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

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關鍵詞：技工院校 電力拖動 校本課程 開發

目前，我國正在進行產業結構調整和技術升級換代，企業對用工提出了更高的要求。擁有高技能、良好的社交能力的高素質人才，越來越受到企業和社會歡迎。技工院校作為培養高素質技能人才的主體，必須以能力為本位，切實提高學生的綜合職業能力。當前，相當多的技工院校在課程設置方面，沒有充分體現這一要求，還存在重理論與知識傳授、輕實踐與綜合能力培養的傾向，制約了學生的能力培養與發展。一體化校本課程開發作為技工院校一體化教學改革的重要組成部分，越來越受到業界的重視。筆者就電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的開發，談談自己的看法。

一、開發思路

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

該一體化課程的開發以國家職業標準為依據，以維修電工的綜合職業能力為培養目標，以電力拖動的典型工作任務為載體，以學生為中心，并根據典型工作任務和工作過程制定一體化課程體系和內容。要從對工作崗位的分析出發，進行工作任務分析，確定工作領域要求，并轉化為電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的目標，再根據課程目標確定課程結構與內容及其評價方式。因此，課程的開發就要以電力拖動的典型工作任務為載體，對中、高級維修電工的相關工作領域及工作要求進行分析，確定其對知識結構、技能操作水平、工作態度等方面的要求，整合為課程的目標，從而構建課程結構，組織課程內容，確定課程評價體系。

一體化課程的開發是一個系統工程，需要各方面通力支持和協助。學院領導主要在辦學方向、政策、課程開發的條件等方面提供保證，專業教師是校本課程開發的參與者、實施者。為保證課程的方向，真正做到“理實融合”“知行合一”，還應該搞好校企合作。如筆者所在學院與上海愛登堡電梯有限公司建立了長期的校企合作關系，并根據其崗位需求，定向培養電梯維修工，取得了良好效果。該校本課程的開發還應建立在教師、學生、圖書資料、實驗實訓設備、校企合作等教學資源的基礎之上。

二、開發步驟

1.課程目標

緊緊圍繞現代企業對技能人才的崗位要求，結合電力拖動控制線路一體化課程的專業概況、職業能力、培養方案、教學資源和評價體系的規范性要求，制定課程目標。課程目標要在工作崗位分析的基礎上，進行轉換和整合，使其適應崗位需求，符合學生身心發展的規律，考慮學生職業發展的需求。

據此，電力拖動控制線路與技能訓練校本課程的目標可確立為：

（1）知識目標：熟悉常用低壓電器的功能、結構及工作原理，了解電氣控制線路電路圖、接線圖、布置圖的特點，掌握繪制、識讀的原則，了解常用生產機械的主要結構及運動形式，熟悉其工作原理，熟悉變頻器基本結構、功能、工作原理以及常用電力電子器件，了解常用電氣設備的工作原理及使用方法。

（2）技能目標：能正確使用、識別和檢測常用低壓電器，會讀識和分析電氣控制線路、接線圖、電路方框圖，掌握實現異步電機的啟動、正反轉、制動和調速控制線路、位置往返控制、順序控制、多地控制線路的構成工作原理及其安裝、調試與維修方法，掌握常用生產機械電氣控制線路的分析方法及其安裝、調試與維修，熟悉變頻器的選用、安裝方法及常見故障的排除方法，掌握變頻調速系統的調試步驟和方法。

（3）情感態度目標：具有良好的工作方法、作風和職業精神與素養，具有安全生產、產品質量意識、良好的團隊精神和與人溝通的協作意識，具有認真、踏實的學風和創新意識。

2.課程內容

內容的確定是校本課程開發中十分重要的環節。既要符合典型工作任務的要求，理論與實踐融合，適應學生綜合能力提高的需求和職業資格的要求，又要考慮學生原有的知識背景、技能水平、認知特點，以及學校、社會的教學資源，有利于激發學生學習知識、鉆研技能的積極性，有利于提高學習效率。

因此，該一體化課程的內容應以符合典型工作任務、行業崗位特征的教學項目的形式出現，并將其拆分為具體的多個任務，進而在任務中揉入知識探究、方法介紹、技能訓練、總結評價等環節，使同學在做中學、學中做，達到知行合一、態度養成、綜合職業能力提高的良好效果。

