時(shí)間：2023-10-11 16:33:02
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路設(shè)計(jì)流程，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)課程的原則
在非微電子專業(yè)如計(jì)算機(jī)、通信、信號處理、自動(dòng)化、機(jī)械等專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)課程，一方面，這些專業(yè)的學(xué)生有電子電路基礎(chǔ)知識，又有自己本專業(yè)的知識，可以從本專業(yè)的系統(tǒng)角度來理解和設(shè)計(jì)集成電路芯片，非常適合進(jìn)行各種應(yīng)用的集成電路芯片設(shè)計(jì)階段的工作，這些專業(yè)也是目前芯片設(shè)計(jì)需求最旺盛的領(lǐng)域；另一方面，對于這些專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用特點(diǎn)，不宜也不可能開設(shè)微電子專業(yè)的所有課程，也不宜將集成電路設(shè)計(jì)階段的許多技術(shù)（如低功耗設(shè)計(jì)、可測性設(shè)計(jì)等）開設(shè)為單獨(dú)課程，而是要將相應(yīng)課程整合，開設(shè)一到二門集成電路設(shè)計(jì)的綜合課程，使學(xué)生既能夠掌握集成電路設(shè)計(jì)基本技術(shù)流程，也能夠了解集成電路設(shè)計(jì)方面更深層的技術(shù)和發(fā)展趨勢。因此，在課程的具體設(shè)置上，應(yīng)該把握以下原則。理論講授與實(shí)踐操作并重集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，采用EDA工具進(jìn)行電路輔助設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為集成電路芯片主流的設(shè)計(jì)方法。因此，在理解電路和芯片設(shè)計(jì)的基本原理和流程的基礎(chǔ)上，了解和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)工具，是掌握集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。技能培訓(xùn)與前瞻理論皆有在課程的內(nèi)容設(shè)置中，既要有使學(xué)生掌握集成電路芯片設(shè)計(jì)能力和技術(shù)的講授和實(shí)踐，又有對集成電路芯片設(shè)計(jì)新技術(shù)和更高層技術(shù)的介紹。這樣通過本門課程的學(xué)習(xí)，一方面，學(xué)員掌握了一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在有用的技術(shù)；另一方面，學(xué)員了解了該項(xiàng)技術(shù)的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的繼續(xù)研究和學(xué)習(xí)。基礎(chǔ)理論和技術(shù)流程隔離由于是針對非微電子專業(yè)開設(shè)的課程，因此在課程講授中不涉及電路設(shè)計(jì)的一些原理性知識，如半導(dǎo)體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，這樣非微電子專業(yè)的學(xué)生能夠很容易入門，提高其學(xué)習(xí)興趣和熱情。
2非微電子專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐
根據(jù)以上原則，信息工程大學(xué)根據(jù)具體實(shí)際，在計(jì)算機(jī)、通信、信號處理、密碼等相關(guān)專業(yè)開設(shè)集成電路芯片設(shè)計(jì)技術(shù)課程，根據(jù)近兩年的教學(xué)情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點(diǎn)如下。優(yōu)化的理論授課內(nèi)容1）集成電路芯片設(shè)計(jì)概論：介紹IC設(shè)計(jì)的基本概念、IC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)、IC技術(shù)的發(fā)展和趨勢等內(nèi)容。使學(xué)員對IC設(shè)計(jì)技術(shù)有一個(gè)大概而全面的了解，了解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的基本概念；了解IC設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢和新技術(shù)，包括軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、IC低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、IC可重用設(shè)計(jì)技術(shù)等。2）IC產(chǎn)業(yè)鏈及設(shè)計(jì)流程：介紹集成電路產(chǎn)業(yè)的歷史變革、目前形成的“四業(yè)分工”，以及數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程等內(nèi)容。使學(xué)員了解集成電路產(chǎn)業(yè)的變革和分工，了解設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)的一些基本情況，了解數(shù)字IC的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時(shí)序驗(yàn)證與物理驗(yàn)證及芯片面積優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、掃描鏈插入等內(nèi)容。3）RTL硬件描述語言基礎(chǔ)：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。使學(xué)員能夠初步掌握使用硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基本語法，了解大型電路芯片的基本設(shè)計(jì)規(guī)則和設(shè)計(jì)方法，并通過設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)習(xí)和鞏固硬件電路代碼編寫和調(diào)試能力。4）系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統(tǒng)（SoC）、片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）的基本概念和集成設(shè)計(jì)方法。使學(xué)員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法及主要片內(nèi)嵌入式處理器核。
豐富的實(shí)踐操作內(nèi)容1）Verilog代碼設(shè)計(jì)實(shí)踐：學(xué)習(xí)通過課下編碼、上機(jī)調(diào)試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進(jìn)行基本數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設(shè)計(jì)能力。2）IC前端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)平臺DesignCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用DesignCompiler進(jìn)行集成電路前端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括RTL綜合、時(shí)序約束、時(shí)序優(yōu)化、可測性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。3）IC后端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設(shè)計(jì)平臺ICCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用ICCompiler進(jìn)行集成電路后端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括后端設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、版圖規(guī)劃與電源規(guī)劃、物理綜合與全局優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、布線操作、物理驗(yàn)證與最終優(yōu)化等內(nèi)容。靈活的考核評價(jià)機(jī)制1）IC設(shè)計(jì)基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學(xué)員隊(duì)IC設(shè)計(jì)的一些基本知識，如基本概念、基本設(shè)計(jì)流程、簡單的代碼編寫等。2）IC設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)踐操作：通過上機(jī)操作的形式，給定一個(gè)具體并相對簡單的芯片設(shè)計(jì)代碼，要求學(xué)員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)前后端平臺，完成整個(gè)芯片的前后端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程。3）IC設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域報(bào)告：通過撰寫報(bào)告的形式，要求學(xué)員查閱IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，包括該領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)、設(shè)計(jì)流程中相關(guān)技術(shù)點(diǎn)的深入研究、集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展歷程和趨勢等，撰寫相應(yīng)的專題報(bào)告。
3結(jié)語
隨著傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的改變，大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)可以采用無生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和代工廠生產(chǎn)的方式完成[2]，這種流程為高校集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)提供了低成本的硬件環(huán)境[3]。此外，隨著我國對集成電路設(shè)計(jì)人才需求的逐年提高，在高校非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)課程已經(jīng)成為培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)合格畢業(yè)生的必須。信息工程大學(xué)根據(jù)自身軟硬件條件和學(xué)生具體專業(yè)情況，開設(shè)了集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)理論和實(shí)踐課程，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，取得良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了一批有著豐富專業(yè)技術(shù)知識的集成電路設(shè)計(jì)人才。
作者：宋克張帆沈劍良單位：信息工程大學(xué)信息技術(shù)研究所講師
關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；版圖；CMOS
作者簡介：毛劍波（1970-），男，江蘇句容人，合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，副教授；汪濤（1981-），男，河南商城人，合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，講師。（安徽?合肥?230009）
基金項(xiàng)目：本文系安徽省高校教研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20100115）、省級特色專業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20100062）的研究成果。
中圖分類號：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）23-0052-02
集成電路（Integrated Circuit）產(chǎn)業(yè)是典型的知識密集型、技術(shù)密集型、資本密集和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心和關(guān)鍵，對其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有巨大的支撐作用。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國集成電路產(chǎn)業(yè)已初步形成了設(shè)計(jì)、芯片制造和封測三業(yè)并舉的發(fā)展格局，產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。但與國際先進(jìn)水平相比，我國集成電路產(chǎn)業(yè)還存在發(fā)展基礎(chǔ)較為薄弱、企業(yè)科技創(chuàng)新和自我發(fā)展能力不強(qiáng)、應(yīng)用開發(fā)水平急待提高、產(chǎn)業(yè)鏈有待完善等問題。在集成電路產(chǎn)業(yè)中，集成電路設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的龍頭和靈魂。而我國集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)滯后于計(jì)算機(jī)與通信產(chǎn)業(yè)，集成電路設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重匱乏，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，培養(yǎng)大量高水平的集成電路設(shè)計(jì)人才，是當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個(gè)亟待解決的問題，也是高校微電子等相關(guān)專業(yè)改革和發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。[1-4]
一、集成電路版圖設(shè)計(jì)軟件平臺
為了滿足新形勢下集成電路人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的需要，合肥工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我校”）從2005年起借助于大學(xué)計(jì)劃，和美國Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、華大電子等公司合作建立了EDA實(shí)驗(yàn)室，配備了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni設(shè)計(jì)系統(tǒng)等EDA軟件。我校相繼開設(shè)了與集成電路設(shè)計(jì)密切相關(guān)的本科課程，如集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、ASIC設(shè)計(jì)方法、硬件描述語言等。同時(shí)對課程體系進(jìn)行了修訂，注意相關(guān)課程之間相互銜接，關(guān)鍵內(nèi)容不遺漏，突出集成電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，通過對課程內(nèi)容的精選、重組和充實(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的開展，構(gòu)成了系統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)過程。[5，6]
集成電路設(shè)計(jì)從實(shí)現(xiàn)方法上可以分為三種：全定制（full custom）、半定制（Semi-custom）和基于FPGA/CPLD可編程器件設(shè)計(jì)。全定制集成電路設(shè)計(jì)，特別是其后端的版圖設(shè)計(jì)，涵蓋了微電子學(xué)、電路理論、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等諸多學(xué)科的基礎(chǔ)理論，這是微電子學(xué)專業(yè)的辦學(xué)重要特色和人才培養(yǎng)重點(diǎn)方向，目的是給本科專業(yè)學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。
在集成電路版圖設(shè)計(jì)的教學(xué)中，采用的是中電華大電子設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)開發(fā)的九天EDA軟件系統(tǒng)（Zeni EDA System），這是中國唯一的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的EDA工具軟件。該軟件與國際上流行的EDA系統(tǒng)兼容，支持百萬門級的集成電路設(shè)計(jì)規(guī)模，可進(jìn)行國際通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，它的某些功能如版圖編輯、驗(yàn)證等已經(jīng)與國際產(chǎn)品相當(dāng)甚至更優(yōu)，已經(jīng)在商業(yè)化的集成電路設(shè)計(jì)公司以及東南大學(xué)等國內(nèi)二十多所高校中得到了應(yīng)用，特別是在模擬和高速集成電路的設(shè)計(jì)中發(fā)揮了強(qiáng)大的功能，并成功開發(fā)出了許多實(shí)用的集成電路芯片。
