xué)習(xí)對(duì)象)。硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)屬于理論學(xué)習(xí)部分,是重中之重。對(duì)于一門(mén)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō),語(yǔ)法和編程思想是學(xué)習(xí)要點(diǎn)。在傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的過(guò)程中,通常都是將語(yǔ)法作為主線,結(jié)合語(yǔ)法實(shí)例逐漸形成編程思想。這種學(xué)習(xí)方法會(huì)使學(xué)生陷入到學(xué)編程語(yǔ)言就是學(xué)習(xí)語(yǔ)法的誤區(qū)中,不僅不能學(xué)到精髓,還會(huì)因?yàn)榭菰锓ξ抖a(chǎn)生厭倦感。如何能使學(xué)生既能掌握電路設(shè)計(jì)的方法,又輕松掌握語(yǔ)法規(guī)則是一個(gè)教學(xué)難題。筆者改變傳統(tǒng)觀念,將編程思想的學(xué)習(xí)作為教學(xué)主線,在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中,以具體電路實(shí)例為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生從分析電路的功能入手,熟悉將電路功能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的程序語(yǔ)句的過(guò)程,并掌握如何將這些語(yǔ)句按照規(guī)則組織成一個(gè)完整無(wú)誤的程序。在此過(guò)程中,不斷引入新的語(yǔ)法規(guī)則。由于整個(gè)過(guò)程中學(xué)生的思考重點(diǎn)都放在電路功能的實(shí)現(xiàn)上,而語(yǔ)法的學(xué)習(xí)就顯得不那么突兀,也不會(huì)產(chǎn)生厭倦感。由于語(yǔ)法時(shí)刻都需要用到且容易忘記,因此在后期的實(shí)例講解過(guò)程中需要不斷地鞏固之前所學(xué)過(guò)的語(yǔ)法現(xiàn)象,以避免學(xué)生遺忘,以此讓學(xué)生明白,學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的真正目的是為了應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)。通過(guò)一些實(shí)踐,學(xué)生體會(huì)到語(yǔ)言學(xué)習(xí)的成就感,進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)興趣,此方法收到了良好的教學(xué)效果。
3.將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿始終
硬件描述語(yǔ)言與軟件語(yǔ)言有本質(zhì)區(qū)別。很多學(xué)生由于不了解硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn),在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易將之前所學(xué)的C語(yǔ)言等軟件編程語(yǔ)言的思維慣性的應(yīng)用于VHDL語(yǔ)言的學(xué)習(xí)過(guò)程中,這對(duì)于掌握硬件電路設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)有非常大的阻礙。因此,在教學(xué)過(guò)程中,從最初引入到最后設(shè)計(jì)電路,都要始終將硬件電路設(shè)計(jì)的概念和思維方式貫穿其中。在講述應(yīng)用實(shí)例時(shí),需要向?qū)W生分析該例中的語(yǔ)句和硬件電路的關(guān)系,并強(qiáng)調(diào)這些語(yǔ)句與軟件語(yǔ)言的區(qū)別。以if語(yǔ)句為例,在VHDL語(yǔ)言中,if語(yǔ)句的不同應(yīng)用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語(yǔ)句產(chǎn)生純組合電路,不完整的if語(yǔ)句將產(chǎn)生時(shí)序電路,如果應(yīng)用不當(dāng),會(huì)在電路中引入不必要的存儲(chǔ)單元,增加電路模塊,耗費(fèi)資源。[4]而對(duì)于軟件語(yǔ)言,并沒(méi)有完整if語(yǔ)句與不完整if語(yǔ)句之分。為了讓學(xué)生更深刻地理解不同的if語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)特性,可以通過(guò)一個(gè)小實(shí)例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來(lái)說(shuō)明。如以下兩個(gè)程序:
(1)entitymuxabisport(a,b:inbit;y:outbit);end;architecturebehaveofmuxabisbeginprocess(a,b)beginifa>btheny<='1';elsifa<btheny<='0';endif;endprocess;end;
(2)entitymuxabisport(a,b:inbit;y:outbit);end;architecturebehaveofmuxabisbeginprocess(a,b)beginifa>btheny<='1';elsey<='0';endif;endprocess;end;
(1)(2)兩個(gè)程序唯一的不同點(diǎn)在于:程序(1)中使用的是elsif語(yǔ)句,是一個(gè)不完整的if語(yǔ)句描述,而程序(2)使用的是else語(yǔ)句,是一個(gè)完整的if語(yǔ)句描述。這一條語(yǔ)句的區(qū)別卻決定了兩個(gè)程序的電路結(jié)構(gòu)有很大的不同。(1)綜合的結(jié)果是一個(gè)時(shí)序電路,電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,如圖1所示。而(2)綜合的結(jié)果是一個(gè)純組合電路,電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,如圖2所示。通過(guò)綜合后的電路圖比較,學(xué)生更深刻理解這兩類語(yǔ)句的區(qū)別。強(qiáng)化硬件電路設(shè)計(jì)的思想,可以促使學(xué)生逐漸形成一種規(guī)范、高效、資源節(jié)約的設(shè)計(jì)風(fēng)格,培養(yǎng)一個(gè)優(yōu)秀的硬件電路設(shè)計(jì)工程師。
4.通過(guò)實(shí)踐拓展強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力
