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電路設(shè)計思想范文第1篇

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)村；公路建設(shè)；思考

“要想富，先修路”，這是已被農(nóng)村發(fā)展實踐所證明的真理。鄉(xiāng)村公路作為國道、省道的延伸和補充，它在社會經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著不可低估的作用。但由于種種原因鄉(xiāng)村公路的建設(shè)和發(fā)展與國道、省道無法相提并論，尤其是貧困山區(qū)縣市的鄉(xiāng)村公路建設(shè)發(fā)展滯后，阻礙了貧困山區(qū)與外部整個的溝通，制約了山區(qū)群眾觀念更新和對外部環(huán)境的了解，使外界的工藝品輸不入，農(nóng)民的山貨、鮮貨等特產(chǎn)品運不出，運輸成本高，貨主收效低，成為山區(qū)人民脫貧致富的“瓶頸”和“攔路虎”。

我們盤縣是六盤水市的經(jīng)濟、文化中心，120余萬人口，境內(nèi)有320國道、212省道、滬昆高速公路貫穿于盤縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，水盤高速正在如火如荼的建設(shè)，盤興高速即將啟動建設(shè)。盡管如此，鄉(xiāng)村公路建設(shè)與發(fā)達地區(qū)相比，仍相差甚遠(yuǎn)。就其主要原因有：

一、 配套資金短缺，地方投入不足

在目前分稅制財政體制下，山區(qū)財政收入雖然每年增長幅度可觀，而可用財力十分拮據(jù)，因而不可能拿出較多的財力用于鄉(xiāng)村公路建設(shè)。盡管如此，盤縣在“吃飯”都難以為繼的困境下，每年從財政預(yù)算中擠出資金，支持鄉(xiāng)村公路建設(shè)，但由于山區(qū)自然條件惡劣，山高路險，修路成本費用過大，有的甚至要打遂洞架橋梁，地方財政投入的資金無疑顯得杯水車薪。如果出現(xiàn)意外，財政短收，原已預(yù)算安排的公路建設(shè)專款很難保證到位。

二、管護投入不到位，形成了鄉(xiāng)村公路只建不養(yǎng)的局面

常言道：“一年建好兩年修，三年不養(yǎng)就要丟”。目前，國家對公路養(yǎng)護、管護投入主要傾斜于國道和省道，對公路管護人員的經(jīng)費實行以路養(yǎng)路，有效的資金集中在國道、省道的維修養(yǎng)護和擴建上，而鄉(xiāng)村公路的管護、養(yǎng)護投入得不到保障，尤其是山區(qū)地勢險要，線路長，路況差，鄉(xiāng)村公路養(yǎng)護成了無娘的 “孤兒”無照應(yīng)，再加上在修路、修橋都無能為力的情況下，拿出資金保證鄉(xiāng)村公路養(yǎng)護更顯得蒼白無力。雖然有的村通了路，但彎急、路陡，路況差，有的通路不通車，而這些公路又都不是國家養(yǎng)護的對象，鄉(xiāng)村苦于財力，人力的拮據(jù)，無力對此進行有效的管護，更由于缺乏相應(yīng)的約束機制和監(jiān)督機制，管理人員松散，敷衍了事，有的只求管護報酬到手，不管路況養(yǎng)護好壞和暢通，一遇陰雨洪水，路垮道阻，過路群眾苦不堪言，過路司機怨聲載道，鄉(xiāng)村公路的質(zhì)量和運輸效益很難得到保障，并且存在嚴(yán)重的安全隱患。

三、農(nóng)村公路管理滯后，監(jiān)管不力，管理體制、機制不健全

長期以來，由于種種原因，農(nóng)村公路沒有被擺在與城市交通的重要位置，農(nóng)村公路建設(shè)質(zhì)量很難升級達標(biāo)，管理滯后，更由于農(nóng)村山大人稀，線長面廣，僅靠縣級路政管理部門“鞭長莫及”。農(nóng)村公路的管理形成“真空”，農(nóng)村公路被損壞現(xiàn)象時有發(fā)生，再加上近幾年來，隨著新農(nóng)村的建設(shè)，農(nóng)村公路作為新農(nóng)村建設(shè)的重要組成部分，交通部將農(nóng)村公路列入重要議事日程，啟動了大規(guī)模農(nóng)村公路建設(shè)。農(nóng)村公路由“通達”上升為“通暢”，產(chǎn)生了由量變到質(zhì)變的一個飛躍，農(nóng)村公路建設(shè)的數(shù)量和質(zhì)量突飛猛進，全國新改建農(nóng)村公路130萬公里。村通油路達80%以上，全市鄉(xiāng)級公路管養(yǎng)人員分布不均，有的地方人多路少，有的地方路多人少，甚至有個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有管養(yǎng)單位，且養(yǎng)護資金渠道不暢，體制、機制不健全。