九天EDA軟件系統(tǒng)包括ZeniDM（Design Management）設(shè)計(jì)管理器，ZeniSE（Schematic Editor）原理圖編輯器，ZeniPDT（physical design tool）版圖編輯工具，ZeniVERI（Physical Design Verification Tools）版圖驗(yàn)證工具，ZeniHDRC（Hierarchical Design Rules Check）層次版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查工具，ZeniPE（Parasitic Parameter Extraction）寄生參數(shù)提取工具，ZeniSI（Signal Integrity）信號完整性分析工具等幾個(gè)主要模塊，實(shí)現(xiàn)了從集成電路電路原理圖到版圖的整個(gè)設(shè)計(jì)流程。
二、集成電路版圖設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合九天EDA軟件的功能特點(diǎn)，在本科生三年級下半學(xué)期開設(shè)了為期一周的以九天EDA軟件為工具的集成電路版圖設(shè)計(jì)課程。
本文首先介紹數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)系統(tǒng)的特點(diǎn)、現(xiàn)狀單片機(jī)畢業(yè)論文及趨勢。然后對各模塊的工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹,并給出了各模塊程序流程圖及程序的設(shè)計(jì)。該卡具有很強(qiáng)的實(shí)用意義,有非常廣泛的應(yīng)用前景。
Abstract
This paper introduce the software design of data colletion card system, design the analog-digital conversion module, data storage module, real-time control module and the bus interface module, and so on. The card use 8051 MCU control the data collection, storage and display, SCM control sensors to conduct real-time data collection, A / D converter will be conver analog to digital, and then store and dispiay that. The card have the advantage of small in size, can work outline and have strong anti-interference capability .It overcome shortcome of the traditional data collection system,such as big size, can not work outline and are not easy to carry.It can be easily in different locations for data collection.
Firstly,the paper introduce the characteristics, status and trends of data collection card systerm. Then introduce the principle of each module in detail, and gives the process flow chart and the design process of each module. The card has strong practical significance and a very wide range of applications.
目 錄
摘 要
ABSTRACT
第一章 前 言 5
1.1 課題研究背景 5
1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述 5
1.3 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的簡介 6
1.3.1 什么是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng) 6
1.3.2 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的特點(diǎn) 7
1.3.3 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 8
1.3.4 數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)指標(biāo) 9
第二章 系統(tǒng)軟件整體的設(shè)計(jì) 10
2.1 整體電路 10
2.1.1 傳感器的選型 12
2.1.2 前置端放大的硬件電路設(shè)計(jì) 12
2.1.3 數(shù)字濾波器的硬件電路設(shè)計(jì) 13
2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 14
2.3 程序設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu) 16
2.4 主程序流程圖的設(shè)計(jì) 16
第三章 A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì) 18
3.1 A/D轉(zhuǎn)換的硬件電路設(shè)計(jì) 18
3.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇指標(biāo) 18
3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 18
3.1.3 應(yīng)用ADC0809實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 21
3.2 ADC0809與單片機(jī)的接口電路 22
3.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊的流程圖及程序 24
第四章 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) 27
4.1 8279及LED顯示器與單片機(jī)的接口電路 27
4.2 顯示模塊的程序流程圖及程序 28
第五章 存儲模塊的軟件設(shè)計(jì) 31
5.1 62128存儲器與單片機(jī)的接口電路 31
5.2 存儲模塊程序流程圖及程序 32
第六章 數(shù)據(jù)采集卡與總線接口的硬件電路設(shè)計(jì) 34
6.1 總線的選擇 34
6.2 ISA總線接口 35
6.3 ISA總線接口卡設(shè)計(jì)基本問題 39
6.3.1 I/0端口地址空間 39
6.3.2總線競爭、隔離和驅(qū)動(dòng) 40
6.4單片機(jī)與總線連接的硬件電路設(shè)計(jì) 40
結(jié) 論 44
關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；應(yīng)用型人才；課程改革
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0059-02
一、引言
在過去的20多年來，中國教育實(shí)現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實(shí)現(xiàn)了基本普及義務(wù)教育，基本掃除青壯年文盲的目標(biāo)；第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學(xué)率達(dá)到17%。據(jù)《2012年中國大學(xué)生就業(yè)報(bào)告》顯示[1]，在2011年畢業(yè)的大學(xué)生中，有近57萬人處于失業(yè)狀態(tài)，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對工作的滿意率也只有47%。2012年，全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模達(dá)到680萬人，畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高，大學(xué)生將面臨越來越沉重的就業(yè)壓力。面對這樣的困境，國家相關(guān)部分提出了一系列的舉措，其中對本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變[2-4]。集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，已成為當(dāng)前國際競爭的焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標(biāo)志。本文將在對集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，以北京信息科技大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置為例，介紹面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)地集成電路設(shè)計(jì)本科課程現(xiàn)階段存在的問題并給出相關(guān)可行的改革方案。
二、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)
進(jìn)入本世紀(jì)后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。為了適應(yīng)社會發(fā)展的需要，國家開始加大推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作[5]。經(jīng)過十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特色也越來越明顯。
首先，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識要求高。隨著工藝的不斷進(jìn)步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強(qiáng)，功耗越來越低，速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎(chǔ)，電路設(shè)計(jì)人員同時(shí)還需要了解后端電路設(shè)計(jì)相關(guān)的版圖、工藝、封裝、測試等相關(guān)基礎(chǔ)知識，而這些流程環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對于一個(gè)合格的電路設(shè)計(jì)人員，深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識是必不可少的。
其次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)需要學(xué)生對各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具熟悉，實(shí)踐能力強(qiáng)。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的不斷發(fā)展，在電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，電路設(shè)計(jì)人員可以通過計(jì)算機(jī)完成電路設(shè)計(jì)的部分或全部的相關(guān)內(nèi)容。另一方面，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的相關(guān)比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當(dāng)快，集成電路設(shè)計(jì)工具種類繁多，而且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這對集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)增加了很大的難度。
再次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的相關(guān)教學(xué)工作量大。正如前面所介紹，要完成一個(gè)電路芯片的設(shè)計(jì)，需要電路設(shè)計(jì)人員需要了解從器件基礎(chǔ)到電路搭建、電路仿真調(diào)試、版圖、工藝、封裝、測試等相關(guān)知識，同時(shí)還要通過實(shí)驗(yàn)熟悉各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的使用。所有相關(guān)內(nèi)容對集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求，但從現(xiàn)有的情況看，相關(guān)專業(yè)的課時(shí)數(shù)目難以改變，所以在有限的課時(shí)內(nèi)如何合理分配教學(xué)內(nèi)容是集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)教師重要的工作。
最后，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對配套的軟、硬件平臺要求高，投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看，國際上有4大集成電路設(shè)計(jì)EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個(gè)公司的產(chǎn)品各不相同，即使針對相同的電路芯片，設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務(wù)器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴(yán)重地阻礙了國內(nèi)很多高等院校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展。
三、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置及存在的問題
在集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置方面，不同的學(xué)校的課程設(shè)置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設(shè)置方面，每個(gè)學(xué)校的定義各不相同，主要是根據(jù)本校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同而有所區(qū)別。從國內(nèi)幾大相關(guān)院校的課程設(shè)置看，基礎(chǔ)課主要包括：《固體物理》、《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等；專業(yè)課主要包括：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》、《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》、《信號處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》、《集成電路封裝》等。
從現(xiàn)有的課程設(shè)置可以看到，針對國家應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，現(xiàn)有的課程設(shè)置還存在很多問題，具體地說：
首先，課程設(shè)置偏于理論課程，實(shí)踐內(nèi)容缺乏，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。從上面的課程設(shè)置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側(cè)重于理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐內(nèi)容。比如：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)為48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求，難以在短短8學(xué)時(shí)內(nèi)完成模擬集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)。雖然集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對于專業(yè)基礎(chǔ)知識要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費(fèi)太多時(shí)間在每個(gè)設(shè)計(jì)流程相關(guān)的理論知識的闡述是不合適的，也不符合我國大學(xué)生的現(xiàn)狀。
