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模擬集成電路的設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞 模擬集成電路 CAD 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002—7661（2012）21—0006—01

在當(dāng)今信息時(shí)代，微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。集成電路（ Integrated Circuit， IC）作為微電子技術(shù)的核心，是整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)和信息社會(huì)最根本的技術(shù)基礎(chǔ)。發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)對(duì)提高技術(shù)的創(chuàng)新基礎(chǔ)和競(jìng)爭(zhēng)能力具有非常重要的作用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和人民文化生活等各方面都發(fā)揮著巨大的作用，也是一個(gè)國(guó)家參與國(guó)際化政治、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。模擬集成電路是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字化系統(tǒng)之間的橋梁，是現(xiàn)代信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。發(fā)展電子信息化，必須發(fā)展模擬IC技術(shù)。為了提高我國(guó)模擬IC電路的水平，不但要在產(chǎn)業(yè)化方面做出巨大的努力，還需培養(yǎng)出更多的高質(zhì)量人才。事實(shí)上，模擬集成電路設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)、實(shí)踐內(nèi)容多的微電子學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向，因而在教學(xué)課程設(shè)置時(shí)不僅要努力加強(qiáng)理論教學(xué)，還需加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力?！赌M集成電路CAD》課程作為模擬集成電路設(shè)計(jì)方向的核心基礎(chǔ)課程，其教學(xué)的好壞關(guān)系到學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計(jì)方面的發(fā)展前景。在此背景下，根據(jù)重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院微電子學(xué)專業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合筆者多年集成電路實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)以及多年教學(xué)實(shí)踐，擬從以下幾個(gè)方面對(duì)《模擬集成電路CAD》課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。

一、理論教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)

《模擬集成電路CAD》是模擬集成電路設(shè)計(jì)方向的一門核心基礎(chǔ)課，與其他電路基礎(chǔ)課一樣，具有承上啟下的作用。而模擬集成電路具有概念細(xì)節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)中學(xué)生普遍反映較難學(xué)習(xí)。在設(shè)置授課內(nèi)容時(shí)，不僅要夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生的分析與設(shè)計(jì)能力，還要盡量避免與《模擬CMOS集成電路》等課程的知識(shí)重復(fù)的問題。

根據(jù)教學(xué)大綱以及課程內(nèi)容設(shè)置原則，《模擬集成電路CAD》理論教學(xué)定為32學(xué)時(shí)，并將講授內(nèi)容分為以下幾部分：第一部分，MOS仿真模型及CMOS模擬集成電路CAD；第二部分，單元電路設(shè)計(jì)、仿真及分析；第三部分，偏置電路設(shè)計(jì)、仿真及分析；第四部，跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)。在授課過程中，以簡(jiǎn)單CMOS模擬集成電路基本單元分析為主，復(fù)雜CMOS模擬集成電路分析為輔；以分析能力培養(yǎng)為主，設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為輔；激勵(lì)學(xué)生CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)的興趣。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力為目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生建立起CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)流程的概念、熟練掌握各個(gè)環(huán)境的工具使用，能解決模擬集成電路設(shè)計(jì)仿真過程出現(xiàn)的問題，促使理論知識(shí)的理解和深化，因而設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)體系具有重要意義。同時(shí)，Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成電路設(shè)計(jì)工具廠商提供的EDA工具是目前集成電路設(shè)計(jì)公司最廣泛使用的工具。為了使學(xué)生在畢業(yè)后能很快適應(yīng)崗位、能盡快進(jìn)入角色，有必要使學(xué)生學(xué)習(xí)使用這類先進(jìn)的EDA工具，從而真正幫助學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)。根據(jù)這一原則，《模擬集成電路CAD》實(shí)驗(yàn)教學(xué)定為32學(xué)時(shí)，并開設(shè)如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一，IC設(shè)計(jì)工具—Cadence的ADE與版圖大師等的使用；實(shí)驗(yàn)二，CMOS兩級(jí)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)、版圖繪制與驗(yàn)證；實(shí)驗(yàn)三，CMOS帶隙基準(zhǔn)參考的設(shè)計(jì)、版圖繪制與驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)過程中，一人為一組，有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。

三、改革教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段

教學(xué)內(nèi)容體系確定后，采用什么樣的教學(xué)方法與教學(xué)手段是非常重要的。采用有效的教學(xué)方法并結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)手段，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能動(dòng)性，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)以教為中心到以學(xué)為中心的轉(zhuǎn)換，突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性，從而獲得好的教學(xué)成果。

針對(duì)CMOS模擬集成電路具有概念細(xì)節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)，在（下轉(zhuǎn)第10頁(yè)）（上接第6頁(yè)）教學(xué)手段上以多媒體教學(xué)為主，傳統(tǒng)黑板板書為輔，同時(shí)在課堂上以動(dòng)畫的形式展現(xiàn)當(dāng)前CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)趨勢(shì)及其技術(shù)特點(diǎn)，從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。

