前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的集成電路儲(chǔ)存環(huán)境主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
【關(guān)鍵詞】集成電路;測(cè)試管理系統(tǒng);開發(fā);利用
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體集成電路也出現(xiàn)了日新月異的變化,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大規(guī)模、速度快、功能多的電路逐漸得到有效開發(fā),半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)逐漸完善,其中尤為特別的是數(shù)字電路變化?;诖朔N形勢(shì)下,對(duì)集成電路測(cè)試提出了更高的要求。在以往測(cè)試軟件編制中,程序主要以測(cè)試流程為導(dǎo)向,堅(jiān)持自上至下原則進(jìn)行排列,將程控指令、測(cè)試參數(shù)、測(cè)試結(jié)果等都納入文本測(cè)試軟件中,這種編程面向過程,語法規(guī)則特定。但工程師必須要具有一定的編程技能,由于編程過程復(fù)雜,自動(dòng)化測(cè)試不具高效性、快速性和同步性。目前,伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步,圖形化編程語言編程為工程師提供一個(gè)有效的可編程平臺(tái)。筆者主要綜合自身多年來在半導(dǎo)體企業(yè)從事集成電路測(cè)試工作實(shí)踐和管理經(jīng)驗(yàn),深入探究集成電路測(cè)試系統(tǒng)管理及其開發(fā)應(yīng)用,旨在實(shí)現(xiàn)集成電路測(cè)試精細(xì)化管理的要求和行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
1.集成電路測(cè)試設(shè)備及配件概述
1.1 集成電路測(cè)試設(shè)備功能分析
針對(duì)集成電路測(cè)試設(shè)備及功能而言,主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:
(1)測(cè)試機(jī)。測(cè)試機(jī)主要參考因素包括硬件架構(gòu)端子數(shù)、操作系統(tǒng)環(huán)境、時(shí)鐘速度、程序開發(fā)工具、應(yīng)用程序等,早期測(cè)試機(jī)多以C、Pascal等程序語言為開發(fā)工具,目前VB應(yīng)用廣泛,各種輔助應(yīng)用程序?yàn)闇y(cè)試工程師提供了發(fā)展時(shí)機(jī);
(2)晶圓針測(cè)機(jī)。目前,四寸至十二寸晶圓均經(jīng)針測(cè)機(jī)在晶舟與測(cè)試機(jī)間進(jìn)行存取,此種設(shè)備對(duì)機(jī)械自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)精密度、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定度要求較高;
(3)器件分類機(jī)。分類機(jī)主要執(zhí)行測(cè)試機(jī)與集成電路成品間的電性接觸,按照測(cè)試程序中定義結(jié)果進(jìn)行分類;
(4)預(yù)燒爐。早期預(yù)燒爐主要提供預(yù)燒條件中所需電流、偏壓、波形電路機(jī)制,目前主要以封裝類型為依據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)被測(cè)器件具有承載作用。
1.2 集成電路測(cè)試機(jī)原理
測(cè)試機(jī)多由高性能量測(cè)儀器構(gòu)成,而測(cè)試系統(tǒng)屬于測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)控制的綜合體。計(jì)算機(jī)控制主要是經(jīng)由測(cè)試程序執(zhí)行指令集對(duì)測(cè)試硬件進(jìn)行控制,最終由測(cè)試系統(tǒng)提供測(cè)試結(jié)果。為保證測(cè)試結(jié)果的一致性,必須要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行定期校正處理,一般應(yīng)用校正芯片對(duì)測(cè)量儀器精準(zhǔn)性進(jìn)行驗(yàn)證。目前,多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)可測(cè)試具有特定類別特征的集成電路,通用器件種類包括數(shù)字、內(nèi)存、混合信號(hào)、模擬。一般而言,測(cè)試系統(tǒng)包括來源內(nèi)存、捕捉內(nèi)存、測(cè)試樣本或掃描向量內(nèi)存、端子電路,而測(cè)試方法主要采用施加與測(cè)量模式,通過設(shè)置測(cè)量范圍、測(cè)量極限、設(shè)備性能參數(shù)而完成測(cè)試作業(yè)。
2.集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)分析
為了開發(fā)集成電路測(cè)試管理系統(tǒng),必須要詳細(xì)分析現(xiàn)有的產(chǎn)品管理過程與測(cè)試流程,從而優(yōu)化系統(tǒng)功能與框架設(shè)計(jì)。首先,要對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。一般而言,集成電路測(cè)試生產(chǎn)線上具有4個(gè)左右的測(cè)試平臺(tái),每個(gè)測(cè)試平臺(tái)對(duì)不同產(chǎn)品、測(cè)試參數(shù)所提供的測(cè)試數(shù)據(jù)、時(shí)間不盡相同。通常狀況下,測(cè)試結(jié)果屬于生產(chǎn)過程總體情況的直接反映指標(biāo),優(yōu)化測(cè)試參數(shù),能獲取產(chǎn)品良率信息。在現(xiàn)階段,由于測(cè)試參數(shù)較多,且各個(gè)參數(shù)間能產(chǎn)生不同程度的交互效應(yīng),最終影響統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。目前,就測(cè)試統(tǒng)計(jì)工具分析方法而言,主要包括兩種:一是比較分析,二是相關(guān)性分析。譬如在不同條件下,可對(duì)每片晶片測(cè)試參數(shù)進(jìn)行比較分析,觀察測(cè)試參數(shù)之間的差異性。同時(shí),可將測(cè)試參數(shù)與WS數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、iEMS數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,尋找相關(guān)性誘因。以上兩種分析方法均在明確現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)備、生產(chǎn)狀況的影響下進(jìn)行。應(yīng)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)品特征,考慮到測(cè)試問題具有復(fù)雜性,工程師往往無法對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行優(yōu)化判斷。
在實(shí)際分析過程中,可綜合多種統(tǒng)計(jì)手段來進(jìn)行分類效果預(yù)測(cè)。具體而言,必須要注意四個(gè)問題:
(1)明確好壞組?;谡莆諝v史測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定好壞組分組規(guī)則;
(2)對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行刪選。擇取與另一平臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)具有相關(guān)性的測(cè)試參數(shù),并進(jìn)行集合,在此基礎(chǔ)上擇取好壞組間差異顯著的測(cè)試參數(shù);
(3)對(duì)主成分進(jìn)行綜合分析。針對(duì)具有差異性的測(cè)試參數(shù)而言,必須要作正交化處理,將測(cè)試參數(shù)間的交互作用及時(shí)消除;
(4)判別分析。對(duì)待預(yù)測(cè)晶圓至好壞兩組距離進(jìn)行計(jì)算,應(yīng)用具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的Mahalanobis距離將常用遠(yuǎn)近距離進(jìn)行替代,并將其歸納到距離近的那組,實(shí)現(xiàn)分類目標(biāo)。此流程可優(yōu)化最終結(jié)果,同時(shí)在研究過程中還可運(yùn)用判別分析、分析流程等篩選方法。
3.集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念與邏輯設(shè)計(jì)
針對(duì)集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)而言,主要包括四類方法:一是自頂向下,二是自底向上,三是逐步擴(kuò)張,四是混合策略。就測(cè)試管理開發(fā)而言,主要應(yīng)用自底向上方法,即首先勾畫局部概念結(jié)構(gòu),并將各個(gè)局部進(jìn)行集合,最終獲取全局概念結(jié)構(gòu)。于構(gòu)建概念模型前,必須要深入分析需求分析中形成的數(shù)據(jù),把握數(shù)據(jù)實(shí)體屬性,構(gòu)建實(shí)體間關(guān)系。在數(shù)據(jù)庫開發(fā)時(shí)期,開發(fā)環(huán)境擇取Web應(yīng)用框架(Django),按照系統(tǒng)情況,于數(shù)據(jù)流圖中擇取適當(dāng)數(shù)據(jù)流圖,每部分均與一個(gè)局部應(yīng)用相對(duì)應(yīng),聯(lián)系各個(gè)局部數(shù)據(jù)流程圖,檢查概念模型圖設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。
概念結(jié)構(gòu)屬于數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ),為了達(dá)到測(cè)試管理系統(tǒng)要求,要將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中,通常只支持網(wǎng)狀、關(guān)系、層次三種模型中的某一具體數(shù)據(jù)模型,導(dǎo)致各個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)硬件具有局限性。因此,在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,首先要對(duì)概念結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,促使其常用網(wǎng)狀、層次模型,并基于特定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)輔助下,促使轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。同時(shí),數(shù)據(jù)庫擇取MySQL,降低總體擁有成本。
3.2 集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)
就集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)而言,首先要明確數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu),再對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其內(nèi)容主要包括三個(gè)方面:
(1)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)。在對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),要將維護(hù)代價(jià)、存取時(shí)間、空間利用率作為考慮因素。一般而言,將冗余數(shù)據(jù)消除,能有效節(jié)約存儲(chǔ)空間,但易增大查詢代價(jià),故要權(quán)衡利益,擇取折中方案。MySQL屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,聚簇功能強(qiáng)大,為了保證查詢速度,可將屬性上存在相同值的元組進(jìn)行集中,存入物理塊中;
(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置。在開展數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)時(shí),可將MySQL數(shù)據(jù)庫中的用戶表空間與系統(tǒng)文件相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存入磁盤驅(qū)動(dòng)器中,以達(dá)索引與數(shù)據(jù)庫軟件、表分類存放目的。針對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫而言,可將不同用戶建立的表進(jìn)行分類存放,可最大限度地優(yōu)化數(shù)據(jù)庫;
(3)數(shù)據(jù)存取路徑。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,要明確存取路徑,尋找索引構(gòu)建方法。索引作為一種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),主要包括三種形式:一是簇索引,二是表索引,三是位映射索引。在MySQL數(shù)據(jù)庫中,利用索引可提高聚集中數(shù)據(jù)與表檢索速度??茖W(xué)應(yīng)用索引,能降低磁盤I/O操作次數(shù)。
4.集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與開發(fā)利用
4.1 集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)輸入
在測(cè)試生產(chǎn)線上,由于每天都會(huì)出現(xiàn)大量的晶圓測(cè)試作業(yè),故針對(duì)產(chǎn)品測(cè)試管理系統(tǒng)來講,必須要將晶圓信息輸入到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中,便于后續(xù)功能操作的實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有測(cè)試生產(chǎn)線上,一部分產(chǎn)品信息可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸入,譬如每片晶圓均存在自身產(chǎn)品批次與編號(hào),于晶圓制造中可將此類信息標(biāo)記在晶圓表面上,經(jīng)由晶圓針測(cè)機(jī)自動(dòng)識(shí)別裝置進(jìn)行讀取。待讀取完畢后輸入到相關(guān)的測(cè)試結(jié)果中。而就其它無法自動(dòng)輸入信息而言,譬如測(cè)試接口、針測(cè)卡、測(cè)試設(shè)備等信息,必須要進(jìn)行手動(dòng)輸入。
基于把控生產(chǎn)線實(shí)際狀況的基礎(chǔ)上,每名錄入員均需進(jìn)行班組個(gè)人生產(chǎn)日?qǐng)?bào)的錄入,工作量相對(duì)較大,同時(shí)考慮到系統(tǒng)實(shí)際需要,于每2小時(shí)需要進(jìn)行一次數(shù)據(jù)錄入,故必須要重視錄入速度。當(dāng)數(shù)據(jù)被錄入子菜單時(shí),其每頁面設(shè)計(jì)必須要采用Django的第三方控件,利用其強(qiáng)大功能以達(dá)無鼠標(biāo)操作目標(biāo)。從本質(zhì)上來講,輸入員將該子頁面打開后,僅有鍵盤可進(jìn)行輸入操作,方便較為快捷,與用戶實(shí)際需求吻合。
4.2 集成電路測(cè)試結(jié)構(gòu)文件上傳
針對(duì)集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)而言,必須要將測(cè)試設(shè)備工作站所定義的測(cè)試結(jié)果文件輸入數(shù)據(jù)庫,最終才能構(gòu)成數(shù)據(jù)分析報(bào)表。待晶圓測(cè)試完畢后,測(cè)試設(shè)備將構(gòu)成晶圓測(cè)試結(jié)果的文件轉(zhuǎn)變成一個(gè)傳送信號(hào),上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,而服務(wù)器會(huì)依據(jù)文件發(fā)送信頭,最終接納測(cè)試結(jié)果文件。
針對(duì)測(cè)試管理系統(tǒng)為而言,為了確保其傳送速度,本文研究中實(shí)現(xiàn)了三個(gè)方面的優(yōu)化處理:
(1)針對(duì)測(cè)試結(jié)果文件傳送而言,主要應(yīng)用實(shí)時(shí)傳送原則,即傳送時(shí)機(jī)擇取為測(cè)試結(jié)果文件組成后,對(duì)以往分批次傳送方式進(jìn)行了優(yōu)化補(bǔ)充。從整體上來講,有助于預(yù)防文件過大而促使傳送速度滯后,對(duì)服務(wù)器正常運(yùn)行具有一定的輔助作用;
(2)文件上傳后并未直接植入數(shù)據(jù)庫中,而是暫時(shí)存入原始數(shù)據(jù)暫存器中,有助于防止某些無效格式測(cè)試結(jié)果文件被上傳。譬如在測(cè)試中存在了人為中斷現(xiàn)象,而誘導(dǎo)某些測(cè)試數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿哂鄶?shù)據(jù)。經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器剔除此類無效格式文件,能最大限度地確保數(shù)據(jù)庫文件的精準(zhǔn)性。此外,經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器對(duì)測(cè)試結(jié)果文件權(quán)限進(jìn)行整合配置。譬如在存儲(chǔ)過程中可允許訪問統(tǒng)計(jì)結(jié)果,不允許訪問某些重要數(shù)據(jù)。從某種角度上來講,極大地提高了數(shù)據(jù)庫的安全性;
(3)針對(duì)測(cè)試管理系統(tǒng)開發(fā)而言,主要采用存儲(chǔ)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì),包括生產(chǎn)盤存月報(bào)、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)、設(shè)備異常報(bào)警率、生產(chǎn)良率表等?;趹?yīng)用程序界面上,分開統(tǒng)計(jì)功能與查詢功能,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)功能對(duì)存儲(chǔ)過程進(jìn)行調(diào)用,基于服務(wù)器端作用下對(duì)信息開展各類匯總作業(yè),并錄入歷史存表中。而利用查詢功能自歷史表中對(duì)已計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用,完善了系統(tǒng)性能,增強(qiáng)了查詢效率。
4.3 集成電路測(cè)試在線預(yù)警、測(cè)試數(shù)據(jù)查詢與分析
就集成電路測(cè)試在線預(yù)警功能模塊而言,主要因測(cè)試生產(chǎn)線工程師少,在測(cè)試過程中,無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的誤測(cè)或不良測(cè)試,為測(cè)試工程師及早發(fā)現(xiàn)問題提供了有力的幫助。而針對(duì)集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)查詢而言,該模塊主要考慮到用戶對(duì)生產(chǎn)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)具有查詢需求,涵蓋產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、芯片產(chǎn)品、測(cè)試日期、測(cè)試站點(diǎn)等信息。同時(shí),數(shù)據(jù)查詢模塊還可查詢各類良率分析報(bào)表,其中查詢功能與統(tǒng)計(jì)功能單獨(dú)使用,有助于用戶自主選擇,其查詢內(nèi)容涵蓋測(cè)試平臺(tái)比較報(bào)表、良率分析年報(bào)、季報(bào)、月報(bào)、日?qǐng)?bào)等。
5.結(jié)束語
綜上所述,本文主要以集成、高效、全方位、先進(jìn)企業(yè)管理要求為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì),旨在提升集成電路企業(yè)管理水平,增強(qiáng)市場(chǎng)核心競爭力,對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試行業(yè)中的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有至關(guān)重要的作用。在實(shí)際開發(fā)過程中,由于對(duì)現(xiàn)有測(cè)試生產(chǎn)線上出現(xiàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)無法全面管理,故無法深入分析影響集成電路測(cè)試生產(chǎn)效率提高的因素,因此在前期做了大量設(shè)備與測(cè)試方法研究。在測(cè)試管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)完成時(shí),以前臺(tái)開發(fā)工具(Django)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(MySQL)為導(dǎo)向,開發(fā)了與用戶操作需求的吻合的集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)。在整體開發(fā)過程中,立足于數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、查詢優(yōu)化等技術(shù)難題角度,確保了高效查詢速度與數(shù)據(jù)操作的完整性,最終集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了五個(gè)功能,包括測(cè)試數(shù)據(jù)錄入、測(cè)試結(jié)果文件上傳、產(chǎn)品測(cè)試在線預(yù)警、數(shù)據(jù)查詢與分析和測(cè)試運(yùn)行相關(guān)報(bào)表生成,與企業(yè)信息化、自動(dòng)化、精益化管理需求相一致,具有較大的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]楊榮.面向模擬IC測(cè)試的高精度數(shù)字化儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.
[2]朱龍飛.混合集成電路測(cè)試系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2013.
[3]汪天偉.混合集成電路測(cè)試硬件電路測(cè)試板的設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2013.
[4]楊建軍.基于嵌入式技術(shù)的集成電路測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2013.
[5]劉軍.漏電保護(hù)專用集成電路測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.
[6]竇艷杰.數(shù)字集成電路測(cè)試矢量輸入方法研究和軟件實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2012.
[7]周厚平.集成電路測(cè)試系統(tǒng)微小微電子參量校準(zhǔn)技術(shù)研究[D].中國艦船研究院,2012.