其次，實(shí)踐活動(dòng)不能與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要相結(jié)合，實(shí)踐內(nèi)容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內(nèi)容方面調(diào)研結(jié)果表明，對于本科教學(xué)情況，90%以上的實(shí)踐內(nèi)容都是教師根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置一些簡單可行的小電路，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容按相關(guān)步驟操作即可完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單、重復(fù)，與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要完全不相關(guān)，這對學(xué)生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。
最后，沒有突現(xiàn)學(xué)校的專業(yè)特色，不適于當(dāng)今社會集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界對本科畢業(yè)生的要求。但在競爭激烈的電子信息產(chǎn)業(yè)界，如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時(shí)有更強(qiáng)的競爭力，各大高校需要有自己的專業(yè)特色，但現(xiàn)在各個(gè)高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展，沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生是一個(gè)劣勢。
四、面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的課程改革
針對上面闡述的相關(guān)問題，本文給出了面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程改革的幾點(diǎn)方案，具體地說：
首先，削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例。理論課時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)踐課時(shí)是當(dāng)今大學(xué)生教育的一個(gè)重要弊端，這也直接導(dǎo)致了大學(xué)生動(dòng)手能力差、實(shí)踐活動(dòng)參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學(xué)時(shí)的前提下要改變這一現(xiàn)象，唯一的方法就是改變授課內(nèi)容，適當(dāng)削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業(yè)生應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，也符合創(chuàng)新型本科生的特點(diǎn)。
其次，積極推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，讓學(xué)生更早接觸業(yè)界發(fā)展，指導(dǎo)擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹，現(xiàn)在各大高等院校的教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，學(xué)生在大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識與實(shí)際應(yīng)用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進(jìn)入工作狀態(tài)，工作效率差，影響后面學(xué)生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學(xué)生在校期間，比如大學(xué)三年級或更早，推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，使學(xué)生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，這對于學(xué)生后續(xù)進(jìn)入工作非常有利，同時(shí)也能推進(jìn)學(xué)校科研工作。
最后，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。這里的教學(xué)資源，除了包括授課筆記、教案、教學(xué)講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關(guān)機(jī)構(gòu)也開設(shè)了一些青年教師課程培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容，但真正取得的成效還相對比較小。另外，針對集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)來說，跟隨業(yè)界發(fā)展的相關(guān)知識更新較快，配套的軟硬件代價(jià)較高，如果能實(shí)現(xiàn)高校軟硬件教學(xué)資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。
五、結(jié)論
本文詳細(xì)分析面對應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，并在對國內(nèi)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上給出集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課課程的內(nèi)容以及教學(xué)方式情況，指出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)現(xiàn)在課程設(shè)置方面存在的問題。同時(shí)，文章給出了在當(dāng)今大學(xué)生招生人數(shù)劇增情況下，如何合理安排集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程的方案從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
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一、建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源
建設(shè)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的視頻教學(xué)資源，包括集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論課程講授視頻、典型案例設(shè)計(jì)講解視頻、集成電路制造工藝視頻等；構(gòu)建集教師、博士研究生、碩士研究生和本科生于一體的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享平臺。集成電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)知識密集的復(fù)雜工作，隨著該行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)教學(xué)模式在內(nèi)容上沒法完全展示集成電路的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方法，尤其不能展示基于EDA軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)仿真分析，這勢必會嚴(yán)重影響教學(xué)效果。另外，由于課時(shí)量有限，學(xué)生在課堂上只能形成對集成電路的初步了解，若在其業(yè)余時(shí)間能夠通過視頻教程系統(tǒng)地學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)能夠借鑒共享平臺中的相關(guān)方案，將能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，顯著提高教學(xué)效果。
二、優(yōu)化課程教學(xué)方式方法
以多媒體教學(xué)為主，輔以必要的板書，力求給學(xué)生創(chuàng)造生動(dòng)的課堂氛圍；以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)為導(dǎo)向[3]，重點(diǎn)探索啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在教學(xué)講義的各章節(jié)中添加最新知識，期末開展前沿專題討論，幫助學(xué)生掌握學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)教學(xué)模式以板書為主，不能滿足集成電路設(shè)計(jì)課程信息量大的需求，借助多媒體手段可將大量前沿資訊和設(shè)計(jì)實(shí)例等信息展現(xiàn)給學(xué)生。由于集成電路設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)課程較為枯燥乏味，傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式容易激起學(xué)生的厭學(xué)情緒，課堂教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際進(jìn)行講解，多列舉一些生動(dòng)的實(shí)例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。另外，關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)的書籍雖然很多，但是在深度和廣度方面都較適合作為本科生教材的卻很少，即便有也是出版時(shí)間較為久遠(yuǎn)，跟不上集成電路行業(yè)的快速發(fā)展節(jié)奏，選擇一些較新的設(shè)計(jì)作為案例講解、鼓勵(lì)學(xué)生瀏覽一些行業(yè)資訊網(wǎng)站和論壇、開展前沿專題講座等可彌補(bǔ)教材和行業(yè)情況的脫節(jié)。
三、改革課程考核方式
改革課程考核、評價(jià)模式，一方面通過習(xí)題考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識和基本理論的掌握情況；另一方面，通過項(xiàng)目實(shí)踐考核學(xué)生的基本技能，加大對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程考核，突出對學(xué)生分析問題和解決問題能力、動(dòng)手能力的考察；再者，在項(xiàng)目實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生勇于打破常規(guī)，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)“一張?jiān)嚲怼钡目己朔绞教^死板、內(nèi)容局限，不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。集成電路設(shè)計(jì)牽涉到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識，要求學(xué)生既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和理論基礎(chǔ)，又要有很好的靈活性。因此，集成電路設(shè)計(jì)課程的考核應(yīng)該是理論考試和項(xiàng)目實(shí)踐考核相結(jié)合，另外，考核是評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段，也應(yīng)該是幫助學(xué)生總結(jié)和完善課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)途徑，課程考核不僅要看學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也要看學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
在理論課程講解到集成電路的最小單元電路時(shí)就要求學(xué)生首先進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后隨著課程的推進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)自選性、協(xié)作性實(shí)驗(yàn)。理論課程講授完后，在暑期學(xué)期集中進(jìn)行綜合性、更深層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。集成電路設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，必須通過大量的項(xiàng)目實(shí)踐夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識水平、鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力。另外，“設(shè)計(jì)”要求具備自主創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生打破常規(guī)、靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識、充分發(fā)揮自身特點(diǎn)并和團(tuán)隊(duì)成員形成優(yōu)勢互補(bǔ)，鍛煉和提升創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
五、總結(jié)
“集成電路設(shè)計(jì)”課程既牽涉到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科，又需要用到美學(xué)、工程技術(shù)等知識，集成電路的應(yīng)用更是涉及到人類社會的方方面面，這一課程的教學(xué)勢必需要借助現(xiàn)代信息技術(shù)來向?qū)W生傳遞大量的信息。由于課程的綜合性較強(qiáng)，要求設(shè)計(jì)者具有扎實(shí)的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對初學(xué)者來說往往會因?yàn)殡y以入手而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。采用啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；結(jié)合集成電路設(shè)計(jì)流程、EDA工具使用、設(shè)計(jì)實(shí)例和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行教學(xué)，能夠幫助學(xué)生快速入門，并在設(shè)計(jì)過程中充分鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；另外，在教學(xué)過程中應(yīng)向?qū)W生輸送大量的學(xué)科前沿信息，以便學(xué)生掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)，并在其中找到自己感興趣的點(diǎn)，進(jìn)行更深層次的研究。總之，集成電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的復(fù)雜工程，“集成電路設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)需要打破傳統(tǒng)，做到理論聯(lián)系實(shí)踐、基礎(chǔ)和前沿并舉、鼓勵(lì)創(chuàng)新和協(xié)作，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)高效率高質(zhì)量的教學(xué)效果。
作者：馬奎楊發(fā)順單位：貴州大學(xué)電子科學(xué)系
關(guān)鍵詞：脈搏；信號調(diào)理；電路設(shè)計(jì)
Design of Circuit for Conditioning the Pulse Signals
ZHANG Jin-bang，LIU Jun
（Graduate Management Team，Engineering University of CAPF，Xi'an 710086）
Abstract: Pulse is one of the most important index of the human physiology and pathology，and provided with important medical researchful value . Basede on the characteristic of weak，low frequency and easily can be disturbed of pulse signals. The request of conditioning circuit for pulse signals is proposed，and the necessary compinents are elected in accordance with the characters of pulse，and the circuit is design. There are the circuit of prepose amplification，the circuit of zero，the circuit of restricting the signals 50 Hz，the circuit of band-pass filter and the circuit of secondary amplification. The circuit of hardware designed has been tested，and the measurement shows that the conditioning circuit of pulse signals possesses the advantages of high CMMR(common model restrain ration)，low noise，the output is stabilization，and has enhanced the precision of collection for pulse signals.
