發(fā)布時間：2023-04-24 17:04:05
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的集成電路設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
當(dāng)電纜沒有開路、錯位質(zhì)量故障時，A0～A31端的電纜等效電阻RT≤7000mΩ時，對A0～A31端分別取樣進(jìn)行精密測量。在綜合考慮IC100～I(xiàn)C131輸入端低電平應(yīng)≤0.7V和圖2中運(yùn)算放大器輸入靈敏度兼容情況下，取恒流源IS的輸出電流為10±0.5mA，Re0～Re31＝33Ω±5%，Vces≤0.1±0.05V。因此可以計算出VA采樣取值范圍是0.353～0.566V，VB的采樣取值范圍是0.348～0.384V。為此圖2中選用OPA335運(yùn)算放大器，其輸入電壓范圍是0～3V（單電源供電時），最大輸入失調(diào)電壓為5μV。圖2中運(yùn)算放大器輸出電壓V0～V31可由式（4）計算。由于OPA335的最大輸入失調(diào)電流是70pA，在設(shè)計中控制最大輸入電流在0.1～1mA之間，選擇RA＝RB＝2kΩ±5%，R1＝RF＝33kΩ±5%，電壓增益為16.5，輸出電壓范圍0～3.6V。
2測量分析電路設(shè)計
A/D轉(zhuǎn)換與分析電路設(shè)計在圖3中，A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809的輸入端IN0~IN7分別與圖2中運(yùn)算放大器的輸出端V0～V7連接，將模擬信號轉(zhuǎn)化為8位數(shù)字輸出信號，并傳送給單片機(jī)的D0～D7端口，由單片機(jī)進(jìn)行分析運(yùn)算。路模擬輸出信號共需要4塊ADC0809電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)P0.0～P0.7端口接收ADC0809輸出的8位數(shù)字信號后進(jìn)行分析。
3電纜等效電阻檢測程序設(shè)計
3.1標(biāo)準(zhǔn)等效電阻值確定
端子壓接后電纜等效電阻的標(biāo)準(zhǔn)值因電纜長度不同而有差異?？刹捎妙A(yù)先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值和自動確定標(biāo)準(zhǔn)值兩種方法。對線徑為0.4mm的銅芯線電纜，預(yù)先設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值RT標(biāo)準(zhǔn)可按照式（5）進(jìn)行計算：RT標(biāo)準(zhǔn)=75+148•L（5）其中，L是電纜長度，單位為m；RT標(biāo)準(zhǔn)的單位是mΩ。自動確定標(biāo)準(zhǔn)值方法是以正常工藝在質(zhì)量穩(wěn)定情況下，將首根檢驗的壓接端子的電纜作為樣品，對32個芯線等效電阻進(jìn)行自動檢測對比，選取其中的最小值，然后乘以系數(shù)1.05作為標(biāo)準(zhǔn)值。
3.2自動設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值程序設(shè)計
標(biāo)準(zhǔn)等效電阻值存放于I2C存儲器AT24C08中。檢測程序設(shè)計多路通信電纜端子精密檢測的主程序流程圖如圖5所示。以下為采集的主要函數(shù)，假設(shè)通道數(shù)為36路。
4批量檢測結(jié)果分析
關(guān)鍵詞：納米尺度互連線 集總參數(shù)模型 電路仿真 CMOS射頻集成電路設(shè)計
中圖分類號：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業(yè)、科技、醫(yī)藥醫(yī)療的應(yīng)用越來越廣泛，且其工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應(yīng)用等[1]。然而，當(dāng)電路的工作頻率進(jìn)入到這種高頻頻段時，電路模型的精度是電路能否成功實現(xiàn)的關(guān)鍵所在。在電路版圖設(shè)計之后，通常是利用Assura和Calibre等工具來獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而，由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復(fù)雜且精度低，很難利用版圖驗證設(shè)計工具得到寄生電感值，因此，需要借助于電磁場仿真軟件對傳輸線進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。然而，在電路設(shè)計初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對電路性能的影響，傳統(tǒng)單純利用電磁場仿真軟件進(jìn)行參數(shù)提取的方法無法準(zhǔn)確根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。本文構(gòu)建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數(shù)通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到，易于計算和電路設(shè)計分析。同時，該模型的參數(shù)和頻率無關(guān)，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設(shè)計。最后，論文詳細(xì)論述了將模型用于集成電路設(shè)計中的流程。