[8]尹超平.基于VIIS-EM平臺(tái)的虛擬數(shù)字集成電路測(cè)試儀的研制[D].吉林大學(xué),2013.
[9]盛諧輝.國家科技重大專項(xiàng)年度總結(jié)在京召開 于燮康獲得了“個(gè)人突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”長電科技、通富微電獲得了“應(yīng)用工程優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)”[J].半導(dǎo)體.光伏行業(yè),2011(01):56-57.
[10]蔡瑞青.基于Ultra-FLEX測(cè)試系統(tǒng)的集成電路測(cè)試開發(fā)[J].電子與封裝,2013(08):20-21.
關(guān)鍵詞:EDA技術(shù) 電子工程 應(yīng)用EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫,是從CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAT(計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試)和CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具,集數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論與拓?fù)溥壿?、?jì)算數(shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科最新理論于一體,是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號(hào)處理的結(jié)晶。
一、EDA技術(shù)的發(fā)展過程
1.初級(jí)階段:早期階段即是CAD(Computer Assist Design)階段,大致在20世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí)中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn),傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計(jì)印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費(fèi)大、制造周期長。人們開始借助于計(jì)算機(jī)完成印制電路板一PCB設(shè)計(jì),將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中高重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替,主要功能是交互圖形編輯,設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,解決晶體管級(jí)版圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、門級(jí)電路模擬和測(cè)試。
2.發(fā)展階段:20世紀(jì)80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段,即進(jìn)入到CAE(Computer Assist Engineering Design)階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜,人們進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)軟件,將各個(gè)CAD工具集成為系統(tǒng),從而加強(qiáng)了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),該時(shí)期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì),生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。
3.成熟階段:20世紀(jì)90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進(jìn),一個(gè)芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個(gè)晶體管,這給EDA技術(shù)提出了更高的要求,也促進(jìn)了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng),這時(shí)出現(xiàn)了以高級(jí)語言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。
二、EDA技術(shù)的特點(diǎn)
EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向,它的基本特征是采用高級(jí)語言描述,即硬件描述語言HDL(Hardware Description Language),就是可以描述硬件電路的功能。信號(hào)連接關(guān)系及定時(shí)關(guān)系的語言。它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性,同時(shí)具有系統(tǒng)仿真和綜合能力,具體歸納為以下幾點(diǎn):
1.現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設(shè)計(jì)程序,從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化,避免“自底向上(Bottom-up)”設(shè)計(jì)過程使局部優(yōu)化,整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。
2.HDL給設(shè)計(jì)帶來很多優(yōu)點(diǎn):①語言公開可利用;②語言描述范圍寬廣;③使設(shè)計(jì)與工藝無關(guān);④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場(chǎng)編程,使設(shè)計(jì)便于交流、保存、修改和重復(fù)使用,能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級(jí)。
3.自動(dòng)化程度高,設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)可以進(jìn)行各級(jí)的仿真、糾錯(cuò)和調(diào)試,使設(shè)計(jì)者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi),同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以拋開一些具體細(xì)節(jié)問題,從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上,保證設(shè)計(jì)的高效率、低成本,且產(chǎn)品開發(fā)周期短、循環(huán)快。
4.可以并行操作,現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
三、EDA技術(shù)的作用
1.驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性。設(shè)計(jì)方案確定之后,首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性,這只要確定系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案。仿真之后對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。
2.電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對(duì)這種影響進(jìn)行全面的分析,也就很難實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計(jì)分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度,真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3.實(shí)現(xiàn)電路特性的模擬測(cè)試。電子電路設(shè)計(jì)過程中,大量的工作是數(shù)據(jù)測(cè)試和特性分析。但是受測(cè)試手段和儀器精度所限,測(cè)試問題很多。采用EDA技術(shù)后,可以方便地實(shí)現(xiàn)全功能測(cè)試。
四、EDA技術(shù)的軟件
1.EWB(Electronics Workbench)軟件。EWB是基于PC平臺(tái)的電子設(shè)計(jì)軟件,由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制開發(fā),該軟件具有以下特點(diǎn):①集成化工具:一體化設(shè)計(jì)環(huán)境可將原理圖編輯、SPICE仿真和波形分析、仿真電路的在線修改、選用虛擬儀器、借助14種分析工具輸出結(jié)果等操作在一個(gè)集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強(qiáng)化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)、?;旌显?。自動(dòng)插入信號(hào)轉(zhuǎn)換界面,支持多級(jí)層次化元件的嵌套,對(duì)電路的大小和復(fù)雜沒有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號(hào),打開仿真開關(guān)就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標(biāo)點(diǎn)擊一拖動(dòng)界面,點(diǎn)一點(diǎn)自動(dòng)連線。分層的工作環(huán)境,手工調(diào)整元器件時(shí)自動(dòng)重排線路,自動(dòng)分配元器件的參考編號(hào),對(duì)元器件尺寸大小沒有限制。④分析:虛擬測(cè)試設(shè)備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點(diǎn)、瞬態(tài)、交流頻率掃描、付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具,可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。⑤設(shè)計(jì)文件夾:同時(shí)儲(chǔ)存所有的設(shè)計(jì)電路信息,包括電路結(jié)構(gòu)、SHCE參數(shù)、所有使用模型的設(shè)置和拷貝。全部存放在一個(gè)設(shè)計(jì)文件中,便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標(biāo)準(zhǔn)的SPICE網(wǎng)表,既可以輸入其他CAD生成的SHCE網(wǎng)絡(luò)連接表并行成原理圖供EWB使用,也可以將原理圖輸出到其他PCS工具中直接制作線路板。
【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備;高速鐵路;技術(shù)
目前,將功率電子設(shè)備和控制電子設(shè)備應(yīng)用于鐵路機(jī)車車輛上主要有兩個(gè)基本目的:一是用電子器件代替機(jī)電部件,以改善機(jī)電部件容易損耗的缺點(diǎn),從而提高機(jī)車車輛的經(jīng)濟(jì)性;二是電子裝置能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能,可以使機(jī)車獲得更加復(fù)雜可靠的運(yùn)行特性。
變流器可以實(shí)現(xiàn)功率傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和多種電流制的轉(zhuǎn)換,從而最優(yōu)化工作任務(wù)的功率匹配。對(duì)于鐵路的機(jī)車來說,這就意味著其牽引技術(shù)指標(biāo)的大幅度提高。
對(duì)于控制電子設(shè)備和功率電子設(shè)備來講,在任意極限運(yùn)動(dòng)的情況下穩(wěn)定地調(diào)節(jié)大牽引力。因此機(jī)車在最大負(fù)載的情況下,也能夠?qū)崿F(xiàn)牽引。為了使近郊機(jī)車無沖擊,可采用較高的起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度,并且機(jī)車運(yùn)行時(shí)間短而舒適。電流變換時(shí)損耗較小可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化,同樣地當(dāng)采用具有能量反饋的再生制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)候,也可以輕松的實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。對(duì)于近郊機(jī)車,為了實(shí)現(xiàn)電流變換,一般采用直流電流調(diào)節(jié)器和交流傳動(dòng)。與機(jī)電部件相比較,電子裝置靜止和無磨損的工作方式可大大減少維修費(fèi)用,沒必要進(jìn)行磨損部件的預(yù)防維修,并且提高工作效率。
一、電子設(shè)備的可靠性
電子器件可靠性高,這就意味著其故障率很低。故障率即為工作每小時(shí)的故障數(shù)。例如晶體管的基本故障率為5×10-8次/小時(shí),其倒數(shù)為故障間隔的平均時(shí)間(MTBF),約為4000年。單個(gè)電子器件的可靠性非常高,而電位器和繼電器由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)件存在,所以其可靠性低。與采用單個(gè)工作電路可靠性相比,采用集成電路(IC)可靠性得到了提高。由大量元件和連線組成的大規(guī)模的電路可以由一塊集成電路代替。而在集成電路中,數(shù)字集成電路的可靠性更好。隨著集成電路功能不斷的強(qiáng)化,其故障率也僅略為增加。因此,在機(jī)車中采用集成化電路可以大大提高其工作可靠性,降低故障率。
每種元器件都有其固定的故障率及MTBF時(shí)間。由于負(fù)載、壁壘層溫度和工作方法及使用的環(huán)境條件等對(duì)元器件可靠性影響很大,所以這些數(shù)值的變化范圍很廣。一個(gè)系統(tǒng)的故障率,不能按其組成部件的故障率簡單地相加或相乘而求得。在實(shí)際工作中,采用冗余技術(shù)可顯著提高機(jī)車工作可靠性,這是因?yàn)闄C(jī)車同時(shí)發(fā)生很多故障的情況極少,這樣系統(tǒng)的功能可以全部或部分得到保持而不受到破壞。因此,冗余電子系統(tǒng)大的實(shí)用價(jià)值很高,所以在機(jī)車車輛上運(yùn)用十分普遍。
考察機(jī)車故障率可以得知,改善機(jī)車車輛運(yùn)行的不利環(huán)境條件和減少元器件數(shù)量是研制機(jī)車車輛電子設(shè)備的兩種大趨勢(shì)。
二、變流器功率器件
采用大功率半導(dǎo)體元件是變流器功率器件的發(fā)展趨勢(shì),并且盡量減少可控硅元件的數(shù)量。對(duì)于近郊機(jī)車,這個(gè)目標(biāo)已基本達(dá)到。機(jī)車每個(gè)功能僅采用一個(gè)元件來控制實(shí)現(xiàn)。在功率范圍為1000千瓦以下時(shí),沒有必要串聯(lián)或并聯(lián)可控硅元件。對(duì)于地鐵和動(dòng)車,是通過交流傳動(dòng)的,各有一個(gè)可控硅元件和二極管安置在相序逆變器的臂上,所以總共有六個(gè)二極管和六個(gè)可控硅元件。
對(duì)于大功率機(jī)車,必須增加半導(dǎo)體元件數(shù)。當(dāng)大功率機(jī)車功率超過1000千瓦時(shí),必須將可控硅元件和二級(jí)管串聯(lián)或并聯(lián),或者在某些情況下,必須在一臺(tái)機(jī)車上設(shè)置多個(gè)變流器系統(tǒng),從而提高大功率機(jī)車元件的使用率,并將半導(dǎo)體元件的數(shù)目控制在較小的范圍內(nèi),采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu),組成對(duì)環(huán)境影響不敏感和無需維護(hù)的變流器。在空氣冷卻方面,將冷卻空氣導(dǎo)入僅放置有散熱器的風(fēng)筒內(nèi)皆可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。可控硅元件安裝于散熱器之間冷卻氣流之外,目的是為了防止灰塵積聚附加有塑料環(huán)。采用這種結(jié)構(gòu)的變流器不需要維護(hù),適當(dāng)?shù)呐渲粕崞骱屯L(fēng)設(shè)備,可以使半導(dǎo)體元件具有良好的散熱效率。
采用油冷卻可以使變流器結(jié)構(gòu)緊湊,從而更好地將集中在可控硅元件內(nèi)部的熱量排出。因此,每個(gè)半導(dǎo)體元件的功率都可以單獨(dú)增大。為了排除熱量,必需采用一個(gè)沒有中冷器的循環(huán)油路。
機(jī)車的蒸發(fā)冷卻可以利用流體的汽化熱,流體蒸發(fā)時(shí)吸熱,冷卻時(shí)又將放熱。正因?yàn)檫@樣,熱量可由半導(dǎo)體元件的散熱器傳送至中冷器而不存在溫度梯度。機(jī)車上半導(dǎo)體元壁壘層至環(huán)境空氣的溫度路可用于傳送少許熱量;而熱阻減小又使得從可控硅元件排出的熱里增加。因此,即使是大功率可控硅元件,其散熱效率也很高,每個(gè)半導(dǎo)體元件都能傳送最大的功率。
三、控制裝置
隨著機(jī)車車輛上變流器功能的多樣化,其負(fù)荷效率已接近容許負(fù)荷的極限。因此,要求其具有更完善的監(jiān)控和控制功能。此外,從實(shí)際使用情況出發(fā),對(duì)機(jī)車控制裝置的信息傳遞和處理也提出了更高的要求。雖然模擬調(diào)節(jié)裝置的集成運(yùn)算放大器和數(shù)字控制裝置的集成電路的功能范圍均較寬,但依然令整個(gè)電子集成裝置的體積達(dá)到了極限。電流型三相逆變裝置的傳動(dòng)調(diào)節(jié)部分僅有兩層,并裝有LUB電網(wǎng)側(cè)整流器和相序逆變器。根據(jù)機(jī)車和變流器的調(diào)節(jié)和控制功能來專門研制印刷電路板,可減少其相應(yīng)的投資。這樣,機(jī)車電子裝置就滿足了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高要求。
通過采用微型計(jì)算機(jī),控制裝置可以得到進(jìn)一步的發(fā)展。它可以進(jìn)行簡單的邏輯和算術(shù)運(yùn)算,幾乎可以滿足所有必需的調(diào)節(jié)、控制功能的計(jì)算需要。
專門應(yīng)用于機(jī)車上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已由某電氣制造商研制成功。它將具有數(shù)據(jù)處理功能的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)和程序的儲(chǔ)存器以及將計(jì)算機(jī)與機(jī)車相連接的模擬量與數(shù)字量的接口集成為一個(gè)整體。它可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上依次實(shí)現(xiàn)所有的控制功能,并且具有處理速度快、功能多等優(yōu)點(diǎn)。因此可利用其基本部件,實(shí)現(xiàn)減小復(fù)雜控制裝置電子設(shè)備的目的,處理大量的控制信號(hào),如交流傳動(dòng)機(jī)車的控制裝置。
通過提高微型計(jì)算機(jī)部件的可靠性,或者減少部件的數(shù)量,可以改善微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的使用可靠性。由于設(shè)置有足夠多的監(jiān)控以及故障檢測(cè)系統(tǒng),使得發(fā)生故障情況時(shí)的中斷時(shí)間很短。甚至可以用其檢測(cè)瞬時(shí)故障,幫助分析和查找偶然故障出現(xiàn)的原因。
大量的控制功能可以集成到電子裝置上。因此,需要有功能強(qiáng)大的信息傳輸裝置將這些電子裝置相聯(lián)接。微型計(jì)算機(jī)的總線系統(tǒng)和串行數(shù)據(jù)處理過程可采用多路數(shù)據(jù)傳輸裝置。此方法與集中式機(jī)車可逆控制裝置相集成(接于機(jī)車的UIC電纜上),已應(yīng)用于魯爾市內(nèi)的鐵路上。由于機(jī)車和動(dòng)車上的功率電子裝置和控制電子裝置的電纜線緊密排列,會(huì)產(chǎn)生互相干擾的現(xiàn)象。且由于光導(dǎo)纖維可傳輸大量信息而沒有電位,也不存在電磁兼容性的問題。若在機(jī)車上采用光導(dǎo)纖維可提高裝置的可靠性。
四、電磁屏蔽技術(shù)
電磁干擾現(xiàn)象在機(jī)車上是普遍存在的,其可以造成受干擾設(shè)備的功能降低甚至喪失,甚至造成設(shè)備的部件或軟件不可恢復(fù)性的損壞。因此,應(yīng)根據(jù)電磁兼容的原理,在進(jìn)行電子裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),采用有效的屏蔽方法來避免電子設(shè)備由于電磁干擾造成的部件損壞或數(shù)據(jù)丟失。
電磁干擾是以“場(chǎng)”的方式沿空間進(jìn)行傳播的。因此,可以通過提高電子裝置機(jī)箱對(duì)周圍電磁場(chǎng)的反射損耗,降低吸收損耗,來減弱或消除電磁干擾對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的干擾。為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容,采取的屏蔽措施按照屏蔽級(jí)別的不同進(jìn)行分級(jí),包括有PCB板屏蔽、插箱/子架屏蔽、機(jī)柜屏蔽、元器件屏蔽、模塊屏蔽等。下面對(duì)模塊屏蔽、插箱/子架屏蔽和機(jī)柜屏蔽進(jìn)行簡要的說明。
模塊屏蔽是指將某些輻射大或抗干擾能力差的模塊或單板,在屏蔽盒中單獨(dú)安裝。通常情況下,電抗器、變壓器等可通過在繞組線圈和鐵芯環(huán)路外包一層或多層金屬短路來減少漏磁通量;電源板、IGBT等功率模塊可用金屬網(wǎng)罩進(jìn)行屏蔽。
機(jī)柜屏蔽是通過金屬殼體將整個(gè)系統(tǒng)屏蔽起來,利用金屬外殼對(duì)電磁場(chǎng)干擾的吸收和反射損耗,來切斷機(jī)箱內(nèi)干擾信號(hào)的傳播。
相對(duì)于機(jī)柜屏蔽,插箱/子架屏蔽方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在出線的接插件上面采取屏蔽措施,如SS7E型機(jī)車的逆變電源采用插箱把逆變、整流部分和控制部分隔離開來,通過屏蔽轉(zhuǎn)接插座控制部分、電磁兼容連接器、電纜與功率模塊之間的信號(hào)傳輸,從而避免相互干擾。插箱/子架屏蔽與模塊屏蔽類似,只是屏蔽體為插箱/子架。
五、結(jié)論
隨著電子器件的發(fā)展,不斷將功率電子設(shè)備和控制電子設(shè)備應(yīng)用到鐵路機(jī)車上,使其電氣設(shè)備達(dá)到了很高的水平。由于機(jī)車車輛的特殊性,實(shí)現(xiàn)這種可能性及經(jīng)濟(jì)性的前提是工業(yè)與運(yùn)輸部門在設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過程中的不斷努力。
參考文獻(xiàn):
[1]馮曉芳.中國高速鐵路的發(fā)展與展望[J].科技資訊,2009(1):129-130.