Keywords: pulse; conditioning signals; design of circuit
脈搏是人體的重要生理參數(shù)之一，它攜帶了豐富的生理和病理信息，具有重要的生理和診斷參考價(jià)值[1-2]，但脈搏信號在強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號，具有隨機(jī)性強(qiáng)、頻率低的特點(diǎn)，極易受到檢測系統(tǒng)內(nèi)部噪聲和外界環(huán)境(環(huán)境、溫度)的干擾，因此必須對檢測到的脈搏信號做一系列的處理(濾除噪聲和干擾)，才可獲得高保真的脈搏信息，為進(jìn)一步從醫(yī)學(xué)角度分析研究脈搏信息提供準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)源。因此，研究脈搏信號調(diào)理電路對整個(gè)脈搏信號檢測系統(tǒng)具有十分重要的意義。
1 調(diào)理電路總體設(shè)計(jì)
脈搏信號幅度小、頻率低，極易被噪聲湮沒，減少甚至消除這些噪聲干擾是有效識別脈搏信號特征參數(shù)的因素。信號調(diào)理電路作為信號采集單元的重要組成部分，其穩(wěn)定性和可靠性直接決定了脈搏信號的真實(shí)性與有效性。
1.1 調(diào)理電路設(shè)計(jì)要求
脈搏信號取自人體淺表動(dòng)脈，信號源阻抗較大，且幅度小、頻率低，極易被噪聲湮沒。因此，對脈搏信號調(diào)理電路有如下要求：(1)高輸入阻抗。由于信號源阻抗較高，脈搏信號很微弱，若輸入阻抗不高，經(jīng)分壓后信號會更小，會使脈搏信號有嚴(yán)重?fù)p失；(2)高增益。脈搏信號屬于微弱信號，只有較高的放大倍數(shù)才能提高脈搏信號采集的精度；(3)高共模抑制比。主要是消除市電50 Hz的工頻干擾；(4)低噪聲。使噪聲信號不湮沒信號微弱且信噪比低的脈搏信號；(5)低漂移。防止高放大倍數(shù)的放大電路出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；(6)合適的帶寬。以有效地抑制噪聲，防止采樣混疊；(7)高安全性。確保人體的絕對安全，主要對電氣特性的要求。
1.2 調(diào)理電路設(shè)計(jì)方案
基于脈搏信號的上述特征和調(diào)理電路設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的高性能脈搏信號調(diào)理電路由一級放大電路、調(diào)零電路、工頻限波電路、帶通濾波電路和二級放大電路組成，其原理框圖如圖1所示。
調(diào)理電路的工作流程為，一級放大電路對檢測到的脈搏信號，進(jìn)行線性放大，經(jīng)調(diào)零電路抑制零漂后，傳送至限波電路和帶通濾波電路，濾除雜波干擾信號；再經(jīng)二級放大電路送至A/D轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行信號采樣。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 一級放大電路設(shè)計(jì)[9-10]
關(guān)鍵詞：SMD生產(chǎn)線輸送帶控制 單片機(jī) 自動(dòng)控制
0 引言
在MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用，對設(shè)備控制的需求隨著工業(yè)化步伐的不斷加快而不斷增加。在生產(chǎn)活動(dòng)過程中，系統(tǒng)搜集生產(chǎn)數(shù)據(jù)同時(shí)，能夠在發(fā)現(xiàn)異常行為時(shí)，將生產(chǎn)設(shè)備停止，待異常處理完成后在繼續(xù)生產(chǎn)。提供生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品良率。SMT生產(chǎn)線通常有不同類型的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備組成，在設(shè)備與設(shè)備之間用于連接的自動(dòng)化傳送設(shè)備。通過對自動(dòng)化的傳送設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)線運(yùn)行和停止的控制。
1 SMT生產(chǎn)線工藝流程分析
SMT生產(chǎn)線工藝是表面貼裝技術(shù)（Surface Mount Technology）的簡稱，是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。它是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件（簡稱SMC/SMD，中文稱片狀元器件）安裝在印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）的表面或其它基板的表面上，通過回流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術(shù)。
主要的工藝過程有：印刷（紅膠/錫膏）檢測（可選AOI全自動(dòng)或者目視檢測）貼裝（先貼小器件后貼大器件：分高速貼片及集成電路貼裝）檢測（可選AOI 光學(xué)/目視檢測）焊接（采用熱風(fēng)回流焊進(jìn)行焊接）檢測（可分AOI 光學(xué)檢測外觀及功能性測試檢測）維修（使用工具：焊臺及熱風(fēng)拆焊臺等）分板（手工或者分板機(jī)進(jìn)行切板）
SMT工藝流程結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
本文討論的主要是在SMT生產(chǎn)線作業(yè)過程中控制，指的是錫膏印刷到回焊之間的工藝過程。一般采用兩段控制，在印刷后和回焊前。也可根據(jù)需要增加控制點(diǎn)。
2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 總體方案
①整體采用主控端與子控端設(shè)計(jì)方案。控制程序使用VB編程。
②主控端使用單片機(jī)控制，通過COM口連接PC主控制程序，通過PC的USB端口供電。主控端與子控端使用線路連接。
③子控端安裝在受控輸送帶設(shè)備的控制器上，串聯(lián)接入輸送設(shè)備控制設(shè)備的輸送信號線路上。電源使用輸送設(shè)備的24V電源，分路線路在接信號指示燈以提示目前運(yùn)行狀態(tài)。
④控制過程：VB程式發(fā)送控制指令，主控端MCU接受并改變對應(yīng)子控端狀態(tài)，輸送帶依據(jù)子控端運(yùn)行或停止。
2.2 電路設(shè)計(jì)
①主控端電路設(shè)計(jì)。
a 主控制端電壓輸入，提供主控端DC5V電壓。（圖2-1）
b MCU電路設(shè)計(jì)。（圖2-2）
c COM口通訊電路設(shè)計(jì)。（圖2-3）
d 主控制端輸出電路設(shè)計(jì)。（圖2-4）
e 主控制端輸出顯示及接口電路設(shè)計(jì)。（圖2-5）
②子控制端電路設(shè)計(jì)。控制電路如圖3所示。a JP1連接主控制端控制電壓。b ALARM，GREEN分別接輸送帶的24V電壓。c 正常運(yùn)行時(shí)，GREEN長亮，生產(chǎn)線正常運(yùn)行。停線請求時(shí)，K1狀況轉(zhuǎn)換，ALARM亮起，產(chǎn)線停止。
2.3 VB控制程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求，VB程序主要是獲得MES系統(tǒng)對產(chǎn)線的控制要求，并將指令通過計(jì)算機(jī)的COM端口傳送給主控端。主要包括：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢，計(jì)算機(jī)COM端口數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
2.4 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求，單機(jī)片程序主要是獲得VB程序輸入的請求，控制子控制端的狀態(tài)。主要包括：計(jì)算機(jī)COM端口數(shù)據(jù)接收，子控制端輸出。
3 結(jié)語
該控制的SMTb生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)裝置應(yīng)用于生產(chǎn)線中，運(yùn)行良好，工作穩(wěn)定，操作方便，滿足了控制的要求，達(dá)到了預(yù)期的功能目標(biāo)。
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一、Protel軟件簡介
Protel是Altium公司在20世紀(jì)80年代末推出的EDA軟件，是電子設(shè)計(jì)者的首選輔助設(shè)計(jì)軟件，許多電子公司在招聘時(shí)，通常要求面試者熟練掌握Protel。2005年年底，Protel軟件的最新版本AltiumDesigner6.0誕生，它是將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。
二、引入Protel軟件到應(yīng)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢
1.繪制原理圖Protel收集了超過6萬種電子元器件，有利于學(xué)生熟悉元件的型號及其性能，了解元件的引腳編號和封裝形式，方便繪制原理圖。利用繪圖中的總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、注釋等工具能讓設(shè)計(jì)出來的原理圖清晰規(guī)范，增加可讀性。2.電路仿真軟件提供多種仿真模塊，包括交流小信號分析、瞬態(tài)特性分析、噪聲分析、直流分析等，方便使用者更直觀更迅速地驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。3.PCB板設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)布線功能極大地方便了布線規(guī)則的設(shè)計(jì)。軟件的自動(dòng)布線系統(tǒng)利用了人工智能技術(shù)，即使對于很復(fù)雜的電路板，其布線結(jié)果也能達(dá)到專家級的水平，大大有助于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。4.生成PCB加工文件軟件完全支持制版輸出和電路板數(shù)控加工代碼文件生成，可用來控制雕刻機(jī)自動(dòng)完成雕刻、鉆孔、切邊等工作，自動(dòng)、快速、精確地制作單、雙面印刷線路板。
三、Protel軟件輔助電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的流程和具體實(shí)例
在畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入Protel軟件，一般可按圖1所示流程進(jìn)行。1.確定設(shè)計(jì)方案學(xué)生根據(jù)課題設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)知識，提出實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的幾個(gè)參考方案，通過在電路成本、可靠性、電路性能等方面對各方案進(jìn)行比較論證，確定最佳的電路設(shè)計(jì)方案。2.使用軟件繪制原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)入Protel原理圖編輯器，設(shè)置元器件參數(shù)，查找或制作元件，合理擺放和布局。然后進(jìn)行電路連線、放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，生成材料清單、網(wǎng)絡(luò)表。最后，對電路進(jìn)行編譯ERC校驗(yàn)，確保電路正確。3.仿真電路性能在Protel的仿真環(huán)境中選擇相應(yīng)分析方法，設(shè)置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行電路仿真，生成sdf文件，分析仿真結(jié)果。如果仿真不符合電路設(shè)計(jì)要求，重新修改電路參數(shù)。重復(fù)上述步驟，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.設(shè)計(jì)電路印制進(jìn)入PCB編輯環(huán)境，定義PCB尺寸，從原理圖導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表信息；合理布局元件封裝；然后按實(shí)際需要設(shè)置布線規(guī)則，最后自動(dòng)布線，手動(dòng)調(diào)整，覆銅。5.生成加工文件打開PCBDOC文件，執(zhí)行“文件/輸出制造文件/GerberFiles”命令，設(shè)置Gerber文件的精度和輸入板層等參數(shù)，生成各層的Gerber文件，執(zhí)行“文件/輸出制造文件/NCDrillFiles”命令，輸出鉆孔加工文件。最后規(guī)范操作雕刻機(jī)，加工完成設(shè)計(jì)好的電路板。6.電路裝配焊接按照電子裝配工藝規(guī)范插接元器件到電路板，用電烙鐵等工具對元器件進(jìn)行焊接，注意焊接工藝，杜絕出現(xiàn)虛焊、假焊和漏焊現(xiàn)象，盡量做到焊點(diǎn)表面完整、連續(xù)和圓滑。完成裝配。7.電路調(diào)試對裝配好的電路板進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，驗(yàn)證電路各功能模塊。假如出現(xiàn)故障，利用萬用表、示波器等工具檢測相關(guān)參數(shù)，找出并排除故障點(diǎn)，直到電路正常。