四、公路建設(shè)缺乏穩(wěn)定規(guī)劃

“上有千條線，下只有一根針”，鄉(xiāng)鎮(zhèn)苦于人最少，事最多，應(yīng)酬多；在加上連你吃飯、保穩(wěn)定都很難的鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府，要求他們拿出修建鄉(xiāng)村公路建設(shè)規(guī)劃并付諸于實施，確實是心有余而力不足，有的即使納入計劃，終因財力有限，不能付諸實施，使計劃常常難以實施甚至不能顧及。

鑒于以上情況，我認(rèn)為：鄉(xiāng)村公路的建設(shè)，尤其像我們盤縣這樣的邊遠(yuǎn)地區(qū)，應(yīng)納入國家基本建設(shè)，小城鎮(zhèn)序列，實行多元化的投入機制，管養(yǎng)應(yīng)以地方及農(nóng)民為主，有條件的地方成立公路養(yǎng)護協(xié)會，明確鄉(xiāng)村公路養(yǎng)護職責(zé)，建立完善對鄉(xiāng)村公路建設(shè)管護監(jiān)督機制。

五、建立多元化的投入機制，設(shè)立農(nóng)村公路養(yǎng)護資金專戶

鄉(xiāng)村公路雖然是國家的公路的一個重要組成部分，但由于我國幅源遼闊，鄉(xiāng)村公路完全依靠國家投入已不能成為現(xiàn)實，必須建立多元化的投入機制，一是要建立層層配套機制。國家每年要從農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)資金，扶貧資金，以工代賑資金，車購稅、原民工建勤中央轉(zhuǎn)移支付資金，國家征收的公路養(yǎng)路費中要安排一定比例的公路建設(shè)發(fā)展基金。鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府要從當(dāng)年小城鎮(zhèn)建設(shè)資金中安排10%-20%，，從當(dāng)年財政收入中拿出1%，村委會從每年村級積累中拿出10%，從村組企業(yè)利潤提出5%，用于鄉(xiāng)村公路建設(shè)；三是建立滾動發(fā)展機制，本著“取之于民，用之于民”的原則，通過合格的審批程序，對各過往車輛采取有償使用的辦法或通過“一事一議”，農(nóng)民自籌資金，本著誰受益，誰負(fù)擔(dān)，誰投資，分級負(fù)責(zé)，縣路縣管，鄉(xiāng)路鄉(xiāng)管，村組公路村民自養(yǎng)。對某些重點路段，重點橋涵實行產(chǎn)權(quán)買斷，由買斷方收益，賣斷資金由地方財政集中管理，用于鄉(xiāng)村公路的建設(shè)和養(yǎng)護。

六、建立科學(xué)的管養(yǎng)機制，實行管、養(yǎng)分離，完善鄉(xiāng)村公路監(jiān)督體系

建是基礎(chǔ)，管是關(guān)鍵。地方政府要把鄉(xiāng)村公路的養(yǎng)護納入當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂?，實現(xiàn)經(jīng)濟騰飛重要議事日程。在公路養(yǎng)護形式上，可采取屬地管護，屬段管護，在誰的地盤就劃歸誰管護，有條件的可把某一段劃歸某一個單位，有關(guān)責(zé)任人簽訂目標(biāo)責(zé)任，最終要實行年終考核兌現(xiàn)，并定期對公路的管護及公路兩旁的綠化進行檢查和督辦、通報，強化公路服務(wù)中心的服務(wù)職能，加強對公路養(yǎng)護資金的監(jiān)管力度，把養(yǎng)護資金與工程進度掛鉤，按工程進度及完成質(zhì)量考核驗收，把監(jiān)督管理始終貫穿于養(yǎng)護工作的全過程，注重事前、事中、事后的監(jiān)督，確保養(yǎng)護資金的使用效益。同時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府要組織服務(wù)中心積極介入鄉(xiāng)村公路建設(shè)的監(jiān)督管理，監(jiān)督工程規(guī)劃的編制和落實，參與公路建設(shè)中的工程預(yù)決算，積極推行公路建設(shè)專用物資政府采購制，工程建設(shè)招標(biāo)制，堵塞鄉(xiāng)村公路建設(shè)和維護中管理的漏洞。定期或不定期對公路建設(shè)和公路養(yǎng)護目標(biāo)責(zé)任制落實兌現(xiàn)的監(jiān)督檢查，防止責(zé)任不明、措施不力現(xiàn)象的發(fā)生。保證?？顚Ｓ茫档托藿ňS護公路的成本，不斷提高鄉(xiāng)村公路在經(jīng)濟建設(shè)中的重要作用。

七、加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路服務(wù)中心監(jiān)管力量，提高服務(wù)中心人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)