關(guān)鍵詞:適度敏感器件;非氣密性表面貼裝器件;層
1 引言
隨著集成電路封裝小型化以及表面貼裝技術(shù)的發(fā)展,非氣密性表面貼裝器件(SMD)的發(fā)展非常迅速,但由于吸濕的緣故,在貼裝過程中可能會(huì)導(dǎo)致失效。
2 濕度敏感器件(MSD)
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),MSD主要指非氣密性表面貼裝器件(SMD),包括塑料封裝、其他透水性聚合物封裝(環(huán)氧、有機(jī)硅樹脂等),一般集成電路、芯片、電解電容、發(fā)光二極管等都屬于非氣密性SMD器件。
3 失效分析
(1)分層產(chǎn)生的機(jī)理
由于MSD器件的封裝材料與其他材料之間的界面屬于粘合結(jié)構(gòu)(即界面的兩種材料通過分子之間的作用力結(jié)合在一起),而不是兩種材料互溶、互擴(kuò)散、形成化合物的結(jié)構(gòu)。那么在其暴露于大氣中的過程中,大氣中的水分會(huì)通過擴(kuò)散滲透到器件的封裝材料內(nèi)部。當(dāng)器件經(jīng)過貼片貼裝到PCB上以后,要流到回流焊爐內(nèi)進(jìn)行回流焊接。在回流區(qū),整個(gè)器件要在183℃以上30~90s左右,最高溫度可能在210~235℃(SnPb共晶),無鉛焊接的峰值會(huì)更高,在245℃左右。在回流區(qū)的高溫作用下,器件內(nèi)部的水汽會(huì)快速膨脹,器件的不同材料之間的配合會(huì)失去調(diào)節(jié),各種連接則會(huì)產(chǎn)生不良變化,從而導(dǎo)致器件剝離分層(如圖一、圖二所示)或者爆裂,于是器件的電器性能受到影響或者破壞。
然而像ESD破壞一樣,大多數(shù)情況下,肉眼是看不出來這些變化的,而且在測(cè)試過程中,也不會(huì)表現(xiàn)為完全失效。
圖1 水分膨脹導(dǎo)致分層過程
圖2 分層在塑封集成電路中存在的四種形態(tài)
分層產(chǎn)生的原因
1.MSD器件的包裝及存儲(chǔ)環(huán)境未達(dá)到要求
MSD的濕敏等級(jí)按J-STD-020D《Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices》國際標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求,可分為6大類,其中濕敏等級(jí)屬于2~6級(jí)的器件必須采用防潮包裝。而且,一旦把器件從防潮包裝中拿出來,就必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)組裝上板,否則就有可能失效或產(chǎn)生可靠性問題。
因此,若MSD器件供貨時(shí)已無防潮包裝,入庫時(shí)又不進(jìn)行烘干處理并抽真空包裝,在南方這種濕度較大的存儲(chǔ)環(huán)境下,勢(shì)必會(huì)造成大量MSD器件吸濕受潮。
2.受潮的MSD器件上板前未進(jìn)行預(yù)處理
目前在大多數(shù)企業(yè)使用的MSD器件的濕敏等級(jí)多為3級(jí),對(duì)于此類器件而言,打開防潮包裝后,必須在168小時(shí)內(nèi)進(jìn)行組裝上板,若超過此期限,則使用前必須重新烘干。對(duì)于BGA封裝器件,則無論是否超過規(guī)定期限,使用前都必須重新烘干,然后根據(jù)濕度敏感警示標(biāo)志上的說明在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回流焊接。
若上板前已超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間期限,而且上板前也沒有經(jīng)過烘干的工序,怎會(huì)造成MSD器件吸濕受潮。
3.MSD涉及的制造工藝發(fā)生變化
無鉛合金的回流峰值溫度相較于SnPb共晶更高,可能使MSD的濕度敏感性至少下降1或2個(gè)等級(jí)。
(2)典型器件失效分析
以ADSP-TS101SAB2器件為例,具體分析如下:
1.封裝形式
圖3 BGA封裝示意圖
2.原因分析
由于ADSP-TS101SAB2器件屬于BGA封裝,其引腳在焊接時(shí)具有不可見性,故不能像常規(guī)方法對(duì)引腳加熱焊接,只能采用間接加熱的方法。即熱量從芯片上部先對(duì)芯片加熱,然后熱量通過芯片再傳導(dǎo)到錫球上,錫球融化后就把芯片與PCB上的焊盤鏈接上。其熱量傳遞過程如下圖所示:
圖4 加熱中熱量傳遞過程分析
由于錫球呈一定距離分布在芯片下,熱量通過錫球傳遞到PCB上時(shí)傳遞路徑很窄,熱通道受阻,將導(dǎo)致熱量大量在芯片上堆積,此時(shí)器件如果在潮濕環(huán)境中吸附了水汽,則會(huì)由于汽化膨脹造成芯片與基板之間發(fā)生大面積分離,造成器件失效。但也有可能當(dāng)溫度恢復(fù)到常溫時(shí),芯片又會(huì)接觸到基板形成臨時(shí)性的電連接,但這種電連接是不穩(wěn)定的,任何熱的或機(jī)械應(yīng)力都可能造成這種連接再次分離或接觸。
3.超聲波掃描照片
4 質(zhì)量控制方法
分層是塑封芯片的一種嚴(yán)重失效模式,可引起器件性能下降、甚至失效。如:分層發(fā)生在塑料與芯片的界面,一方面,可引起芯片的鍵合引線由于機(jī)械拉伸,鍵合引線(包括內(nèi)、外鍵合點(diǎn))產(chǎn)生機(jī)械損傷而導(dǎo)致連接電阻增大或開路;另方面,可引起芯片表面鈍化層損傷,導(dǎo)致芯片漏電增加、擊穿電壓下降、金屬化條斷裂等;再者,塑料與芯片界面的分層,導(dǎo)致水汽更容易進(jìn)入到芯片表面,使芯片性能下降。所以,必須加以重視。
(1)MSD的標(biāo)識(shí)和跟蹤
要控制MSD,首先要知道哪些器件屬于MSD器件。即應(yīng)要求供應(yīng)商確保供應(yīng)的器件是被正確包裝的,且包裝上應(yīng)標(biāo)明器件的MSL,以便于我們了解器件的濕度敏感性信息,采取相應(yīng)措施。其次,應(yīng)建立公司所用MSD的數(shù)據(jù)庫,由專人負(fù)責(zé)定期將MSD列表給相關(guān)部門。再者,應(yīng)根據(jù)MSD列表,對(duì)入庫的器件進(jìn)行分類標(biāo)識(shí),如MSD用黃色標(biāo)簽紙標(biāo)識(shí),其他器件用白色標(biāo)簽紙標(biāo)識(shí),此標(biāo)識(shí)應(yīng)保持到器件貼裝上板。最后,應(yīng)對(duì)所有相關(guān)人員不斷培訓(xùn)和考核,至少保證其知道MSD是怎么一回事。
(2)MSD的規(guī)范操作
要控制MSD,除了要知道那些器件屬于MSD器件以外,還要掌握這類器件的存儲(chǔ)、包裝、使用方法,為此應(yīng)擬制MSD操作規(guī)范,并對(duì)所有相關(guān)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核,以確保MSD相關(guān)操作的規(guī)范性。
1.MSD的采購
應(yīng)與采購合同(協(xié)議)中明確對(duì)于MSD分層的接收判據(jù)。
要求供應(yīng)商確保供應(yīng)的器件是被正確包裝的,且包裝上應(yīng)標(biāo)明器件的MSL。
2.MSD的檢驗(yàn)
應(yīng)擬制MSD器件的通用驗(yàn)收規(guī)范,內(nèi)容包括:
1)適用范圍
集成電路、電解電容、發(fā)光二極管等非氣密性SMD器件。
2)檢驗(yàn)步驟
A.有超聲波掃描設(shè)備
外觀檢驗(yàn)判定性能檢驗(yàn)判定應(yīng)力篩選超聲波檢驗(yàn)判定烘干
B.無超聲波掃描設(shè)備
可以進(jìn)行電性能檢測(cè)的器件。
外觀檢驗(yàn)判定性能檢驗(yàn)判定應(yīng)力篩選性能檢驗(yàn)判定烘干
無法進(jìn)行電性能檢測(cè)的器件。
外觀檢驗(yàn)判定應(yīng)力篩選抽樣送檢(超聲波掃描)判定烘干
3)檢驗(yàn)項(xiàng)目及合格判據(jù)
對(duì)于此類器件的檢驗(yàn)除了常規(guī)的外觀和性能檢驗(yàn)外,還應(yīng)增加超聲波掃描檢驗(yàn)。根據(jù)JEDEC的有關(guān)規(guī)定芯片表面/封裝樹脂間分層、引線框內(nèi)引腳表面與封裝樹脂間分層應(yīng)小于50%;引線框載片底層與封裝樹脂間分層以及芯片表面與導(dǎo)電膠之間不允許有分層。
4)應(yīng)力篩選方法
具體篩選條件可根據(jù)元器件的存儲(chǔ)溫度范圍(篩選時(shí)不施加電應(yīng)力)或工作溫度范圍(篩選時(shí)施加電應(yīng)力),參照J(rèn)ESD22-A104《Temperature Cycling》表1、表2、表3的有關(guān)內(nèi)容選擇篩選溫度和循環(huán)周期。
5)干燥方法
通常情況下,采用的干燥方法是在一定溫度下對(duì)器件進(jìn)行一定時(shí)間的恒溫烘干處理。
根據(jù)器件的MSL、大小和周圍環(huán)境濕度狀況,不同的MSD的烘干過程也各不相同。通常情況下烘干溫度不應(yīng)高于該器件的最高存儲(chǔ)溫度,具體溫度和時(shí)間可參照IPC/JEDEC J-STD-033B《Handling,Packing,Shipping and use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices》表4-1的有關(guān)要求執(zhí)行。
6)注意事項(xiàng)
由于超聲波掃描過程中必須將器件浸入水中,所以掃描結(jié)束后應(yīng)將器件進(jìn)行烘干處理后再進(jìn)行下一步處理。
烘烤時(shí)需注意ESD保護(hù),尤其烘干后,環(huán)境特別干燥,最容易產(chǎn)生靜電。
檢驗(yàn)時(shí)需注意佩戴靜電手環(huán)、手指套等防靜電用具。
需確定MSD的MSL,并以黃色標(biāo)簽紙標(biāo)注。
如需送專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行超聲波掃描,則若檢測(cè)結(jié)果為不合格,則應(yīng)由供應(yīng)商承擔(dān)檢測(cè)費(fèi)用,此項(xiàng)可列入相關(guān)采購合同(協(xié)議)中。
3.MSD的包裝和存儲(chǔ)
對(duì)于經(jīng)檢驗(yàn)合格的MSD和沒有用完的MSD應(yīng)重新包裝,主要包裝材料有防潮包裝袋、干燥劑、濕度測(cè)試紙等。不同等級(jí)的MSD打包的要求并不一樣,在密封以前,對(duì)于MSL為2a~5a的器件必須進(jìn)行干燥(除濕)處理。由于盛放器件的料盤和器件一起密封時(shí),會(huì)影響器件的MSL,因此作為補(bǔ)償,這些料盤也要進(jìn)行干燥處理。
重新打包后的MSD應(yīng)以黃色標(biāo)簽標(biāo)識(shí)后儲(chǔ)存。
對(duì)于貯存期超過1年或濕度測(cè)試紙已變色(貯存期可能尚在1年內(nèi))的器件需全數(shù)進(jìn)行超聲波掃描篩選(或抽樣送專門檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試),剔除失效器件后,重新打包存放。(對(duì)具備電性能檢測(cè)手段的器件,還應(yīng)進(jìn)行電性能檢測(cè)。)
4.MSD的使用
1)發(fā)料
為了確保物料在規(guī)定的車間壽命內(nèi)完成貼裝,物料配送數(shù)量在保證生產(chǎn)的同時(shí),還應(yīng)遵循上線物料數(shù)目最小的原則。例如MSL等于4的MSD,其車間壽命為72小時(shí),則如果貼裝無法在72小時(shí)內(nèi)完成,就應(yīng)該分批發(fā)料,以確保在器件失效以前完成生產(chǎn)。
2)涉及的制造工藝
①M(fèi)SD可暴露于空氣中存放的時(shí)間
應(yīng)注意元器件包裝被打開后用于安裝和焊接的過程中可以暴露于空氣中存放的時(shí)間,以防止因元器件吸濕受潮而導(dǎo)致的回流焊焊接質(zhì)量下降或電氣性能改變。IPC/JEDEC J-STD-033B《Handling,Packing,Shipping and use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices》表5-1規(guī)定了在裝配過程中,一旦密封防潮包裝被打開,元器件必須被用于安裝、焊接的相應(yīng)時(shí)間。絕大多數(shù)集成電路器件的濕度敏感等級(jí)為3級(jí),其車間壽命,即從將其取出防濕袋到干燥儲(chǔ)存或烘干再到回流焊所允許的時(shí)間段為168小時(shí);而BGA封裝器件的濕度敏感等級(jí)一般來說為5級(jí)以上,車間壽命在48小時(shí)以內(nèi)。
②上板前預(yù)處理
由于在裝配過程中,元器件包裝被打開后有可能無法在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)使用完畢,使得其暴露于空氣中的時(shí)間超過了上表規(guī)定的時(shí)間,那么對(duì)這些元器件應(yīng)在回流焊前進(jìn)行烘烤。烘烤的溫度不應(yīng)高于該器件的存儲(chǔ)溫度上限,同時(shí)不能超過125℃,因?yàn)檫^高的溫度會(huì)造成器件內(nèi)部損傷,但若烘烤的溫度過低,則無法起到除濕的作用。具體溫度和時(shí)間可參照IPC/JEDEC J-STD-033B《Handling,Packing,Shipping and use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices》表4-1的有關(guān)要求執(zhí)行。
如果條件允許,建議在裝配前烘烤元器件,這樣做,一方面有利于消除其內(nèi)部濕氣,另一方面有利于提高其耐熱性,減少元器件進(jìn)入回流焊受到的熱沖擊對(duì)器件的影響。元器件在烘烤后取出,自然冷卻半小時(shí)才能進(jìn)行裝配作業(yè)。
③焊接溫度
焊接溫度應(yīng)滿足IPC/JEDEC J-STD-020D《Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices》表4-1、表4-2的有關(guān)要求,原則上SMD器件不允許手工焊接。
④X-RAY檢測(cè)
由于BGA封裝器件經(jīng)無鉛回流焊,其焊球內(nèi)易產(chǎn)生氣泡,而這種缺陷(見下圖中的白色亮點(diǎn))可以通過X-Ray檢測(cè)出來,故要求外協(xié)廠商增加X-Ray對(duì)BGA封裝的檢查這一工序,并在外協(xié)協(xié)議中規(guī)定對(duì)于氣泡的可接受標(biāo)準(zhǔn)。
圖6 失效器件X-RAY檢測(cè)結(jié)果
3)返修
如果要拆掉印制板上的MSD器件,最好采用局部加熱,器件的表面溫度控制在200℃以內(nèi),以減小濕度造成的損壞。如果有些器件的溫度要超過200℃,而且超過了規(guī)定的車間壽命,在返工前要對(duì)印制板組件進(jìn)行烘烤,在車間壽命以內(nèi),器件所能經(jīng)受的溫度和回流焊接所能承受的溫度一樣。
(3)庫存MSD器件的處理方法
對(duì)于庫存MSD器件的處理方法,也可以分為兩種情況。若有超聲波掃描設(shè)備,則應(yīng)全數(shù)進(jìn)行掃描篩選。若無超聲波掃描設(shè)備(或設(shè)備尚在采購中),可按如下步驟操作。
1.分類
1)按封裝形式
篩選出表貼式MSD器件和需經(jīng)回流焊的直插式MSD器件。
2)按入庫時(shí)間
根據(jù)MSD的MSL等級(jí),在1(按封裝形式)的篩選結(jié)果中進(jìn)一步篩選出入庫時(shí)間超過車間壽命的器件。
3)按元器件價(jià)格
在2(按入庫時(shí)間)的篩選結(jié)果中進(jìn)一步篩選出價(jià)格≥10元/個(gè)的元器件(據(jù)了解,專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)費(fèi)用為750元/小時(shí),一般來說1小時(shí)可以檢測(cè)6個(gè)批次左右的器件(每一批次器件厚度需一致,根據(jù)器件的體積在20~30個(gè)左右),復(fù)雜器件除外)。
2.復(fù)驗(yàn)
1)具備電性能檢測(cè)手段的MSD器件,應(yīng)全數(shù)進(jìn)行電性能復(fù)測(cè)和溫度循環(huán)應(yīng)力篩選,復(fù)測(cè)合格后抽真空保存。
2)不具備電性能檢測(cè)手段的MSD器件且經(jīng)過之前方法篩選出來的器件,應(yīng)抽樣送專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行超聲波掃描。
3)根據(jù)復(fù)驗(yàn)結(jié)果確定庫存器件是否還可以使用。
(4)貼裝MSD器件的印制電路板組件
1.MSD器件的使用參照3.2.5,對(duì)于BGA器件,上板前應(yīng)進(jìn)行干燥處理(元器件在烘烤后取出,自然冷卻半小時(shí)才能進(jìn)行裝配作業(yè)),相關(guān)要求應(yīng)列入外協(xié)技術(shù)協(xié)議中。
2.要求外協(xié)廠對(duì)回流焊后的BGA器件進(jìn)行X-RAY掃描,發(fā)現(xiàn)失效應(yīng)及時(shí)更換,并提供合格產(chǎn)品的掃描照片。
將加工好的印制電路板組件抽樣進(jìn)行超聲波掃描(若需送往專門檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),則測(cè)試不合格應(yīng)由外協(xié)廠承擔(dān)檢測(cè)費(fèi)用,由于電路板組件的測(cè)試費(fèi)用非常昂貴,所以必須寫入技術(shù)協(xié)議中),測(cè)試結(jié)果合格方能進(jìn)入下一步工序。
參考文獻(xiàn)
[1]《塑封集成電路分層研究》 吳建忠,陸志芳
[2]JESD22-A104《Temperature Cycling》
[3]IPC/JEDEC J-STD-033B《Handling,Packing,Shipping and use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices》
[4]IPC/JEDEC J-STD-020D《Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices》
概述
IC卡是Integrated Circuit card(集成電路卡)的簡稱,有些國家和地區(qū)稱其為智能卡,它是將一個(gè)或多個(gè)集成電路鑲嵌在塑料基片中,封裝成卡的形式。IC卡具有寫入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力,其存儲(chǔ)器中的內(nèi)容根據(jù)需要可以有條件地供外部讀取,或供內(nèi)部信息處理和判斷之用。
根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路的不同,IC卡可分為:
(a)存儲(chǔ)器卡:卡中的集成電路為電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM;
(b)邏輯加密卡:卡中的集成電路具有加密邏輯和EEPROM;
(c)CPU卡:卡中的集成電路包括中央處理器CPU、EEPROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM以及固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中的卡片操作系統(tǒng)COS。
嚴(yán)格地講,只有CPU卡才是真正的智能卡。存儲(chǔ)器卡是以EEPROM為核心的,能多次重復(fù)使用的IC卡。由于它本身只是一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì),不具備硬件邏輯加密功能,但可以對(duì)卡內(nèi)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行加密處理,因此沒有或僅有很少的安全控制功能。