四、Protel軟件在應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐效果
1.節(jié)約畢業(yè)設(shè)計(jì)的成本學(xué)生設(shè)計(jì)電路前，先運(yùn)用軟件進(jìn)行原理圖繪制，電路仿真成功后，再進(jìn)行實(shí)際硬件的設(shè)計(jì)、元件選購、焊接、調(diào)試等。減少了由于前期設(shè)計(jì)錯(cuò)誤而造成的元器件或儀器儀表的損壞；減少了購買元器件的費(fèi)用支出和時(shí)間精力的浪費(fèi)。2.增強(qiáng)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的決心和信心在實(shí)際電路搭建過程中，大部分學(xué)生由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，往往在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)遇到問題，就會對自己的設(shè)計(jì)產(chǎn)生懷疑，對完成畢業(yè)設(shè)計(jì)缺乏信心。引入Protel軟件，可以暫時(shí)拋開實(shí)際電路，在軟件上繪制電路、模擬制版、仿真分析，最終呈現(xiàn)設(shè)計(jì)效果，方便快捷，從而大大增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)信心和完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的決心。3.提供師生溝通交流的便捷平臺利用Protel軟件原理圖的規(guī)范性和仿真的可視化，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師可以在系統(tǒng)功能層面和學(xué)生探討整體設(shè)計(jì)問題，而不受具體電路的制約，使得指導(dǎo)教師和學(xué)生的溝通變得清晰流暢。4.鍛煉學(xué)生綜合能力在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)學(xué)生遇到陌生元器件時(shí)，可能對其引腳參數(shù)和功能不熟悉，需要查找資料手冊，從而提高了學(xué)生的自學(xué)能力；在電路布線過程中，學(xué)生對布線規(guī)則和要求缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)，需要請教指導(dǎo)老師或者行業(yè)專家，提升了學(xué)生的溝通能力；在電路設(shè)計(jì)、電路仿真過程中，可能會出現(xiàn)參數(shù)誤差，需要反復(fù)修正和調(diào)整，培養(yǎng)了學(xué)生堅(jiān)持不懈和精益求精的工匠精神。更重要的是，學(xué)生熟練掌握Protel軟件，對工業(yè)制版工藝要求、具體流程的熟悉程度越高，就更有利于畢業(yè)后應(yīng)聘電子繪圖員、制板工等相關(guān)職位。
五、小結(jié)
關(guān)鍵詞：微電子實(shí)驗(yàn)室；集成電路設(shè)計(jì)；微電子工藝；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；
作者簡介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規(guī)模集成電路教學(xué)與科研工作
當(dāng)前，全球微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，22nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)已量產(chǎn)，以微電子集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為全球第一大產(chǎn)業(yè)，而我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，集成電路設(shè)計(jì)和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期，2014年6月我國了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》以加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并明確指出“重點(diǎn)支持集成電路制造領(lǐng)域”[1]。因此，為適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才需求，亟須加強(qiáng)對微電子和集成電路相關(guān)專業(yè)本科生的工藝實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)其創(chuàng)新和實(shí)踐能力。
高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力重要基地，也是開展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實(shí)踐三結(jié)合的重要場所[2-3]，特別是對于實(shí)踐性強(qiáng)的微電子學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，建設(shè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室并開展實(shí)踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿足社會急需的微電子技術(shù)人才[4]。
1微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指導(dǎo)思想
微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及人才的培養(yǎng)是以國家對微電子技術(shù)人才的需求為目的，以滿足社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。近10多年來是我國微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展時(shí)期，2000年和2011年國家先后出臺了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》、《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，到2014年了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。在政策導(dǎo)向下，高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)的建設(shè)成就也十分顯著。但是，我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點(diǎn)是縮小微電子實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的差距。因此，對于高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展還需進(jìn)一步的改革創(chuàng)新[5-7]。
微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)以《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》為導(dǎo)則，明確國家教育改革戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略主題是優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，要著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力[8]。
在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的措施實(shí)施上，一是貫徹實(shí)施《高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程》，進(jìn)一步推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升高等學(xué)校辦學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高教育質(zhì)量；二是貫徹實(shí)施《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃》，面向微電子產(chǎn)業(yè)，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力[9-10]。
2微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
為適應(yīng)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和我國電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及社會對微電子專業(yè)人才的大量需求，從2002年起我校就對微電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造，并持續(xù)進(jìn)行了升級換代建設(shè)，截止到目前共計(jì)投入了800余萬元的建設(shè)經(jīng)費(fèi)。我校的微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要包括2方面的內(nèi)容，一是微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，二是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，微電子實(shí)驗(yàn)室可滿足每年500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模以及高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)。學(xué)生在此完成集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程，并對制造的芯片進(jìn)行測試和分析。