“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的課程,學(xué)生在學(xué)完該課程后必須具備一定的硬件電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的能力,因此在教學(xué)中需要不斷地用實(shí)踐訓(xùn)練來(lái)強(qiáng)化學(xué)生在課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí),并使他們達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)較復(fù)雜硬件電路的能力。筆者在教學(xué)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生將課程實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相結(jié)合的方法,讓學(xué)生強(qiáng)化實(shí)踐能力,收到了良好的效果。學(xué)習(xí)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的學(xué)生基本上都是即將進(jìn)入大四,此時(shí)他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入選題,開(kāi)始了初步設(shè)計(jì)的過(guò)程。筆者先在實(shí)驗(yàn)課堂向?qū)W生布置一些常用硬件電路設(shè)計(jì)的題目,比如交通燈、自動(dòng)售貨機(jī)、電梯控制器等,讓學(xué)生體會(huì)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程的實(shí)用性,激發(fā)他們的思考和學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)上分組組建實(shí)踐小團(tuán)隊(duì),讓每組學(xué)生共同完成一個(gè)較復(fù)雜的電路系統(tǒng),比如遙控小車(chē)、溫度測(cè)控系統(tǒng)等,鼓勵(lì)他們將所做的內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)接。其中大部分同學(xué)通過(guò)這些訓(xùn)練都可以掌握硬件電路設(shè)計(jì)的基本方法和流程,有一部分同學(xué)還能設(shè)計(jì)出比較出色的作品。此過(guò)程不僅讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)知識(shí)的快樂(lè),也培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,為他們以后的繼續(xù)深造和工作做了鋪墊。
【關(guān)鍵詞】集成電路;EDA;項(xiàng)目化
0 前言
21世紀(jì)是信息時(shí)代,信息社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求激增。我國(guó)高校開(kāi)設(shè)集成電路設(shè)計(jì)課程的相關(guān)專業(yè),每年畢業(yè)的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求,因此加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對(duì)這種市場(chǎng)需求,我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),工程實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的集成電路設(shè)計(jì)人才[1]。
針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)課程體系,進(jìn)行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革,包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革,旨在改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量,現(xiàn)已做了大量的實(shí)際工作,取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計(jì)流程為主線,通過(guò)對(duì)主流集成電路開(kāi)發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計(jì)工具的學(xué)習(xí)和使用,讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想和方法,理論與實(shí)踐并重,熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計(jì)的全過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生具備從簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力,具備進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)的基本專業(yè)知識(shí)和技能。
1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革
集成電路設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計(jì)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)及Tanner EDA工具等內(nèi)容,涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式,以教師講解為主,板書(shū)教學(xué),但由于課程所具有的獨(dú)特性,在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時(shí),主要靠教師的描述,不直觀形象,因此引進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充和完善,以多媒體教學(xué)為主,結(jié)合板書(shū)教學(xué),以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料,以動(dòng)畫(huà)的形式播放集成電路的制造工藝流程,每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片,使學(xué)生對(duì)集成電路建立直觀的感性認(rèn)識(shí),充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主動(dòng)性和互動(dòng)性,提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革
實(shí)踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計(jì)流程和基本的集成電路設(shè)計(jì)能力,為今后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求,一步步來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式不能很好調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,再加上考核方式比較單一,學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的概念和流程比較模糊,為了打破這種局面,實(shí)踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項(xiàng)目來(lái)完成。項(xiàng)目化實(shí)踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中,從而更好的完成教學(xué)目標(biāo),同時(shí)也能夠增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)和合作意識(shí)。