當(dāng)前，正是新農(nóng)村建設(shè)的關(guān)鍵時期，鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級的公路監(jiān)督機構(gòu)只能加強、不能剝?nèi)酰屑壷鞴懿块T應(yīng)加大對基層公路服務(wù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，提高服務(wù)人員的本領(lǐng)。按照公路里程、鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土面積，因地制宜，在全市范圍內(nèi)平衡管理人員及養(yǎng)護資金，充分發(fā)揮基層公路建設(shè)養(yǎng)護服務(wù)中心的作用，有效解決市級管理部門“鞭長莫及”的現(xiàn)象，充分調(diào)動基層管理人員的積極性和主動性，加強對現(xiàn)有通暢工程的日常維護和管理，搞好村級公路的“限載治超”，鞏固通暢工程的建設(shè)成果，只有這樣才能保證農(nóng)村公路的質(zhì)量，更好的發(fā)揮公路基礎(chǔ)設(shè)施在新農(nóng)村建設(shè)中的重要作用。

電路設(shè)計思想范文第2篇

【關(guān)鍵詞】 DX600 發(fā)射機 電容 壽命

HARRIS公司生產(chǎn)的DX系列發(fā)射機末級采用MOSFET射頻放大單元，采用低電壓、大電流的主電源。以DX600的單個PB為例，其主電源輸出250VDC、900A（載波狀態(tài)），這樣的電源輸出電流大必然要求等效內(nèi)阻很小，為得到良好的濾波效果，必須使用很多濾波電容，該電源的濾波電路共采用了55支5100μF/350V電解電容，同時，驅(qū)動部分和二進制模塊125VDC電源濾波分別采用 2支5500μF/200V電容并聯(lián)和1支18000μF/200V，以上電容均為鋁質(zhì)大型電解電容。

我臺兩部DX600發(fā)射機，隨著使用年限的加長，發(fā)射機內(nèi)電解電容陸續(xù)出現(xiàn)低效或失效現(xiàn)象，那么，這些電解電容出現(xiàn)低效和失效是正常壽命終了還是另有原因呢？

一方面電解電容本身的設(shè)計制造、選用材料和制造工藝決定了其使用壽命。另一方面電容器的使用環(huán)境也影響電解電容的使用壽命。由于發(fā)射機所用電容器均為原廠正品，故設(shè)計因素，這里不作探究，主要針對使用環(huán)境和狀態(tài)進行分析。

一.電解電容正常使用壽命

電解電容使用非固態(tài)電解液，其壽命取決于電解液的蒸發(fā)速度，電解液缺失到一定程度致使電容器電氣性能降低，導(dǎo)致電容器低效直至失效，關(guān)于電解電容的壽命計算有專題研究得出的公式，

L：實際使用平均壽命；

Lb：最大溫度下的基本壽命；

Tmax：最大工作溫度；

Ta：實際環(huán)境溫度：

Tjo：加上最大額定紋波電流后，電容器的內(nèi)部溫升；

Tj：加上實際紋波電流后，電容內(nèi)部溫升；

其中電容器內(nèi)部溫升Tj跟紋波電流（IRMS）和電容器的等效串聯(lián)電阻值（ESR）有關(guān)。

由公式，影響電解電容壽命的幾個直接因素是：環(huán)境溫度（Ta）、紋波電流（IRMS）、等效串聯(lián)電阻值（ESR）。對于給定成品電容器等效串聯(lián)電阻值（ESR）是恒定的，實際使用中，影響因素就是環(huán)境溫度（Ta）和紋波電流（IRMS），在維護過程中，可以從這兩個因素著手。

把以上兩個因素分割來分析，存在一種有意義的假設(shè)：如果電容器工作電源紋波電流近似于額定紋波電流，紋波電流的影響部分為1，那么電容器工作溫度每升高10度，使用壽命將下降一倍，反過來，電容器工作溫度每下降10度，使用壽命將提高一倍。在實際使用中?？梢钥吹诫娊怆娙萜鞯膶嶋H壽命遠(yuǎn)比標(biāo)稱值高，這就是使用溫度低于最高額定溫度的原因。我臺一部DX600已使用12年多，電容出現(xiàn)低效和失效現(xiàn)象，從整體上是正常的，只是在維護工作中，盡可能降低環(huán)境溫度和保持良好的電源紋波系數(shù)，以最大可能延長電解電容器的使用壽命。

二.電解電容非正常失效的可能原因

1.環(huán)境、焊接以及電路中紋波電流異常而造成電容工作溫度異常升高

環(huán)境溫度以及焊接過程的高溫，可導(dǎo)致電容器失效不難理解。電路中紋波電流的存在也同樣導(dǎo)致電容器內(nèi)部升溫而最終使電容器失效，當(dāng)紋波電流流過電解電容器時，由于電容器存在一個等效串聯(lián)電阻（ESR），會導(dǎo)致電容內(nèi)部溫度上升，從而導(dǎo)致使用壽命降低。對于普通電解電容器而言，高頻紋波電流將比工頻紋波電流的熱效應(yīng)大，因此，在開關(guān)電源的輸出濾波或負(fù)載具有很高的高頻紋波電流時，應(yīng)用普通電解電容器會感到明顯發(fā)熱，電容器的壽命明顯下降。