2.1微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要開展超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及微電子器件仿真和工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)目的是使學(xué)生掌握超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導(dǎo)體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計(jì)投資300余萬元用于微電子設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立了配備40臺SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內(nèi)共享第二層交換網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以同時(shí)使用授權(quán)EDA、TCAD軟件。
微電子設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)包括以下內(nèi)容：
一是開設(shè)VHDL(高速硬件描述語言)程序?qū)嶒?yàn)，要求學(xué)生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對程序代碼進(jìn)行仿真綜合。目的使學(xué)生掌握運(yùn)用VHDL語言進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)的技能。
二是開設(shè)FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將綜合后的網(wǎng)表文件下載到FPGA器件中，對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行硬件驗(yàn)證。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的FPGA物理實(shí)現(xiàn)方法，以及應(yīng)用示波器等調(diào)試儀器對電路進(jìn)行診斷排錯(cuò)的技巧。
三是開設(shè)ASICAPR(專用集成電路自動(dòng)布局布線)版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將通過硬件驗(yàn)證過的電路設(shè)計(jì)，借助半定制的ASIC設(shè)計(jì)EDA工具，結(jié)合代工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫，進(jìn)行自動(dòng)布局布線，得到所設(shè)計(jì)電路的物理版圖。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的AISC實(shí)現(xiàn)方法。
四是開設(shè)工藝模擬和器件仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)，在滿足制造設(shè)備的能力和精度下(即給定工藝參數(shù)范圍內(nèi))，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。
2.2微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
微電子技術(shù)的發(fā)展是以集成電路制造技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)為標(biāo)志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學(xué)最新最前沿的技術(shù)，但是不斷升級換代，昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用是任何高校都負(fù)擔(dān)不起的。況且，每一代集成電路制造技術(shù)的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是沒有必要的。所以，結(jié)合實(shí)際教學(xué)資源情況，建設(shè)主流、典型工藝技術(shù)的工藝實(shí)驗(yàn)線，并開展理論聯(lián)系實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)。
我校先后投入500余萬元建設(shè)微電子工藝教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設(shè)備條件的限制，因地制宜地開發(fā)了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)都為40學(xué)時(shí)，學(xué)生根據(jù)專業(yè)方向選擇具體工藝類型。
微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力，并通過實(shí)踐掌握集成電路制造工藝流程。
首先，通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學(xué)特性，還可以了解器件工作時(shí)內(nèi)部物理機(jī)制，能夠直觀分析器件內(nèi)部能帶、電場、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學(xué)生分析工藝參數(shù)的變化對器件物理特性影響，從而最終導(dǎo)致電學(xué)參數(shù)的改變，從而有利于學(xué)生深入理解工藝原理與器件機(jī)理的聯(lián)系。
然后，根據(jù)設(shè)計(jì)的器件尺寸參數(shù)，采用L-edit圖形編輯器進(jìn)行器件版圖設(shè)計(jì)，并且選用已設(shè)計(jì)的器件單元來設(shè)計(jì)簡單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用設(shè)計(jì)的版圖制作掩膜版。微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的工程化能力要求也主要體現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應(yīng)的實(shí)踐能力。在這一過程既要培養(yǎng)實(shí)際操作能力，更要培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，分析工藝過程中的原因以及造成芯片測試參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差別的原因。
2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)
2.3.1實(shí)驗(yàn)教材編寫
微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的難點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)步驟繁多，學(xué)生操作起來較為困難。其原因是國內(nèi)外缺乏針對本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，而EDA工具廠商提供的操作指南過于繁瑣，本科學(xué)生難以掌握。為配合上述實(shí)驗(yàn)的開展，課程組組織相關(guān)有實(shí)際ASIC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的教師編寫了《VLSI自動(dòng)布局布線(APR)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》實(shí)驗(yàn)教材，從操作原理、操作步驟、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告撰寫等方面對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，力求做到學(xué)生通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材就能按圖索驥，自行完成實(shí)驗(yàn)流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實(shí)際操作的截面圖，力爭反映出每一個(gè)操作細(xì)節(jié)。
對于微電子工藝實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)工藝線實(shí)際條件開設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一是要具有代表性，二是要根據(jù)實(shí)際情況建立工藝流程。因此，也沒有現(xiàn)成的教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件編寫了對應(yīng)的、適用的《微電子器件設(shè)計(jì)與制造綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》實(shí)驗(yàn)教材。
2.3.2多媒體資料制作
教學(xué)信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)等載體，這是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體資料可以充分調(diào)動(dòng)教學(xué)要素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，融教與學(xué)為一體[11-12]。
為了讓學(xué)生對集成電路設(shè)計(jì)和微電子制造工藝有直觀的認(rèn)識。課程組結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程，制作了全程相關(guān)單項(xiàng)工藝原理、流程及設(shè)備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動(dòng)畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實(shí)驗(yàn)課程是與實(shí)際聯(lián)系很緊密的課程，形象化教學(xué)素材十分豐富，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量非常有益。同時(shí)制作器件、集成電路電路的設(shè)計(jì)、仿真視頻演示多媒體資料，讓學(xué)生能快速熟悉設(shè)計(jì)軟件并理解設(shè)計(jì)方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握器件和集成電路的設(shè)計(jì)方法，最后通過實(shí)驗(yàn)操作制作芯片并測試。
3微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成效
充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的教學(xué)形式，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)制作再到測試驗(yàn)證整個(gè)過程。每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)了各自結(jié)構(gòu)的器件，因此在器件制作過程中，每個(gè)學(xué)生就會切實(shí)關(guān)注每步工藝對器件性能的影響，在實(shí)際工藝過程中的操作鍛煉了動(dòng)手能力，在實(shí)踐過程中了解哪些工藝因素可能對器件造成影響。微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論與實(shí)踐結(jié)合、創(chuàng)新與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
微電子實(shí)驗(yàn)采用理論聯(lián)系實(shí)際的方式在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了“微電子工藝原理”課程的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并因此而獲得2004年四川省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。此外，我校“電子科學(xué)與技術(shù)”在2012年全國學(xué)科評估中排名全國第一，其中微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本學(xué)科本科教學(xué)的重要組成部分。