2 互連線寄生參數(shù)仿真模型
射頻集成電路設(shè)計中使用的互連線結(jié)構(gòu)按照其類別可分為兩類：第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面，第二類是互連線是以某一金屬層（通常是第一層金屬M(fèi)1）作為其地平面。對于這兩類互連線結(jié)構(gòu)而言，采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M(fèi)1作為公共地的互連線更加靈活，因為在實際電路設(shè)計中受限于電路結(jié)構(gòu)，其底層金屬需要作為信號線進(jìn)行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)信號互連。然而，使用底層金屬M(fèi)1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設(shè)計中兩種傳輸線結(jié)構(gòu)相互并存。
圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數(shù)模型，與常規(guī)的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯(lián)部分表示寄生電容和電阻，串聯(lián)部分表示寄生電感和電阻。在設(shè)計窄帶寬的電路時，尤其是進(jìn)行放大器電路設(shè)計，關(guān)注的是工作頻率附近的參數(shù)。所以，方框模型可以視為獨立于工作頻率，即模型在窄帶電路設(shè)計中依舊可以使用。模型中，電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻，包含了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對電路的影響，而并聯(lián)電容和電阻為導(dǎo)線和襯底之間等效電容和等效電阻。
對于該傳輸線模型，其離散參數(shù)的矩陣近似于模擬值和實際測量值。根據(jù)等效規(guī)則，電路的參數(shù)都可由Y參數(shù)推導(dǎo)得出[3]。在得到每一模塊的參數(shù)后，串聯(lián)電感值，電阻值和并聯(lián)電容值都可以求出。
根據(jù)等效規(guī)則，工作頻帶的S參數(shù)應(yīng)該與模擬和測試值相同。根據(jù)對Y矩陣的定義，可以推導(dǎo)出以下公式：
式中，為工作頻率，函數(shù)real（）和函數(shù)imag（）分別代表著復(fù)數(shù)的實部和虛部。
以上的公式對于大多數(shù)傳輸線是可用的，無論傳輸線是否對稱。在大多數(shù)情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結(jié)構(gòu)上并不對稱。但是，當(dāng)兩端口的反射系數(shù)的值相同時，將出現(xiàn)對稱的特殊情況。此時傳輸線可化簡為相同的部分，且可從電報方程中得出各元件的值。
在以上的分析中，電容，電感和電阻分別是頻率的參數(shù)，而本模型中各部分?jǐn)?shù)值處理成和頻率無關(guān)的數(shù)值，這將在電路設(shè)計中產(chǎn)生誤差。由于替換產(chǎn)生的誤差可有下面公式得出：
是仿真實際S參數(shù)值，是模型的S參數(shù)值。
通常，當(dāng)電路的頻率與正常工作頻率差異較大時，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，這個誤差將會造成更加嚴(yán)重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構(gòu)建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結(jié)構(gòu)，該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號工藝的第6層金屬上，金屬線寬6um，線長115um。工作頻率為10GHz，根據(jù)公式（2）得到集總參數(shù)模型各個參數(shù)如下：
為比較模型和實際電磁場仿真數(shù)據(jù)之間差別，公式（4）中各個數(shù)據(jù)對應(yīng)模型的S參數(shù)和電磁場仿真軟件得到的S參數(shù)進(jìn)行了對比，圖2是采用電磁場仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數(shù)對比，從圖中可以看出，電磁場仿真軟件的模型和本模型S參數(shù)的誤差遠(yuǎn)離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對頻率進(jìn)行了近似處理，遠(yuǎn)離工作頻率的點采用工作頻率來代替，由于這種代替，數(shù)據(jù)之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數(shù)據(jù)的差異低于5%。在實際電路設(shè)計，通常需要電路設(shè)計師關(guān)注于傳輸線寄生參數(shù)對電路性能影響，此時工作頻率點附近模型簡易、準(zhǔn)確是電路設(shè)計重點，而偏離工作頻率點的模型誤差在窄帶電路設(shè)計是可以接受的。