該課程擬分安全用電、交流電源、低壓電器、電動機，電氣控制線路原理、安裝、調試與維修方法，以及變頻器知識及其日常維護、故障的排除六個項目，內容覆蓋電力拖動控制線路與技能訓練的理論知識和基本技能。

3.實施要求

電力拖動控制線路與技能訓練一體化課程，是把企業崗位的工作過程設計為學生的學習過程，并且在模擬工作情景中實施、展開。因此，與傳統學科式教學相比，對教師、教學環境、教學方式、方法、評價方式等方面都提出了較高的要求。

在該一體化課程教學過程中，教師扮演作多種角色，既應該是擁有“雙師型”能力的教師，又是生產、學習的組織者與管理者。教學環境既是學生學習的場所，又是學生實踐的場所，教室即實訓車間，書桌即工作臺 ，講臺即演示臺，因此相應場所、設備應具備實訓車間的功效。教學方法在一體化課程中至關重要，方法得當才能效果良好、事半功倍，包含項目設計、項目實施、項目評價等環節的項目教學法是被實踐證明了的切實可行、效果良好的方法。

作為一體化教學的一個重要組成部分，該課程評價體系的確定十分重要。它應該客觀地反映知識、技能和情感態度目標與教學方法的創新，既有對學生學習具有甄別、導向、激勵的作用，也要有促進其自我學習、增強與人溝通、培養團隊精神等的功效。因此，教學中宜采取分組實施的學習方式，項目任務完成后又通過自評、互評、師評，填寫考核評價表的方式，作為該一體化教學效果的評價與反饋。

表1 考核評價表

班級 時間 場地

項目：

考核評分 學生自評 學生互評 老師評價

知識、技能 熟悉原理（10）

工藝要求（10）

裝接線正確（30）

過程、方法 步驟合理（10）

規范操作（10）

情感態度 職業態度（10）

與人溝通（10）

團隊協作（10）

總評分

學生（簽名）： 組別 工位號碼 老師（簽字）：

參考文獻：

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關鍵詞：集成電路工藝原理；教學內容；教學方法

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

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

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

微電子產業的快速發展急需大量的高質量集成電路人才。優秀的集成電路設計工程師需要具備一定工藝基礎，集成電路工藝設計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術，以便獲得性能優越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業、電子科學與技術專業和其他相關專業一門重要的專業課程，其主要內容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養學生掌握半導體關鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術性很強，需要大量的實踐課程作為補充。但是超大規模集成電路的制造設備價格昂貴，環境條件要求苛刻，運轉與維護費用很大，國內僅有幾所大學擁有供科研、教學用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設的實驗課程僅為最基本的半導體平面工藝實驗，僅可以實現氧化、擴散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學校僅能開設工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學的模式下，理論聯系實踐、提高教學質量，通過課程建設和教學改革，改善集成電路工藝原理課程的教學效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學、加強對本專業學生科學實驗能力和實際工作能力以及專業素質的培養、提高微電子工藝課程的教學質量，是教師所面臨的緊迫問題。

一、循序漸進，有增有減，科學安排教學內容

1.選擇優秀教材

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

2.科學安排教學內容

如前所述，本課程的目的是使學生掌握半導體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設計和分析能力。本課程僅32學時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內容。對非關鍵工藝，如第1章的半導體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經在前續基礎課程“半導體物理2”和“半導體器件3”中詳細介紹，所以在課堂上不進行講授。另一方面，合理安排教材內容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進入光刻內容，考慮工藝流程的順序進行教學更有利于學生理解，沒有按照教條的章節順序，教學內容改變為按照清洗、氧化、擴散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進行。

另一方面，關注集成電路工藝的最新進展，及時將目前先進、主流的工藝技術融入課程教學中，如在課堂教學中介紹INTEL公司即將投產的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業工程師或專家開展專題報告，將課程教學和行業工藝技術緊密結合，提高學生的積極性及主動性，提高教學效果。

3.引導自主學習

半導體產業正飛速發展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發展動態、技術前沿以及遇到的挑戰，給學生布置若干集成電路工藝發展前沿與技術動態相關的專題，讓學生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發展歷史時，要求同學前往國際半導體產業規劃網站，閱讀最新年份的國際半導體技術發展路線圖，完成如最小特征指標、工作電壓等相關技術指數的整理并作圖說明發展趨勢等。這樣一方面激發了學生的求知欲，另一方面培養學生自我學習提高專業知識的能力。