四、考核方式的改革

考核是對(duì)學(xué)習(xí)的結(jié)果做出評(píng)估，是反映教學(xué)效果的手段。而課程開設(shè)能否達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)，課程的考核方式有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的考核方式為試卷筆試與平時(shí)成績(jī)結(jié)合的方式。針對(duì)《模擬CMOS集成電路》課程特點(diǎn)，考核方式作如下嘗試：結(jié)合課程的專業(yè)特點(diǎn)，采用提交論文和現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合的考核方式。針對(duì)課程的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)幾個(gè)課外小題目，讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成電路設(shè)計(jì)并撰寫小論文，從而增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考與實(shí)踐動(dòng)手能力。在每個(gè)題目完成后，教師要求學(xué)生在提交論文時(shí)做好答辯ppt，并利用專門時(shí)間進(jìn)行5分鐘左右的答辯，并接受教師和同學(xué)的提問。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生更加重視實(shí)踐性環(huán)節(jié)，強(qiáng)化技能水平的提高。

教學(xué)過程是一個(gè)不斷探索、總結(jié)與創(chuàng)新的過程。要實(shí)現(xiàn)《模擬集成電路CAD》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，筆者將加強(qiáng)與同行交流學(xué)習(xí)，進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及考核方式等，以期改善教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐世六.軍用微電子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].微電子學(xué)，2004，34（1）：l—6.

模擬集成電路的設(shè)計(jì)范文第2篇

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(xué)集成電路設(shè)計(jì)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(xué)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(xué)開展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。首先，在課程設(shè)置與課時(shí)安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于部分課程調(diào)整其所開設(shè)的學(xué)期及課時(shí)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(jìn)行適當(dāng)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(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門級(jí)電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對(duì)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(shí)都是一知半解，因此對(duì)門級(jí)電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識(shí)，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會(huì)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(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識(shí)首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對(duì)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(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時(shí)會(huì)更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時(shí)也避免了內(nèi)容重復(fù)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(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競(jìng)爭(zhēng)，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識(shí)儲(chǔ)備不足、實(shí)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(xué)期中基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時(shí)能夠確保擁有足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個(gè)人爭(zhēng)得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。第三，在選擇優(yōu)秀國(guó)內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，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(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時(shí)了解前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

二、變革教學(xué)理念與模式

CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國(guó)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(xué)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。在實(shí)際教學(xué)過程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SARADC）”的課題項(xiàng)目開展教學(xué)內(nèi)容，將各個(gè)獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時(shí)，通過以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過對(duì)新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎(jiǎng)勵(lì)加分的形式以激發(fā)學(xué)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(xué)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(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對(duì)于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)。可通過參加研討會(huì)、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)定期邀請(qǐng)校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。

三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)

首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，為今后競(jìng)爭(zhēng)打下良好的基礎(chǔ)。2009—2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對(duì)目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要。其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)。如通過運(yùn)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(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐返脑O(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對(duì)于數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會(huì)貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊(cè)，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊(cè)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。

四、搭建校企合作平臺(tái)

模擬集成電路的設(shè)計(jì)范文第3篇

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國(guó)家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號(hào)文件),2011年1月28日,國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進(jìn)口。2014年3月5日,國(guó)務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái),在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn),引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國(guó)家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國(guó)芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求,2001年,教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。

我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。

一、專業(yè)課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)?！皩I(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí),將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。

但國(guó)內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時(shí)量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門課程中去。

2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒學(xué)好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中,沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進(jìn)入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí),如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3. 課程內(nèi)容理論性太強(qiáng),嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng),公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí),過分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業(yè)課程體系改革的主要措施

1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”,實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí),環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個(gè)本科專業(yè)

大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí),為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起,課時(shí)量為64學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí),又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門課程的開課時(shí)間從第6周開始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為8~19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對(duì)于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專心考研;同時(shí),對(duì)于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識(shí),為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開始開設(shè),時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才,需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長(zhǎng)的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。

對(duì)于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí),也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中,總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變,理論課由原來的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí),融會(huì)貫通,有效地促進(jìn)教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

模擬集成電路的設(shè)計(jì)范文第4篇

關(guān)鍵詞:差分放大器 Cadence 優(yōu)化

中圖分類號(hào): TQ153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-3973 (2010) 02-107-01

1簡(jiǎn)介

差動(dòng)放大電路(簡(jiǎn)稱差放)作為模擬集成電路中使用最廣泛的單元電路,不僅可與另一級(jí)差放直接級(jí)聯(lián)(直接耦合),而且它具有優(yōu)異的差模輸入特性。它幾乎是所有集成運(yùn)放,數(shù)據(jù)放大器,模擬乘法器,電壓比較器等電路的輸入級(jí),又幾乎完全決定著這些電路的差模輸入特性,共模抑制特性,輸入失調(diào)特性和噪聲特性。