邏輯加密卡是在存儲(chǔ)器卡的基礎(chǔ)上,再增加一部分密碼控制邏輯單元。由于采用密碼控制邏輯來控制對(duì)EEPROM存儲(chǔ)器的訪問和改寫,因此它不像存儲(chǔ)器卡那樣可以被任意的復(fù)制和改寫。
邏輯加密卡的內(nèi)部存儲(chǔ)空間,根據(jù)不同的應(yīng)用需要,通??煞譃橐韵滤膫€(gè)功能區(qū)域:
(a)制造商代碼區(qū),此區(qū)域存儲(chǔ)不可更改的芯片制造商、IC卡制造商及IC卡發(fā)行商等代碼數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)用于識(shí)別、跟蹤有關(guān)制造商信息及有關(guān)用戶的應(yīng)用情況,為在管理上增強(qiáng)安全性提供了可能;
(b)個(gè)人化區(qū),這是與應(yīng)用相關(guān)的區(qū)域,該區(qū)域中的相關(guān)數(shù)據(jù)控制著對(duì)該卡片的個(gè)人化過程,并對(duì)個(gè)人化操作提供安全保證,如使用次數(shù)限制、重復(fù)使用限制等;
(c)安全區(qū),用以存放不可讀取的有關(guān)安全數(shù)據(jù),如個(gè)人密碼等;
(d)應(yīng)用區(qū),用以存儲(chǔ)有關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)信息。
存儲(chǔ)器中的應(yīng)用區(qū)域還有兩種不同的實(shí)現(xiàn)方法,一種是將相關(guān)應(yīng)用區(qū)域做成計(jì)數(shù)器形式,如公用電話預(yù)付費(fèi)卡、停車計(jì)費(fèi)卡等;另一種是存儲(chǔ)器形式,主要用于對(duì)數(shù)據(jù)信息的存/取操作,如病歷卡、校園卡等。面向計(jì)數(shù)形式的存儲(chǔ)器主要是位操作,而存儲(chǔ)器形式主要是字節(jié)操作。
CPU卡芯片內(nèi)部集成有CPU、ROM、RAM、EEPROM、安全邏輯、密碼運(yùn)算協(xié)處理器等一系列功能部件,可分為以下三種類型:
(a)普通智能IC芯片:內(nèi)部設(shè)置通用標(biāo)準(zhǔn)部件如CPU、ROM、RAM、EEPROM、簡單的安全邏輯等,并且每一部件的功能也較為簡單。此種IC芯片的安全性適中,價(jià)格相對(duì)便宜,應(yīng)用開發(fā)也較為簡單,比較適合于中等安全要求的智能IC卡應(yīng)用。
(b)增強(qiáng)智能IC芯片:內(nèi)部除設(shè)置通用標(biāo)準(zhǔn)部件外,還設(shè)置密碼運(yùn)算協(xié)處理器(CAU)及增強(qiáng)功能的安全邏輯等,其余部件的功能也有相應(yīng)增強(qiáng),其中CAU多支持如DES對(duì)稱密碼算法。另外,此種芯片在制造上也采取一些硬件安全保護(hù)措施,安全性較高,價(jià)格也相對(duì)較高,應(yīng)用開發(fā)較為復(fù)雜,比較適合于安全性要求較高的智能IC卡應(yīng)用。
(c)高級(jí)智能IC芯片:內(nèi)部設(shè)置高性能的CAU及安全邏輯等,多支持如RSA非對(duì)稱密碼算法。另外,此種芯片在制造上采取較高的硬件安全保護(hù)措施,即使很小缺陷的芯片也必須進(jìn)行登記、銷毀處理??梢哉J(rèn)為,這種芯片在軟(管理等)硬(設(shè)計(jì)、制造)兩方面條件的保證下,具有十分高的安全性、可靠性等技術(shù)性能,適用于高安全性的應(yīng)用領(lǐng)域。
按卡與外界數(shù)據(jù)傳送的方式分,IC卡可分為
(a)帶觸點(diǎn)的IC卡(接觸式IC卡):卡上的集成電路通過有形的電極觸點(diǎn)與外部接口設(shè)備直接接觸連接,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;
(b)無觸點(diǎn)的IC卡(非接觸式IC卡):它不向外引出觸點(diǎn),而是通過射頻感應(yīng)的方式與外部接口設(shè)備通信。
無觸點(diǎn)IC卡是由IC芯片和接收天線組成,并完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PVC卡片或其他媒介中,無外露部分。它通過天線接收到讀寫設(shè)備發(fā)來的射頻(RF)信號(hào)后,瞬間可產(chǎn)生一個(gè)能量來供給芯片工作,幫助芯片完成數(shù)據(jù)的讀取、修改和存儲(chǔ)等,并返回信號(hào)給讀寫設(shè)備。當(dāng)無觸點(diǎn)IC卡的讀寫設(shè)備對(duì)卡片進(jìn)行讀寫操作時(shí),讀寫設(shè)備發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成,其一是特定頻率的高頻無線電磁波信號(hào),即RF載波信號(hào),是傳輸電能的物理媒體和傳輸數(shù)字訊號(hào)的信息載體。如圖3所示,無觸點(diǎn)IC卡內(nèi)有一個(gè)L/C諧振電路,其固有諧振頻率與讀寫設(shè)備發(fā)射的頻率相同,這樣,卡片在電磁波的激勵(lì)下,L/C回路產(chǎn)生共振,從而使諧振電容Co內(nèi)有了感生電荷。在該電容的兩端,接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?,將電容?nèi)的電荷及時(shí)送到另一個(gè)電容C內(nèi)存儲(chǔ)起來。當(dāng)所累積的電荷量達(dá)到2V或以上時(shí),其內(nèi)部電子開關(guān)導(dǎo)通,將電容內(nèi)所積累的電荷作為電源,為芯片和其他電路提供工作電壓。其二是經(jīng)過調(diào)制后的各種數(shù)據(jù)信號(hào),在智能處理程序指揮控制下,回傳到天線ANT和Co組成的L/C諧振回路,使芯片完成數(shù)據(jù)的修改、存儲(chǔ)、認(rèn)證傳送等操作任務(wù),并以同一頻率的已調(diào)制無線電載波返回給讀寫設(shè)備,如圖4所示。
(c)雙界面IC卡:具有符合GB/T 16649接觸式接口和ISO/IEC 14443非接觸式接口的IC卡。
按應(yīng)用范圍,IC卡可以劃分為:
(a)支付工具(payment tools)
如:信用卡、貸記卡、儲(chǔ)值支付、訪問金融帳戶、金融帳戶之間的資金往來等。
(b)訪問控制工具
包括:網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)的安全邏輯訪問認(rèn)證標(biāo)記及物理訪問大樓、辦公室、停車場(chǎng)或其他重要場(chǎng)所的控制工具兩種形式。
(c)信息存儲(chǔ)和管理工具
(d)提高安全訪問能力的工具
我們可以根據(jù)不同的應(yīng)用需要選用不同類型的IC卡。
數(shù)字化建筑及居住區(qū)中的IC卡應(yīng)用就是以IC卡技術(shù)為核心,以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為手段,將建筑或居住區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施連接成為一個(gè)有機(jī)的整體。用戶通過IC卡便可完成通常的資金結(jié)算和某些控制操作,如用IC卡開啟房門,用IC卡支付電費(fèi)、水費(fèi)、煤氣費(fèi)、物業(yè)管理費(fèi)、停車費(fèi)、電話費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)費(fèi)等,用IC卡購物、停車, 甚至通過Internet來進(jìn)行網(wǎng)上交費(fèi)等等;物業(yè)管理人員可以通過IC卡完成門禁系統(tǒng)管理、IC卡發(fā)卡系統(tǒng)管理、餐飲娛樂管理、物業(yè)消費(fèi)資金結(jié)算、信息服務(wù)管理、停車場(chǎng)管理、保安監(jiān)控等等。
近幾年來,IC卡在我國的應(yīng)用有了很大的提高,與IC卡有關(guān)的技術(shù)設(shè)備已經(jīng)很成熟,建筑及居住區(qū)采用IC卡管理技術(shù)上是完全可行的,關(guān)鍵是如何滿足用戶的需求,設(shè)計(jì)出安全、可靠的IC卡應(yīng)用系統(tǒng)。GB/T 20299.1-2006的本章規(guī)定了建筑及居住區(qū)IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的基本要求。
1. 系統(tǒng)組成
GB/T 20299.1-2006的本章規(guī)定的數(shù)字化建筑及居住區(qū)中的IC卡系統(tǒng)主要由IC卡、終端設(shè)備、密鑰管理與發(fā)卡系統(tǒng)、充值系統(tǒng)、應(yīng)用及管理系統(tǒng)及安全策略等組成。
2. 應(yīng)用領(lǐng)域
IC卡系統(tǒng)適用于GB/T 20299.1-2006所涉及IC卡應(yīng)用的各種場(chǎng)合,如:門禁、巡更、停車、三表付費(fèi)、物業(yè)管理等。
3. 一卡多用
(1)概述
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,對(duì)信息載體的要求趨于便利和安全,在這種技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)需求的推動(dòng)下,IC卡以其存儲(chǔ)量大、數(shù)據(jù)保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、存儲(chǔ)可靠、讀寫設(shè)備簡單、操作速度快、脫機(jī)工作能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為繼磁卡之后的又一科技新寵,生產(chǎn)和應(yīng)用的發(fā)展非常迅猛。我國有4億多手機(jī)用戶,都在使用IC 卡進(jìn)行身份識(shí)別;第二代居民身份證采用了非接觸式IC卡,具備信息儲(chǔ)存、防偽等多重功能;各地正在推廣的“交通一卡通”工程,均采用了IC卡;此外,在醫(yī)保、 社保、稅務(wù)、公安、公用事業(yè)、門禁、組織機(jī)構(gòu)代碼管理等許多領(lǐng)域,IC卡也得到廣泛應(yīng)用。
隨著IC卡應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,如何將多種應(yīng)用集成在一張卡上,做到一卡多用,方便持卡人或?qū)崿F(xiàn)多功能卡便成為了人們新的目標(biāo)。
在建設(shè)事業(yè)IC卡的管理上,相關(guān)部門也提出了認(rèn)真貫徹國務(wù)院和國家金卡工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組關(guān)于加強(qiáng)我國IC卡應(yīng)用和管理的總體部署,立足建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用的實(shí)際,著眼未來技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展前景,堅(jiān)持各地在實(shí)施IC卡應(yīng)用項(xiàng)目時(shí)要統(tǒng)籌規(guī)劃、國家主導(dǎo)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一發(fā)卡、一卡多用、加強(qiáng)管理的方針。
因此標(biāo)準(zhǔn)也提出:鑒于IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,建議在建筑及居住區(qū)IC卡系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)充分考慮“一卡多用”的原則,為未來應(yīng)用的擴(kuò)展保留充分的空間以及必要的系統(tǒng)接口。
(2)多應(yīng)用IC卡系統(tǒng)舉例
IC卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖-6所示。
多應(yīng)用IC卡系統(tǒng)由發(fā)卡商支持系統(tǒng)、服務(wù)提供商支持系統(tǒng)、登錄認(rèn)證機(jī)構(gòu)支持系統(tǒng)、IC卡、發(fā)卡業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)、終端、卡讀寫器、IC卡服務(wù)提供系統(tǒng)、服務(wù)終端等組成。
(a)發(fā)卡商支持系統(tǒng):執(zhí)行向持卡人發(fā)卡等管理工作。
(b)服務(wù)提供商支持系統(tǒng):針對(duì)持卡人的IC卡,進(jìn)行下載及刪除應(yīng)用軟件等管理工作。
(c)登錄認(rèn)證機(jī)構(gòu)支持系統(tǒng):在IC卡系統(tǒng)中,提供由PKI來進(jìn)行管理的登錄認(rèn)證服務(wù)。作為IC卡系統(tǒng)的構(gòu)成要素,可以使用基于公開密鑰加密方式的電子簽名來進(jìn)行認(rèn)證。
(d)IC卡:由發(fā)卡業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)發(fā)行的IC卡。擁有由服務(wù)提供商支持系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序。根據(jù)服務(wù)提供商支持系統(tǒng)、及持卡人的指示,可進(jìn)行應(yīng)用程序的搭載及刪除。IC卡服務(wù)提供系統(tǒng)可根據(jù)IC卡內(nèi)搭載的應(yīng)用程序向持卡人提供服務(wù)。
(e)發(fā)卡業(yè)務(wù)支持系統(tǒng):發(fā)卡業(yè)務(wù)的支持系統(tǒng)。
(f)終端:提供用于操作發(fā)卡商支持系統(tǒng)及服務(wù)提供商支持系統(tǒng)的畫面與功能。
(g)卡讀寫器:提供實(shí)現(xiàn)一卡多用的IC卡及IC卡系統(tǒng)間的接口。
(h)IC卡服務(wù)提供系統(tǒng):根據(jù)IC卡中搭載的應(yīng)用程序,向持卡人提供服務(wù)的各種系統(tǒng)。
(i)服務(wù)終端:具有畫面等功能,面向持卡人提供IC卡服務(wù)的各種終端。
(3)對(duì)安全的考慮
IC卡的多應(yīng)用程序環(huán)境及向已發(fā)卡內(nèi)下載AP的操作等,都會(huì)給IC卡應(yīng)用系統(tǒng)帶來安全方面的威脅。這種威脅包括以下幾項(xiàng),見圖7。
(a)非法的卡發(fā)行商、服務(wù)提供商對(duì)卡的訪問。
(b)非法下載AP,或在下載途中篡改AP。
(c)在下載途中泄漏卡信息及AP信息。
(d)向偽造卡內(nèi)下載AP。
(e)通過卡內(nèi)的AP,訪問、攻擊(破壞、篡改)IC卡資源,及泄漏信息。
(f)冒充卡用戶。
(g)不能使用卡資源。
多應(yīng)用IC卡系統(tǒng)可以通過以下對(duì)策來確保安全,防止上述威脅。其中,一部分對(duì)策為必需項(xiàng),一部分對(duì)策為可選項(xiàng)。是否選用可選項(xiàng),可由IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)營管理商來決定。
(a)通過登錄管理,對(duì)卡發(fā)行商及服務(wù)提供商進(jìn)行登錄,明確其身份,并由卡發(fā)行商、服務(wù)提供商對(duì)訪問卡的行為進(jìn)行認(rèn)證。
(b)保證應(yīng)用程序與服務(wù)提供商的關(guān)系,通過卡發(fā)行商發(fā)行的應(yīng)用程序搭載許可證,防止下載非法應(yīng)用程序。以及,在下載時(shí)通過檢查應(yīng)用程序的登錄內(nèi)容來防止篡改應(yīng)用程序。
(c)通過在進(jìn)行下載時(shí)對(duì)應(yīng)用程序文件或者信息通道加密來防止泄漏信息。
(d)通過對(duì)卡提供商進(jìn)行認(rèn)定,防止偽造卡的散布,以及,通過以公開密鑰方式,對(duì)卡進(jìn)行認(rèn)證,查出偽造卡。
(e)通過硬件或者卡OS及中間件,隔離(應(yīng)用程序防火墻)卡內(nèi)應(yīng)用程序,以及控制對(duì)卡資源的訪問。
(f)通過使用PIN防止冒名頂替行為。
(g)在下載應(yīng)用程序時(shí),通過卡對(duì)下載者(IC卡運(yùn)營系統(tǒng))進(jìn)行認(rèn)證,以及通過發(fā)行下載收據(jù),防止對(duì)訪問事實(shí)否認(rèn)的行為。
(4)多應(yīng)用IC卡系統(tǒng)交易結(jié)算示例
結(jié)算管理中心是“一卡通”系統(tǒng)建設(shè)的核心,一個(gè)獨(dú)立于應(yīng)用的結(jié)算管理中心的建立可以避免各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)自主建立中心所帶來的重復(fù)建設(shè)問題,防止國家財(cái)產(chǎn)的閑置和浪費(fèi)。
4.安全策略要求
IC卡安全策略應(yīng)符合國家有關(guān)信息安全法律、法規(guī)的規(guī)定和要求,標(biāo)準(zhǔn)建議使用安全性較強(qiáng)的帶有CPU的IC卡(以下簡稱智能IC卡)。
5. IC卡標(biāo)準(zhǔn)
IC卡系統(tǒng)中應(yīng)用的IC卡,應(yīng)符合GB/T 16649.1、GB/T 16649.2、GB/T 16649.3、CJ/T 166-2006、ISO/IEC 14443-1、ISO/IEC 14443-2、ISO/IEC 14443-3、ISO/IEC 10373-6等相關(guān)規(guī)范的要求。對(duì)于帶有CPU的IC卡除上述標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)符合GB/T 16649.5、ISO/IEC 7816-4、ISO/IEC 14443-4等規(guī)范要求。其他可供參考的規(guī)范包括:GB/T 16649.8、ISO/IEC 7816-9等。
GB/T 16649.1《識(shí)別卡集成電路卡 第1部分:帶觸點(diǎn)的卡-物理特性》,規(guī)定了帶觸點(diǎn)的IC卡的物理特性。適用于可能包含凸印和/或磁條的ID-1型識(shí)別卡。
GB/T 16649.2《識(shí)別卡集成電路卡 第2部分:帶觸點(diǎn)的卡-觸點(diǎn)的尺寸和位置》,規(guī)定了ID-1型IC卡上每一個(gè)觸點(diǎn)的尺寸、位置和分配。
GB/T 16649.3《識(shí)別卡集成電路卡 第3部分:帶觸點(diǎn)的卡-電信號(hào)和傳輸協(xié)議》,規(guī)定了電源、信號(hào)結(jié)構(gòu)以及IC卡和接口設(shè)備(例如終端)之間的信息交換。此外還包括信號(hào)速率、電壓電平、電流值、奇偶約定、操作規(guī)程、傳輸機(jī)制以及與卡的通信等。
CJ/T 166-2006《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)》,規(guī)定了建設(shè)事業(yè)應(yīng)用IC卡的卡片技術(shù)要求、終端技術(shù)要求、應(yīng)用技術(shù)要求、密鑰系統(tǒng)和安全認(rèn)證技術(shù)要求和相應(yīng)的定義、符號(hào)等。適用于由建設(shè)行業(yè)發(fā)行或接受的IC卡及其相關(guān)產(chǎn)品。其使用對(duì)象主要是與建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用相關(guān)的卡片和終端設(shè)計(jì)、制造、管理、發(fā)行以及應(yīng)用系統(tǒng)的研制、開發(fā)、集成、維護(hù)和監(jiān)理的部門(單位)。
ISO/IEC 14443-1《識(shí)別卡 無觸點(diǎn)的集成電路卡 接近式卡第1部分:物理特性》,規(guī)定了接近式卡(PICC)的物理特性,該種卡的工作距離約在0-10cm。