二、豐富教學手段，進行多樣化、形象化教學

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關鍵詞：數字頻率計 EDA VHDL 波形仿真

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

1 引言

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

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

2 數字頻率計的設計原理

2.1 VHDL語言與軟件仿真平臺

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

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

2.2 設計基本原理

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

本頻率計是8位十進制數字頻率計，由四個模塊構成：控制模塊，有時鐘使能的十進制計數器模塊，鎖存器模塊和譯碼顯示模塊。數字頻率計系統組成方框圖如圖2所示。

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

3 模塊實現

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

3.1 控制模塊

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

3.2 其他模塊

計數模塊是對被測頻率信號進行頻率計數測量的模塊，由8個一位十進制計數器級聯組成，當時鐘使能輸入端為高電平時，進行計數，反之，鎖定計數值。

我們可以先通過VHDL語言編寫1個一位十進制計數器，再將其原件化后搭建成八位十進制計數模塊。鎖存模塊由鎖存器構成，當鎖存信號的上升沿到達后信號被鎖存到寄存器的內部，并由鎖存器的輸出端輸出。譯碼顯示模塊對四位BCD碼進行鎖存，并轉化為相應的三組七段碼，用于驅動數碼管，譯成能在數碼管上顯示的相對應的數值。

根據本節所描述的各模塊的基本原理，我們分別用VHDL語言進行編程實現，下一節將給出數字頻率計的仿真結果。

4 仿真結果

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

數字頻率計的最終仿真波形如圖5所示。實驗驗證了上述設計的正確性。

5 結語

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

參考文獻

[1]李曉輝.數字電路與邏輯設計[M].國防工業出版社，2012年.

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

[3]潘明.基于復雜可編程邏輯器件的數字頻率計設計[J].廣西科學院學報，2002，18（4）：244-251.

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

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1CDIO工程教育理念

 

CDIO工程教育模式，是由美國麻省理工學院、瑞典皇家工學院等四所大學共同創立的工程教育改革模式。是近年來國際工程教育改革的最新成果，CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運作(Operate)4個英文單詞的縮寫，以產品從研發到運行的生命周期為載體讓學生以主動的、實踐的、與課程之間有機聯系的方式學習掌握知識&-4。迄今已有幾十所世界著名大學加入了CDIO國際組織，這些學校采用CDIO工程教育理念和教學大綱開展教學實踐，取得了良好的效果。

 

2存在的問題與課程建設思想

 

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

 

但目前該課程教學中存在較多問題，教學效果不佳，主要有如下幾點：(1)教材陳舊，沒有較適合的雙語教材，難以適應跨國際的微電子制造工藝新技術的快速發展;(2)教學內容信息量大，在教學時間短、內容多的情況下，教師難以合理安排教學進度;(3)在課程設置上重理論輕實踐，技術性和實踐性的內容較少，與迅速發展的工業實際脫節;(4)教學方法單一,理論聯系實際不緊密，不利于學生課堂積極性的提高與創造性的發揮“5)實踐教學環境較差，由于微電子工藝設備十分昂貴，有待加強高校精密貴重儀器設備和優質實驗教學資源共享平臺和運行機制的建設;(6)教評形式單一，忽略了實踐教學與考核，致使大多數學生只是死記硬背書本知識的學習方式來應付考試。

 

3微電子工藝的課程建設

 

3.1教材選取及教學內容改革

 

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

 

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

 

另一方面，指導學生查閱相關資料，對教材內容作必要的補充，微電子工藝技術的發展迅速，因此需要隨時跟蹤微電子工藝的發展動態、技術前沿以及遇到的挑戰。特征尺寸為45nm的集成電路已批量生產，高K介質/金屬柵層疊結構、應變硅技術已采用。而現有的集成電路工藝教材很少能涉及到這些新技術，為了防止知識陳舊，應多關注集成電路工藝的最新進展，尤其是已經投入批量生產的工藝技術，及時將目前主流的工藝技術融入課程教學中。

 

3.2教學方法的改革

 

(1)開發多媒體工藝教學軟件，利用多媒體技術，將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進行合理的處理，利用大量二維和三維的多媒體圖片、視頻來展示和講解復雜的工藝構造過程。開發圖文聲像并茂的微電子工藝多媒體計算機輔助教學軟件，給學生以直觀、清楚的認識，有助于提高教學質量。