實(shí)踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實(shí)踐教學(xué)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目來(lái)源于企業(yè),是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要的組成模塊。本項(xiàng)目從電路設(shè)計(jì)、電路仿真、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證等流程對(duì)學(xué)生做全面的訓(xùn)練,使學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)流程有深刻的認(rèn)識(shí)。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理,參與到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真測(cè)試,驗(yàn)證其功能的正確性,然后進(jìn)行各個(gè)元件的設(shè)計(jì)及布局布線,最后對(duì)版圖進(jìn)行了規(guī)則檢查和一致性檢查,完成整個(gè)電路的版圖設(shè)計(jì)和版圖原理圖比對(duì),生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。
CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)項(xiàng)目可分為四個(gè)部分啟動(dòng)電路、提供偏置電路、運(yùn)算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計(jì)可由以下步驟來(lái)完成:
1)子功能塊電路設(shè)計(jì)及仿真;
2)整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化;
3)基本元器件NMOS/PMOS的版圖;
4)基本單元與電路的版圖;
5)子功能塊版圖設(shè)計(jì)和整體版圖設(shè)計(jì);
6)電路設(shè)計(jì)與版圖設(shè)計(jì)比對(duì)。
在整個(gè)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程,參照企業(yè)項(xiàng)目合作模式將學(xué)生分為4個(gè)項(xiàng)目小組,每個(gè)小組完成一部分電路設(shè)計(jì)及版圖設(shè)計(jì),每個(gè)小組推選一名專業(yè)能力較強(qiáng)且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長(zhǎng)對(duì)小組進(jìn)行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的同時(shí),加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中,以學(xué)生探索和討論為主,教師起引導(dǎo)作用,給學(xué)生合理的建議,引導(dǎo)學(xué)生找出解決問(wèn)題的方法。項(xiàng)目完成后,根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新
理論教學(xué)改革采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),以多媒體教學(xué)為主,結(jié)合板書(shū)教學(xué),對(duì)集成電路材料和工藝有直觀感性的認(rèn)識(shí),學(xué)生的課堂效率明顯提高,課堂氣氛活躍,師生互動(dòng)融洽。實(shí)踐環(huán)節(jié)改革通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)方式,學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高,設(shè)計(jì)目標(biāo)明確,在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)了查找文獻(xiàn)資料,學(xué)會(huì)與人交流,溝通的能力也得到提高。同時(shí)項(xiàng)目化教學(xué)方式使學(xué)生對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程有了整體的認(rèn)識(shí)和把握,對(duì)元件的版圖設(shè)計(jì)流程有了一定的認(rèn)識(shí)。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計(jì)方法,但要達(dá)到較高的設(shè)計(jì)水平,設(shè)計(jì)出性能良好的器件,還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)[3]。
4 存在問(wèn)題及今后改進(jìn)方向
集成電路設(shè)計(jì)課程改革雖然取得了一定的成果,但仍存在一些問(wèn)題:由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快,最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少;學(xué)生實(shí)踐能力不高,動(dòng)手能力不強(qiáng)。
針對(duì)上述問(wèn)題,我們提出如下解決方法:
1)在課堂教學(xué)中及時(shí)引進(jìn)行業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)和(下轉(zhuǎn)第220頁(yè))(上接第235頁(yè))技術(shù),使學(xué)生能夠及時(shí)接觸到行業(yè)前沿知識(shí),增加與企業(yè)的合作;
2)加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度,建立一個(gè)開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生在課余時(shí)間自由使用,為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì),并且鼓勵(lì)能力較強(qiáng)的學(xué)生參與到教師研項(xiàng)目當(dāng)中。
【參考文獻(xiàn)】
[1]段吉海.“半導(dǎo)體集成電路”課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2007,05(29).
【關(guān)鍵詞】可編程模擬器件;整流電路;模擬
Abstract:A Design method of rectifier circuit with high precision implemented on in-system programmable analog circuit is introduced in the paper.All the parts are integrated in a single chip to improve the integration and reliability of the circuit.The goal chip can be programmed to realize new contents,which reduces the development cycle and cost.