ISO/IEC 14443-2《識(shí)別卡 無觸點(diǎn)的集成電路卡 接近式卡第2部分:射頻接口》,規(guī)定了在接近式耦合設(shè)備(PCD)和接近式卡(PICC)之間提供功率和雙向通信的場(chǎng)的性質(zhì)與特征。
ISO/IEC 14443-3《識(shí)別卡 無觸點(diǎn)的集成電路卡 接近式卡第3部分:初始化和防沖突》,規(guī)定了:
(a)PICC進(jìn)入PCD工作場(chǎng)的輪詢;
(b)在PCD和PICC之間通信的初始階段期間所使用的字節(jié)格式、幀和定時(shí);
(c)初始REQ和ATQ命令內(nèi)容;
(d)探測(cè)方法和與幾個(gè)卡(防沖突)中的某一個(gè)通信的方法;
(e)初始化PICC和PCD之間的通信所需要的其他參數(shù)。
(f)容易和加速選擇在應(yīng)用準(zhǔn)則基礎(chǔ)上的幾個(gè)卡中的一個(gè)(即,最需要處理的一個(gè))的任選方法。
ISO/IEC 10373-6 《識(shí)別卡測(cè)試方法 第6部分:無觸點(diǎn)的卡 接近式卡》,規(guī)定了接近式卡(PICC)的測(cè)試方法和接收要求。
GB/T 16649.5《識(shí)別卡集成電路卡 第5部分:應(yīng)用提供者的注冊(cè)》,定義了注冊(cè)的應(yīng)用提供者標(biāo)識(shí)符(RID)的結(jié)構(gòu)、以及它們的用法;規(guī)定了應(yīng)用提供者的注冊(cè)規(guī)程,并確定了各種機(jī)構(gòu)和規(guī)程,以確保和優(yōu)化相應(yīng)注冊(cè)的可靠性。
ISO/IEC 7816-4《識(shí)別卡集成電路卡 第4部分:用于交換的組件、安全和命令》,規(guī)定了
(a)在接口處交換的命令-響應(yīng)對(duì)的內(nèi)容;
(b)檢索卡內(nèi)數(shù)據(jù)元和數(shù)據(jù)對(duì)象的方法;
(c)用于描述卡的操作屬性的歷史字節(jié)的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容;
(d)當(dāng)處理命令時(shí)在接口處所看到的卡內(nèi)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu);
(e)訪問卡內(nèi)文件和數(shù)據(jù)的方法;
(f)定義訪問卡內(nèi)文件和數(shù)據(jù)的權(quán)限的安全體系結(jié)構(gòu);
(g)卡內(nèi)應(yīng)用的識(shí)別及尋址的方法和機(jī)制;
(h)安全報(bào)文交換的方法;
(i)訪問卡采用的算法的方法。
ISO/IEC 14443-4《識(shí)別卡 無觸點(diǎn)的集成電路卡 接近式卡第4部分:傳輸協(xié)議》,規(guī)定了以無觸點(diǎn)環(huán)境中的特殊需要為特色的半雙工傳輸協(xié)議,并定義了協(xié)議的激活和?;钚蛄?。
GB/T 16649.8《識(shí)別卡集成電路卡第8部分:與安全相關(guān)的行業(yè)間命令》,規(guī)定了
(a)卡中使用的安全協(xié)議;
(b)安全報(bào)文交換擴(kuò)展;
(c)卡的安全功能/服務(wù)上的安全機(jī)制的映射,包括卡內(nèi)安全機(jī)制的描述;
(d)安全支持的數(shù)據(jù)元;
(e)在卡上實(shí)現(xiàn)的算法的使用;
(f)證書的使用;
(g)與安全相關(guān)的命令。
密碼機(jī)制的選擇和使用條件可能影響卡的輸出。算法和協(xié)議的適宜性的評(píng)價(jià)在該標(biāo)準(zhǔn)的范圍之外。并不強(qiáng)制卡支持該標(biāo)準(zhǔn)描述的所有命令或支持命令的所有選項(xiàng)。
ISO/IEC 7816-9《識(shí)別卡集成電路卡第9部分:用于卡管理的命令》,規(guī)定了用于卡管理和文件管理的行業(yè)間命令。這些命令覆蓋卡的整個(gè)生命周期,因此有些命令在卡發(fā)行到持卡者手中之前就被使用,有些命令在卡終止后仍被使用。
關(guān)鍵詞:單片機(jī)技術(shù);電氣轉(zhuǎn)動(dòng);控制系統(tǒng)
單片機(jī)技術(shù)在通訊、交通等領(lǐng)域中受到廣泛應(yīng)用,電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)人員在應(yīng)用此技術(shù)的過程中,應(yīng)該掌握其概念與結(jié)構(gòu)信息,在總結(jié)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提高應(yīng)用效率,為其發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
1 單片機(jī)技術(shù)總體描述
1.1 單片機(jī)技術(shù)概念
單片機(jī)技術(shù),就是將各類部件集成在一個(gè)芯片上,所集成的部件分為:中央處理部件、讀寫部件、內(nèi)存部件以及輸入、輸出部件等。由此可見,雖然其只有一個(gè)芯片,但是卻具備了較多功能,能夠利用微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行工作,因此,單片機(jī)技術(shù)可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域中[1]。
1.2 單片機(jī)結(jié)構(gòu)
根據(jù)對(duì)單片機(jī)的組成與功能的研究,可以將其結(jié)構(gòu)分為兩類,一類是Princeton結(jié)構(gòu),在此結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)與程序的存儲(chǔ)活動(dòng)是在同一空間運(yùn)行的。另一類是Harvard結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)與程序的存儲(chǔ)是在不同空間內(nèi)儲(chǔ)存的,主要因?yàn)槠涫且钥刂茷橹饕δ埽谝欢ǔ潭壬?,可以有效提升存?chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效率,進(jìn)而組成一個(gè)結(jié)構(gòu)形式,就是Harvard結(jié)構(gòu)形式[2]。
1.3 單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
在單片機(jī)技術(shù)得以開發(fā)之后,其功能較為強(qiáng)大,并且操簡單,便于各個(gè)生產(chǎn)^程的使用,并且其引進(jìn)成本較低,不僅能夠提高經(jīng)濟(jì)效益,還能擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。因此,無論是電氣設(shè)備,還是職能控制、交通等領(lǐng)域中都能有效的應(yīng)用單片機(jī)技術(shù),并且得到了廣泛應(yīng)用,另外,與其他領(lǐng)域中的普通集成電路相互比較,可以有效發(fā)揮環(huán)境應(yīng)用性的優(yōu)勢(shì),不僅能夠順利完成普通集成電路不能完成的工作,還能創(chuàng)造出有效的控制條件,例如:煤礦領(lǐng)域的電氣化工作、供暖電氣控制中的各類工作等,在一定程度上,可以有效提升單擊片技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值,為其發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[3]。
2 電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制技術(shù)
電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制技術(shù),就是利用電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力對(duì)各類裝置進(jìn)行控制,保證能夠提升電氣控制生產(chǎn)中的技術(shù)自動(dòng)化處理效率。在生產(chǎn)過程中,單擊片技術(shù)是最重要的自動(dòng)化控制技術(shù)之一。隨著國家科技的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)也得以有效應(yīng)用,多數(shù)新型控制結(jié)構(gòu)不斷推進(jìn)電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的改革,無論是控制方式還是控制功能,都已經(jīng)從傳統(tǒng)的手動(dòng)控制創(chuàng)新為自動(dòng)化控制,并且能夠更好的利用信息化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理,對(duì)電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生較為有利的作用。電氣控制的原理就是利用微型處理器形成較為完善的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),結(jié)合了各類技術(shù)形成較為綜合的應(yīng)用系統(tǒng),為其發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[4]。
電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制技術(shù),其中的可編程系統(tǒng)控制器PLC就是核心微處理器,在一定程度上,可以利用軟件形成控制功能,在與傳統(tǒng)的控制器相比較,其具有較多優(yōu)勢(shì),能夠在使用或是操作過程中,形成便利的操作系統(tǒng)。在實(shí)施安裝工作的過程中,其能夠以自身體積小、維修簡單的優(yōu)勢(shì),提升安裝的便利性。對(duì)于使用環(huán)境,可以在更多惡劣的環(huán)境中運(yùn)行,因此,可以應(yīng)用在冶金、石油等領(lǐng)域中[5]。
3 單擊片技術(shù)在電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用策略
在我國電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用單擊片技術(shù)的過程中,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該重視其應(yīng)用策略,不斷的改善技術(shù)應(yīng)用情況,下文以INTEL180C196單擊片技術(shù)為應(yīng)用案例,對(duì)應(yīng)用策略進(jìn)行了研究,具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):
3.1 控制系統(tǒng)
此類控制系統(tǒng)是由三個(gè)電路組成的,就是控制、接口等電路系統(tǒng)組成的,能夠有效的顯示出存儲(chǔ)器數(shù)據(jù),并且控制電路的組成部分為單擊片系統(tǒng)電路等,但是接口電路卻是對(duì)其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制,也就是信號(hào)傳遞結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)中的整個(gè)電流線路與濾波線路都能有效組成一個(gè)模塊。鍵盤與顯示器之間,不僅可以與總線相互串聯(lián),還能將
數(shù)據(jù)相互交換,在一定程度上,可以使顯示系統(tǒng)形成獨(dú)立控制結(jié)構(gòu),也就是人們說的上機(jī)位。在對(duì)相關(guān)系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中,可以實(shí)施單獨(dú)控制工作,以便于對(duì)電流控制結(jié)構(gòu)的電流量進(jìn)行增加,并且此工作的時(shí)間很短,因此,可以在多位地址數(shù)據(jù)中對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用,這樣,不僅能夠提高系統(tǒng)的輸入與輸出能力,還能使兩個(gè)存儲(chǔ)器共同使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。
3.2 軟件系統(tǒng)的應(yīng)用
在電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,技術(shù)人員要想更好的應(yīng)用單片機(jī)技術(shù),就要做好以下幾點(diǎn)工作:首先,開發(fā)軟件程序。技術(shù)人員應(yīng)該重視各類編程的難點(diǎn),尤其是匯編語言中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),其可有效提升計(jì)算效率,并且可以有效開發(fā)出繁瑣的單片機(jī)技術(shù),進(jìn)而增強(qiáng)計(jì)算精確度。其次,改進(jìn)計(jì)算方式。在計(jì)算電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速以及電流環(huán)的過程中,部分計(jì)算不必利用浮點(diǎn)系統(tǒng),因此,在應(yīng)用單擊片技術(shù)的過程中,可以有效對(duì)調(diào)節(jié)劑的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行變動(dòng),保證可以提升轉(zhuǎn)速信號(hào)的傳遞速度,在一定程度上,可以有效提升運(yùn)算速度,進(jìn)而驗(yàn)證真實(shí)的數(shù)據(jù)。最后,應(yīng)用系統(tǒng)頭文件。就是在電氣轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中,很多功能與寄存器都可以體現(xiàn)出系統(tǒng)頭文件的物理地址,技術(shù)人員應(yīng)該利用定制單擊片系統(tǒng)的文件發(fā)揮技術(shù)的功能,以便于更好的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用效果。不同型號(hào)的單擊片功能也是不同的,因襲,技術(shù)人員也要制定較多頭文件,進(jìn)而在型號(hào)發(fā)展轉(zhuǎn)變的過程中,可以有效的定義出特殊功能的含義。
4 結(jié)語
在電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,單擊片技術(shù)的應(yīng)用是較為重要的,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該重視各類子系統(tǒng)的應(yīng)用,使其可以得到精確、可靠的線路控制系統(tǒng),在具體技術(shù)應(yīng)用過程中,可以對(duì)各類控制線路進(jìn)行開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
[1]王麗艷,李黎,武蘭江等.單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)(中旬刊),2015(9):46-47.
[2]王小婷,于天齊,趙宇鑫等.單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2016(2):73.
[3]梁永春,劉建業(yè).電氣傳動(dòng)課程群開放式課程設(shè)計(jì)體系研究[J].中國電力教育,2011(21):167-168.
10月28-29日,中國國際物聯(lián)網(wǎng)(傳感網(wǎng))大會(huì)在國家傳感網(wǎng)示范中心――無錫市隆重舉行。大會(huì)以“迎接智能時(shí)代”為主題,分設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及商業(yè)應(yīng)用高峰論壇”和“物聯(lián)網(wǎng)投融資高峰論壇”兩場(chǎng)論壇。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及商業(yè)應(yīng)用高峰論壇上,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用和城市智能化將成為全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大玩家們關(guān)注的焦點(diǎn)。思科全球高級(jí)副總裁白高麟博士,藍(lán)色巨人IBM公司大中華區(qū)董事長錢大群先生,全球芯片業(yè)的老大――英特爾公司中國區(qū)董事總經(jīng)理陳偉博士,西門子中國研究院院長徐亞丁博士,全球最大的軟件企業(yè)微軟大中華區(qū)首席技術(shù)執(zhí)行官張湘輝博士,本土著名安防企業(yè)博康集團(tuán)總裁李璞先生,傳感領(lǐng)域全球著名的企業(yè)村田公司中國區(qū)副總裁孫泉先生悉數(shù)到場(chǎng),深度解析物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn),探討政府如何通過發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)及發(fā)展方向、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)商業(yè)化、企業(yè)如何通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
大會(huì)同期舉行“2010中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)品展”,IBM、微軟、中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通、國家廣電、華為、大唐、東軟、用友等著名企業(yè)紛紛參展,展會(huì)圍繞“采集、傳輸、處理、應(yīng)用”四大核心領(lǐng)域,全面展示物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新裝備、新工藝和新的解決方案,展示物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)、電力、物流、交通、安防、環(huán)保、醫(yī)療、銀行、廣電、家居等領(lǐng)域的全新應(yīng)用。
2010亞洲國際動(dòng)力傳動(dòng)
與控制技術(shù)展覽會(huì)上海召開
2010亞洲國際動(dòng)力傳動(dòng)與控制技術(shù)展覽會(huì)(簡稱PTCASIA)與2010亞洲國際物流技術(shù)與運(yùn)輸系統(tǒng)展覽會(huì)(簡稱亞洲物流展)于10月25-28日在上海新國際博覽中心隆重舉行。
自1991年以來,亞洲國際動(dòng)力傳動(dòng)與控制技術(shù)展覽會(huì)已連續(xù)成功舉辦十四屆,確立了其在該領(lǐng)域中的國際地位并成為目前同類展會(huì)中亞洲最大、世界第二大的國際知名品牌展覽會(huì)。自創(chuàng)辦以來,PTC AISA展出面積不斷擴(kuò)大,專業(yè)觀眾成倍增加,已成為全球基礎(chǔ)零部件行業(yè)重要的展示交易平臺(tái)。而中國市場(chǎng)的無限商機(jī)無疑將成為PTC ASIA取得更多輝煌的巨大動(dòng)力和保障!2009年,在全球遭遇金融危機(jī)的襲擊下,PTC ASIA逆勢(shì)而上,以1,307家展商、71,000平方米的展出面積在茫茫商海中樹起行業(yè)發(fā)展風(fēng)向標(biāo)!來自全球90多個(gè)國家和地區(qū)的47,330名專業(yè)觀眾更為展商帶來了最切實(shí)的商業(yè)收益和最具價(jià)值的現(xiàn)場(chǎng)溝通!