 

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

 

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

 

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

 

3.3多元化的考核評價體系

 

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

 

4結語

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關鍵詞：數字集成電路；應用；前景

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

集成電路從60年代開始發展至今，其規模大致上遵照摩爾定律發展[1]，即芯片上的晶體管數目每隔18個月就翻一番或每三年翻兩番。目前單個的芯片上已能夠制作上百萬個晶體管的一個完整數字系統或數/模混合的電子系統。集成電路的特征尺寸已發展至納米水平。伴隨著數字集成電路技術的越來越成熟，它于人們的生產以及生活中的應用也越來越廣泛，對數字集成電路在生活應用中的進一步探究也就越來越有必要。該文將從數字集成電路的基本結構和分類這些方面對其原理進行比較詳細的介紹，然后重點討論和探究它的實際應用，最后將結合數字集成電路在生活當中的實際應用設計出一個利用數字集成電路原理制成的流水燈。

1 數字集成電路的基本原理

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

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

圖1 數字集成電路基本電路符號

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

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

2 數字集成電路應用

2.1 多路自動巡檢控制器

在一些電子儀表較密集的工業控制和自動檢測系統中，經常會使用多臺同種檢測控制儀表，對不同的處所和位置進行檢測和控制。為了達到對這些儀表的集中監測的目的，通常會采用一臺多路自動巡檢控制器。它能對被控通道自動巡檢，并將被控通道用數字顯示器顯示出來。它既可以作為自動巡檢，又可以轉換為手動巡檢，使用起來相當的方便。

電路組成，它主要由脈沖發生器、計數器、通道轉換器和通道顯示器等組成。

2.2 繞線機電子計數器

普通的繞線機一般采用機械傳動的指針式計算器來進行計數，由于存在傳動齒輪的磨損和固有機械間隙，有時很難做得到準確計數。接下來要介紹的電子計數式繞線機，則采用了接觸式的光電傳感器來觸發電子計數器進行計數，所以準確度比較高。此外，由于使用了具有加減功能的電子計數器，所以在繞線過程中出現糾錯重繞的時侯，計數器仍然能夠對實際繞組數進行加減，它的計數精確度高，使用方便。

在繞線軸加裝的圓盤上有一個長孔，該孔與光電傳感器對應，當繞線機旋轉時，每轉一周，光電傳感器就被觸發一次。先被觸發的傳感器進行加減識別功能，后被觸發的傳感器則輸出計數脈沖。

2.3 數字集成電路在軍事方面的應用

自從20世紀60年代第一塊集成電路問世以來，以集成電路為核心的微電子技術發展迅速，并促進了通信技術、計算機技術和其他電子信息技術的快速發展，對人類社會的經濟繁榮、社會進步、國防建設及日常生活都產生巨大影響[3]。

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

2.4 基于數字集成電路的交通燈

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

數字集成電路在交通信號燈控制器中的使用原理：

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

一般十字路口的交通情況和主控制器的設計關系為：

1）當東西大道通行時，綠燈亮，南北大道禁行，紅燈亮，時間延遲為40秒：

2）當東西南北大道都禁行時，東西大道黃燈亮，時間延遲為5秒；

3）當東西大道禁行時，紅燈亮，南北大道通行，綠燈亮，時間延遲為30秒：

4）當東西南北大道都禁行時，南北大道黃燈亮，時間延遲為5秒。

然后就是回到第一種情況開始循環執行。我們可以把這四種狀態分別設為：S=000，S=001，S=010，S=011，另若有特殊情況，如遇到交通事故，警車或者救護車通過，其對應狀態設為S=l00，根據以上的狀態分析，我們可以用兩片74LSl92來實現這樣的功能。

3 總結

本文首先對數字集成電路意義和原理進行了介紹，接著重點闡述了許多在我們的工、農業以及生活上基于數字集成電路的一些應用，例如繞線機電子計數器、交通燈等。隨著社會的不斷進步，科技的不斷騰飛，越來越多的先進設備將會運用到我們的生活當中，未來我們將會見到更多數字集成電路產品在我們生活當中的應用，便利我們的生活。數字集成電路雖然只是一個元件，但是將他創造性地應用于產品制作時，它將變成又一件便利我們生活的新產品。因此，想為我們的生活設計一些新穎舒適的產品，那么我們也必須首先懂得它的內在含義和廣泛應用。

參考文獻：

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

[2] 王紅.集成電路技術發展動態[J].微電子學，2007，37（4）：515-522.