3 模型在射頻集成電路設(shè)計中應(yīng)用
CMOS射頻集成電路設(shè)計是利用已有的有源器件和無源器件模型進(jìn)行電路設(shè)計。傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計首先進(jìn)行電路原理圖設(shè)計，然后進(jìn)行電路版圖設(shè)計，再進(jìn)行參數(shù)提取，在參數(shù)提取中主要利用Cadence系統(tǒng)自身已有的仿真工具Assura來實現(xiàn)，在參數(shù)提取結(jié)束后再進(jìn)行后仿真。當(dāng)電路設(shè)計不滿足要求時，需要重復(fù)上述過程，然而，在上述的傳統(tǒng)集成電路中，由于參數(shù)提取過程的參數(shù)為分布參數(shù)，難以直接用于電路O計參數(shù)調(diào)整。同時，傳統(tǒng)的參數(shù)提取方法只進(jìn)行了電阻和電容的參數(shù)提取，而對寄生電感沒有進(jìn)行提取，這將導(dǎo)致電路設(shè)計的預(yù)期結(jié)果和實測結(jié)果出入較大。
為克服傳統(tǒng)的射頻集成電路設(shè)計的上述不足，可以將本論文的參數(shù)模型和集成電路設(shè)計相互結(jié)合。圖4是本論文的模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計中流程圖，在原理圖和版圖設(shè)計中依然類似于傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計方法，但版圖設(shè)計及參數(shù)提取時將版圖中的互連線單獨分離出來，利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真，仿真結(jié)束后利用模型將其中的各個互連線參數(shù)提取出來，由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個參數(shù)密切相關(guān)，故將互連線得到的各個參數(shù)代入到版圖后仿真設(shè)計中，檢測互連線參數(shù)是否滿足電路設(shè)計要求。如果互連線參數(shù)滿足設(shè)計要求，則電路設(shè)計完成；否則，根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)整互連線參數(shù)，并判斷調(diào)整后參數(shù)是否滿足電路設(shè)計要求，如果滿足電路設(shè)計要求，則依據(jù)重新設(shè)計的要求進(jìn)行版圖調(diào)整，完成電路設(shè)計。如果調(diào)整后的互連線參數(shù)依然不滿足電路設(shè)計要求，則依據(jù)要求進(jìn)行原理圖設(shè)計調(diào)整，然后依次重復(fù)上述過程。如圖3所示。
從上述的電路設(shè)計流程可以看出，在射頻集成電路設(shè)計中應(yīng)用本模型可以及時了解電路中的各個互連線參數(shù)，根據(jù)電路設(shè)計要求調(diào)整互連線參數(shù)，滿足電路設(shè)計要求。在整個設(shè)計流程中，首先根據(jù)互連線提取參數(shù)判斷是否滿足電路設(shè)計要求，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整互連線參數(shù)來滿足電路設(shè)計要求，這將簡化傳統(tǒng)電路設(shè)計循環(huán)，減少電路設(shè)計時間，同時通過互連線參數(shù)調(diào)整將互連線作為電路設(shè)計的一部分進(jìn)行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。
4 結(jié)語
本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型，該模型基于物理意義而構(gòu)建，模型的各個參數(shù)皆為集總參數(shù)，各個參數(shù)都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設(shè)計中進(jìn)行調(diào)整。該集總參數(shù)的模型結(jié)構(gòu)簡單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設(shè)計分析中使用，同時文中給出了該模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計的流程并分析了其特點，分析表明采用文中模型可以根據(jù)電路設(shè)計要求進(jìn)行調(diào)整互連線的尺寸，并可將互連線參數(shù)作為電路設(shè)計的一部分進(jìn)行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。
參考文獻(xiàn)
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[3]廖承恩.微波技g基礎(chǔ)，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994.12.