2010年,PTC ASIA以更多熱點(diǎn)話題和創(chuàng)新服務(wù)給觀眾帶來了超越想象的收獲:超過1500家展商、來自德國、意大利、美國、英國、法國、西班牙、韓國和中國臺(tái)灣等的國際展團(tuán)、80,000平方米展出面積、60,000余名專業(yè)觀眾及專業(yè)買家參加了本次展會(huì)。
博通收購4G移動(dòng)芯片公司Beceem
博通(Broadcom)已經(jīng)宣布收購Beceem Communications,進(jìn)軍智能手機(jī)、電腦和消費(fèi)電子產(chǎn)品無線連接市場(chǎng)。Beceem是一家第四代(4G)無線通信系統(tǒng)的半導(dǎo)體平臺(tái)專業(yè)供應(yīng)商。
博通預(yù)計(jì)將向這家位于美國加州的Beceem支付約3.16億美元,這筆交易將使得博通的業(yè)務(wù)從3G/2G迅速延伸至新興的4G市場(chǎng)。
Beceem生產(chǎn)的芯片用于LTE和WiMax網(wǎng)絡(luò),屬于第四代無線半導(dǎo)體技術(shù)。博通已經(jīng)開發(fā)了蘋果iPad及手機(jī)、家庭網(wǎng)絡(luò)和無線基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)傳輸芯片,隨著電子設(shè)備的旺盛需求,其收入一直在強(qiáng)勁增長。博通公司表示,收購Beceem將使公司有能力“加快向市場(chǎng)提供”集成的廉價(jià)4G設(shè)備。
MIPS科技加入臺(tái)積電IP聯(lián)盟
美普思科技公司近日宣布,已加入臺(tái)積電(TSMC)軟IP聯(lián)盟計(jì)劃(Soft IP Alliance Program),以加速客戶的產(chǎn)品上市時(shí)間。通過軟IP計(jì)劃,臺(tái)積電將提供特定的設(shè)計(jì)文件與技術(shù)信息,使MIPS和其它聯(lián)盟伙伴可針對(duì)臺(tái)積電工藝技術(shù)優(yōu)化 IP 內(nèi)核。這些公司還將根據(jù)臺(tái)積電的技術(shù)路線圖展開合作,互相交流IP開發(fā)與工藝技術(shù),以加快IP的準(zhǔn)備就緒。
深圳市惠貽華普電子有限公司
新推出RF60技術(shù)平臺(tái)
深圳市惠貽華普電子有限公司近日推出RF60技術(shù)平臺(tái) ,該平臺(tái)集成了RF收發(fā)器的超低功耗MCU系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)(國際領(lǐng)先技術(shù)),為基于微處理器 (MCU) 的應(yīng)用提供業(yè)界最高性能的單芯片射頻 (RF) 系列。使射頻設(shè)計(jì)變得簡單、小巧、功能豐富和節(jié)能,AES128位加密協(xié)議使產(chǎn)品獲得最新的安全保障.
在目前市場(chǎng)中,還大量存在使用聲表面、高頻管和編碼芯片設(shè)計(jì)的單發(fā)射系統(tǒng)。這些小型系統(tǒng)都面臨分立器件批次生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性、線路面積無法適應(yīng)更美觀小巧結(jié)構(gòu)、功能單一且不能靈活、不能重復(fù)使用不同頻點(diǎn)應(yīng)用。RF60正是針對(duì)這些缺陷解決,能適用27MHz~960MHz任意頻點(diǎn),小型單片系統(tǒng)能降低成本、簡化生產(chǎn)。同時(shí),帶有AES128位加密計(jì)算,能很好符合汽車安防行業(yè)需要。
士蘭微電子推出6-60V輸入
1A大功率LED驅(qū)動(dòng)芯片SD42528
近日,杭州士蘭微電子公司推出了一款6~60V輸入,1A大功率LED驅(qū)動(dòng)芯片SD42528。該芯片是降壓、恒流型LED驅(qū)動(dòng)電路,采用了士蘭微電子專為綠色節(jié)能產(chǎn)品所開發(fā)的高性能BCD工藝技術(shù),單芯片集成LDMOS功率開關(guān)管,內(nèi)置PWM調(diào)光模塊和多重保護(hù)功能,具有很高的轉(zhuǎn)換效率,適合于LED路燈,LED日光燈,LED景觀照明等多種LED照明領(lǐng)域。
SD42528可應(yīng)用于直流輸入和交流輸入等典型應(yīng)用領(lǐng)域。直流輸入典型應(yīng)用中,寬輸入電壓范圍寬達(dá)6V~60V,可以輸出最大1A電流。輸入電壓為48V時(shí),可串接 12個(gè) LED,系統(tǒng)元器件非常少,僅需要7個(gè)元器件,非常適合應(yīng)用于36V或48V電源系統(tǒng)。
Exar同時(shí)推出單雙通道
1A降壓型穩(wěn)壓器
Exar公司(納斯達(dá)克:EXAR)近日了兩款新產(chǎn)品- XRP6658 和XRP6668,分別是單通道和雙通道的降壓型轉(zhuǎn)換器,帶來每通道高達(dá)1安培的輸出電流。這兩款芯片的意味著Exar 在已倍受市場(chǎng)肯定的低壓降壓型穩(wěn)壓器產(chǎn)品線上又添新軍。
XRP6658 and XRP666在極小的封裝內(nèi)集成了一路和兩路高效率高性能的調(diào)節(jié)器,只需極少的元器件即可穩(wěn)定工作由于靜態(tài)電流低至15μA和30μA,這兩款芯片無疑是同類產(chǎn)品中首屈一指的?!?/p>
萊迪思推出第三代混合信號(hào)器件PLATFORM MANAGER
萊迪思半導(dǎo)體公司近日宣布推出其第三代混合信號(hào)器件,Platform Manager系列。通過整合可編程模擬電路和邏輯,以支持許多常見的功能,如電源管理、數(shù)字內(nèi)部處理和粘合邏輯,可編程Platform Manager能夠大大簡化電路板管理的設(shè)計(jì)。通過整合這些支持的功能,與傳統(tǒng)方法相比,Platform Manager器件不僅可以降低這些功能的成本,而且還可以提高系統(tǒng)的可靠性,并提供很高的設(shè)計(jì)靈活性,最大限度地減少了電路板返工的風(fēng)險(xiǎn)。
飛兆半導(dǎo)體FAN5365
動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)降壓穩(wěn)壓器
今日,飛兆半導(dǎo)體公司 (Fairchild Semiconductor) 一款6MHz、800mA/1A的數(shù)字可編程降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)品FAN5365,具有出色的動(dòng)態(tài)性能、高效率和小占位面積,成為系統(tǒng)工程師設(shè)計(jì)PMIC的理想互補(bǔ)產(chǎn)品。
FAN5365采用1.27mm X 1.29mm 的 9-bump WLCSP封裝,是目前最小的6MHz DVS降壓穩(wěn)壓器,相比先前解決方案的體積減小多達(dá)40%,成為智能手機(jī)、超移動(dòng)PC、平板電腦和無線寬帶熱點(diǎn)設(shè)備等單一鋰離子電池供電設(shè)備的理想內(nèi)核處理器供電器件。
FAN5365是飛兆半導(dǎo)體全面廣泛的DVS降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列的成員,可讓工程師集成功能性、提升性能并減少設(shè)備尺寸及總體組件數(shù)目,從而推動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
新唐科技推出首顆Cortex-M0核心的NuVoice語音處理ICN572
新唐科技引領(lǐng)業(yè)界推出第一顆以ARM Cortex-M0為核心架構(gòu),專為語音處理的IC-NuVoice N572.N572 包括ARM Cortex-M0,64KB flash,8KB SRAM,以及語音輸出入所需之Pre-Amplifier,ADC,DAC,及功放.新唐高整合度NuVoice語音處理 IC- N572將可以降低成本并大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
NuVoice語音處理 IC N572 強(qiáng)大的運(yùn)算能力可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序:如NuOne,NuSound 等高壓縮比可用來儲(chǔ)存長時(shí)間語音資料;語音變音增加趣味;watermark 可用來傳遞指令或訊息;語音識(shí)別增進(jìn)互動(dòng)…等等,這些算法可以組合以豐富您的產(chǎn)品,增進(jìn)產(chǎn)品吸引力和競爭力。
Sonics拓展中國大陸和中國臺(tái)灣業(yè)務(wù),
并任命Mac Hale為亞洲運(yùn)營副總裁
近日,智能型片上通信解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商美商芯網(wǎng)股份有限公司(Sonics, Inc.)宣布,公司計(jì)劃拓展在中國大陸和中國臺(tái)灣地區(qū)的業(yè)務(wù),并任命James Mac Hale先生為亞洲運(yùn)營副總裁。Sonics已經(jīng)在臺(tái)北設(shè)立了分區(qū)辦事處,并在臺(tái)北和上海這兩個(gè)亞洲技術(shù)爆發(fā)能力最強(qiáng)的地區(qū)組建了本地團(tuán)隊(duì),包括新招聘的技術(shù)銷售支持員工以及銷售代表,以幫助公司拓展現(xiàn)有的業(yè)務(wù),并支持這兩個(gè)地區(qū)不斷擴(kuò)大的客戶群。
美光針對(duì)消費(fèi)應(yīng)用設(shè)備
推出V100微型投影引擎
美光科技 (Micron Technology Inc.) 宣布針對(duì)消費(fèi)性視頻與手機(jī)應(yīng)用市場(chǎng),推出首款兼具精巧體積與高畫質(zhì)效能的 V100 微型投影引擎 (V100 pico projector engine) 。V100采用美光創(chuàng)新的六邊型像素相乘技術(shù) (HPX) , 可達(dá)到視頻輸入訊號(hào)使用的最佳效率,滿足微型顯示所需,為微型投影儀與新的使用模式開啟無限可能。
V100 微型投影儀引擎的FLCOS 微型顯示面板涵蓋了所有必須的圖像處理,免去了增加額外處理器的需求,因而提供了能耗與成本優(yōu)勢(shì)。
LSI推出業(yè)界首款
6Gb/s SAS交換機(jī)SAS6160
近日,LSI 公司面向渠道客戶推出業(yè)界首款 6Gb/s SAS交換機(jī)。該款 LSI SAS6160 交換機(jī)可將多個(gè)服務(wù)器連接到一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的外部存儲(chǔ)系統(tǒng),從而顯著擴(kuò)展 SAS 在直連存儲(chǔ) (DAS) 環(huán)境中的功能。6Gb/s SAS 交換機(jī)為客戶提供了高性能、低成本且簡便易用的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)選擇,支持云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心以及托管主機(jī)應(yīng)用環(huán)境中的機(jī)架式服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。
LSI SAS 交換機(jī)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)器的資源共享,并通過 SAS 分區(qū)對(duì)資源進(jìn)行高效管理,從而不但能夠幫助客戶優(yōu)化存儲(chǔ)資源利用率,減少存儲(chǔ)孤島的現(xiàn)象,而且還能顯著簡化存儲(chǔ)管理、備份以及升級(jí)。
LinearRF至數(shù)字微型
模塊接收器LTM9004和LTM9005
凌力爾特公司 (Linear Technology Corporation) 推出兩款突破性的 RF 至數(shù)字微型模塊 (uModule) 接收器 LTM9004 和 LTM9005,這些器件集成了 3G 和 4G 基站接收器 (WCDMA、TD-SCDMA、LTE ... 等等) 以及智能天線 WiMAX 基站的關(guān)鍵組件。這些集成的微型模塊接收器極大地減少了所占用的電路板空間,在一個(gè)便于使用的小型封裝中集成了 RF 混頻器 / 解調(diào)器、放大器、無源濾波以及 14 位、125Msps ADC。LTM9004 采用直接轉(zhuǎn)換架構(gòu),具有 I/Q 解調(diào)器、低通濾波器和兩個(gè) ADC。而 LTM9005 采用 IF 采樣架構(gòu),具有下變頻混頻器、SAW 濾波器和一個(gè) ADC。這種高集成度實(shí)現(xiàn)了較小的電路板尺寸或通道數(shù)較高的系統(tǒng),緩解了與信號(hào)的分離和路徑選擇有關(guān)的問題,并顯著地縮短了設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)間。這些接收器借助了多年的信號(hào)鏈路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),并采用了易用型 22mm x 15mm μModule 封裝。
Lantiq全球首款帶有
內(nèi)置光控電路的GPON系統(tǒng)級(jí)芯片
近日,領(lǐng)先的寬帶接入和家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)供應(yīng)商領(lǐng)特公司(Lantiq)宣布:推出世界首款帶有內(nèi)置光控電路的千兆位無源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC),該芯片應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)或光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)。在該系列新型FALC ON器件上集成的特性使GPON ONU/ONT制造商們能夠?qū)⒐鈱W(xué)元件的物料成本(BOM)降低達(dá)40%,同時(shí)還可降低系統(tǒng)功耗、提升光網(wǎng)絡(luò)的整體魯棒性以及縮小ONU/ONT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的尺寸。 基于Lantiq GPON SoC的ONU/ONT設(shè)備的功耗比歐盟社會(huì)責(zé)任守則(European Code of Conduct)2011年目標(biāo)所要求的還低65%,同時(shí)也低于當(dāng)前擬議的2013年效率要求。憑借一個(gè)僅僅為17×17mm的芯片封裝,該器件能夠?qū)崿F(xiàn)非常小尺寸的產(chǎn)品解決方案。
安捷倫46款
新型PXI和AXIe產(chǎn)品
安捷倫科技公司近日46款新型PXI和AXIe產(chǎn)品,將測(cè)試與測(cè)量系列產(chǎn)品擴(kuò)展到模塊化產(chǎn)品領(lǐng)域。新產(chǎn)品將安捷倫測(cè)量專業(yè)技術(shù)――包括先進(jìn)的測(cè)量軟件和高性能的硬件――引入到模塊化產(chǎn)品中,同時(shí)提供之前在模擬、數(shù)字、微波、射頻和光波測(cè)試技術(shù)方面不具備的新功能。
安捷倫推出的46款PXI和AXIe產(chǎn)品包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器、任意波形發(fā)生器、數(shù)字示波器、數(shù)字萬用表(DMM)和一系列開關(guān)。模塊包括IVI-C、IVI-COM和LabVIEW(G)軟件驅(qū)動(dòng)程序,以及增強(qiáng)型輸入/輸出(I/O)程序庫。所有驅(qū)動(dòng)程序均已針對(duì)需要高性能、高速度和高吞吐量的測(cè)試應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。
揚(yáng)智科技推出新升級(jí)版
M3701E機(jī)頂盒芯片組
2010 杭州ICTC展會(huì)上,揚(yáng)智科技(ALi Corporation),攜“M3701E第二代高清有線數(shù)字電視機(jī)頂盒解決方案”,與iPanel共同參展。做為揚(yáng)智本次展出的主打產(chǎn)品M3701E,是一款同時(shí)具備高清、性能先進(jìn)、靈活等諸多優(yōu)勢(shì)的機(jī)頂盒平臺(tái)。具有雙調(diào)諧器通道的M3701E支持有線數(shù)字電視多格式視頻標(biāo)準(zhǔn),支持將標(biāo)清向上轉(zhuǎn)換為高清視頻HDMI播出;Ethernet接口可以對(duì)接“三網(wǎng)融合”的技術(shù)要求;PVR功能及豐富的接口擴(kuò)展能力,為下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)(NGB)預(yù)留了足夠的開發(fā)空間。
華虹NEC出席2010年中國通信集成
電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)
為進(jìn)一步推進(jìn)通信專用集成電路技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,2010(第八屆)中國通信集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)于近日在武漢隆重召開,上海華虹NEC電子有限公司(“華虹NEC”)應(yīng)邀出席了此次活動(dòng)。
作為世界領(lǐng)先的晶圓代工企業(yè),華虹NEC專注的嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)以及射頻等特色工藝被廣泛應(yīng)用于各類通信產(chǎn)品,公司市場(chǎng)副總裁高峰先生在會(huì)上發(fā)表了 “華虹NEC與中國通信集成電路產(chǎn)業(yè)共成長”的主題演講,他介紹說,近年來中國通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,新的市場(chǎng)契機(jī)不斷涌現(xiàn),華虹NEC始終以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,緊跟熱點(diǎn)應(yīng)用及技術(shù)趨勢(shì),在通信產(chǎn)品代工領(lǐng)域取得不俗成績。目前公司正在大力研發(fā)國際先進(jìn)的0.13微米SiGe BiCMOS技術(shù),今后將繼續(xù)開發(fā)性價(jià)比更高的射頻工藝技術(shù)平臺(tái),以期實(shí)現(xiàn)高端無線通信芯片的國產(chǎn)化。
此次會(huì)議促進(jìn)了集成電路上下游企業(yè)在通信領(lǐng)域的溝通合作,華虹NEC將持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)升級(jí)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)開拓,以更先進(jìn)的技術(shù)和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù),與客戶共同迎接通信產(chǎn)業(yè)的新一輪發(fā)展!