篇6

關鍵詞：量子阱；器件；紅外探測器；激光器；

  1 引言

  量子阱器件,即指采用量子阱材料作為有源區的光電子器件,材料生長一般是采用mocvd外廷技術。這種器件的特點就在于它的量子阱有源區具有準二維特性和量子尺寸效應。二維電子空穴的態密度是臺階狀分布,量子尺寸效應決定了電子空穴不再連續分布而是集中占據著量子化第一子能級,增益譜半寬大為降低、且價帶上輕重空穴的簡并被解除,價帶間的吸收降低。

  2 量子阱器件基本原理

  2.1 量子阱基本原理[1]

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

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

之間又存在能隙,稱為子能隙。通過人為控制這些子能隙的寬度與子能帶,使得半導體微結構表現出多種多樣的宏觀性質。

  2.2 量子阱器件

量子阱器件的基本結構是兩塊n型gaas附于兩端,而中間有一個薄層,這個薄層的結構由algaas-gaas-algaas的復合形式組成,。

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

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

  3 量子阱器件的應用

  3.1 量子阱紅外探測器

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

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

  3.2 量子阱在光通訊方面的應用

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

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

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

  4 結語

  半導體超晶格和量子阱材料是光電材料的最新發展,量子阱器件的優越性使得它活躍在各種生產和生活領域。目前,在光通信、激光器研制、紅外探測儀器等方面,量子阱器件都得到了廣泛的應用。隨之科學技術的不斷進步,我們相信,半導體超晶格和量子阱材料必然在更多領域發揮其獨特的作用。

參考文獻： 

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

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

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

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關鍵詞：數字鎖相環；相位同步；溫度控制；頻率變換

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

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

XIE Wancheng

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

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

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

1 引 言

鎖相的概念在20世紀30年代提出后，很快就被廣泛地應用在電子和通訊領域中。使用鎖相環PLL（Phase Locked Loop）電路的設備包括存儲器、微處理器、硬盤驅動裝置、射頻無線收發器和光纖收發器等。近年來，集成電路的工作頻率和片內集成的功能正以等比級數的速度增加，高性能的集成電路也被廣泛地應用在高頻無線通訊及光纖通訊中，這也意味著在同一個系統晶片內，同步的問題也變得更加復雜了。而數字集成鎖相環路更有助于發展高性能和低成本的電子系統，高性能的鎖相環頻率控制系統在現代工業自動化、國防高精尖科技等領域有著越來越廣泛的應用，其設計的合理性直接決定整個系統的精度。鎖相環技術應用于應用于溫度檢測電路中，通過溫度度傳感器將溫度的變化轉變為頻率的變化，可以用來精確測量溫度或用于自動控制電路中調節機器的運轉速度。

2 集成鎖相環的基本原理

鎖相環的主要任務是保證本機的振蕩器產生的頻率和相位與接收的基準信號頻率和相位完全相同，使電路工作頻率達到穩定。鎖相環的基本組成如圖1所示，其主要由相位比較器、低通濾波器、壓控振蕩器3部分組成。

3 系統結構及電路設計

3.1 集成鎖相環的結構

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

3.3 溫控變頻電路的設計

常見的溫度控制系統，是先利用溫度傳感器將溫度的變化轉換為電阻中電流的變化，繼而引起電壓的變化，實現控制功能。雖然其實現容易，但是可靠性低，抗干擾能力差，本文力求解決這一問題。設計思路是將溫度變化轉換為頻率變化加以控制，先借助溫度傳感器和數字集成鎖相環電路把溫度的變化轉變為振蕩器輸出信號頻率的變化，隨著溫度的漸漸升高，信號頻率也隨之慢慢改變，當達到設定溫度時，頻率也將確定。

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

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

參 考 文 獻

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

［2］沙占友．數字化測量技術與應用［M］．北京:機械工業出版社，2004.

［3］曹輝，胡俊，黃均鼐．數字式溫度測量電路的設計及其實現［J］．微電子學報，2001(3).

