電路設(shè)計(jì)論文全文(5篇)

1高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的研究要點(diǎn)

在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的研究中,最為主要的研究點(diǎn)在于:

(1)高速數(shù)字電路信號的完整性;

(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)兩個方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強(qiáng)化對高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識與研究。具體而言,主要在于以下幾點(diǎn)內(nèi)容:

1.1高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計(jì)

在高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計(jì)中,最主要的研究要點(diǎn)在于兩個方面:一是不同電路信號網(wǎng)傳輸信號的干擾情況;二是不同信號在電路信號網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說,在電路信號的完整性中,信號干擾是最為關(guān)鍵的因素,無論是對于干擾問題,還是對于反射問題,都是高速數(shù)字電路信號完整性設(shè)計(jì)的研究要點(diǎn)。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計(jì)的過程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過小(過大)都會對線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號干擾問題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強(qiáng)調(diào),高速數(shù)字電路信號系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號質(zhì)量。

1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)

1二分頻單元設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)基于TSPC實(shí)現(xiàn)2n分頻，即二分頻單元是最基本單元模塊。本設(shè)計(jì)采用基于TSPC結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器搭建二分頻單元。

1.1基于TSPC的D觸發(fā)器

基于TSPC的D觸發(fā)器電路采用11個晶體管構(gòu)成的四級鐘控互補(bǔ)輸出方式實(shí)現(xiàn)，其中D為輸入信號，Q為輸出信號，φ為時鐘信號。從圖中可以得到:當(dāng)“φ=0”時，第1級電路將開啟鎖存器從而接收輸入信號D，同時第2級的輸出被預(yù)充電，第3、4級保持原有狀態(tài)不變。當(dāng)“φ=1”時，第1級的輸出信號將作為第2級的輸入，產(chǎn)生第2級新的輸出信號，第3級將采樣第2級的輸出信號傳送輸出到第4級，第4級反相輸出對應(yīng)信號得到輸出Q值。由于采用動態(tài)結(jié)構(gòu)，該觸發(fā)器晶體管數(shù)目少，且功耗較低，有利于達(dá)到后續(xù)多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)中高性能、低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1.2基于D觸發(fā)器的二分頻電路

基于D觸發(fā)器的二分頻電路由13個晶體管構(gòu)成的互補(bǔ)反饋控制電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸入信號D頻率為500MHz，脈沖電壓為1.8V，從圖中可以看到，基于TSPCD觸發(fā)器構(gòu)成的二分頻單元可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)二分頻的功能。

1.3二分頻電路的優(yōu)化

一、完善課程設(shè)置

合理設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容，是提高人才培養(yǎng)水平的關(guān)鍵。2009年，黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)制定了該專業(yè)的課程體系，經(jīng)過這幾年教學(xué)工作的開展與施行，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學(xué)開展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。首先，在課程設(shè)置與課時安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對于部分課程調(diào)整其所開設(shè)的學(xué)期及課時安排，不同課程中內(nèi)容重疊的章節(jié)或相關(guān)性較大的部分可進(jìn)行適當(dāng)刪減或融合。如：在原來的課程設(shè)置中，“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門級電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對于各種元器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、工作原理、基本參數(shù)、工藝和版圖等這些基礎(chǔ)知識都是一知半解，因此對門級電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會出現(xiàn)重疊。在調(diào)整后的課程設(shè)置中，先開設(shè)了“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時會更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時也避免了內(nèi)容重復(fù)講授的問題。此外，這樣的課程設(shè)置安排，將有利于本科生在“大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競爭，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識儲備不足、實(shí)踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發(fā)揮。調(diào)整課程安排后，本科生通過秋季學(xué)期中基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個人爭得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。第三，在選擇優(yōu)秀國內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時，從科研前沿、新興產(chǎn)品及技術(shù)、行業(yè)需求等方面提取教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時了解前沿動態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動地學(xué)習(xí)。

二、變革教學(xué)理念與模式

CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國內(nèi)外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創(chuàng)新教育結(jié)合課程教學(xué)模式，旨在緩解高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求的沖突[4]。在實(shí)際教學(xué)過程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SARADC）”的課題項(xiàng)目開展教學(xué)內(nèi)容，將各個獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時，通過以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過對新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎勵加分的形式以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學(xué)生得分，而是以畢業(yè)論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實(shí)的數(shù)據(jù)報告，鍛煉學(xué)生撰寫論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)?？赏ㄟ^參加研討會、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時還應(yīng)定期邀請校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。

三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)

首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會，為今后競爭打下良好的基礎(chǔ)。2009—2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要[5]。其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時。如通過運(yùn)算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態(tài)機(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)模混合集成電路的設(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對于數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過網(wǎng)絡(luò)平臺，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時隨地地學(xué)習(xí)。

四、搭建校企合作平臺

[摘要]提出了一種開放式、多層次的“五自”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，應(yīng)用了自由選題與分組、自行管理與實(shí)現(xiàn)、自主設(shè)計(jì)與實(shí)施、自行調(diào)試與安裝和自主答辯與論文完成的“五自”實(shí)驗(yàn)考核方法，解決了以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)、考核方式單一、學(xué)員主動參與性差等問題。該模式激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)電子技術(shù)類課程的興趣，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，加強(qiáng)了實(shí)踐操作技能，鍛煉了學(xué)員對完整科研活動的過程和結(jié)果的總結(jié)表達(dá)、陳述能力，為畢業(yè)后第一任職崗位要求奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)課程；教學(xué)模式；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0引言