2.工作電壓超過電容器設(shè)計最高電壓

電容器在過壓狀態(tài)下容易被擊穿，而實際應(yīng)用中的浪涌電壓和瞬時高電壓是經(jīng)常出現(xiàn)的。尤其我國幅員遼闊，各地電網(wǎng)復(fù)雜，經(jīng)常會出現(xiàn)超出正常電壓的30%。經(jīng)測試表明，常用的450V/470uF 105℃的進口普通2000小時電解電容，在額定電壓的1.34倍電壓下，2小時后電容會出現(xiàn)漏液冒氣，頂部沖開。根據(jù)統(tǒng)計和分析，與電網(wǎng)接近的開關(guān)電源PFC輸出電解電容的失效，主要是由于電網(wǎng)浪涌和高壓損壞。電解電容的電壓選擇一般進行二級降額，降到額定值的80%使用較為合理。

3.反極性電壓造成電容器異常失效

鋁電解電容器由如下幾部分組成：陰極鋁箔、電解紙、電解液，陽極鋁箔以及形成于陽極鋁箔表面作為電介質(zhì)的氧化鋁層。形成于陽極表面極薄的一層氧化鋁在電解電容中扮演電介質(zhì)的角色。它具有優(yōu)越的介電常數(shù)以及單向特性（rectifying properties）。就是這個單向性使電解電容有極性，可以通過交流是電容的充放電特性形成的，實際電荷并沒有通過電容器，電解電容反向擊穿電壓很低，所以電解電容器不能用于交流電，只能用于直流電且不允許反極性饋電。如果極性接反了，電容器的漏電流急劇增大，內(nèi)部電極嚴(yán)重發(fā)熱，導(dǎo)致電容器失效，嚴(yán)重時會燃燒爆炸，損害線路板上的其它器件。

三.DX600發(fā)射機電容失效故障現(xiàn)象及維護思路

我臺兩部DX600發(fā)射機內(nèi)部電容陸續(xù)出現(xiàn)部分電容低效和失效，其中一部發(fā)射機一次發(fā)現(xiàn)近二十支低效和失效電容，出現(xiàn)較多電容失效后，發(fā)射機狀態(tài)異常：一是發(fā)射機保險板上的35A大保險無規(guī)律熔斷；二是開機后功率模塊保險熔斷的概率也變高；三是發(fā)射機整機信噪比、失真指標(biāo)均有下降。以上，前兩個燒保險異常原因是濾波電容失效后沖擊電流大導(dǎo)致部分保險燒；而發(fā)射機信噪比和失真指標(biāo)下降，是由于電源紋波系數(shù)變大引起，更換新電容后狀態(tài)恢復(fù)。

通過以上電解電容使用壽命影響因素的理論分析，結(jié)合我臺DX600發(fā)射機出現(xiàn)的故障，對照出現(xiàn)電容故障發(fā)射機的實際運行情況，發(fā)射機上電容陸續(xù)低效或失效，其主要原因是發(fā)射機投入使用年限較長、南方夏季氣溫高發(fā)射機房環(huán)境溫度相應(yīng)偏高、加上當(dāng)?shù)赝怆娋€路供電波動大、異常干擾脈沖成分高，諸多原因造成。

為使發(fā)射機保持良好運行狀態(tài)，可從以下4個方面加強檢修維護：

1.及時排查并更換失效的電容。從電解電容失效機理可知，當(dāng)發(fā)射機電源濾波電容出現(xiàn)部分失效后，使整機電源紋波系數(shù)變大。所以，無論是正常壽命已到還是異常失效，均應(yīng)該盡早測量出低效或失效電容，并更換新品，否則由于存在部分失效電容，使發(fā)射機電源濾波電容受損失效進入惡性循環(huán)。

2.采用原廠優(yōu)質(zhì)或更高參數(shù)的電容器。在實際維護中，為了節(jié)省維護經(jīng)費，我臺采取向國內(nèi)一級電容生產(chǎn)廠商定制相同規(guī)格電容，同時，在最高溫度和額定使用壽命等參數(shù)上要求達到更高等級，希望能在同等使用條件下，使用壽命更長。

3.排查發(fā)射機冷卻系統(tǒng)是否符合規(guī)定要求。隨著使用年限的加長，我臺一部DX600發(fā)射機的冷卻水流量慢慢減小，總流量由裝機時的46GPM下降到35GPM，三個PB的冷卻水流量從16GPM分別下降到12.5GPM、12.5GPM和11.5GPM。水流量減少勢必會影響發(fā)射機的散熱效果，造成機箱內(nèi)溫度上升。經(jīng)仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)水路系統(tǒng)連接整流柜管道接頭和可控硅接頭兩端的軟管均有不同程度的堵塞。造成冷卻水流量變小的原因是：整流柜內(nèi)水冷管道與電源距離非常近，長期受電流和電壓的影響，冷卻系統(tǒng)管道內(nèi)污物雜質(zhì)在電蝕的作用下，聚集在金屬和軟管交接的附近，使管口有效內(nèi)徑變小，從而導(dǎo)致水流量減小。解決的辦法是：拆開PB整流柜可控硅與銅管上下連接部的橡膠軟管，進行清除處理后，PB水流量都上升至15GPM，總水流量由35GPM上升至45GPM。