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

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關鍵詞：電子線路；課程內容；學習實踐

電子線路課程是鐵道信號專業的一門重要專業基礎課程。隨著電子技術的發展，生產現場的電子設備急劇增加，對電子線路課程的教學內容提出了越來越多的要求，課時和課程內容逐年增多。對專業設備的研發、設計、制造、施工、維護、使用都起著必不可少的作用，新技術、新裝備大量投入使用，設備、技術更新換代周期大大縮短，因此在內容和思想方法上，必須經過科學的論證和總結，使之更符合大的認識規律，且能充分體現知識內涵的思想體系和鮮明的導向性。作為一門獨立的學科，《電子線路》教學必須適應鐵路職業技術教育的特點，形成以電子技術基本理論和基本電路分析方法為主的完整課程體系。

一、電子線路課程的特點及教學方法

電子線路課程是一門應用技術課程，具有較強的理論性和實踐性。學生普遍感覺電子線路課程內容多、理論深、分析繁瑣、難懂、難記、難掌握。首先，各個電子器件是構成不同電路的核心部件，電路的形式和功能的變化，器件在不同條件下的應用，對于器件的原理、特性必須講夠、講透。學生是在高中知識和學完《電路基礎》課程基礎上進行學習的，按照專業教學計劃的要求，學生做到基本概念牢固掌握，基本原理、特性透徹理解，為進一步學習電路奠定堅實的基礎。作為專業基礎課，其學習的質量將直接影響后續專業課的學習心理和學習效果。在教學內容上，除講清器件的結構、原理、特性和參數外，還要著重強調非線性器件加偏置，以及改變偏置可以控制其工作狀態的條件、特點、變量關系特征和模型。傳統的單一教學模式，難以適應新的形勢要求，必須對電子線路課程的教學內容、教學方法、教學手段加以改革，在教學上還應包括作為典型有源電路的恒流源電路的組成、靜態、動態特征和電路模型，因為恒流源主要體現了器件的基本原理和基本特征，反映了有電源電路代替無源元件這一趨勢。

二、電子線路課程改革思路

電子線路課程內容是隨著電子線路的發展而發展的，電子線路課程的內容隨著知識的積累逐年增多，可隨著微電子技術和計算機技術的發展，特別是單片機技術和嵌入技術的發展，生產現場的設備向集成化、小型化方向發展。電子線路課程的課時數、教學內容在壓縮，課程體系還是對各種電路分門別類、就事論事、面面俱到，增加了教學負擔。因此在內容和思想方法上，必須經過科學的論證和總結，使之更符合認識規律，且能充分體現知識內涵的思想體系和鮮明的導向性。關鍵不在于課程內容的包羅萬象，而在于對學生系統的、基本的思維和操作的訓練、培養，授之以漁。依據這一原則思想，結合教學特點，對本課程的教改，分器件和電路兩個方面談談看法。

首先，電子線路課程要學習基本電子器件，在電路部分應改變過去那種過分強調電路功能以至于以此來分門別類劃分課程章節的方式，這種體系對于某些高等院校以電路設計作為重要內容的教學或許是合適的。這部分內容要突出各種電子器件不同工作狀態的條件、特點、應用這條主線。

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

要使學生熟練地掌握各種工作狀態的條件、特點和應用。教學內容上更主要的是電路的原理和基本分析方法，對基本電子器件的結構、原理有所了解，基本電子器件的特性、參數要講透并且深刻理解，按照循序漸進的原則和人的認識規律，對于電路分析、選擇、使用器件以及不同型號器件的替代是必不可少的，反映電路原理和分析方法的內在聯系，總結出具有共性的原理和分析方法，也是實際工作中分析和處理電子技術問題所必需的。

其次，電路的動態分析要突出三種組態這條主線。在電路的動態分析中，無論電路形式、如何變化，我們必須抓住三種組態來進行電路分類，三種組態是基于對基本電子電路深入理解和高度概括的總結，作為一種思想體系貫穿全課始終，有著深刻的內涵。這是基于對電子器件原理、特性，用三種組態的思維方式對學生進行思維方式的訓練，使學生深刻認識和對電路原理的透徹理解，可以在基本電路、簡單問題上，并且進一步在復雜電路中靈活運用，無論分立元件電路，還是集成電路的分析得以簡化，避免了每種電路對應一種分析方法的復雜局面，這種方法能適應新知識的發展。