《模擬電子技術(shù)》課程是第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)一門非常重要的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要是培養(yǎng)學(xué)員對模擬電路的分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試等能力，為其畢業(yè)后能夠勝任軍隊(duì)醫(yī)療衛(wèi)生裝備的維修與研發(fā)崗位需求打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。《模擬電子技術(shù)》課程的授課內(nèi)容涵蓋器件、電路及電路應(yīng)用3個部分，要求學(xué)員完成課程學(xué)習(xí)后，應(yīng)具備會計(jì)算電路參數(shù)、會選擇器件、會設(shè)計(jì)電路、會測試電路參數(shù)“四會”基本技能[1]。實(shí)驗(yàn)是《模擬電子技術(shù)》課程非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)既可以檢驗(yàn)學(xué)員的理論學(xué)習(xí)效果，又能提高學(xué)員的實(shí)際動手能力。但是，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即教員指定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提供實(shí)驗(yàn)元器件和實(shí)驗(yàn)儀表，學(xué)員按照教材中的電路圖完成實(shí)驗(yàn)、測試電路參數(shù)后完成實(shí)驗(yàn)報告，整個過程學(xué)員始終處于被動，不能形成實(shí)驗(yàn)過程教與學(xué)動態(tài)交互的平臺，無法激發(fā)學(xué)員對電子技術(shù)的興趣，距離培養(yǎng)創(chuàng)新性思維方式甚遠(yuǎn)[2-5]。在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)員只是能夠計(jì)算電路參數(shù)、測試電路參數(shù)，并不知道如何選擇器件、如何設(shè)計(jì)電路，無法滿足實(shí)用、高素質(zhì)軍隊(duì)醫(yī)療衛(wèi)生裝備研發(fā)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和要求。針對以上問題教學(xué)組融合課程特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中大膽創(chuàng)新與改革。在完成模擬電子技術(shù)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前提下，整合驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)踐教學(xué)拓展由課堂延伸到課外[6-7]，增加以問題和需求牽引為導(dǎo)向的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，開放性地提出了“五自”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；引導(dǎo)學(xué)員主動參與實(shí)際科研活動，靈活地選取探索的方法，為學(xué)員提供發(fā)展創(chuàng)造性思維和實(shí)踐的機(jī)會，激發(fā)了學(xué)員對電子技術(shù)類課程學(xué)習(xí)的熱情，同時加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，鍛煉了對科研活動的總結(jié)和表達(dá)能力。

1“五自”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

調(diào)動學(xué)員在《模擬電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)過程的主觀能動性和學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)組在基本要求“會分析計(jì)算、會使用常用的儀器儀表、會測量基本的參數(shù)”的指標(biāo)基礎(chǔ)上增加了“會設(shè)計(jì)電路”和“會選元器”件2個環(huán)節(jié)；開放性地提出學(xué)員自由選題與分組、自行管理與實(shí)現(xiàn)、自主設(shè)計(jì)與實(shí)施、自行調(diào)試與安裝以及自主答辯與論文完成的“五自”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式?，F(xiàn)將具體實(shí)施步驟介紹如下。

1.1自由選題與分組

摘要：數(shù)字電路的設(shè)計(jì)對數(shù)字電路的應(yīng)用起到重要作用，集成電路成為應(yīng)用的主旋律，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)過程中，我們通常選擇數(shù)字集成電路，數(shù)字集成電路比其它電路具有很強(qiáng)的抗干擾性能，這是其在應(yīng)用過程中主要的優(yōu)勢。本論文主要從硬件抗干擾技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用、軟件抗干擾技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用、案例分析進(jìn)行闡述數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的抗干擾技術(shù)分析，希望為研究數(shù)字電路設(shè)計(jì)的專家與學(xué)者提供理論參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電話設(shè)計(jì)；抗干擾技術(shù)；分析

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，促進(jìn)了電子設(shè)備的不斷提高，現(xiàn)在人們廣泛應(yīng)用電子設(shè)備，尤其智能手機(jī)的應(yīng)用，其用戶不斷增加，用電設(shè)備密度不斷增加，在空間應(yīng)用過程中，可能造成電磁環(huán)境的不斷惡化，電子設(shè)備之間可能造成干擾，影響電子設(shè)備的正常工作，必須提高電子設(shè)備之間的抗干擾性能，因此我們在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的過程中，采用數(shù)字電路集成電路的方式進(jìn)行提高抗干擾性能，利用科技手段，不斷提升抗干擾能力，符合現(xiàn)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。

1硬件抗干擾技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

1.1安全接地技術(shù)

安全接地技術(shù)是一種常用的技術(shù)，把機(jī)殼接入大地，讓電量轉(zhuǎn)移到大地，減少電荷積累情況，減少因?yàn)殪o電等原因造成人與機(jī)械設(shè)備等受到安全影響。設(shè)備裝置在實(shí)際應(yīng)用過程中，絕緣層可能出現(xiàn)破損等現(xiàn)象，就可能造成機(jī)殼帶帶電，這時候的電量是足夠大的，不能及時轉(zhuǎn)移，可能造成嚴(yán)重的后果，利用安全接地技術(shù)可以把多余電荷轉(zhuǎn)移出去，還能及時切斷電源等，對其安全性能起到保護(hù)作用。

1.2避雷擊接地技術(shù)