電路設(shè)計論文全文(5篇)

1高速數(shù)字電路設(shè)計技術(shù)的研究要點

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

(1)高速數(shù)字電路信號的完整性;

(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計兩個方面。在本節(jié)中,筆者將進行系統(tǒng)的闡述,強化對高速數(shù)字電路設(shè)計的認識與研究。具體而言,主要在于以下幾點內(nèi)容:

1.1高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計

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

1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計

1二分頻單元設(shè)計

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

1.1基于TSPC的D觸發(fā)器

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

1.2基于D觸發(fā)器的二分頻電路

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

1.3二分頻電路的優(yōu)化

一、完善課程設(shè)置

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

二、變革教學理念與模式

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

三、加強EDA實踐教學

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

四、搭建校企合作平臺

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

[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)課程；教學模式；實驗教學

0引言

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

1“五自”實驗教學模式

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

1.1自由選題與分組

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

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

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

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

1.1安全接地技術(shù)

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

1.2避雷擊接地技術(shù)