當然，三種組態電路也有局限性，三種組態蘊含于放大電路的兩種輸入、兩種輸出的基本概念（同、反相，高、低阻）和變量控制關系的變化形式，電路的動態工作過程和電路分析，由于電路形式、功能的差異，利用負反饋手段可以解決，反復運用三種組態的思維方式和分析方法，在電路分析上可用于估算多極負反饋應用的具體形式，定性描述對電路性能的影響。利用三種組態和反饋的概念加以分析，使學生在簡單問題和簡單電路上做到深刻理解，可以利用估算法定量進行電路分析，作為電路的性能指標反映電路的特性，無論是分立元件電路還是集成電路的分析都具有實用性，其分析方法不外乎圖解法和等效電路法，要使學生熟練掌握反饋組態、極性的判別方法。進而在復雜問題和電路中自如應用，可以避免每種電路對應一種分析方法的復雜局面。

總之，高等職業技術教育培養學生職業技能不僅是專業課的任務，通過《電子線路》課程的教學改革，要從基礎課做起，培養學生的創新能力要貫穿整個教學過程，使學生由被動地接受變為主動地學習，培養出高素質、創新型的合格人才，從而真正實現高職教育教學改革的目的，使高職教育得到進一步的提升和發展。

參考文獻：

[1]朱相磊.電子線路課教學改革的研究與實踐.安徽電子信息職業技術學院學報，2004（4）.

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

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

[4]劉靜波.高頻電子線路實踐教學的建設和探索.電氣電子教學學報，2006（4）.

篇9

[關鍵詞]555定時器；聲光報警；發光二極管；鳳鳴器

中圖分類號： TP368 文獻標志碼： A 文章編號：

教育部最新頒布的職業學?！峨娮蛹夹g基礎與技能教學大綱》中明確規定教材編寫應以教學大綱為依據，教材內容應體現以就業為導向，以學生為本的原則，將電子技術的基本原理與生活生產中的實際應用相結合，注重實踐技能的培養，注意反映電子技術領域的新知識、新技術、新工藝和新材料。

一、《電子技術》課程特點：

電子技術是一門理論和實踐相結合的課程，應用性很強，但理論知識繁雜，概念抽象，造成了教與學雙重困難。

二、我?！峨娮蛹夹g》課程教學現狀：

我校以前的教學思路是先講電子技術基礎知識，課程結束后集中實訓。目前職業學校的學生基礎相對較差，學習能力欠缺，無法全面掌握課程的理論基礎知識，不能詳細地分析各種單元電路的工作原理，結果是大部分學生成了實訓的旁觀者，而所做實訓也是“照葫蘆畫瓢”機械地完成實訓內容，有的甚至實訓后還不知道自己在做什么，解決的是什么問題，結果使學生失去了興趣。

三、合理設置實訓教學項目提高學生學習積極性：

我們根據學生年齡特點：形象思維能力強于邏輯思維能力。設計的實訓內容考慮到實訓現象的直觀性：實訓過程和結果盡可能通過聲、光、電等體現。因為實訓過程、結果可以幫助學生對電路原理的理解加深印象。通過聲光控制開關實訓項目的研發可以使實訓內容更貼近生活，通過聲光效果增強學生感官認識、提高學習興趣。

四、采用項目教學法提高教學效果：

通過項目教學方法，將電子技術中模擬電路、數字電路理論知識與具體實訓項目相結合。根據項目開發制作相應的教學裝置，提高了學生對電子技術理論知識的學習興趣，調動學生學習的主觀能動性，使實踐能力得到鍛煉和提高，提高教學效果。