我校微電子實(shí)驗(yàn)室除了滿足每年本校500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還向其他高校或二級學(xué)院開設(shè)微電子實(shí)驗(yàn)課程，如西南交通大學(xué)和電子科技大學(xué)成都學(xué)院，起到了教學(xué)資源共享，以及輻射帶動(dòng)作用。
關(guān)鍵詞：單片機(jī);創(chuàng)新教學(xué);模擬豆?jié){機(jī);實(shí)際項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)
單片機(jī)課程是電子、電氣自動(dòng)化等高校專業(yè)的基礎(chǔ)課程，對于現(xiàn)如今發(fā)展迅速的自動(dòng)化、智能化起著很重要的作用，同時(shí)，又滲透到如今各個(gè)方面，如現(xiàn)在的智能家居也離不開單片機(jī)的發(fā)展。為了學(xué)生以后的就業(yè)及專業(yè)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)好單片機(jī)顯得尤為重要。但現(xiàn)在高校中普遍存在學(xué)生學(xué)習(xí)編程吃力，動(dòng)手能力弱，具體項(xiàng)目接觸少，然后課余時(shí)間想學(xué)習(xí)沒法學(xué)習(xí)的狀況。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不靈活的教學(xué)方式激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
本文通過多年的單片機(jī)課程教學(xué)，結(jié)合職業(yè)學(xué)校學(xué)生的特點(diǎn)，靈活的改變的傳統(tǒng)理論教學(xué)，融合多種方式，最大限度的激發(fā)學(xué)生興趣和最大限度的利用學(xué)生的時(shí)間，通過模擬實(shí)際項(xiàng)目的過程來驅(qū)動(dòng)單片機(jī)教學(xué)，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠真正的學(xué)到知識。本次以模擬豆?jié){機(jī)為例。
一、項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)
（一）系統(tǒng)功能介紹：模擬豆?jié){機(jī)有純豆?jié){和五谷雜糧兩種工作模式，每種工作模式下工作流程如下：
（1）純豆?jié){加工流程：
（2）五谷雜糧加工流程：
圖1 項(xiàng)目功能流程圖
學(xué)生通過項(xiàng)目功能流程圖來了解項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)功能，做電路設(shè)計(jì)，我們采用單片機(jī)來控制，選擇AT89S51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制。
（二）電路設(shè)計(jì)：
通過功能選擇電路所用的芯片及電路設(shè)計(jì)。
單片機(jī)選擇AT89S51，熱敏電阻根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度 25 ℃ 時(shí)測得的電阻值
R25，這個(gè)電阻值就是NTC 熱敏電阻的標(biāo)稱電阻值。通常所說 NTC 熱敏電阻多少阻值，亦指該值選擇NTC103。
（三）畫圖制板。設(shè)計(jì)好電路通過PROTEL 畫圖，制板實(shí)現(xiàn)硬件電路。
（四）軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)以及我們模擬豆?jié){機(jī)的流程以及模擬豆?jié){機(jī)有純豆?jié){和五谷雜糧兩種工作模式來進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)功能。
實(shí)現(xiàn)功能的時(shí)候我們需要用到的知識，單片機(jī)如何檢測傳感器數(shù)據(jù)、按鍵控制、以及報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)，還需要定時(shí)器計(jì)數(shù)器如何使用，通過本次項(xiàng)目實(shí)施，我們可以學(xué)習(xí)單片機(jī)中的很多重要的知識點(diǎn)。
>> GIS開關(guān)油壓監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 基于小型高效直流開關(guān)電源的控制電路設(shè)計(jì) 針對反激式開關(guān)電源箝位電路設(shè)計(jì)分析 電路設(shè)計(jì)與開關(guān) 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 開關(guān)電源系統(tǒng)穩(wěn)定性補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì) 開關(guān)電源無源PFC電路優(yōu)化設(shè)計(jì)探析 開關(guān)電源電路分析與技術(shù)改進(jìn) 硬件電路設(shè)計(jì)流程與方法 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) MPEG－4的解碼系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)型停車場控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于M51995A開關(guān)電源保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng) 數(shù)字機(jī)開關(guān)電源輸出電路檢修方法與實(shí)例 基于反激式開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)與測試分析 開關(guān)電源EMC設(shè)計(jì)實(shí)例 通用開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 開關(guān)電源電磁兼容設(shè)計(jì) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：
關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；UCC3895；測控系統(tǒng)
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.012
引言
大中功率直流開關(guān)電源一般采用移相全橋DC/DC變換器 。實(shí)現(xiàn)全橋變換器的移相控制主要有以下三種方法：（1）采用分立器件進(jìn)行邏輯組合；（2）采用DSP或CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制；（3）采用專用集成控制芯片 。采用分立器件進(jìn)行邏輯組合構(gòu)成的模擬控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于開關(guān)電源小型化；采用DSP或CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的成本較高，且存在數(shù)字電路延遲；采用專用的集成控制芯片電路簡單且成本較低。第三種方法中可以采用UCC3895芯片來產(chǎn)生PWM控制波形，UCC3895是一款優(yōu)良的移相全橋控制芯片，有電壓和電流兩種控制模式，占空比可從0%～100%， 且可以為零電壓開關(guān)（ZVS）提供高效高頻的解決方案。國內(nèi)外常用的移相全橋反饋模式為電流模式 ，但其雙閉環(huán)控制電路復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。
由于單電壓環(huán)反饋模式簡單有效的優(yōu)點(diǎn)，本文基于UCC3895移相全橋控制芯片采用單電壓環(huán)加限流環(huán)的反饋模式和單片機(jī)相結(jié)合設(shè)計(jì)了直流開關(guān)電源數(shù)字模擬混合測控系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了閉環(huán)系統(tǒng)、控制器參數(shù)、保護(hù)電路，顯示電路，調(diào)壓電路，并對測控系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
系統(tǒng)方案
采用應(yīng)用廣泛的TI公司生產(chǎn)的UCC3895芯片與單片機(jī)相結(jié)合的方案設(shè)計(jì)了直流開關(guān)電源數(shù)字模擬混合測控系統(tǒng)。如圖1所示，利用UCC3895對DC/DC變化器主電路進(jìn)行PWM移相控制，并與單片機(jī)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對主電路的檢測與反饋控制，以及輸出過壓，過流，過溫等保護(hù)。其中，所選單片機(jī)型號為美國微芯公司生產(chǎn)的PIC16F873單片機(jī)。PIC16F873共28個(gè)引腳，內(nèi)部自帶5個(gè)10位A/D通道，2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)脈寬調(diào)制（PWM）通道。
UCC3895電路設(shè)計(jì)
如圖4所示，UCC3895的EAN腳為內(nèi)部誤差放大器反相輸入端，E A O U T腳為誤差放大器輸出端，R 3、R 4、R 6、C 1、C 2、C 3構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Vo經(jīng)過電阻分壓接到電壓調(diào)節(jié)器反相輸入端構(gòu)成反饋電壓，改變可調(diào)電阻R2的值可以改變電源輸出電壓。RT、CT可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率的設(shè)定，A D S腳為自適應(yīng)延遲死區(qū)時(shí)間設(shè)置端，接地表示輸出延遲死區(qū)時(shí)間設(shè)為最大。限流調(diào)節(jié)器輸出端也接到UCC3895的EAOUT腳，故障保護(hù)電路接到CS腳實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的故障保護(hù)功能。
故障保護(hù)電路設(shè)計(jì)
UCC3895的CS腳有過流保護(hù)功能，當(dāng)CS腳電壓高于2.5V時(shí)，UCC3895芯片將會被軟關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)脈沖被封鎖，CS腳低于2.5V，芯片將進(jìn)入下一個(gè)軟啟動(dòng)過程。如圖5所示，保護(hù)電路的設(shè)計(jì)就是基于CS腳的過流保護(hù)功能，正常情況下保護(hù)電路的輸出為低電平，一旦出現(xiàn)輸出過壓、過流、過溫等故障，相應(yīng)的電壓比較器輸出高電平，同時(shí)故障信號被單片機(jī)檢測，通過單片機(jī)數(shù)字控制也可使電壓比較器輸出為高電平，開關(guān)管T1導(dǎo)通，輸出一個(gè)高于2.5V的高電平至CS腳，使芯片封鎖驅(qū)動(dòng)信號，從而使主電路停止工作，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的數(shù)字模擬雙重保護(hù)功能。
