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微電子電路分析與設計范文第1篇

關鍵詞：本科教育；微電子；課程體系；結構優化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0033-03

一、引言

微電子技術是隨著集成電路，尤其是超大型規模集成電路而發展起來的一門新的技術。微電子技術包括系統電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術，是高科技和信息產業的核心技術。微電子產業是基礎性產業，對國民經濟有著巨大貢獻，并滲透到其他很多學科，是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。作為電子通信類高校，南京郵電大學建校近50年來，正朝著信息科技類大學進軍。隨著電子、通信和信息等產業的飛速發展，國內外都需要大量的微電子學人才，我校成立微電子學專業，旨在為我國的ASIC設計方面，培養急需的人才[1-6]。我國“十五”計劃綱要明確提出大力發展半導體集成電路產業，為了滿足社會的發展和需求，我校微電子專業成立于2001年，并于2007年招收第一批本科生。在學校各級領導的重視和關心下，專業建設取得了飛速發展。本科人才培養方案是各專業人才培養目標、培養規格以及培養過程和方式的總體設計，是學校組織本科教學、規范教學環節、實現人才培養目標的綱領性文件，對人才培養質量具有決定性的影響。當今的高校教育不僅需要培養大量理論基礎較扎實、具有開拓創新精神的專業型人才，也更需要培養大量工程應用型人才。所謂“應用型人才”主要是指德、智、體、美等方面全面發展的，能夠將專業知識和技能應用于所從事的專業社會實踐的高級專門人才。“應用型人才培養模式是以能力為中心，以培養技術應用型專門人才為目標的”。它更加注重的是實踐性、應用性和技術性。即基礎知識比高職高專學生深厚、實踐能力比傳統本科生強，是本科應用型人才最本質的特征。本科應用型人才培養模式是根據社會、經濟和科技發展的需要，在一定的教育思想指導下，人才培養目標、制度、過程等要素特定的多樣化組合方式。

二、深化完善本科教學體系改革的措施探討

人才培養方案制（修）訂工作對于學校實現人才培養目標、進一步深化完善本科教學體系改革具有重要意義，人才培養方案制（修）訂需要全面貫徹國家中長期教育改革和發展規劃綱要，認真落實教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見等文件要求，不斷適應國家和社會發展需要，進一步深化教育教學改革，優化人才培養過程，提高人才培養質量，促進學生全面發展。具體的改革措施探討如下。

1.進一步明確本專業的特點和優勢。培養方案是高等學校實現人才培養目標、開展人才培養工作的總體設計和實施方案，為全面貫徹教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見，以執行最新頒布的普通高等學校本科專業設置管理規定為契機，推動我校新一輪專業建設和教學改革，以不斷適應知識經濟、科技、社會發展對各類高素質創新人才的需要，根據我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養經驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養計劃”及“工程教育專業認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，構建和完善適合我校辦學指導思想、具有我校辦學特色的本科創新人才培養體系，根據新《目錄》規定的各專業培養目標、培養要求、主干學科、核心課程、主要實踐性教學環節、主要專業實驗，緊密結合近年“本科教學工程”改革實踐，開展本科專業培養方案的修訂。本專業培養適應社會發展需要，道德文化素養高，社會責任感強，身心健康，掌握扎實的自然科學基礎知識和必備的專業知識，具有良好的學習能力、實踐能力、專業能力和創新意識，能在微電子器件、工藝和集成電路設計及相關的電子信息科學領域從事科學研究、產品研發、工程設計、技術管理等工作的專門技術人才。主要專業方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。