2工程項(xiàng)目總結(jié)

2.1電路分析及仿真

做為一個(gè)簡(jiǎn)單的差放負(fù)載為純電阻,且兩個(gè)MOS管的寬長(zhǎng)比設(shè)為30. 差動(dòng)放大電路的增益 相同尺寸的共源電路的增益為9.91,由此可看出負(fù)載為電阻的差放的放大倍數(shù)與共源電路基本相當(dāng)。因?yàn)閼?yīng)用半邊等效電路可得雙端輸入、雙端輸出的差放對(duì)的放大倍數(shù)是和半邊的共源放大電路的放大倍數(shù)相同的。

估算圖1的漏極靜態(tài)電壓與增益:

與仿真結(jié)果接近。

2.2差放的優(yōu)化

通過改變電路結(jié)構(gòu)或某些參數(shù)可以對(duì)提高電路增益有貢獻(xiàn)。

(方法一)若把差放管的負(fù)載電阻改為電流源(如圖2),可以增加電路的增益。

輸入圖2 電路,理論上說,調(diào)整R3 可以調(diào)整電流源M5 的電流。通過調(diào)整R3 電阻將差放管的漏極電流壓調(diào)到和步驟1 電路相近的電壓值,此電路的電壓增益經(jīng)仿真為19。改變偏置電壓,R5和R4的阻值可以相應(yīng)提高增益,但調(diào)整電路中的R5改變NMOS管N3的漏極電流,因?yàn)镹3作為整個(gè)差放電路的尾電流,所以提高尾電流,因此調(diào)整電路中的R5使其工作在飽和區(qū)。差放管的負(fù)載電阻改成電流源,理想的電流源內(nèi)阻無窮大,由可得可以提高電路的增益,但漏極電流和跨導(dǎo)之間要有折中考慮,經(jīng)過幾次仿真很難放大1000倍。而且對(duì)于給定的偏置電流和輸入器件的尺寸,電路的增益與PMOS管的過驅(qū)動(dòng)電壓成比例變化,電路的增益變大了,那么對(duì)應(yīng)的PMOS的過驅(qū)動(dòng)電壓就會(huì)變大,在電源電壓不變時(shí),漏極電壓就會(huì)相應(yīng)變小從而不好調(diào)節(jié)漏極電壓。

(方法二)若改為圖1的差分電路,為去掉負(fù)載電流源的阻性,在每一個(gè)輸出端與之相應(yīng)的電阻之前加入了M6和M7的源跟隨器,這是一個(gè)共模電平的檢測(cè)電路,,經(jīng)過檢測(cè)電路又反饋到尾電流。但放大倍數(shù)不會(huì)改變。因?yàn)椴荒鼙ＷC尾電流的大小和負(fù)載的電流源的電流是否呈2倍的關(guān)系,即P型電流源和N型電流源很難做到平衡, 流過放大器的本征輸出阻抗,會(huì)產(chǎn)生的輸出電壓的變化,可能驅(qū)動(dòng)P型電流源或N型電流源進(jìn)入線性區(qū),在高增益放大電路中,輸出共模電平對(duì)器件的特性和失配相當(dāng)敏感,而且不能通過差放反饋達(dá)到穩(wěn)定,因此通過共模反饋網(wǎng)絡(luò)來檢測(cè)兩個(gè)輸出端的共模電平,同一參考電壓比較,將誤差送回偏置網(wǎng)絡(luò),即下面的尾電流的柵極,調(diào)整柵壓,從而達(dá)到調(diào)整尾電流,進(jìn)而達(dá)到調(diào)整尾電流和負(fù)載電流源電流的目的,穩(wěn)定共模電壓。

由仿真結(jié)果可計(jì)算

模擬集成電路的設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞：CAA CAD；增益；增益帶寬積；上限截止頻率

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0119-02

隨著大規(guī)模集成電路和電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，電子電路的分析與設(shè)計(jì)方法發(fā)生了重大改革，以計(jì)算機(jī)輔助分析與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)稱CAA與CAD）為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中。它改變了以定量估算和電路實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，將電子線路課程內(nèi)容與CAA、CAD緊密結(jié)合起來是教學(xué)改革的需要。