收稿日期：2016-09-28
集成電路設(shè)計實踐主要是提供學(xué)生一個實踐平臺，采用先進(jìn)的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進(jìn)行加深理解。實踐內(nèi)容既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計中所學(xué)知識的應(yīng)用，又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，也缺乏與前沿科技的聯(lián)系，因此需要進(jìn)行教學(xué)改革的探討和實踐。隨著教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求。先進(jìn)的教學(xué)模式是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵措施。研究型教學(xué)模式，又稱為研討式教學(xué)模式，是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，以學(xué)生為中心，以知識掌握為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設(shè)計實踐同樣需要采用先進(jìn)的教學(xué)方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)研究型IC設(shè)計人才。
2研究型實踐教學(xué)模式的作用分析
集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式，可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用，不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。集成電路設(shè)計是實踐性很強(qiáng)的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強(qiáng)學(xué)生對軟件的認(rèn)識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展，可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強(qiáng)的實踐內(nèi)容，使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學(xué)生加強(qiáng)實踐的動力和持續(xù)進(jìn)步。通過研究型實踐，對學(xué)校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生；對學(xué)生而言，可以掌握前沿知識、促進(jìn)就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻(xiàn)、多寫總結(jié)報告，這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。
3研究型實踐教學(xué)模式的具體實施
3．1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化
指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進(jìn)而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。
3.2采用課堂討論進(jìn)行專題研討的教學(xué)方法
在研究型實踐教學(xué)模式中，師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計，并共同探討電路的優(yōu)化方案。
3．3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)
為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料查詢、整理，鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻(xiàn)資料，以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進(jìn)行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
3．4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報告）
在研究型實踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達(dá)自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻(xiàn)資料，進(jìn)行研究，完成電路設(shè)計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。
3．5鼓勵學(xué)生參與課題研究
為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
4研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求
4．1研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求
研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運(yùn)用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。
4.2研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求
關(guān)鍵詞 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；實習(xí)基地；定向培養(yǎng)