4.改善發(fā)射機房通風(fēng)制冷條件，降低發(fā)射機環(huán)境溫度。發(fā)射機產(chǎn)生的熱量通過輻射、熱交換等方式與外界氣溫達到一個熱交換平衡，如果機房通風(fēng)或制冷條件較好，則這個平衡溫度就較低，反之，機房通風(fēng)制冷效果不好，則熱量聚集在機房中，當(dāng)發(fā)射機與機房溫度平衡時，發(fā)射機內(nèi)部和機房內(nèi)溫度均較高。

電路設(shè)計思想范文第3篇

老撾位于中南半島北部的內(nèi)陸國家，北鄰中國，南接柬埔寨，東界越南，西北達緬甸，西南毗連泰國。湄公河流經(jīng)西部1900公里。屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候。5―10月為雨季，11月至次年4月為旱季。年平均氣溫約26℃，年降水量1250―3750毫米。

老撾水能資源是老撾的最大資源，全境有20余條流程200公里以上的河流，其中最長的湄公河在老撾境內(nèi)全長1846.8公里，約占湄公河全長的44.4%，落差484米，湄公河60%以上的水力資源蘊藏在老撾，全國有60多個水源較好的地方可以興建水電站。原蘇聯(lián)和越南的專家測算老撾水能理論儲量為2500-3500萬千瓦，可開發(fā)裝機容量為2000-3000萬千瓦。

老撾目前國內(nèi)電力消費水平不是很高，2000年總電力消耗僅648.6GWH，只有36%的人用上了電，但1995年到2000年平均電力消耗增長15.1%，增長速度較快。按老撾國家電力發(fā)展規(guī)劃的預(yù)測，未來十年年均電力消耗增長為11.75%，到2010年，老撾國內(nèi)電力新增需求為1314GWH，幾乎是2000年度國內(nèi)總電力消耗數(shù)的兩倍。

老撾和鄰近的東南亞各國的電力均很緊缺，據(jù)了解，老撾電力出口的主要市場是泰國，其水電進口量約占其用電量的60%，而進口水電的很大一部分是從老撾進口的(老撾電力的70%出口到泰國)。今后隨著這一地區(qū)大規(guī)模建設(shè)的開展和經(jīng)濟的進一步好轉(zhuǎn)，電力市場潛力很大，因此，老撾的水能開發(fā)，無論現(xiàn)在還是將來，無論在國內(nèi)還是在鄰國的經(jīng)濟發(fā)展中都占有極其重要的地位。

此次簽訂的南俄5水電站位于距老撾首都萬象北部150公里的南汀，裝機2×50MW，水庫庫容318MCM，工程主要包括：兩座大壩，其中主壩為混凝土拱壩，最大壩高97米；450米長內(nèi)徑6.2米的導(dǎo)流隧洞；設(shè)計泄流量為1250立方米/秒的無閘雙曲式溢洪道；引水隧洞（內(nèi)徑5.1米，長6200米）和壓力水管（內(nèi)徑2.9米，長860米）；地面廠房；2×50MW的水輪發(fā)電機組以及77公里長的115kv輸變電線路和變電站；另外還有32公里長的進場公路。項目直接總投資在1億美元（不含融資和保險費用）以上，屬于經(jīng)濟社會效益較好的水電項目之一。

電路設(shè)計思想范文第4篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；教學(xué)體系；重構(gòu)；設(shè)計

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0165-02

一、概述

數(shù)字技術(shù)是近幾十年發(fā)展最快的技術(shù)，其發(fā)展對人類社會產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。作為數(shù)字技術(shù)硬件基礎(chǔ)的數(shù)字電路遵循摩爾定律，在幾十年中經(jīng)歷了從分立電路到集成電路的設(shè)計歷程，到現(xiàn)在已進入片上網(wǎng)絡(luò)（Network on Chip，NoC）的階段。從數(shù)字電路的晶體管電路時代，歷經(jīng)中小規(guī)模集成電路設(shè)計時代，到現(xiàn)在廣泛采用EDA工具進行ASIC設(shè)計以及基于FPGA進行設(shè)計的時代，電路設(shè)計的每一步發(fā)展過程都產(chǎn)生過很多重要的設(shè)計思想及設(shè)計方法。這些設(shè)計思想及方法的累積構(gòu)成了現(xiàn)在的數(shù)字電路教學(xué)體系。然而，由于新舊體系高速更迭，使得目前的數(shù)字電路教學(xué)體系呈現(xiàn)一種拼接的模式，整體內(nèi)容缺少因果鏈接，電路的邏輯設(shè)計、功能設(shè)計和性能設(shè)計三方面脫節(jié)。這種現(xiàn)狀與當(dāng)前數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺囊髽O不適應(yīng)。要對現(xiàn)狀有所改革，首先需要對數(shù)字電路各部分內(nèi)容有所了解，從中提取適應(yīng)發(fā)展的部分，重新構(gòu)成一個自洽的課程內(nèi)容體系。本文希望通過對現(xiàn)有課程中不同部分內(nèi)容進行分析，在此方面進行一些嘗試。