英飛凌向中國通信市場(chǎng)
推出新一代LDMOS晶體管
英飛凌最近宣布推出全新的PTFB系列LDMOS晶體管,可供設(shè)計(jì)寬頻無線網(wǎng)絡(luò)基站的高功率LDMOS晶體管系列產(chǎn)品,新型晶體管的單管輸出功率高達(dá)300W,完全支持由3G發(fā)展為4G無線網(wǎng)絡(luò)所需的高峰值對(duì)均值功率比(peak to average power ratio)以及高數(shù)據(jù)傳輸速率規(guī)格。PTFB系列系列產(chǎn)品所提供的高增益及高功率密度,主要應(yīng)用在1.4-2.6GHz頻帶中。如此將可使用體積減少30%的器件,設(shè)計(jì)更小型且成本更低的功率放大器。高峰值功率非常有助于設(shè)計(jì)Doherty放大器,以及減少其它架構(gòu)中的零件數(shù)量。
恩智浦推出EM773電能計(jì)量芯片
恩智浦半導(dǎo)體近日宣布正式推出EM773電能計(jì)量芯片,這是全球首款非計(jì)費(fèi)式電能計(jì)量用32位ARM解決方案。近年來,電力企業(yè)和管理部門紛紛采用先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)和智能儀表來推行更為精確合理的計(jì)價(jià)模式和資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)用戶相應(yīng)調(diào)整其能源消耗方式。恩智浦的EM773電能計(jì)量芯片突破了傳統(tǒng)的計(jì)費(fèi)概念,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠方便地將電能計(jì)量功能整合到幾乎任何類型設(shè)備中,為終端用戶提供更方便直觀的用電信息。EM773芯片作為計(jì)量引擎,具有自動(dòng)單相電能計(jì)量功能,其API指令可極大地簡化非計(jì)費(fèi)式計(jì)量應(yīng)用的設(shè)計(jì)工作。恩智浦EM773采用了ARM Cortex-M0處理器。
德州儀器推出業(yè)界最快的
單內(nèi)核浮點(diǎn)DSP
近日,德州儀器 (TI) 宣布在現(xiàn)有數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) + ARM? 產(chǎn)品的成功基礎(chǔ)上推出 C6A816x IntegraTM DSP + ARM 系列處理器。C6A816x Integra DSP + ARM 處理器不但可提供高達(dá) 1.5 GHz 的業(yè)界最快單內(nèi)核浮點(diǎn)與定點(diǎn) DSP 性能,而且還集成性能高達(dá) 1.5 GHz 的業(yè)界最快單內(nèi)核 ARM CortexTM-A8 內(nèi)核。Integra DSP + ARM 的組合架構(gòu)堪稱理想架構(gòu),因?yàn)?DSP 可專門用于處理密集型信號(hào)處理需求、復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)以及影像處理算法,而 ARM 則可用于實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面 (GUI)、網(wǎng)絡(luò)連接、系統(tǒng)控制以及多種操作系統(tǒng)下的應(yīng)用處理。這些操作系統(tǒng)包括 Linux、Microsoft?Windows? Embedded Compact 7 以及 Android 等。
中興新型高端以太網(wǎng)交換機(jī)
選用賽普拉斯72-Mbit SRAM
SRAM市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者賽普拉斯半導(dǎo)體公司近日宣布,全球領(lǐng)先的通訊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)解決方案供應(yīng)商中興公司在其新型ZXCME 9500系列以太網(wǎng)交換機(jī)中選用了賽普拉斯的QDRTMII+ (四倍速TM) SRAM器件。賽普拉斯的65-nm 72-Mbit QDRII+ SRAM能在目前市場(chǎng)上最快的550MHz的時(shí)鐘頻率下工作,且擁有市場(chǎng)上最寬泛的產(chǎn)品選擇范圍,并能提供業(yè)界最多的參考設(shè)計(jì)。
除了以太網(wǎng)交換機(jī)之外,72Mbit器件還是因特網(wǎng)核心和邊緣路由器、3G基站、安全路由器的理想選擇,還能提升醫(yī)學(xué)成像和軍事信號(hào)處理系統(tǒng)的性能。這一系列的器件與90納米SRAM管腳兼容,因而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用客戶能在不改變電路板設(shè)計(jì)的情況下提升性能并增加端口密度。
安凱AK98移動(dòng)多媒體應(yīng)用處理器
安凱微電子在日前召開的“IC China 2010”上了最新研發(fā)成果――AK98移動(dòng)多媒體應(yīng)用處理器,獲得了現(xiàn)場(chǎng)的廣泛關(guān)注。
AK98移動(dòng)多媒體應(yīng)用處理器基于ARM926EJ內(nèi)核,集成度高、功耗低。采用了大容量的L2 Cache和支持32bit DDR2 SDRAM,整體性能顯著提升。此芯片還集成了Ethernet的MAC模塊,降低了硬件器件的BOM成本。在存儲(chǔ)方面,支持最新的eMMC Nandflash,可以提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性,延長產(chǎn)品的使用壽命。據(jù)安凱微電子總經(jīng)理萬享博士介紹,AK98主要針對(duì)平板電腦、上網(wǎng)本(MID)、學(xué)習(xí)電腦、高端學(xué)習(xí)機(jī)、高清播放器、智能手機(jī)等市場(chǎng)領(lǐng)域,尤其滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要。
MIPS處理器內(nèi)核助Sequans
開發(fā)下一代移動(dòng)解決方案
美普思科技公司(MIPS Technologies, Inc.)日前宣布,4G芯片供應(yīng)商Sequans Communications已選用MIPS32TM M14Kc可合成處理器內(nèi)核開發(fā)下一代移動(dòng)解決方案。M14K系列是首款采用microMIPS指令集架構(gòu)(Instruction Set Architecture,ISA)的內(nèi)核系列,可保持MIPS32架構(gòu)98%的高性能,并至少縮小30%的代碼尺寸,以顯著降低芯片成本。
AMD首次在華展示APU芯片
明年推首款產(chǎn)品
AMD在買下顯卡公司ATI之后就一直在尋求CPU和顯卡處理芯片的融合,將CPU和GPU融合推出Fusion技術(shù)的APU芯片成為AMD的目標(biāo)。AMD今日首次在華展示了APU芯片,并透露首款產(chǎn)品將在明年年初。
其中APU新品的代號(hào)將為針對(duì)超便攜筆記本市場(chǎng)的“Ontario”產(chǎn)品,和針對(duì)入門級(jí)主流筆記本的“Zacate”。這兩款A(yù)PU芯片的CPU都將采用“Bobcat”架構(gòu)。
融入GPU之后的APU產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是高性能的圖形處理能力,而目前已知的關(guān)于APU的信息是APU均支持DX11的顯示技術(shù)。
祥碩科技自行研發(fā)之USB3.0 ASM1042 主控端芯片正式獲得微軟認(rèn)證
祥碩科技(asmedia Technologies.)自行研發(fā)之USB3.0 主控端芯片ASM1042, 在獲得微軟(Microsoft)認(rèn)證后,確保主控端驅(qū)動(dòng)程序與微軟Win7, Vista(32bit/64bit) 與WinXP的兼容性后,即將正式量交。
USB3.0主控端芯片在外商的壟斷下,市場(chǎng)接受度一直未能普及。祥碩科技為國內(nèi)USB3.0裝置端產(chǎn)品第一個(gè)獲USB-IF協(xié)會(huì)認(rèn)證之廠商,并在裝置端芯片組占有龍頭地位,因此市場(chǎng)普遍看好其所推出之主控端芯片ASM1042在兼容性會(huì)比其它廠商有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
Sonics攜手北京新岸線為其提供
片上網(wǎng)絡(luò)IP解決方案和性能分析工具
日前,美商芯網(wǎng)股份有限公司(Sonics, Inc.)宣布,中國發(fā)展最快的創(chuàng)新型系統(tǒng)及硅提供商之一――北京新岸線公司(Nufront)已選擇Sonics的片上網(wǎng)絡(luò)IP解決方案和性能分析工具,來開發(fā)其全新的先進(jìn)筆記本和平板電腦產(chǎn)品系列。新岸線公司面向移動(dòng)計(jì)算機(jī)的高集成、低功耗SoC解決方案系列位列市場(chǎng)同類產(chǎn)品前茅,在性能和性價(jià)比方面屬于行業(yè)最佳。新岸線將獲得授權(quán)使用Sonics著名的SonicsMX低功耗片上網(wǎng)絡(luò)以及高效的MemMax內(nèi)存調(diào)度器。
Maxim推出用于HSPA和LTE的
LNA MAX2666/MAX2668
Maxim推出用于HSPA和LTE等高數(shù)據(jù)速率無線協(xié)議的低噪聲放大器(LNA) MAX2666/MAX2668。每款LNA具有三種可編程增益狀態(tài),允許用戶動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)線性度和靈敏度,優(yōu)化不同輸入信號(hào)強(qiáng)度下的系統(tǒng)性能。當(dāng)鄰道信號(hào)的干擾很高時(shí)(這在移動(dòng)設(shè)備中十分常見),可以調(diào)節(jié)增益以保持最佳的阻塞性能。MAX2666/MAX2668能夠在各種輸入信號(hào)條件下保證優(yōu)異的系統(tǒng)性能,非常適合用于智能手機(jī)和平板電腦等基于HSPA/LTE的無線系統(tǒng)。
面向新興市場(chǎng)的SoC與IP供給
新關(guān)系――SSIP 2010在滬召開
“SSIP 2010――IP重用技術(shù)國際研討會(huì)”于近日在上海浦東東錦江索菲特大酒店召開。本次研討會(huì)由上海硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易中心(SSIPEX)以及上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)(SICA)主辦,會(huì)議以“面向新興市場(chǎng)的SoC與IP供給新關(guān)系”為主題,圍繞“面對(duì)新興市場(chǎng)下SoC設(shè)計(jì)對(duì)IP的需求”以及“IP設(shè)計(jì)驗(yàn)證新技術(shù)”等議題展開研討。世界領(lǐng)先的IP核供應(yīng)商,中國大陸以及臺(tái)灣的重要IP供應(yīng)商悉數(shù)參加本次峰會(huì)。ARM、Evatronix、Mentor、Cadence、SMIC、C*Core、IEEE、復(fù)旦大學(xué)等世界著名IP提供商、芯片制造商、設(shè)計(jì)公司的技術(shù)專家、業(yè)內(nèi)的學(xué)者、政府官員及業(yè)內(nèi)人士近200人參會(huì),多家IP供應(yīng)商、設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)服務(wù)就IP的技術(shù)交流與商務(wù)合作達(dá)成了初步的意向。
此次會(huì)議為國內(nèi)外的IP供應(yīng)商和IC設(shè)計(jì)企業(yè)之間提供了一個(gè)信息共享和商務(wù)溝通的平臺(tái),憑借此平臺(tái),雙方共同暢談中國IP市場(chǎng)的現(xiàn)狀與需求,探討IP/SoC的最新成果及其交換交易的商務(wù)模式,推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與商務(wù)合作,從而協(xié)助營造國內(nèi)外的以IP為核心內(nèi)容的合作創(chuàng)新環(huán)境的建立,以加速提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的能力,其成果必將為全國IC設(shè)計(jì)業(yè)乃至創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的又好又快發(fā)展注入創(chuàng)新要素和新的活力。
2010第二屆集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)
與市場(chǎng)分銷商研討會(huì)在蘇州召開
近日,由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)主辦,蘇州市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)、深圳華強(qiáng)電子網(wǎng)承辦的“2010第二屆集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)與市場(chǎng)分銷商研討會(huì)”在蘇州國際博覽中心南部會(huì)議區(qū)隆重召開。本次分銷商研討會(huì)借助2010“第八屆中國國際半導(dǎo)體博覽會(huì)暨高峰論壇”(簡稱IC CHINA 2010)這個(gè)廣闊的平臺(tái),是繼“華強(qiáng)電子網(wǎng),助力分銷商”2009年第一屆集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)與分銷商對(duì)接交流會(huì)在蘇州成功舉辦后的又一次激情碰對(duì)。
在國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)觸底回升的形式下,集成電路產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出整體發(fā)展良好的勢(shì)頭。近年來中國電子信息產(chǎn)業(yè)的快速成長,促成了中國本土集成電路(IC)設(shè)計(jì)企業(yè)的興起,同時(shí)IC的銷售模式也發(fā)生了變化,直銷、銷售以及與分銷商緊密合作,分銷商提供市場(chǎng)需求、定義產(chǎn)品,下產(chǎn)品訂單和提供技術(shù)服務(wù)等多種模式并存。分銷商在推廣國產(chǎn)電子元器件方面的作用是極為顯著的,與分銷商合作能節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)成本,縮短產(chǎn)品入市時(shí)間,也能借助分銷商的渠道快速打開知名度,分銷商的價(jià)值展現(xiàn)出的實(shí)力將帶出電路設(shè)計(jì)企業(yè)、分銷商、整機(jī)系統(tǒng)廠家更多的三贏局面。越來越多的IC設(shè)計(jì)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了分銷商的價(jià)值,迫切地需要一個(gè)與分銷商溝通合作的平臺(tái)。集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)與市場(chǎng)分銷商研討會(huì)正是這樣一個(gè)為IC設(shè)計(jì)企業(yè)與分銷商提供面對(duì)面交流、探討、合作機(jī)會(huì)的服務(wù)平臺(tái),在2009年第一屆成功召開后,許多IC設(shè)計(jì)企業(yè)與市場(chǎng)分銷商已看到到了它的好處及行業(yè)引導(dǎo)作用。2010蘇州分銷商研討會(huì)由華強(qiáng)電子網(wǎng)營銷總監(jiān)劉玉瑰主持,以設(shè)計(jì)企業(yè)與分銷商代表演講研討、合作洽談、企業(yè)形象及相關(guān)產(chǎn)品展示這三種形式進(jìn)行,并采用圓桌式“一對(duì)一”的方式直接讓設(shè)計(jì)企業(yè)與分銷商、方案商直接、有針對(duì)性的進(jìn)行合作交流。
目前,我國電子分銷行業(yè)尚未形成規(guī)范化的局面,在分銷渠道、賬期、貨款上存在著安全風(fēng)險(xiǎn),且還要面臨來自國際分銷商的壓力,這使得電子分銷市場(chǎng)競爭愈來愈激烈,分銷商利潤越來越低。這些無疑對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展是不利的,也是本土分銷商面臨的挑戰(zhàn),分銷市場(chǎng)正處在整合變革的十字路口,分銷變革勢(shì)在必行。蘇州分銷商研討會(huì)的及時(shí)召開應(yīng)對(duì)了集成電路分銷市場(chǎng)的變化需求,是電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的重要產(chǎn)物。本次研討會(huì)上,與會(huì)的設(shè)計(jì)企業(yè)和優(yōu)秀的分銷商、方案商將共同探討未來集成電路設(shè)計(jì)與市場(chǎng)的分銷狀況及發(fā)展趨勢(shì),對(duì)未來分銷行業(yè)的發(fā)展變革、定位進(jìn)行指導(dǎo),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展。
第五屆惠瑞捷年度
關(guān)于車載電子設(shè)備,一般概念是指不涉及車輛控制與行車安全(諸如行駛系電子控制系統(tǒng)、安全系電子控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系電子控制系統(tǒng)等等)的電子設(shè)備,是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置,他和汽車本身的性能并無直接關(guān)系,因而其大致可分為兩類,一類是包括汽車信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)及電視娛樂系統(tǒng)等等,是屬于一般性的車輛輔助設(shè)備,另一類則是為執(zhí)行特殊任務(wù)及工程任務(wù)的專用設(shè)備。對(duì)于這類車載電子設(shè)備,一般則有兩種供電方式:一種是直接取用車上12V或24V車載電瓶,另一種是通過采用逆變器將電瓶電源轉(zhuǎn)換為220V的交流電源,間接獲得電源。然而這些方式下的設(shè)備總功率必將受到一定的限制,因此電源的效率是設(shè)計(jì)的重點(diǎn),尤其是大規(guī)模集成電路以及數(shù)字電路的設(shè)備上的廣泛應(yīng)用,需要5V、3.3V以下的電源。
2.電源效率
2.1 逆變電源