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1671-489X（2014）02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing， Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty， the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point， to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal， two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training， explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty； practice base； targeted training
2000年6月，國務(wù)院印發(fā)《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國發(fā)2000〔18號〕），明確提出軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化的重要基礎(chǔ)[1]。大力發(fā)展我國集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)，是克服我國集成電路人才短缺，抓緊培養(yǎng)集成電路專業(yè)人才方面的重大舉措。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國家和企業(yè)對集成電路各類人才的需求越來越多，對人才的要求也越來越高，這些都對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。高等學(xué)校在人才培養(yǎng)的模式上必須進(jìn)行有效的改革，校企合作體制的實施和更深層次的建設(shè)是高校人才培養(yǎng)模式改革的重要方面之一。通過校企合作體制的開展和教學(xué)質(zhì)量的不斷提高，使畢業(yè)生在準(zhǔn)備就業(yè)的時候不僅具有深厚的理論功底，而且能夠?qū)W習(xí)和掌握相關(guān)的設(shè)計軟件，具有相關(guān)工作經(jīng)驗和解決實際問題的能力，了解行業(yè)背景和企業(yè)需求，為培養(yǎng)直接上崗型人才打下了良好的基礎(chǔ)。
1 學(xué)校目前存在的問題
電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是為國家和社會培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)人才的重要專業(yè)分類。河北大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)集成電路工藝和集成電路設(shè)計兩大類課程，其中集成電路設(shè)計又包括電路設(shè)計和版圖設(shè)計。通過兩年的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的講授，學(xué)生可以了解和掌握集成電路制造過程中的各種工藝加工工序（如硅片的清洗、氧化、光刻和擴(kuò)散等）、集成電路中常用的設(shè)計方法（如全定制、半定制、CPLD和FPGA等）和集成電路基本單元的版圖結(jié)構(gòu)（如電阻、電容、BJT管和MOS管等）。雖然在理論授課的基礎(chǔ)上也開設(shè)了相應(yīng)的實驗課程，但是實驗軟件落后，以及與社會生產(chǎn)實際相脫節(jié)的狀態(tài)十分嚴(yán)重。這里以集成電路版圖實驗為例來加以說明。
在集成電路版圖實驗教學(xué)過程中，由于經(jīng)費(fèi)的限制，只能通過免費(fèi)或者低級的版圖繪制軟件來完成實驗教學(xué)工作。由于使用軟件功能上的落后，沒有辦法讓學(xué)生更好地了解如何對版圖進(jìn)行設(shè)計規(guī)則檢查和電學(xué)規(guī)則檢查，不能清楚地知道設(shè)計規(guī)程檢查文件，不明白版圖后仿真和電路圖與版圖的比較過程中需要注意哪些事項，不知道實際生產(chǎn)中相關(guān)元件的版圖繪制方法，只能簡單地繪制出某個元器件的版圖，造成學(xué)生只是學(xué)習(xí)到了版圖設(shè)計中的一點兒皮毛，相關(guān)知識匱乏，不能很好地滿足企業(yè)的需求。
2 校企合作方案探索
實習(xí)基地的建立 2003年7月，教育部下發(fā)《教育部、科技部關(guān)于批準(zhǔn)有關(guān)高等學(xué)校建設(shè)國家集成電路人才培養(yǎng)基地的通知》，通知中要求高校要大力推進(jìn)“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”的教學(xué)改革[1]。為了培養(yǎng)應(yīng)用型的集成電路設(shè)計人才，了解企業(yè)需求，河北大學(xué)跟北京芯愿景軟件有限公司保定分公司簽訂了校企合作協(xié)議。這既能讓學(xué)生接觸到先進(jìn)的設(shè)計軟件，增長自身技能，又能為企業(yè)培養(yǎng)所需的人才。
在簽訂了校企合作協(xié)議之后，雙方又制定了詳細(xì)的實習(xí)基地實施方案，主要從以下幾個方面入手。
首先，暑期畢業(yè)實習(xí)。學(xué)校的畢業(yè)生需要在大三之后大四之前的暑期進(jìn)入實習(xí)單位完成畢業(yè)實習(xí)的工作。實習(xí)基地建立之后，企業(yè)可以接納電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入單位實習(xí)并對學(xué)生提供培訓(xùn)。學(xué)生要嚴(yán)格按照企業(yè)的上下班制度等要求自己。在為期一個月的實習(xí)過程中，學(xué)生開闊了眼界，增長了見識，掌握了實際生產(chǎn)中相關(guān)元件的版圖實現(xiàn)方法，明白了集成電路產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)的作用和實現(xiàn)方法，為就業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