二、基于晶體管的設(shè)計

目前，數(shù)字集成電路采用的主要工藝是CMOS工藝，在這種工藝條件下，電路邏輯結(jié)構(gòu)由MOS晶體管擔(dān)任開關(guān)作用來實現(xiàn)。MOS晶體管分為PMOS和NMOS兩種形式，分別用于傳導(dǎo)高電平（1）和低電平（0），如圖1所示。邏輯輸入控制晶體管的柵極，連通的晶體管支路由電源或地為邏輯輸出提供標(biāo)準(zhǔn)輸出電平，如圖2所示。在晶體管的相互連接中，NMOS的串聯(lián)可以實現(xiàn)AND運算，并聯(lián)實現(xiàn)OR運算，由此可以形成各種基本的邏輯單元，如圖3所示，這些邏輯單元的進一步連接可以形成各種功能電路。

在目前國內(nèi)外教材的分析中，對此類電子電路的評價主要集中于晶體管數(shù)量。如何在設(shè)計中減少晶體管的使用量成為設(shè)計的主要目標(biāo)?；谶@一考慮，在基本單元層次，發(fā)展了AOI電路結(jié)構(gòu)，將“與-或”二級結(jié)構(gòu)形成一個整體，晶體管數(shù)量只與初級與門輸入的數(shù)量相關(guān)。在功能設(shè)計的層次，引入卡諾圖對邏輯方程進行最小化，其目標(biāo)也是通過減少初級門輸入端的數(shù)量來實現(xiàn)晶體管數(shù)量的減少。上述設(shè)計方法能夠非常準(zhǔn)確地表達數(shù)字電路的邏輯體系實現(xiàn)，并能建立組合邏輯的卡諾圖分析設(shè)計方法和時序邏輯的轉(zhuǎn)移輸出表的分析設(shè)計方法，為數(shù)字電路的規(guī)范化設(shè)計體系奠定了很好的基礎(chǔ)，也構(gòu)成了目前數(shù)字電路設(shè)計的理論基礎(chǔ)。但在目前的教學(xué)體系中，這種設(shè)計方法只是將晶體管作為標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)器件使用。由于缺少有效的評價體系，目前邏輯分析僅停留在簡單電路的分析設(shè)計，在中規(guī)模功能電路的分析設(shè)計中，幾乎沒有采用這一體系。在VLSI的設(shè)計時代，對電路性能的評價主要表現(xiàn)為集成度（占用芯片面積、成本）、速度（最長延遲時間、最高時鐘頻率）和功耗（最大功耗、平均功耗）等指標(biāo)上。要實現(xiàn)同樣的功能，利用邏輯定理可以設(shè)計出很多不同結(jié)構(gòu)的電路，最優(yōu)化成為設(shè)計中的中心環(huán)節(jié)。而要實現(xiàn)這一目標(biāo)，在基本邏輯結(jié)構(gòu)形成的階段就需要補充對于相關(guān)性能的描述模型。