Keywords:ispPAC;Rectifier Circuit;Analog
1.引言
在系統(tǒng)可編程模擬器件ispPAC(in-system Programmable Analog Circuit)是美國(guó)Lattice半導(dǎo)體公司推出的可編程產(chǎn)品,到目前為止已有5種芯片:ispPAC10,ispPAC20,
ispPAC30,ispPAC80和ispPAC81[1]。與數(shù)字在系統(tǒng)可編程大規(guī)模集成電路一樣,ispPAC同樣具有在系統(tǒng)可編程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),電路設(shè)計(jì)人員可通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件在計(jì)算機(jī)上快速、便捷地進(jìn)行模擬電路設(shè)計(jì)與修改,對(duì)電路的特性可進(jìn)行仿真分析,然后用編程電纜將設(shè)計(jì)方案下載到芯片當(dāng)中。同時(shí)還可以對(duì)已經(jīng)裝配在印刷線路板上的ispPAC芯片進(jìn)行校驗(yàn)、修改或者重新設(shè)計(jì)。
把高集成度的精密模擬電路設(shè)計(jì)集成于單塊ispPAC芯片上,取代了由若干分立元件或傳統(tǒng)ASIC芯片所能實(shí)現(xiàn)的功能,具有開(kāi)發(fā)速度快,成本低,可靠性高與保密型強(qiáng)的特點(diǎn)[2]。其開(kāi)發(fā)軟件是基于Windows平臺(tái)的PAC Designer,目前版本為6.0,提供完整的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證解決方案,支持ispPAC、ispClock和ispPower系列芯片開(kāi)發(fā)。
本文以PAC Designer為設(shè)計(jì)軟,以ispPAC20為目標(biāo)芯片,介紹了一種精密整流電路的設(shè)計(jì)方法。將電路設(shè)計(jì)方案以單芯片實(shí)現(xiàn),提高了電路的集成度和可靠性;對(duì)目標(biāo)芯片可重新編程以升級(jí)電路結(jié)構(gòu),縮短了研制周期,降低了設(shè)計(jì)成本。
2.ispPAC20芯片的結(jié)構(gòu)
ispPAC20芯片由兩個(gè)基本單元電路PAC塊、兩個(gè)比較器、一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器、配置存儲(chǔ)器、參考電壓、自校正單元、模擬布線池和ISP接口所組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
ispPAC20中有兩個(gè)PAC塊,PACblock1由兩個(gè)儀用放大器和一個(gè)輸出放大器組成、配以電阻和電容構(gòu)成一個(gè)真正的差分輸入、差分輸出的基本單元電路,如2圖所示。其中,儀用放大器IA1的輸入端連接二選一輸入選擇器,通過(guò)芯片的外部引腳MSEL來(lái)控制。當(dāng)MSEL為0時(shí),端口a連接至IA1;當(dāng)MSEL為1時(shí),端口b連接至IA1。IA1和IA2的增益調(diào)范圍在-10~+10之間,電路輸入阻抗為109,共模抑制比為69dB。輸出放大器OA1中的電容CF有128種值可供選擇,反饋電阻RF可以編程為連同或斷開(kāi)狀態(tài)。芯片中各基本單元通過(guò)模擬布線池(Analog Routing Pool)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),以組成各種復(fù)雜電路。
PACblock2與PACblock1的結(jié)構(gòu)基本相同,但I(xiàn)A4的增益范圍為-10至-1,并為IA4增加了外部極性控制端PC。當(dāng)PC=1時(shí),增益調(diào)整范圍為-10至-1,當(dāng)PC=0時(shí),增益調(diào)整范圍為+10至+1。
DAC單元是一個(gè)8位電壓輸出的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。接口方式可自由選擇為8位的并行方式、串行JTAG尋址方式、串行SPI尋址方式。在串行方式中,數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度為8為,D0為數(shù)據(jù)的首位,D7處于數(shù)據(jù)的末位。DAC的輸出是完全差分形式,可以與芯片內(nèi)部的比較器或儀用放大器相連,也可以直接輸出。無(wú)論采用串行還是并行的方式,用戶都可以通過(guò)查詢芯片說(shuō)明的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行編程[3]。
在ispPAC20中有兩個(gè)可編程的雙差分比較器,當(dāng)同相輸入電壓相對(duì)反向輸入電壓為正時(shí),比較器的輸出為高電平,否則為低電平。比較器CP1的輸出可編程為直接輸出或以PC為時(shí)鐘的寄存器輸出兩種模式,且CP1和CP2的輸出端可作異或運(yùn)算或觸發(fā)器操作后在WINDOW端輸出信號(hào)。
另外,配置存儲(chǔ)器用于存放編程數(shù)據(jù),參考電壓和自校正模塊完成電壓的分配和校正功能。
3.基于ispPAC20的精密整流電路設(shè)計(jì)
基于ispPAC20的精密整流電路內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)如圖2所示,電路工作時(shí),需將輸入信號(hào)ui同時(shí)連接至IN2和IN3端,將比較器輸出CP1OUT由外部連接至極性控制端PC。
端口IN2編程為連接輸入儀用放大器IA4,IN3編程為連接比較器CP1,OUT2作為整流電路的輸出端。編程DAC編碼為80h,輸出模擬電壓0V,并編程連接至比較器CP1的反相輸入端作為閾值電壓,設(shè)置CP1為直接輸出模式(Direct)。編程IA4的增益為-1,OA2相關(guān)參數(shù)如圖2所示。
當(dāng)ui>0時(shí),比較器CP1的輸出CP1OUT為高電平,通過(guò)極性控制端PC的控制,則PAC block2輸出OUT2=-ui;當(dāng)ui<0時(shí),CP1OUT為低電平,則OUT2=+ui。即,OUT2=-|ui|,從而電路實(shí)現(xiàn)整流功能。
若將IA4的增益設(shè)置為K(調(diào)整范圍為-10至-1),按圖2的方式進(jìn)行編程,則整流輸出端信號(hào)為OUT2=K|ui|
在PAC-Designer設(shè)計(jì)軟件中,選擇菜單Tools/Download,即可將所設(shè)計(jì)的電路方案編程下載到目標(biāo)芯片ispPAC20中,并可進(jìn)行電路仿真和測(cè)試。
4.結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了一種基于在系統(tǒng)可編程模擬器件ispPAC的精密整流電路設(shè)計(jì)方法,在ispPAC20芯片上實(shí)現(xiàn),將整個(gè)電路集成于一塊芯片中,提高了電路的集成度和可靠性。借助于開(kāi)發(fā)工具PAC-Designer,可隨時(shí)對(duì)芯片進(jìn)行重新編程以升級(jí)電路結(jié)構(gòu),提高了電路設(shè)計(jì)的效率,降低了設(shè)計(jì)成本。
參考文獻(xiàn)
[1]王成華,蔣愛(ài)民,呂勇.可編程模擬器件的應(yīng)用研究[J].數(shù)據(jù)采集與處理,2002,17(3):345.
[2]高玉良.在系統(tǒng)可編程模擬器件(ispPAC)及應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2002,4:80-81.