其次，雙向選擇，深入了解。在暑假畢業(yè)實習(xí)完成之后，企業(yè)對實習(xí)的學(xué)生進(jìn)行了綜合評定，學(xué)生也對企業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。通過雙向選擇的方式，學(xué)生可以在大四下學(xué)期畢業(yè)設(shè)計階段進(jìn)入實習(xí)基地進(jìn)行更深層次的學(xué)習(xí)。畢業(yè)設(shè)計實行雙導(dǎo)師制，由學(xué)校的指導(dǎo)教師和企業(yè)的指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文，保障學(xué)生能夠順利畢業(yè)。這既能增加學(xué)生的工作經(jīng)驗，又能為企業(yè)本身培養(yǎng)所需的人才。
最后，除本科生的實習(xí)以外，還對集成電路工程的碩士生制定了實習(xí)計劃，并聘請了北京芯愿景軟件有限公司的兩名高級工程師擔(dān)任學(xué)校的兼職碩士生導(dǎo)師，對集成電路工程專業(yè)的碩士生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。企業(yè)根據(jù)不同層次的學(xué)生提供不同的培訓(xùn)方案，以滿足各自的需要。
定向培養(yǎng)方案 校企合作的目的不僅僅是為了提高學(xué)生的能力，為就業(yè)打好基礎(chǔ)，也是為了為合作企業(yè)培養(yǎng)合格的人才，實現(xiàn)雙贏。因此，在專業(yè)課程教學(xué)過程中，根據(jù)校企合作協(xié)議以及市場對人才培養(yǎng)的需要，高校應(yīng)該適時地調(diào)整教學(xué)方案。結(jié)合學(xué)校的實際情況，在本科教學(xué)過程中，從專業(yè)課開始到專業(yè)選修課，都融入了實際生產(chǎn)中會用到的相關(guān)內(nèi)容。
如在數(shù)字集成電路原理與設(shè)計以及模擬集成電路原理與設(shè)計兩個專業(yè)課的講授過程中，凡是涉及集成電路設(shè)計方法和版圖設(shè)計部分的內(nèi)容時，都融入了芯愿景有限公司的相關(guān)書籍或資料作為補(bǔ)充內(nèi)容，讓學(xué)生更加直觀地了解企業(yè)在進(jìn)行集成電路設(shè)計時是如何進(jìn)行綜合考慮的。在數(shù)字集成電路綜合實驗和集成電路CAD課程設(shè)計這兩門實驗課中，采用芯愿景公司的軟件和素材進(jìn)行案例教學(xué)，讓學(xué)生直觀地感受到芯片制作過程中模塊安排、虛擬結(jié)構(gòu)單元、數(shù)字單元、模擬單元、有源器件、無源器件以及布局布線的相關(guān)知識，加深對集成電路芯片設(shè)計的認(rèn)識。在集成電路版圖設(shè)計和集成電路版圖設(shè)計實驗兩門課程的開始過程中，從企業(yè)聘請了經(jīng)驗豐富的工程師進(jìn)入課堂幫助任課教師進(jìn)行理論教學(xué)和實驗教學(xué)。
以上一系列的培養(yǎng)方案，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有了更清楚的認(rèn)識，讓學(xué)生了解到了企業(yè)對畢業(yè)生的需求，為合作企業(yè)培養(yǎng)了所需的人才，使企業(yè)減少了招聘風(fēng)險，降低了成本。
3 結(jié)束語
校企合作的實踐教學(xué)模式，帶給學(xué)生的不僅是對書本知識的深化和技能技巧的訓(xùn)練，更是一次記憶深刻的體驗，是一次寫在記憶中的成長經(jīng)歷[2]。校企合作協(xié)議簽訂半年多來，經(jīng)過2009級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中的檢驗，學(xué)生深刻地感受到在理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合的過程中自己還存在哪些方面的欠缺，校園里所學(xué)習(xí)的理論知識在實際工作中發(fā)揮了哪些作用。實習(xí)經(jīng)歷雖然短暫，但是學(xué)生收獲頗豐，最終都找到了理想的工作。
筆者深信，隨著校企合作的進(jìn)一步開展和合作的進(jìn)一步深入，致力于把合作真真正正地落到實處，帶給學(xué)生的將是更加豐富的工作經(jīng)驗和待遇優(yōu)越的就業(yè)崗位，帶給企業(yè)的將是源源不斷的就業(yè)生力軍和企業(yè)品牌的進(jìn)一步推廣。
參考文獻(xiàn)
創(chuàng)新實驗是各個大學(xué)正在認(rèn)真實施及探討的一個重要課題，也是擺在教師和學(xué)生面前的一項首要任務(wù)，創(chuàng)新性實驗的開發(fā)需要創(chuàng)新性的教學(xué)平臺，幾年來，我們根據(jù)電子專業(yè)的教學(xué)特點，將電子電路專業(yè)的實驗同大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯項目和畢業(yè)論文設(shè)計實踐這一系列創(chuàng)新內(nèi)容相結(jié)合［1］，實現(xiàn)了從“傳統(tǒng)教育模式”轉(zhuǎn)型為“創(chuàng)新教育模式”［2－3］．例如：設(shè)計PNP和NPN三極管電流分配關(guān)系演示實驗儀，設(shè)計聲光控傳感器件性能的演示電路，設(shè)計可控硅導(dǎo)通特性演示電路，設(shè)計COMS集成電路特性演示電路等先進(jìn)行電路的仿真實驗，進(jìn)而制作成有創(chuàng)意的演示教具，開發(fā)設(shè)計了一系列創(chuàng)新實驗內(nèi)容，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，又為實驗教學(xué)奠定了一定基礎(chǔ)．
2創(chuàng)新實驗電路舉例