2.課程設置進一步優化。課程的設置是否合理對人才的培養起到了至關重要的作用，尤其是現今提出的對專業人才的更高要求，需要進一步優化課程體系，合理安排課程內容。首先，在課程設置方面，當前，南郵本科微電子專業經過幾年的發展，取得了不少成績。但世界范圍內微電子產業飛速發展的特點決定了高校微電子學科的教學必須緊緊跟隨產業發展的步伐。我們在看到以前所取得的成績的同時也必須看到其中所存在的一些問題，并積極進行改革創新。我校的微電子專業在設立初期，經過各方專家的反復討論和論證，建立了一套統一的專業課程和教學大綱。這套課程滿足該專業最基本的專業要求。但由于微電子專業設立時間不長，仍屬于起步階段，由于硬件條件和師資力量的缺乏和不到位，無法設立多樣的課程體系和科目，所以目前的教學仍然是基本上按統一的教學大綱和教學要求組織。隨著學校辦學規模的擴大，通達微電子學院的設立，選修微電子專業課程的學生人數不斷增加，原有的教學課程體系和科目還需要進一步細化、深化、推廣。為此，在課程設置上，我們必須對已經投入使用的培養方案進行分析和總結、不斷地進行修訂和完善，將整個學科的課程結構體系、到具體到每一門課程的知識體系，都進行優化設計，以期在最短的學時內使學生掌握牢固的知識。最終使學生獲得以下幾方面的能力：掌握扎實的數學、物理等方面的基本理論和基本知識；系統掌握量子與固體物理、半導體物理與器件物理、半導體集成電路設計和制造的基本知識，具有獨立進行微電子器件、工藝和集成電路設計的基本能力；了解電子信息類專業的一般原理和知識，受到科學實驗與科學思維的訓練，具有本學科與跨學科的科學研究與技術開發的基本能力；在綜合類實踐、實驗中具有較強的獨立設計、分析和調試系統的能力，能夠完成綜合性和探索性工作的能力；養成良好的學習習慣，對終身學習有正確認識，具有不斷學習和適應發展的能力；其次，對于理論課程的內容，針對南京郵電大學的學科特點和電子科學與工程學院的實際情況，以及本專業的特色建設，主要專業方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。以能力培養為基礎來設計，并考慮學生畢業后從事的職業，根據工作的要求對教學中的課程進行專項的能力和綜合能力培養。在通識教育類課程中設置了高等數學、大學物理、物理實驗、程序設計等。專業教育類課程中設置了信號與系統、數字電路與邏輯設計、模擬電子技術及電工電子實驗等。這些是所有涉及到電類專業的學生都必須學習的課程。在微電子專業的專業課中安排了固體物理、半導體物理、半導體集成電路工藝、半導體器件物理、通信原理，這些課程都是基礎理論課程，是為微電子專業的學生打下基本的專業基礎?？紤]到工程認證的需要，在集成電路與CAD的課程設置上，專門增加了16小時的實驗，加強學生的實驗和操作技能。在集成電路分析與設計的課程設置中，專門將模擬和數字分開，設置了各48小時的模擬集成電路分析與設計、數字集成電路分析與設計，這不同于其他院校的課程設置，應該也算是我專業的一個特色和優勢。使學生掌握初步的集成電路設計知識，加強了學生的集成電路分析和設計的能力。除了已經設置的32小時的VLSI設計實驗課和32小時的微電子專業實驗，還增加了32小時的工藝實驗，這也大大加強了實驗和上機比例。具體來講，已經在建設的ASIC設計實驗室的基礎上開展了ASIC設計實驗課程的教學，并籌備建立了微電子專業實驗室，擁有了一批工作站、計算機等硬件資源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等軟件資源、學會一到兩種EDA工具的使用方法。建設微電子器件和半導體物理專業實驗課程，在廣泛調研的基礎上購置了必要的儀器設備、編寫了實驗教程、開展了半導體材料實驗和晶體管測試實驗；基于以上措施，建立一整套完備的、覆蓋微電子產業前端和后端工序的微電子實驗課程體系。開展了器件和工藝設計實驗。掌握一定微電子實驗能力是微電子專業本科生應當具備的基本素質。在微電子專業的專業選修課中設置了VLSI版圖設計基礎、片上系統設計、微電子器件設計、MEMS與微系統設計、新型微電子器件、通信集成電路等多門課程，涵蓋了微電子方向的器件設計、電路設計、工藝設計等各個方面。更好地體現了應用型人才的培養方向和目標。再者，實踐課程的內容上，由于微電子專業是一個實踐性較強、實踐內容多的專業，從集成電路的生成流程來看，其實踐內容包括系統和電路設計、器件設計、工藝設計、版圖設計、實際流片和測試。實踐課程的設置對培養學生解決問題能力、判斷能力和創新能力極為關鍵；需要工程認證的專業的實驗實踐課程必須要達到30%以上。因此，還擬通過建立微電子專業實驗室，開設微電子和半導體測試實驗課，在培養學生理論知識的同時，加強實踐能力的培養，培養既有較深理論基礎，又有一定動手能力的全面發展的學生。在實踐型環節的課程設置中，通識基礎課和學科基礎課中安排了電類學科所必須的程序設計、電裝實習、電子電路課程設計等。在專業基礎課和專業課中，設置了軟件設計、微電子課程設計等，尤其是微電子課程設計，將進行較大的改革，要求改革后設計內容都是與本專業緊密相關，全面運用到所學的專業知識。