三、基于中小規(guī)模集成塊的設(shè)計

在上世紀(jì)70～80年代，為了應(yīng)對數(shù)字技術(shù)的廣泛采用，發(fā)展了以74系列為代表的各種中小規(guī)模集成塊。不同領(lǐng)域的用戶可以選用盡可能少的通用集成塊連接形成電路，滿足自己的特殊系統(tǒng)需求。為了使用上的方便，中小規(guī)模集成塊在外型和I/O端口性能方面都進行了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，其輸入/輸出特性由Data sheet詳細(xì)規(guī)定，用戶在使用時可以不忽略其內(nèi)部電路工藝及邏輯形成方式，只根據(jù)設(shè)計要求選取對應(yīng)功能塊，根據(jù)端口特性設(shè)計外部負(fù)載連接電路?？紤]到通用模塊可能需要對模擬器件進行驅(qū)動，此類電路通常都配備了強大的對外驅(qū)動電路，導(dǎo)致集成芯片中主要部分為I/O部件，邏輯功能部分只占據(jù)了集成芯片的次要部分。為了增加模塊的通用性，通常會在基本功能的基礎(chǔ)上添加許多額外的控制/狀態(tài)端口（與集成塊的總體成本相比，這些添加幾乎不增加成本，但能夠帶來市場上的好處）。由于電路的成本、速度、功耗主要由I/O部件及外殼決定，簡單邏輯與復(fù)雜功能的模塊在價格和速度上相差不大，用戶傾向于選用復(fù)雜功能模塊來構(gòu)成電路（使用模塊的部分功能），而不是選用基本邏輯部件構(gòu)成電路，電路設(shè)計的主要目標(biāo)成為選擇最少邏輯塊及最少連線進行設(shè)計，與邏輯設(shè)計基本脫離關(guān)系。在目前的教學(xué)體系中，關(guān)于邏輯單元靜態(tài)與動態(tài)特性的討論基本采用這種方式講解；各種組合功能電路的設(shè)計和時序功能電路的設(shè)計（二進制計數(shù)器、移位寄存器等）都采用此類方式。由于目前的實驗條件，以及學(xué)生創(chuàng)新活動中自己設(shè)計小系統(tǒng)的需要，中小規(guī)模集成塊仍然具有重要的使用價值，相關(guān)內(nèi)容也就構(gòu)成了數(shù)字電路課程教學(xué)中功能設(shè)計的主體部分。然而，中小規(guī)模集成塊作為一種集成度低下的分立設(shè)計，其高成本和低速度是其不可避免的缺陷。如何將相應(yīng)內(nèi)容與低層邏輯設(shè)計合理地結(jié)合，將電路性能的評價帶入到對不同結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇上，是解決這一問題的關(guān)鍵。在ASIC設(shè)計中，不會無謂地設(shè)計不需要用到的所謂多功能擴展，對功能模塊的教學(xué)改革應(yīng)該首先著眼于基本功能的最佳實現(xiàn)方式，然后考慮在不同應(yīng)用中的最佳擴展設(shè)計方式。目前基于多功能器件進行設(shè)計，利用其部分電路的設(shè)計方式對中小規(guī)模集成塊是優(yōu)化的方式，但對于片上設(shè)計就是一種浪費的設(shè)計了。

四、基于HDL的設(shè)計

隨著計算機技術(shù)的廣泛采用，數(shù)字集成電路的設(shè)計也進入EDA時代。HDL使電路的設(shè)計描述和仿真驗證可以利用計算機工具進行，方便于層次化設(shè)計中信息的交流、保存、修改，有效提高了設(shè)計效率，降低了設(shè)計成本。同時，基于FPDA的設(shè)計也成為中間設(shè)計的主流方式。為了適應(yīng)這種發(fā)展，現(xiàn)行數(shù)字電路課程中開始引入HDL語言的內(nèi)容，并對各種功能電路的描述編程進行了足夠詳細(xì)的介紹。同時也對FPGA的基本結(jié)構(gòu)進行了介紹。利用這些內(nèi)容，學(xué)生能夠方便地使用計算機系統(tǒng)開展各類數(shù)字設(shè)計，擴大了數(shù)字電路的應(yīng)用教學(xué)，通過對設(shè)計的仿真也能夠更好地理解電路性能與設(shè)計的關(guān)系，使學(xué)生對數(shù)字電路設(shè)計有更實際的理解，也便于開展課程設(shè)計和各種實驗活動。HDL是一種硬件電路的描述工具，主要幫助仿真過程的自動進行。而目前關(guān)于HDL的教學(xué)中，很少將電路邏輯與性能的關(guān)系反映到語言描述中，使語言的描述淪為對電路功能的描述，失去了EDA工具的使用本意。對電路性能描述中比較容易的是對延遲時間（或時鐘頻率限制）的描述。若要進行這方面的描述，HDL必須基于最基本的邏輯單元，設(shè)計者應(yīng)對各種基本部件的時間延遲以及連線負(fù)載帶來的時間延遲有足夠的了解。而電路的功能設(shè)計描述則必須基于這種帶時間延遲的部件互連設(shè)計（結(jié)構(gòu)設(shè)計的描述）。此點在目前的HDL的教學(xué)中應(yīng)特別強調(diào)。同時需要注意到，這種仿真一定要在與綜合無關(guān)的工具上進行。對設(shè)計集成度的衡量取決于電路設(shè)計的綜合方式。目前，在EDA設(shè)計領(lǐng)域尚未建立一種統(tǒng)一的綜合方式，不同的綜合工具采用不同的算法結(jié)構(gòu)，綜合效率各有不同。雖然綜合算法本質(zhì)上是基于基本邏輯優(yōu)化理論建立的，但其中涉及的各種數(shù)學(xué)理論很多，不是數(shù)字電路這門課程能夠解決的。因此，本課程無法涉足綜合領(lǐng)域，也難以將課程內(nèi)容與綜合工具得到的結(jié)果形成對應(yīng)關(guān)系。如何將基本理論與綜合算法聯(lián)系起來，形成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，應(yīng)該是數(shù)字電路課程未來一段時間的改革目標(biāo)。目前，很多的免費EDA工具采用FPGA作為綜合的基礎(chǔ)，這種綜合工具的優(yōu)點是能夠方便地得到所設(shè)計電路的評價（占用單元數(shù)量、延遲時間、時鐘頻率）。然而，由于FPGA設(shè)計的基礎(chǔ)是4輸入查找表（等價于4輸入卡諾圖的最小項和設(shè)計），在基本邏輯層次上可以認(rèn)為未進行任何化簡，集成度低、延遲時間長。同時綜合工具會根據(jù)4輸入查找表建立優(yōu)化算法進行綜合，由此將用戶進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想抹殺，不利于課程內(nèi)容的相互銜接。如果要理解其綜合結(jié)構(gòu)，就必須首先建立FPGA基本單元和布線方式的電路參數(shù)模型，然后在此基礎(chǔ)上建立獨特的綜合算法。目前，本課程難以完成這一任務(wù)。