限流值可調(diào)的限流環(huán)電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)與電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)部分電路和電源狀態(tài)顯示電路分別如圖7和圖8所示。單片機(jī)部分引腳功能分配如下：AN0腳是限流信號檢測，AN1腳是輸出電壓檢測，AN2腳是輸出電流檢測，AN4腳是溫度檢測，其中AN0、AN1、AN2、AN4腳均為A/D轉(zhuǎn)換端口。CCP2腳（PWM端口）提供可調(diào)的限流調(diào)節(jié)器的限流參考值，CCP1腳（PWM端口）提供可調(diào)的電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓參考值，SCK、SDO、RB4腳用于電源狀態(tài)顯示，RB1腳（I/ O口）為單片機(jī)數(shù)字控制。單片機(jī)通過SPI（同步串行通訊）向移位寄存器SN74HC164發(fā)送電源當(dāng)前工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，由移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并輸出給顯示模塊。單片機(jī)RB4腳（I/O口）控制發(fā)光二極管的供電電壓，在剛開機(jī)還沒有采集工作狀態(tài)之前，保證所有二極管不工作。單片機(jī)SCK（時(shí)鐘）腳接在三個(gè)移位寄存器的脈沖輸入口（CLK）作為脈沖輸入。單片機(jī)SDO（SPI通訊數(shù)據(jù)輸出）腳接到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入口（A、B腳），并把三個(gè)移位寄存器接到一起串聯(lián)使用。通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示輸出電流值，通過4個(gè)LED燈圖11 突加突減負(fù)載電壓波形的亮滅表示電源當(dāng)前的工作狀態(tài)，其中發(fā)光二極管D4（綠燈）燈亮表示電源正常工作，D3（紅燈）燈亮表示輸出過壓故障，D2（紅燈）燈亮表示輸出限流，D1（紅燈）燈亮表示過溫故障。
調(diào)壓電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)CCP1腳為PWM波端口，可以通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比產(chǎn)生不同的電壓。如圖9所示，PWM信號經(jīng)過濾波電路由數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸入到由運(yùn)放5構(gòu)成的電壓跟隨器進(jìn)行緩沖與隔離，該模擬電壓與參考電壓VDD疊加構(gòu)成分壓電路，分壓信號輸入到由運(yùn)放6構(gòu)成的電壓跟隨器正向輸入端。輸出端經(jīng)過濾波電路接到UCC3895芯片電壓調(diào)節(jié)器參考電壓端（EAP）。改變CCP1的PWM波占空比即可調(diào)整電壓調(diào)節(jié)器參考電壓，進(jìn)而改變電源輸出電壓。圖中由R2、R3、R4構(gòu)成的分壓電路可以設(shè)定PWM占空比為最低時(shí)電壓調(diào)節(jié)器參考電壓的最低值，保證電源電壓的最低輸出。可調(diào)電阻R2的作用是調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器參考電壓的范圍，改變R2的值，在輸出占空比范圍不變的情況下，輸出參考電壓的范圍可以進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而改變電源輸出電壓的范圍。圖12 過載限流波形
實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
圖10是直流開關(guān)電源上電輸出電壓瞬態(tài)波形，上電輸出瞬態(tài)電壓的超調(diào)量為1.1%，調(diào)整時(shí)間為50ms，穩(wěn)態(tài)誤差為0.5V。圖11是直流開關(guān)電源突加突減負(fù)載輸出電壓瞬態(tài)波形，突加突減負(fù)載輸出瞬態(tài)電壓的恢復(fù)時(shí)間為30ms，電壓動(dòng)態(tài)降落為22%。圖12是突加過載限流波形，過流后限流環(huán)起作用，通過調(diào)節(jié)輸出電壓，使得電流很快限制在限流值上。
【關(guān)鍵詞】有源電力濾波器（APF）TMS320F28335芯片；驅(qū)動(dòng)電路；相位檢測電路
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電力電子變流裝置被廣泛使用，隨著電網(wǎng)中不可控整流及變頻調(diào)速裝置等非線性負(fù)荷的不斷增加，電網(wǎng)的諧波成分劇增，嚴(yán)重影響了電能質(zhì)量，有源電力濾波器（APF）以動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能快速精確補(bǔ)償變化的所有諧波電流，其控制策略選擇靈活，具有很大的性能提升潛力。
1.有源電力濾波器（APF）簡介
APF是一種動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功和負(fù)序的新型電力電子裝置，利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的
2.實(shí)驗(yàn)平臺樣機(jī)設(shè)計(jì)
根據(jù)有源濾波器構(gòu)成原理，本文針對三相三線制非線性負(fù)載設(shè)計(jì)了容量為50KVA的有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)平臺。主電路結(jié)構(gòu)由非線性負(fù)載，IGBT逆變模塊，LCL濾波器，直流電容，充放電路等組成，如圖1所示。
2.1主電路設(shè)計(jì)
主電路工作原理：三相電源給非線性負(fù)載供電，因?yàn)樨?fù)載的特性電網(wǎng)會產(chǎn)生大量的非線性諧波電流，同時(shí)控制IGBT產(chǎn)生逆變電流，經(jīng)過LCL濾波以后補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的非線性諧波電流，逆變部分直流側(cè)電容的作用是穩(wěn)定逆變器的直流電壓，類似直流電源的作用。
圖1 APF主電路原理圖
控制電路中采樣信號經(jīng)過信號調(diào)理，除掉高頻噪聲，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入DSP，DSP控制完成諧波電流計(jì)算，參考電流及參考電壓的計(jì)算，產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號，經(jīng)CPLD邏輯判斷后，送入驅(qū)動(dòng)芯片經(jīng)過功率放大后來驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，從而補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，使流入到電網(wǎng)的電流波形近似為正弦波。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)要求如下表1。主要元器年選擇如表2
2.2電網(wǎng)電壓相位檢測電路設(shè)計(jì)
相位檢測電路由兩個(gè)運(yùn)放電路加一個(gè)比較器組成。
其中前一運(yùn)放有一可調(diào)電阻，設(shè)計(jì)時(shí)要保證在諧振頻率處的幅值增益為1，而諧振頻率可以通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)，按照設(shè)計(jì)要求第一個(gè)運(yùn)放的輸出信號與輸入信號的相位可調(diào)范圍為90°～270°，第二個(gè)運(yùn)放的相位固定延遲為180°，這樣調(diào)節(jié)R2使總延時(shí)為360°。從而達(dá)到調(diào)節(jié)延遲信號相位的目的。電網(wǎng)電壓信號為周期性信號，頻率變化范圍很小，這樣就可以用上周期的相位信息來得到本周期的相位信息。
2.3驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
對于 DSP 發(fā)出的IGBT 驅(qū)動(dòng)信號，由于DSP引腳的驅(qū)動(dòng)功率不夠，需要有專門的驅(qū)動(dòng)芯片對信號進(jìn)行功率放大。目前，IGBT的驅(qū)動(dòng)廣泛使用比較成熟可靠M57962作為驅(qū)動(dòng)芯片，能為控制器產(chǎn)生的PWM信號提供足夠的功率放大， M57962輸出驅(qū)動(dòng)信號為15V高電平和-9V低電平，同時(shí)提供了一個(gè)檢測錯(cuò)誤的輸出引腳。當(dāng)M57962的驅(qū)動(dòng)信號為高電平時(shí)，如果這時(shí)檢測到1腳的電平為高，則M57962就判斷系統(tǒng)出現(xiàn)了短路故障，通常1腳接到功率開關(guān)管的集電極，這樣當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號為高，如果集電極與源極之間的電壓過高就可以判斷出系統(tǒng)出現(xiàn)了短路故障。
2.4邏輯信號處理
（1）故障信號鎖存
要求對所有的硬件故障信號都鎖存，以免系統(tǒng)發(fā)生意外故障，同時(shí)DSP重新啟動(dòng)以后能夠清除原來已經(jīng)鎖存的故障信號。每一相的故障信號鎖存處理原理是一樣的，
（2）逆變器的硬件死區(qū)
逆變器的上下橋臂要互鎖輸出，同時(shí)上下橋臂之間要有一段死區(qū)時(shí)間。其中國CLOCK信號由外部晶振提供，實(shí)驗(yàn)所用的晶振為16MHz，經(jīng)過4分頻后，再經(jīng)過16分頻，產(chǎn)生的死區(qū)延時(shí)約為4us。
（3）故障信號的邏輯運(yùn)算
實(shí)驗(yàn)設(shè)定低電平表示故障信號，所以只要將所有的故障信號相與得出一路總的故障信號，然后用這一總的故障信號來切斷PWM信號輸出。
3.軟件流程設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)采用基于DSP F28335為控制核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)，F(xiàn)28335的主頻達(dá)150MHz，具備32位浮點(diǎn)處理單元， F28335能提供三相互補(bǔ)的PWM波輸出引腳，F(xiàn)28335功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快。程序整體框圖如圖8所示。
程序流程：在主程序中，先分配好變量，然后賦給變量初值，然后就進(jìn)入死循環(huán)，在死循環(huán)中不斷的檢測系統(tǒng)有沒有發(fā)生故障，如果有則置位相應(yīng)的保護(hù)標(biāo)志位。在DSP外部中斷1的引腳輸入的是電網(wǎng)電壓的同步信號；由于電網(wǎng)電壓頻率為50Hz，因此實(shí)驗(yàn)沒有設(shè)計(jì)鎖相環(huán)，而是利用電網(wǎng)電壓的同步信號和DSP周期中斷信號來估計(jì)電網(wǎng)電壓的相位。在周期中斷中，先檢測保護(hù)標(biāo)志位判斷系統(tǒng)有沒有發(fā)生故障，如果有則切斷PWM信號輸出，如果沒有就開始AD采樣，然后計(jì)算輸出PWM信號去控制功率開關(guān)管。
4.結(jié)論
本文介紹了并聯(lián)型三相三線制APF的工作原理與構(gòu)成，較為詳細(xì)的探討了關(guān)于50KVA容量APF實(shí)驗(yàn)平臺的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，給出了關(guān)鍵硬件控制電路原理圖，對電路結(jié)構(gòu)，和控制系參數(shù)，進(jìn)行了設(shè)定。并對系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)做了流程設(shè)計(jì)， 實(shí)驗(yàn)表明該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)能有效補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波電流及無功功率。降低諧波畸變，改善系統(tǒng)電能質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]仇志凌. 基于LCL濾波器的三相三線并網(wǎng)變流器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[博士學(xué)位論文]. 杭州：浙江大學(xué)，2009.