五、設置聲光報警器實訓項目的意義：

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

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

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

555定時器是數字電子技術的重要組成部分。

六、555聲光報警器的組成和原理：

（一）555定時器

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

1、555定時器的結構：

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

2、原理：2.工作原理

（1） 時， ，uo=0，V飽和導通。

（2） ， 時，C1=0、C2=1， 、Q=0，uo=0，V飽和導通。

（3） ， 時，C1=1、C2=1， 、Q保持不變，uo不變，V狀態不變。

（4） ， 時，C1=1、C2=0， 、Q=1，uo=1，V截止。

（二）蜂鳴器

蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 蜂鳴器的結構原理：

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

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

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

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

（三）發光二極管

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

（四）555定時器聲光報警電路

1 硬件組成

本電路包括555定時器、蜂鳴器、發光二極管等其它電子原件。

2 電路原理圖

3、工作原理：

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

七、調試方法：

用5V電源接上電路板，根據實驗所需的要求旋轉可調電阻，使得兩個可調電阻的阻值達到所需要求，具體來說就是蜂鳴器和發光二極管能夠按照所需要求進行工作。

參考文獻：

（1）楊志忠《電子技術課程設計》機械工業出版社

篇10

【關鍵詞】邊界掃描；電路板；測試；研究

0.前言

測試技術在電路板生產以及維修方面占據了重大的作用，組裝電路板的高集成性以及印刷電路板的高密度性使得外接可測試的引腳越來越少，納米級單元的出現對于傳統測試工作帶來了極大的不便利。常規的物理測試方法難以對測試芯片進行接觸，造成測試過程的誤差率提升。最初，人們也通過在電路板上增加測試引腳的方法加強測試點，以加強測試靈敏度。但是，這僅僅是換湯不換藥的方法，對提高電路板的可測試性作用不大，對電路板測試技術進行本質上的改革是大勢所趨。上個世紀八十年代以后，有識之士通過在芯片中加入測試技術的方法改革了整個工業測試技術。這種方法將測試與設計兩者進行高度結合，加強了整個電路板測試的高效率性。

1.邊界掃描技術原理分析

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

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

圖1 邊界掃描技術原理圖

2.邊界掃描技術測試流程

邊界掃描技術可以實現電路板內部引腳之間不同器件的互連，同時實現內部儀器間的測試工作。在電路板的設計之處，引入可測試技術的概念，提高測試功能以及技術的覆蓋率，提高測試效率，降低生產成本。在測試的過程中，測試的內測試工作內部指令儲存器完成，外測試由不同的信息源進行網絡互通，運用輸入輸出數據的參數比對，檢驗整個運行過程是否正確執行。

2.1內測試

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

2.2外測試

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

圖2 測試流程

3.邊界掃描技術在電路板上的測試案例

現在以PCB基礎樣板電路板為測試實例，此電路板由微處理器責整體器件之間的互連工作。通過以太網接口實現了與外路設備的連通，此設備上有如下幾個器件可以進行測試，都具有相應的接口器插座。根據此聲電路板的特點，進行以下流程的測試。

首先，進行基礎設備的測試，保證整個連接器件的完整性。對電路的鏈路進行自測試，保證各器材內部的完整性，排除自帶的故障，包括鏈路的連接以及信號之間的連接。同時，保證所有器材的標識碼和用戶標識碼之間準確無誤。自測試結束后，進行BS器件之間的網絡連接測試。以自制的測試算法，包括零一算法等對網絡進行連接，從網絡的接口一端向另一端進行掃描，通過單元進行數據輸入，再加另一掃描單元進行數據收集，最后由TDO進行數據輸出。以打印測試的數據結果進行信息比對，測試網絡通路中是否存在著連接死角，并對故障進行排除。

其次，進行整個電路板的核心測試。在電路板的整個測試進程中，注重測試鏈路的設計效果。注意JTAG信號的驅動問題。保證不同的信號接口在運行過程保持運轉的穩定性，同時，按照已經有的設備標準，在板級進行數據輸入輸出的過程中，進行上拉電阻的拉高處理。同時，將電路的高壓狀態調整為低壓狀態，運用不同的電線分壓方法促進電路板內部設備之間的兼容性，如果技術不支持，可用相應的電壓轉換器完成。

4.結論

隨著電子元件的大規模集成化，以及芯片內部封裝越來越密的特點，邊界掃描技術測試的機制可以解決引腳過密的問題以及加大設備之間的連接度。因此，邊界掃描技術在電路權測試中的運用必然成為一種歷史潮流。對邊界掃描技術進行深層次的研究，不僅可以加強對于電路板上可控點以及測試點的數目增多，同時，也可以減少測試時間，提高資金的利用率，對于工業設備的發展具有極其深遠的意義。

【參考文獻】

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

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[3]都學新，張宏偉，許東兵.數字系統的故障診斷、可測性設計與可靠性[J].火力與指揮控制，2002（S1）.