3.師資隊伍的建設。本專業現在擁有專業教師14名，完全滿足本科的專業教學需要，但從事集成電路設計方向的老師比較缺乏。還有，學生的個性不同，使學生在學習的興趣、主動性等方面差異很大；隨著社會競爭的日益激烈和社會需求的不斷變化，又使學生的未來發展面臨很大挑戰，學生的需求隨之呈現多樣化。因此，多元化的培養規格應當成為共識。將學生的具體情況和社會需求相結合，這就要求我們必須打破現有的統一模式，根據學生的實際和社會需求建立多樣化的課程體系，實施分類教學，在保證打好扎實的專業基礎的前提下，設立盡可能多的適應當今社會發展的方向性課程。建立既具有深厚扎實的理論知識功底，又具有精通實踐、有很強的動手操作能力和解決生產實際問題能力的教師隊伍迫在眉睫。近幾年，我學院在引進高水平的師資力量方面進行了不懈的努力，微電子專業教師的隊伍在不斷擴大，教師的專業方向也在不斷豐富，能夠勝任并有選擇性地擔任各主要方向的專業課教學。但仍然缺乏學科帶頭人，缺乏一個凝聚人心的事業平臺，學術梯隊。這就要加速建設學科帶頭人、重點骨干教師和優秀青年教師4個層次的學術梯隊。通過培養和引進，形成一批整體素質高、學術實力強、結構合理、具有團結協作精神的學術梯隊，使其在學科建設中發揮突出作用。鼓勵教師積極申報各類項目，積累一定的設計、實驗和操作經驗。鼓勵教師與公司、研究所合作，鼓勵教師到國內外高校去做訪問學者，積極參加國內外舉辦的國際會議，從而了解專業的最新發展、前沿問題，開闊眼界。

三、小結

總的來說，微電子學是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。培養方案是高等學校實現人才培養目標、根據我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養經驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養計劃”及“工程教育專業認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，迫在眉睫。其中需明確我校的特點和優勢，以通信集成電路設計為主要方向，同時兼顧工藝設計與器件設計。相信通過培養方案、課程設置、師資等各方面的建設，一定會培養出高質量的微電子學領域人才，為我國的微電子工業做出貢獻。

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微電子電路分析與設計范文第2篇

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。

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微電子電路分析與設計范文第3篇

【關鍵詞】數字頻率計；脈沖信號；控制門；譯碼顯示；直流穩壓電源；測量原理

數字頻率計一種能把頻率和時間等兩種以上的物理量進行數字化測量的儀器。數字頻率計主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。頻率計主要用于測量。數字頻率計是在規定的基準時間內把測量的脈沖數記錄下來，換算成頻率并以數字形式顯示出來。測量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無源測量法、比較法、示波器法和計數法等。計數法實質上屬于比較法，其中最常用的方法是電子計數器法。電子計數器是一種最常見、最基本的數字化測量儀器。數字計數式頻率計能直接計數單位時間內被測信號的脈沖數，然后以數字形式顯示頻率值。這種方法測量精確度高、快速，適合不同頻率、不同精確度測頻的需要。電子計數器測頻有兩種方式：一是直接測頻法，即在一定閘門時間內測量被測信號的脈沖個數；二是間接測頻法，如周期測頻法。電子計數器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現測量過程自動化等優點，是頻率測量的重要手段。它的基本功能是測量正弦信號、方波信號、尖脈沖信號以及其他周期性變化的物理量。如配以適當的傳感器，可以對多種物理量進行測試，比如機械振動的頻率、轉速、聲音的頻率以及產品的計件等等。它是電子測試、自動化控制等設備中不可或缺的重要測量儀器。它應用于晶體振蕩器、各種信號發生器、倍頻和分頻電路的輸出信號的頻率測量，在廣播、電視、電訊、微電子技術等現代科學領域也有廣泛的應用。