[3]Lattice Semiconductor Co.ispPAC hand-
論文關(guān)鍵詞:EDA,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),模塊
1 引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展及電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期縮短的要求,EDA技術(shù)得到迅猛發(fā)展。
EDA是ElectronicDesign Automation(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)的縮寫(xiě)。EDA技術(shù),就是以大規(guī)??删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體,以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具,通過(guò)使用有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件,自動(dòng)完成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真,直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒囊婚T(mén)新技術(shù)[1]。
目前,幾乎所有高校的電類專業(yè)都開(kāi)設(shè)了EDA課程,為加強(qiáng)教學(xué)效果,通常都使用專門(mén)的EDA實(shí)驗(yàn)箱來(lái)輔助教學(xué),但是實(shí)驗(yàn)箱采用了一體化結(jié)構(gòu),所有的電路和器件都在一塊電路板上,在功能上難以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展,不利于學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì),復(fù)雜系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn);實(shí)驗(yàn)箱體積較大,不便攜帶;EDA 實(shí)驗(yàn)箱、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱、DSP實(shí)驗(yàn)箱、ARM實(shí)驗(yàn)箱中很多功能模塊的硬件電路是相同的,但不同實(shí)驗(yàn)箱上相同模塊不能共享,存在資源浪費(fèi)。由于實(shí)驗(yàn)箱的上述缺點(diǎn),很多高校都紛紛開(kāi)始設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自己的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊,提高實(shí)驗(yàn)箱的利用率,提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力[2][3]。
2 EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)
EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有以下特點(diǎn):
(1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由單一性向綜合性發(fā)展
早期開(kāi)發(fā)的EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要是學(xué)生用來(lái)學(xué)習(xí)EDA課程、下載程序、進(jìn)行仿真的工具;使用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是老師用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)字電路的能力、幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的手段。因此EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)僅在電子類專業(yè)的EDA課程中使用,系統(tǒng)所提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅限于簡(jiǎn)單的數(shù)字電路設(shè)計(jì),包括計(jì)數(shù)器、編碼譯碼器的設(shè)計(jì)、數(shù)碼管的顯示等。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展,電信、通信等專業(yè)紛紛引入EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在“通信原理”等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中被廣泛應(yīng)用于實(shí)踐[4],實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也從單一的基本數(shù)字電路的設(shè)計(jì)發(fā)展到集EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、DSP實(shí)驗(yàn)等為一體的綜合性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]。因此,EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)逐漸面向電子信息類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行課程的學(xué)習(xí),課外競(jìng)技活動(dòng),電子類設(shè)計(jì)比賽,并逐漸用于教師進(jìn)行科研。
(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從一體化向模塊化發(fā)展
早起開(kāi)發(fā)的EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用一體化的實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì),所有的電路和器件都在一塊電路板上[6]。這樣,系統(tǒng)的使用雖然可以幫助學(xué)生掌握軟件的應(yīng)用,但也使學(xué)生對(duì)硬件電路不了解;另外,系統(tǒng)在功能上難以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展,不利于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),復(fù)雜的系統(tǒng)則難以實(shí)現(xiàn)。因此在后來(lái)的EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上,大都都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)[7][8],即FPGA、單片機(jī)等做在一塊核心板上,其IO口以插針形式引出,以方便和外圍電路的連接;外圍電路則以模塊的形式單獨(dú)做在不同的電路板上,比如數(shù)碼管顯示模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊等;根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)摘要的模塊搭建自己設(shè)計(jì)的電路,從而提高學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果;此外,模塊化的設(shè)計(jì)還方便老師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的重復(fù)實(shí)現(xiàn),有利于教學(xué)水平的提高雜志鋪。