五、統(tǒng)一體系的思考

基于上述分析，可以看到目前數(shù)字電路面臨的困境，也展現(xiàn)了建立一個統(tǒng)一體系的需求。統(tǒng)一體系應(yīng)該以電路性能參數(shù)（集成度、速度等）作為評價模型，著重考慮ASIC和VLSI設(shè)計中的需求。評價模型應(yīng)該由底層基本器件（晶體管）開始分析建立，繼承現(xiàn)有體系中關(guān)于邏輯設(shè)計的思想，將性能評價延伸到邏輯模塊和功能模塊層次；邏輯層次的設(shè)計中，主要展現(xiàn)功能的不同結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方式，為電路設(shè)計提供靈活性；而在功能層次的設(shè)計中，則通過對不同結(jié)構(gòu)的性能進行比較，確定電路的最佳形成方式。HDL的設(shè)計應(yīng)該將速度的評價融入到電路結(jié)構(gòu)的描述中，并通過仿真工具的應(yīng)用使這一評價能夠推廣到大系統(tǒng)中，對同步時序設(shè)計提供支持。

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電路設(shè)計思想范文第5篇

【關(guān)鍵詞】集成電路；EDA；項目化

0 前言

21世紀(jì)是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設(shè)計人才的需求激增。我國高校開設(shè)集成電路設(shè)計課程的相關(guān)專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求，因此加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設(shè)計人才[1]。

針對集成電路設(shè)計課程體系，進行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革，包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，旨在改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計工具的學(xué)習(xí)和使用，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計的全過程，培養(yǎng)學(xué)生具備從簡單的電路設(shè)計到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，具備進行集成電路設(shè)計的基本專業(yè)知識和技能。

1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

集成電路設(shè)計課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計、數(shù)字電路設(shè)計、版圖設(shè)計及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式，以教師講解為主，板書教學(xué)，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學(xué)。計算機輔助教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)的補充和完善，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學(xué)生對集成電路建立直觀的感性認(rèn)識，充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中的主動性和互動性，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2 實踐教學(xué)內(nèi)容的改革

實踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計實驗平臺，讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計流程和基本的集成電路設(shè)計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實驗指導(dǎo)書，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調(diào)動學(xué)生的積極性，再加上考核方式比較單一，學(xué)生對集成電路設(shè)計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中，從而更好的完成教學(xué)目標(biāo)，同時也能夠增強學(xué)生的工程意識和合作意識。

實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實踐教學(xué)的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、版圖驗證等流程對學(xué)生做全面的訓(xùn)練，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有深刻的認(rèn)識。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理，參與到整個設(shè)計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設(shè)計及布局布線，最后對版圖進行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設(shè)計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。

CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計可由以下步驟來完成：

1）子功能塊電路設(shè)計及仿真；

2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設(shè)計和整體版圖設(shè)計；

6）電路設(shè)計與版圖設(shè)計比對。

在整個項目化教學(xué)過程，參照企業(yè)項目合作模式將學(xué)生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設(shè)計及版圖設(shè)計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的同時，加強學(xué)生的團隊合作意識。在整個項目設(shè)計過程中，以學(xué)生探索和討論為主，教師起引導(dǎo)作用，給學(xué)生合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。項目完成后，根據(jù)項目實施情況對學(xué)生進行考核，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新

理論教學(xué)改革采用計算機輔助教學(xué)，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認(rèn)識，學(xué)生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學(xué)方式，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，設(shè)計目標(biāo)明確，在設(shè)計過程中學(xué)會了查找文獻資料，學(xué)會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學(xué)方式使學(xué)生對集成電路的設(shè)計特點及設(shè)計流程有了整體的認(rèn)識和把握，對元件的版圖設(shè)計流程有了一定的認(rèn)識。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計方法，但要達到較高的設(shè)計水平，設(shè)計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗[3]。

4 存在問題及今后改進方向

集成電路設(shè)計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少；學(xué)生實踐能力不高，動手能力不強。

針對上述問題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學(xué)中及時引進行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉(zhuǎn)第220頁）（上接第235頁）技術(shù)，使學(xué)生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；

2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學(xué)生在課余時間自由使用，為學(xué)生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學(xué)生參與到教師研項目當(dāng)中。

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