由于是車載環(huán)境,設(shè)備的總功率受到限制,因此,對(duì)于采用220V的交流電作電源的設(shè)備,為了獲得220V的交流電,工頻逆變器則是關(guān)鍵部件,大多數(shù)是直接采用專業(yè)的單相逆變器,可提供比較大的輸出功率,穩(wěn)定的電壓,諧波干擾小,負(fù)載能力強(qiáng),有較高的電源效率。高端逆變器是純正弦波電壓輸出,國外名牌產(chǎn)品尤其是歐美產(chǎn)品,效率都很高,可達(dá)到90%以上,而歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是97.2%,但價(jià)格也昂貴,而國內(nèi)產(chǎn)品則大都在90%以下,稍次點(diǎn)的是準(zhǔn)正弦波逆變器,電源效率也很高,但電源諧波干擾相對(duì)較大,對(duì)要求高精度的設(shè)備不利,而方波逆變器則因?yàn)槿沃C波較強(qiáng)而引起電磁污染嚴(yán)重,而且負(fù)載能力差,僅是額定負(fù)載的40~60%。概括來說,純正弦波逆變器通過高質(zhì)量的交流電,可驅(qū)動(dòng)任意負(fù)載,但其技術(shù)要求及成本很高。而準(zhǔn)正弦波逆變器,可以滿足大部分的設(shè)備需求,價(jià)格適中,也是目前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品,方波逆變器則技術(shù)含量低,效率不高而逐漸沒有了市場(chǎng)。
2.2低壓電源
低電壓的直流穩(wěn)壓源,是大多數(shù)的電子裝置及設(shè)備所必需的。就目前的技術(shù),直流穩(wěn)壓電路中最常見的、應(yīng)用最廣的有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源,它們各自都有一定的特點(diǎn)及適用范圍。
2.2.1 線性穩(wěn)壓電源
直流線性穩(wěn)壓電源就其工作原理,簡單地說,就是一個(gè)用等效的可變電阻器與負(fù)載串聯(lián)或并聯(lián),通過控制可變電阻器發(fā)揮其分壓或分流作用,使負(fù)載端電壓保持恒定。
因此這類電源有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是它的輸出電壓比輸入電壓低,其調(diào)整管工作在線性區(qū),調(diào)整管與負(fù)載或串聯(lián)或并聯(lián),通過改變調(diào)整管壓降來穩(wěn)定輸出,屬于降壓型的穩(wěn)壓器。
此類電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高,紋波小,可靠性高、元件最少、輸出噪聲最小、靜態(tài)電流最小,價(jià)格也便宜。但是缺點(diǎn)也很突出,效率低,因調(diào)整管工作在放大狀態(tài),以致穩(wěn)壓器上的壓降越大、負(fù)載電流越大,功耗就越大,效率更低。
2.2.2 開關(guān)型穩(wěn)壓電源
與線性電源相比,開關(guān)電源是運(yùn)用“斬波”技術(shù)這一更為高效的工作方式。其核心是DC/DC變換電路,也稱直流斬波電路。是一項(xiàng)能量(功率)控制技術(shù),運(yùn)用電感、電容的儲(chǔ)能特性,通過可控開關(guān)的通斷時(shí)程,間斷地將輸入的電能儲(chǔ)存在電容(感)里,然后再釋放給負(fù)載,從而提供合適的電能給負(fù)載。其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)開關(guān)的周期的比值)有關(guān)。
DC/DC變換電路就是將輸入的直流電壓變換成固定的或可調(diào)的輸出直流電壓。主要控制方式為脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制,DC/DC變換電路廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源。
根據(jù)電路的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu),常見的DC/DC變換電路主要有非隔離型電路、隔離型電路等。
*非隔離型電路(無變壓器)
非隔離型電路即各種直流斬波電路,根據(jù)電路形式的不同可以分為降壓型電路、升壓型電路、升降壓電路、庫克式斬波電路和全橋式斬波電路。其中降壓式和升壓式斬波電路是基本形式,升降壓式和庫克式是它們的組合,而全橋式則屬于降壓式類型。下面重點(diǎn)介紹斬波電路的工作原理、升壓及降壓斬波電路。
*隔離型電路(有變壓器)
在非隔離型電路中加入變壓器,將輸入輸出電路電氣分離就可構(gòu)成隔離型電路。
正激電路與反激電路之分,其特性與運(yùn)用場(chǎng)合各有不同。
反激式:適用于200W以下的小功率供電,而小功率電子產(chǎn)品,在日常應(yīng)用較為普及。開關(guān)管截止時(shí),向次級(jí)輸送能量,電路簡單、元件數(shù)量較少、成本相對(duì)較低、輸出電路中雖然用到濾波電感,但要求卻不高(一般采用定值取值,而不必進(jìn)行計(jì)算)。
正激式:開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)傳輸能量,適合于200W以上的供電電路。它的高頻變壓器傳輸效率高于反激式,可使變壓器體積更小、輸出紋波較反激式小,但要計(jì)算濾波電感的參數(shù),正激式的缺點(diǎn):開關(guān)損耗大于反激式、噪聲大于反激式、元件數(shù)目比反激式多。200W以上的電子產(chǎn)品在日常使用較少,反激式適用于200W以下的小功率供電,而小功率電子產(chǎn)品,在日常應(yīng)用較為普及,這也就是反激式用量多于正激式的原因
整體而言,開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是功耗小、效率高(可以達(dá)到80~95%)、穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)定可靠、因工作在相對(duì)高頻,濾波的效率大為提高,使濾波電容的容量和體積大為減少;缺點(diǎn)相對(duì)于線性電源來說成本較高、紋波較大,還可能帶來難以克服的EMI問題。
3.低壓電源設(shè)計(jì)
車載設(shè)備的電源主要取自電瓶12V/24V電源,以及通過逆變器而間接獲得的220V交流電,由于是車載環(huán)境,在電源的使用上有其特殊性與局限性,因而在電源的選擇上,提高電源效率是永恒原則,開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源可滿足對(duì)電源效率和安裝體積有要求的地方,對(duì)于電磁干擾和電源純凈性有較高要求的地方多選用線性直流穩(wěn)壓電源,這是不得已的折中辦法,必須根據(jù)具體要求,環(huán)境情況靈活運(yùn)用。
在選擇或設(shè)計(jì)一個(gè)電源之前,應(yīng)當(dāng)先充分了解和掌握不同性質(zhì)的電源的性能特點(diǎn),同時(shí)還需要預(yù)先清楚此電源所服務(wù)的都是些什么系統(tǒng)及設(shè)備,詳細(xì)了解其對(duì)電源的要求和限制,對(duì)這些問題的掌握和透切了解,可大大降低成本和減少開發(fā)時(shí)間。
1、線性直流穩(wěn)壓電源在設(shè)計(jì)上,主要的技術(shù)措施是降低調(diào)整管的功耗。
1)控制輸入輸出電壓差,通過設(shè)計(jì)選擇合適的220V交流降壓變壓器的輸出電壓;
電路中要求提供較低電壓的電源,如果功率也比較小,可通過穩(wěn)壓二極管等構(gòu)成二次電源;
2)控制穩(wěn)壓源滿負(fù)荷狀態(tài)的輸出功率,以降低總輸出電流,必要時(shí)可將按并聯(lián)方式供電的電子設(shè)備分作幾部分,以便為其獨(dú)立供電;
常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有:
* 78XX系列(正電壓型),79XX系列(負(fù)電壓型),(實(shí)際產(chǎn)品中,XX用數(shù)字表示,XX是多少,輸出電壓就是多少。例如7805,輸出電壓為5V),屬于固定輸出電壓型;
* LM117/LM217/LM317(可調(diào)正電壓型),LM137/LM237/LM337(可調(diào)負(fù)電壓型)三端可調(diào)穩(wěn)壓器集成電路。
關(guān)鍵詞:ARM;LPC2210;嵌入式系統(tǒng);腦血氧監(jiān)測(cè)儀
引言
氧是人體新陳代謝的重要物質(zhì),腦組織新陳代謝率高,耗氧量占全身總量的20%左右。在心腦血管疾病及腦外傷病人的臨床搶救與治療中,如果缺乏對(duì)腦組織供氧的監(jiān)護(hù)手段,就有可能造成腦組織神經(jīng)功能的喪失或損害。因此,提供一種連續(xù)監(jiān)測(cè)大腦供氧狀況的臨床設(shè)備,對(duì)提高心腦血管和腦外傷等多種疾病的診斷和治療具有重大意義。在健康監(jiān)護(hù)和臨床診斷中,對(duì)腦組織血氧參數(shù)的監(jiān)測(cè)是不可缺少的。
本文即應(yīng)用ARM微處理器開發(fā)了一種帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能的嵌入式腦組織血氧參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
整個(gè)硬件系統(tǒng)由腦血氧檢測(cè)探頭脈沖驅(qū)動(dòng)電路、濾波放大電路、LPC2210系統(tǒng)及接口電路組成。由LPC2210產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號(hào),經(jīng)探頭脈沖驅(qū)動(dòng)電路放大,用于驅(qū)動(dòng)探頭的光源發(fā)光,并產(chǎn)生周期性的光信號(hào)。探頭中的光電傳感器采集含有腦組織血氧信息的光信號(hào),經(jīng)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電信號(hào)。濾波放大電路將得到的電信號(hào)進(jìn)行低通濾波和信號(hào)放大。LPC2210對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行數(shù)字處理,同時(shí)通過接口電路擴(kuò)展鍵盤、LCM圖形液晶顯示、RS232串口和以太網(wǎng)接口,用于整個(gè)系統(tǒng)的控制、顯示、與上位機(jī)(PC機(jī))的通訊以及網(wǎng)絡(luò)通信。其系統(tǒng)框圖。
LPC2210系統(tǒng)及接口電路
LPC2210是飛利浦公司基于一個(gè)16/32位ARM7內(nèi)核的微控制器。它具有極低的功耗,16KB片內(nèi)SRAM,多個(gè)32位定時(shí)器、8路10位ADC、PWM輸出以及多達(dá)9個(gè)外部中斷,特別適合用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)等。
系統(tǒng)電源電路如圖2所示。220V市電輸入后經(jīng)過B1單相橋式整流,再由三端穩(wěn)壓器件U1和U2穩(wěn)壓,分別產(chǎn)生+5V和-5V電壓,給探頭集成電路和集成運(yùn)放LM324供電。由于LPC2210微控制器要使用兩組電源,I/O供電電源為3.3V,內(nèi)核及片內(nèi)外設(shè)供電電源為1.8V,因此在+5V后面再使用低壓差電源芯片穩(wěn)壓輸出3.3V和1.8V電壓,低壓差電源芯片U11、U12采用了SPXl117M3-1.8和SPXll17M3-3.3,其特點(diǎn)為輸出電流大,輸出電壓精度高。
本系統(tǒng)的復(fù)位電路使用了SP708S,由于在進(jìn)行JTAG調(diào)試時(shí),nRST和nTRST可由JTAG仿真器控制復(fù)位,因此使用了三態(tài)緩沖門74HCl25進(jìn)行驅(qū)動(dòng),如圖3所示。系統(tǒng)時(shí)鐘電路采用了外部11.0592MHz晶振,使串口波特率更精確,同時(shí)能夠支持LPC2210片內(nèi)PLL功能,用1M電阻R45并接到晶振兩端,使系統(tǒng)容易起振。JTAG接口電路采用了ARM公司提出的標(biāo)準(zhǔn)20腳JTAG仿真調(diào)試接口,其信號(hào)的定義與LPC2210的連接電路。根據(jù)LPC2210的應(yīng)用手冊(cè)說明,在RTCk引腳接一個(gè)4.7K的下拉電阻,使系統(tǒng)復(fù)位后,LPC22lO內(nèi)部的JTAG接口使能,這樣就可以直接進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試了。本系統(tǒng)擴(kuò)展了4MbSRAMfIS 6IL25616AL)和16MbFLASH(SST39VFl60)。為了方便程序調(diào)試和固化,使用了BankO和Bankl的地址空間,可以通過跳線將LPC2210的CS0和Cs1分別分配給SRAM或者FLASH。程序調(diào)試時(shí),分配SRAM為BankO地址;最終代碼固化到FLASH時(shí),分配FLASH為BankO地址。
由于系統(tǒng)是3.3V系統(tǒng),所以使用了SP3232E進(jìn)行RS232電平轉(zhuǎn)換。SP3232E是3V工作電源的RS232轉(zhuǎn)換芯片,接收端和發(fā)送端分別接到LPC2210的PO.0-TxDO和PO.1_RxDO口。本系統(tǒng)具有16個(gè)按鍵,用于菜單選擇,輸入病人的信息等功能。系統(tǒng)使用了I2C接口的鍵盤驅(qū)動(dòng)芯片ZLG7290,ZLG7290是一款功能強(qiáng)大的鍵盤驅(qū)動(dòng)芯片,最多可支持64個(gè)鍵盤。
本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣圖形液晶模塊接口電路,可以直接與T6963C液晶驅(qū)動(dòng)模塊連接使用。系統(tǒng)采用8位總線方式,液晶模塊沒有地址總線,顯示地址和顯示數(shù)據(jù)地址均通過DB0-DB7實(shí)現(xiàn)。模塊的工作電壓是5V,而LPC2210的I/O電壓為3.3V,所以在總線上串接470的保護(hù)電阻。讓圖形液晶模塊的C/D與A1連接,使用A1控制模塊處理數(shù)據(jù)命令,并且可以利用LPC2210的16位總線方式操作圖形液晶模塊(高8位數(shù)據(jù)被忽略)。模塊片選信號(hào)CE由LPC2210的A22和外部存儲(chǔ)器Bank3片選CS3相“或”后得到,當(dāng)A22和nCS3同時(shí)為O時(shí),模塊被選中。LCM接口電路。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了以RTL8019A5芯片為核心的以太網(wǎng)接口電路,其電路原理圖如圖5所示。由于LPC2210是開放式總線,所以電路設(shè)計(jì)為16位總線方式對(duì)RTL8019AS進(jìn)行訪問,數(shù)據(jù)總線DO-D15與芯片SDO-SD15連接。由于RTL8019AS的工作電壓是5V,而LPC2210的I/O電壓為3.3V,所以在總線上串接470Ω的保護(hù)電阻。RTL8019AS工作在跳線模式,基地址為0x300H,所以電路上SA6、SA7、SAl0-SAl9均接地,SA9接電源。SA8與地址總線A22相連,SA5與LPC2210的外部存儲(chǔ)器Bank3片選CS3相連,當(dāng)SA8為1,SA5為0時(shí),選中RTL8019AS。其它引腳的連接方法可參考RTL8019AS的應(yīng)用手冊(cè)。
探頭脈沖驅(qū)動(dòng)電路
腦血氧探頭部分的前置放大電路需要系統(tǒng)提供+5V和-5V電源,同時(shí)燈泡需要提供電壓大約為9V、周期為4s、占空比為1/3的脈沖方波,以實(shí)現(xiàn)760nm和850nm兩個(gè)光源輪流發(fā)光和檢測(cè)到響應(yīng)的背景噪聲。脈沖方波可以由LPC2210的PWM實(shí)現(xiàn),可是其輸出電壓為3.3V,不足以驅(qū)動(dòng)探頭燈泡發(fā)光,因此采用了開關(guān)模式電壓轉(zhuǎn)換器MAXl848,它產(chǎn)生最高至13V的輸出電壓,足以驅(qū)動(dòng)小燈泡。通過燈泡的正向電流與加在CTRL引腳的電壓成正比,將LPC2210的PO.9和P0.8定義成PWM狀態(tài),通過軟件使其產(chǎn)生上述的脈沖方波,接在CTRL上。當(dāng)加載在CTRL上的電壓小于lOOmV時(shí),MAXl848會(huì)進(jìn)入關(guān)斷模式,這樣可以實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光功能。探頭與系統(tǒng)電路之間采用了標(biāo)準(zhǔn)的9針接口,方便組裝和拆卸。放大電路如圖6所示。
濾波放大電路
腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般處于含有大量電器設(shè)備的環(huán)境,通過腦電檢測(cè)裝置導(dǎo)聯(lián)線及人體自身的分布電容,電磁干擾尤其是50Hz工頻干擾極易引入人體。低通濾波是一種常用除工頻干擾的方法,這種處理方法使電路得到簡化,濾波后的截止頻率約為33Hz。集成運(yùn)算放大器LM324將濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大,通過LPC2210的P0.27和P0.28進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào),如圖6所示。再根據(jù)Lambert-Beer定律,利用軟件進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,得到腦組織的血氧參數(shù),通過顯示屏輸出,實(shí)現(xiàn)雙探頭檢測(cè)雙側(cè)腦組織局部血氧參數(shù)的功能。
系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件應(yīng)用ADSl_2集成開發(fā)環(huán)境編寫和調(diào)試,它是ARM公司推出的ARM核微處理器集成開發(fā)工具。在μC/OS-II操作系統(tǒng)上,應(yīng)用C語言編寫源程序,使用ADSl.2中的CodeWarrior IDE進(jìn)行操作系統(tǒng)移植、軟件的編譯、連接生成二進(jìn)制代碼。通過AXD調(diào)試器和JTAG進(jìn)行調(diào)試,最后固化到系統(tǒng)的FLASH上。
結(jié)語
本文介紹了嵌入式腦血氧監(jiān)護(hù)儀的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì),用于實(shí)現(xiàn)雙路雙側(cè)腦組織血氧的參數(shù)監(jiān)測(cè),可通過串口通訊的方式將監(jiān)測(cè)參數(shù)和病人的信息傳輸?shù)絇C機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理,也可使用以太網(wǎng)接口將信息發(fā)送至遠(yuǎn)程終端便于進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。在家庭、野外或者戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)中有比較廣泛的實(shí)用前景。
參考文獻(xiàn)