(3)核心芯片由單一化向豐富化發(fā)展
早期開(kāi)發(fā)的EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由于僅用于EDA課程的學(xué)習(xí),其核心芯片大都為Altera公司的FPGA等可編程邏輯器件,開(kāi)發(fā)語(yǔ)言環(huán)境主要為界面友好、操作簡(jiǎn)便的Maxplus Ⅱ和Quartus Ⅱ。隨著EDA技術(shù)向不同學(xué)科不同專業(yè)的滲透,核心芯片逐漸發(fā)展為FPGA、單片機(jī)和DSP器件的綜合使用,開(kāi)發(fā)語(yǔ)言也逐漸開(kāi)始使用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言等。這樣,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和規(guī)模均有所增加,除了基本的數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K以外,還可以增設(shè)調(diào)制解調(diào)模塊、幀同步模塊、信號(hào)波形產(chǎn)生模塊等,擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用率,使實(shí)驗(yàn)設(shè)備向大型化、先進(jìn)化發(fā)展。
(4)使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)向主動(dòng)發(fā)展
電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,早期的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于其電路設(shè)計(jì)的封閉性,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只停留在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)上,很難加入自己設(shè)計(jì)的外圍電路。而模塊化數(shù)字電路開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于其接口電路的開(kāi)放性,有能力的學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)外圍電路達(dá)到提高的目的,對(duì)于成功的設(shè)計(jì)還可以加到以后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,成為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊。
另外,由于整合了單片機(jī)、DSP等芯片的功能模塊,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得到很大擴(kuò)展,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以拓寬知識(shí)面,主動(dòng)去學(xué)習(xí)了解實(shí)驗(yàn)所需要的知識(shí),學(xué)習(xí)的主動(dòng)性得到很大的提高,并且,由于實(shí)驗(yàn)由簡(jiǎn)單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)向綜合的大型設(shè)計(jì)過(guò)渡,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更容易理解數(shù)字電路設(shè)計(jì)中硬件的概念以及工程的概念。
學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),可能會(huì)用到一些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)沒(méi)有開(kāi)發(fā)出的模塊,這時(shí),學(xué)生需要自己設(shè)計(jì)該電路模塊的電路圖以及制作PCB板,直至實(shí)際制作出該功能模塊。這樣,學(xué)生除了掌握編程、還需要去學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計(jì)并制作電路板、學(xué)習(xí)該模塊與核心板的接口電路設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí),因此,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生的積極性和主動(dòng)性得到提高。同時(shí),由于實(shí)驗(yàn)的規(guī)模逐漸增加,同學(xué)之間需要團(tuán)結(jié)合作才能共同完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),因此也鍛煉了同學(xué)之間的團(tuán)結(jié)合作精神。
3 結(jié)論
一個(gè)好的EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái),能培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓創(chuàng)新精神和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、很強(qiáng)的實(shí)踐操作能力、工程設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用能力、科學(xué)研究能力以及獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我國(guó)高校現(xiàn)階段所研制開(kāi)發(fā)的EDA綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),能有效整合和優(yōu)化多個(gè)電子類實(shí)驗(yàn)課程的功能,為單片機(jī)和 EDA技術(shù)等課程提供了綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為高校培養(yǎng)創(chuàng)新性人才提供良好的實(shí)驗(yàn)條件和氛圍。隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及EDA技術(shù)的不斷深入發(fā)展,EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)也將會(huì)日益完善:大規(guī)??删幊唐骷⒈皇褂?;實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將向體積小、功耗小的便攜式嵌入式系統(tǒng)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]廖超平,等著.EDA技術(shù)與VHDL實(shí)用教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007:1
[2]劉延飛,等著.開(kāi)發(fā)EDA綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2009,26(8):63-64.