一、CAA、CAD工具

由于模擬電路在性能上的復(fù)雜性和電路結(jié)構(gòu)的多樣性，對(duì)仿真工具的精度、可靠性、收斂性以及速度等方面都有相當(dāng)高的要求。Pspice是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的模擬電路通用仿真工具。它采用數(shù)學(xué)模型和仿真算法，利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、存儲(chǔ)和圖形處理的高速和高效率，以電路理論為依據(jù)，無需任何實(shí)際元器件，用事先設(shè)計(jì)出的各種功能的應(yīng)用程序，取代大量的儀器儀表。學(xué)生可以通過逼真的特性曲線更全面地理解書本上很抽象的概念，使課堂教學(xué)收到事半功倍的效果。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過這些應(yīng)用程序?qū)﹄娐愤M(jìn)行各種分析、計(jì)算和效驗(yàn)。它就相當(dāng)于一個(gè)現(xiàn)代化的電子線路實(shí)驗(yàn)室，可以對(duì)電子系統(tǒng)及VLSI的整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行逼真的模擬。這不僅使設(shè)計(jì)達(dá)到高質(zhì)量、高可靠性，而且降低了成本，縮短了開發(fā)周期。

二、實(shí)例分析

圖1為單管共發(fā)射極放大電路的原理圖。設(shè)晶體管的參數(shù)為：βF=100，RBB'=80Ω，CJC0=2.5PF，fT=400MHZ，VA=∞。

①調(diào)解偏置電壓VBB使ICQ≈1mA。②計(jì)算電路的上限截止頻率fH和增益帶寬積G?BW；③分別將RBB改為200Ω，將RS改為1KΩ，將CJC0改為9PF，其它參數(shù)不變，重復(fù)②中的計(jì)算；④設(shè)RS改為500Ω，AVS＞30，fH＞4MHZ。試設(shè)計(jì)電路元件參數(shù)。輸入網(wǎng)單文件如下：

A CE AMP；VS 1 0 AC 1；RS 1 2 200；C1 2 3 10U；RB 3 4 20K；VBB 4 0 0.92；Q1 5 3 0 MQ；RC 6 5 2K；VCC 6 0 12；.MODEL MQ NPN IS=1E-15 RB=80 CJC=2.5P TF=3.7E-10 BF=100；.OP；.DC VBB 0 2 0.01；*.AC DEC 10 0.1 100MEG；.PROBE；.END

運(yùn)行結(jié)果分析：

①ICQ-VBB曲線如圖2所示。可以看出，當(dāng)VBB=0.92V時(shí)，ICQ=1mA。VBB的數(shù)值可作為偏置電路設(shè)計(jì)的依據(jù)。

②電壓增益AVS的幅頻特性曲線如圖3中以符號(hào)標(biāo)示的曲線所示，可得出中頻增益AVS≈70.4，fH≈6.21MHZ，因而G?BW=440.3MHZ。

③將RBB′由80Ω增加到200Ω，其它參數(shù)不變，其AVS的幅頻特性曲線如圖3中的符號(hào)■標(biāo)示的曲線所示，AVS≈67.2，fH≈4.53MHZ，因而G?BW=304.3MHZ。中頻增益略有下降，上限截止頻率明顯降低。

④將RS由200Ω改為1KΩ時(shí)，其AVS的幅頻曲線如圖3中的以符號(hào)標(biāo)示的曲線所示。AVS≈53.4，fH≈2.17MHZ，G?BW≈115.9MHZ。中頻增益、上限截止頻率及G?BW都明顯下降，可見RS對(duì)高頻響應(yīng)特性影響較大。

⑤將CJC0由2.5PF增大到9PF時(shí)，AVS的幅頻特性曲線如圖3中的以符號(hào)標(biāo)示的曲線所示。AVS≈70.4，fH≈1.8MHZ，G?BW≈127.4MHZ。即增大CJC0對(duì)中頻增益沒有影響，但卻使fH明顯下降。

⑥當(dāng)RS=500Ω時(shí)，可通過減小RC（=1.2KΩ），而其它參數(shù)不變來滿足設(shè)計(jì)要求。AVS的幅頻特性曲線如圖4所示?？梢?，AVS≈38，fH≈5.13MHZ。

通過圖形曲線的分析結(jié)果，驗(yàn)證了課本的基本理論，即，選擇RBB′、Cb′c小的晶體管，盡量減小信號(hào)源內(nèi)阻RS（恒壓激勵(lì)）可以獲良好的高頻響應(yīng)特性。此外，減小負(fù)載電阻Rc、提高晶體管的fT，可提高高頻特性。

可見，電子線路課程引進(jìn)CAA、CAD技術(shù)，一方面可以使學(xué)生了解并掌握集成電路和電子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)工具的功能，掌握現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)技術(shù)與方法；另一方面，更深入地學(xué)習(xí)和理解電子線路課程中各章節(jié)內(nèi)容的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用，提高分析問題和解決問題的能力，擴(kuò)展知識(shí)面，為今后從事集成電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，能正確使用和設(shè)計(jì)模擬集成電路，更快地進(jìn)入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域，打下良好的基礎(chǔ)。

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