數字頻率計的工作原理是將被測信號與標準信號一起通過一個閘門，然后用計數器對標準時間內該信號脈沖的個數進行計數，并將其結果用LED數碼顯示管顯示出來。根據課題設計要求，設計并制作了產品。其測頻范圍為1Hz～99999Hz。本設計由數字電路來實現，既降低了成本，又簡化了原理結構。其中主要電路有波形整形電路，分頻電路，控制電路和控制門，以及計數、譯碼、顯示電路。

本數字頻率計電源采用直流穩壓電源得到穩定的5V電源，利用分頻器獲得1s的標準時間，同時利用A/D轉換電路對信號進行轉換，輸出脈沖信號并將它們送入控制門，然后通過計數器計算這一段時間間隔內的脈沖個數，將其換算后再顯示出來。然后，在下一個信號到來時，利用555完成計數器的清零工作，再繼續上述操作。具體由數字電路來實現，包括波形整形電路；分頻電路；控制電路和控制門；計數、譯碼、顯示電路四部分組成。使用了NE555、LM358、74LS00、74LS48、74LS90等集成塊。其系統框圖如圖所示。

電路分析：在555振蕩器輸出的波形經分頻電路逐級分頻后，可獲得各種時間基準，通過時間基準選擇開關，將所選用的時間基準信號作為控制電路的觸發信號?？刂齐娐返妮敵鰹榫哂泄潭▽挾龋═）的方波脈沖，寬度稱為閘門時間，對應得脈沖稱為閘門信號。閘門信號控制主控門的一個輸入端，該信號經波形整形電路送到控制門，當閘門信號到來后，控制門開啟，被測信號脈沖和閘門信號通過控制門，控制門再將輸出的脈沖信號送到計數器計數。最后通過譯碼顯示電路，把被測頻率顯示出來。

在實際電路圖中，信號經整形進入控制門，555振蕩器輸出的波形經分頻電路逐級分頻后產生的秒信號，也送入控制門中?？刂崎T74LS00將輸出的脈沖信號再送入計數器計數。由于頻率計的測量范圍是1Hz～99999Hz，因此計數器按十進制計數。設計中采用了74LS90計數器。顯示譯碼器采用與共陰數碼管匹配的74LS48，74LS48是一個7段碼數碼管的驅動芯片，通過它解碼，數碼管可以直接把數字顯示出來，以顯示5位數字，滿足所測頻率范圍為1Hz～99999Hz的設計要求。

分頻器的作用是為了獲得1s的標準時間。電路首先對1MHz信號進行1000000分頻得到周期為1s的脈沖信號。然后再進行二分頻得到占空比為50%脈沖寬度為1s的方波信號，由此獲得測量頻率的基準時間。利用此信號去打開與關閉控制門，可以實現對1s時間內通過控制門的被測脈沖的數目進行控制。

NE555的作用是用內部的定時器來構成時基電路，巧妙地將模擬電路和數字電路結合在一起，給其他的電路提供時序脈沖。振蕩電路如圖所示。

為了能測量不同電平值與波形的周期信號的頻率，必須對被測信號進行整形處理，使之成為能被計數器有效識別的脈沖信號。波形整形采用施密特觸發器，如圖所示。

控制門用于控制輸入脈沖是否送計數器計數。它的一個輸入端接標準秒信號，另一個輸入端接被測脈沖。控制門可以用與非門來實現。

計數器的作用是對輸入脈沖計數。根據設計要求量頻率為99999Hz，采用5位十進制計數器?？梢赃x用10進制集成計數器。74LS90是一種典型的集成異步計數器，可實現二-五-十進制計數器。

LED顯示器選用的是共陰極數碼管，驅動器，常用在各種數字電路和單片機系統的顯示系統中。

設計制作的全過程是相當艱辛復雜的。首先要進行整體構思，設計出完整的框圖，然后就是要根據框圖設計電路。畫電路，至關重要，需反復修改完善，等確定了以后，就要準備采購元器件，要根據技術指標選擇，還要根據元器件與元器件之間是否匹配。接下來是畫PCB板，制板，元器件的安裝，這一環節也相當重要，一旦出現虛焊，漏焊等現象，說不定板子就將報廢，一切須得重頭再來，板子完工以后，最后就是要檢測與調試，這也需反復修改。這是不可避免的。設計思路是最重要的部分之一，元器件的安裝也是重要的一環。任何一環出錯都會導致不成功。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找資料必須充足，這樣可以打下堅實的基礎。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁。

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