[3]范勝利.一種基于模塊的EDA教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J]. 讀與寫(xiě)雜志, 2009,6(11):102
[4]韓偉忠著.EDA,DSP技術(shù)與通信實(shí)驗(yàn)裝置的總體設(shè)計(jì)[J]. 金陵職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002,17(1),52-54
[5]孫旭,等著.單片機(jī)、DSP、EDA的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2008, 6(6): 55-57
[6]雷雪梅,等著.EDA教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)[J]. 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2004, 35(3): 344-347
[6]劉建成,等著.EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2009, 28(1): 86-88
[6]史曉東,等著.數(shù)字系統(tǒng)EDA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2005, 24: 78-81
>> 基于HCPL-316J的IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 基于ACPL-38JT的IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于SKHI22AH4R的IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于IR22141的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì) 一種基于PWM技術(shù)的微機(jī)械陀螺閉環(huán)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于EMCCD的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 一種新型LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 一種基于數(shù)字灰度的微顯OLEDos的片上電路設(shè)計(jì) 一種基于FX589的位同步提取電路設(shè)計(jì) 一種基于包絡(luò)檢測(cè)的ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 一種基于單片機(jī)控制的逆變電源電路設(shè)計(jì) 一種基于單片機(jī)的PSD數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì) 一種基于單片機(jī)的節(jié)能斷電保護(hù)電路設(shè)計(jì) 一種基于TM1638的智能儀表鍵盤(pán)顯示電路設(shè)計(jì) 一種232轉(zhuǎn)紅外的電路設(shè)計(jì) 基于CPLD的面陣CCD驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于HSI模型的全彩LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于集成芯片的ABS驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 基于CPLD的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 一種車(chē)載IGBT驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì) 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置:
關(guān)鍵詞:HCPL-316J;IGBT驅(qū)動(dòng)電路;故障保護(hù)
引言
光耦驅(qū)動(dòng)芯片HCPL-316J是Agilent公司[編者注:2014年8月更名為keysight(是德)公司]生產(chǎn)的柵極驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)品之一,可用于驅(qū)動(dòng)150A/1200V的IGBT,開(kāi)關(guān)速度為0.5μs,有過(guò)流檢測(cè)和欠電壓封鎖輸出,當(dāng)過(guò)電流發(fā)生時(shí),能輸出故障信號(hào)(供保護(hù)用),并使IGBT軟關(guān)斷。近年來(lái),HCPL-316J的應(yīng)用研究得到了重視,從目前公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看,研究主要側(cè)重于輸出電路部分,重點(diǎn)是過(guò)流軟關(guān)斷的原理、工作過(guò)程和實(shí)用電路設(shè)計(jì),對(duì)故障信號(hào)反饋端和控制信號(hào)輸入端的應(yīng)用研究不多。在文獻(xiàn)中均提到將故障信號(hào)反饋給主控芯片,但沒(méi)有深入的研究如何充分利用該信號(hào)端提高驅(qū)動(dòng)電路的整體性能。
光耦HCPL一316J的過(guò)流保護(hù)具有自鎖功能,并可設(shè)定保護(hù)盲區(qū),能有效防止IGBT在工作中瞬時(shí)過(guò)流而使保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)過(guò)流是由故障引起的,驅(qū)動(dòng)電路將故障信號(hào)反饋給主控DSP,主控芯片接收到故障信號(hào)后,封鎖系統(tǒng)中所有驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,某些系統(tǒng)的主控程序復(fù)雜,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),造成故障信號(hào)發(fā)出后,系統(tǒng)不能及時(shí)封鎖所有IGBT的驅(qū)動(dòng)電路,部分IGBT模塊仍然強(qiáng)行工作,引發(fā)嚴(yán)重的后果。
本文針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路,不僅具備可靠的過(guò)流軟關(guān)斷功能,而且故障保護(hù)響應(yīng)及時(shí),不受主控程序運(yùn)行時(shí)間延滯的影響。
1 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)思路
HCPL-316J有Vin+、Vin-兩個(gè)控制信號(hào)輸入端。常見(jiàn)的應(yīng)用思路是將PWM信號(hào)從其中一個(gè)輸入端引入,另一個(gè)輸入端的電平始終保持不變,如圖1所示。這樣,只要主控芯片有PWM信號(hào)輸出,HCPL-316J就能驅(qū)動(dòng)IGBT工作。這種應(yīng)用方式實(shí)際上是在兩個(gè)輸入端中選擇一個(gè)使用,另一個(gè)端子的功能沒(méi)有得到充分的利用。
本文設(shè)計(jì)的IGBT驅(qū)動(dòng)電路,PWM信號(hào)從Vin-輸入,Vin+輸入端與HCPL-316J的故障報(bào)警反饋端相連,如圖2所示。HCPL-316J的故障報(bào)警是低電平有效,正常工作時(shí),故障報(bào)警輸出端是高電平,Vin+端也是高電平,PWM信號(hào)能從Vin-輸入到HCPL-316J內(nèi)音B。當(dāng)HCPL-316J檢測(cè)到故障時(shí),故障報(bào)警反饋端輸出低電平,Vin+端電平被拉抵,PWM信號(hào)不能從Vin-輸入到HCPL-316J內(nèi)部。
1.2應(yīng)用電路實(shí)現(xiàn)
圖3為IGBT驅(qū)動(dòng)電路原理圖,圖中兩個(gè)光耦芯片各自驅(qū)動(dòng)一個(gè)IGBT模塊,當(dāng)有更多個(gè)光耦芯片時(shí),參照此圖進(jìn)行連接。以其中的HCPL-316J(1)芯片為例,其輸出電路主要分為以下三個(gè)部分:R3、R4、R5、Ql、Q2組成的柵極推挽驅(qū)動(dòng)電路;R2、D2組成的過(guò)流檢測(cè)電路:D3、C2、C3、C4組成的保護(hù)電路。輸出電路主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的推挽驅(qū)動(dòng)和過(guò)流檢測(cè),相關(guān)原理和應(yīng)用在文獻(xiàn)中已有詳細(xì)介紹,這里不再贅述。
原理圖中的PWM控制信號(hào)由主控芯片DSP生成,從光耦的Vin一端輸入,同時(shí),所有光耦使用同一個(gè)復(fù)位信號(hào)RESET。每個(gè)光耦的故障信號(hào)輸出反饋端接一個(gè)鉗位二極管(如圖3中的Dl、D4),鉗位二極管陰極接光耦輸出端,所有鉗位二極管的陽(yáng)極連接成一點(diǎn),作為驅(qū)動(dòng)模塊總故障信號(hào)FAULT。FAULT信號(hào)線又連接到所有光耦的Vin+端,同時(shí)經(jīng)限流電路Rl接+5V電源。系統(tǒng)正常工作時(shí),光耦的Vin+端和FAULT信號(hào)線均呈現(xiàn)高電平,鉗位二極管處于截止?fàn)顟B(tài),PWM控制信號(hào)從Vin-端輸入到光耦內(nèi)部,光耦在DSP的控制下驅(qū)動(dòng)IGBT工作。
當(dāng)某一個(gè)光耦芯片檢測(cè)到故障時(shí),其故障輸出反饋端呈現(xiàn)低電平,端子上的鉗位二極管導(dǎo)通,總故障信號(hào)FAULT變低,向主控芯片發(fā)出故障報(bào)警信號(hào),同時(shí)所有光耦芯片的Vin+端被鉗定在低電平,Vin -端子上的PWM信號(hào)無(wú)法輸入到光耦內(nèi)部,在第一時(shí)間封鎖所有光耦的輸入,IGBT失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而停止工作,實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT模塊的故障快速保護(hù)功能。顯然,在主控芯片封鎖PWM控制信號(hào)之前,驅(qū)動(dòng)電路已經(jīng)阻止PWM信號(hào)的輸入,這樣就解決了主控程序運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)對(duì)故障保護(hù)時(shí)效性的影響。
2 實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)電路中主控DSP選用的是TMS320F2812, IGBT選用FS100R12KT3模塊,推挽電路中的NPN管選用MJD44H11G,PNP管選用MJD45H11G.其它元件參數(shù)配置如下:R1=R2=R6=lOk Q,R3=R4=R5=R7=R8=R9=10 Q.C1=C5=330pF ,C2=C3=C6=C7=0.1μF,C4=C8=lOOpF。
為驗(yàn)證過(guò)流保護(hù)的時(shí)效應(yīng),在HCPL-316J(1)芯片DESAT端突加一個(gè)電壓信號(hào),模擬系統(tǒng)過(guò)流故障狀態(tài),在4通道示波器D SOX2004A上觀察到的實(shí)驗(yàn)波形如圖4所示。當(dāng)VDESAT1>7V時(shí),HCPL-316J(1)芯片進(jìn)入過(guò)流軟關(guān)斷的工作過(guò)程,將自身驅(qū)動(dòng)的IGBT(1)軟關(guān)斷,同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào),VFAULT信號(hào)由高變低。一旦VFAULT變?yōu)榈碗娖?,HCPL-316J(2)芯片的輸出VGE2電壓信號(hào)立即下降為零,第一時(shí)間關(guān)斷IGBT(2),實(shí)現(xiàn)故障快速保護(hù),而主控DSP在經(jīng)過(guò)2μs后才封鎖控制信號(hào)PWM2。
3 結(jié)論
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
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