幾年來山西師范大學(xué)物信學(xué)院電子專業(yè)通過開放性多種實驗訓(xùn)練方式，學(xué)生制作出有特色的多種創(chuàng)新電路及創(chuàng)新電路實驗演示板，例如：圖1是用數(shù)字集成電路制作的三極管電流分配關(guān)系演示儀，接通電源，該演示儀能模擬PNP和NPN三極管3個電極電流的流動Ie＝Ib＋I(xiàn)c，使學(xué)生對三極管的結(jié)構(gòu)、特性達(dá)到深刻的理解．圖2是圖1三極管電流分配關(guān)系演示儀圖2單雙向可控硅導(dǎo)通性能演示實驗裝置用數(shù)字集成電路設(shè)計制作的單雙向可控硅導(dǎo)通性能演示實驗裝置［4－5］．圖3是單向可控硅導(dǎo)通性能模擬演示圖，圖4是雙向可控硅導(dǎo)通性能模擬演示圖，該演示裝置如果將充電開關(guān)按下，電路左邊的充電回路就有閃閃發(fā)光的充電電流在流動，如果將觸發(fā)開關(guān)按下，右邊回路里就有閃閃發(fā)光可控硅導(dǎo)通電流在流動，單向可控硅電流只能有一個方向?qū)娏?，而雙向可控硅可以有2種觸發(fā)方式，控制2個方向?qū)娏髟诹鲃?，模擬導(dǎo)通電流如圖3～4所示，演示效果形象逼真，電路設(shè)計說服力強(qiáng)．圖5是聲光控特性原理設(shè)計框圖，圖6是聲光控特性演示實驗裝置圖，該實驗裝置可通過聲光傳感器將聲光信號送給功放電路及可控硅導(dǎo)通電路分別將聲光傳感器的導(dǎo)通特性通過1組發(fā)光管進(jìn)行形象演示，使學(xué)生對聲光傳感器件的特性加深了理解．圖7是用多種數(shù)字集成塊巧妙組合而成的CMOS門電路邏輯功能特性演示實驗裝置，該裝置是對數(shù)字電路的綜合應(yīng)用，用譯碼器、數(shù)碼管顯示器、555時基電路、計數(shù)器以及多個控制開關(guān)組成的數(shù)字門電路特性演示器，它可將各種門電路的輸出狀態(tài)通過發(fā)光管亮暗的方式、數(shù)碼管顯示“0”“1”的方式、計數(shù)器輸出端LED依次流動發(fā)光的方式，同時演示給學(xué)生，使學(xué)生對門電路的功能特性達(dá)到深刻的理解．圖8、圖9是學(xué)生制作的中學(xué)物理演示實驗內(nèi)容，圖8將中學(xué)物理中二極管的單向?qū)?、電?個振動波的合成、聲波信號的演示、電磁感應(yīng)現(xiàn)象等中學(xué)物理實驗電路用電子電路進(jìn)行模擬演示，當(dāng)有信號時電路右邊的輸出端接在二極管倍壓整流電路的輸入端，輸出端接的是1組高亮發(fā)光管，顯示感應(yīng)電流的大小、方向等現(xiàn)象，顯示方式生動活潑、形象逼真．圖7CMOS門電路邏輯功能演示裝置電路顯示圖10是仿真電路的創(chuàng)新設(shè)計，它將圖7的CMOS門電路邏輯功能演示裝置進(jìn)行仿真演示，圖8中學(xué)物理實驗演示儀裝置圖9LED型倍壓整流電路演示板從另一個方面演示了門電路邏輯功能特性，也是對實驗電路的一種創(chuàng)新設(shè)計，可以將各種創(chuàng)新電路都可以進(jìn)行計算機(jī)仿真演示，這里就不一一例舉
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞：CMOS電路；瞬態(tài)電流；測試
中圖分類號：TN4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)23-1063-02
On Method of Testing the Transient Current of a CMOS Circuit
SHAO Tao
(Lenovo Group Limited,Beijing 100085, China)
Abstract: IC design and test is one of the major research areas in computer technology today. Testing based on stuck at fault model is insufficient for high performance ICs, especially for CMOS circuits. Using IDDQ testing can reduce the cost of testing and enhance the reliability of the chip remarkably. However, some defects, such as some stuck-open defects in CMOS ICs still cannot be detected by IDDQ testing or by logic testing, and at the same time it faced some challenges of increasing leak electric current in deep submicro technology. Due to these limitations, in order to improve the fault coverage of the testing to meet the demands of people, the dynamic current (IDDT) testing was proposed to detect some faults that cannot be detected by other testing methods.
Key words: COMS Circuit; transient current; Test
1 引言
集成電路是一塊微小的硅片，它包含有幾百萬個電子元件。術(shù)語IC隱含的含義是將多個單獨的集成電路集成到一個電路中，產(chǎn)生一個十分緊湊的器件。通常認(rèn)為集成電路就是芯片，而為計算機(jī)應(yīng)用設(shè)計的IC則稱為計算機(jī)芯片。CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，它指的是一種特殊類型的電子集成電路(IC)[1]。
集成電路技術(shù)的高速發(fā)展使得一個計算機(jī)系統(tǒng)可以集成在一個芯片中。有人說，這類芯片應(yīng)該用“集成系統(tǒng)”這一名詞來代替“集成電路”。研究計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一個重要課題變成怎樣用好集成在一個芯片內(nèi)的幾百萬上千萬晶體管。集成電路和軟件成為當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)的兩大主題。特別是早在80年代初期提出的穩(wěn)態(tài)電流測試(IDDtesting)就已逐漸成為了工業(yè)界接受的測試方法。穩(wěn)態(tài)電流測試可以大幅度降低測試成本，提高芯片的可靠性。集成電路設(shè)計與測試自然成為計算機(jī)科學(xué)技術(shù)工作者關(guān)心的重要方向[2]。
但是CMOS電路中的某些故障，例如開路故障，仍然無法用穩(wěn)態(tài)電流測試或邏輯測試的方法檢測出來，而且其還面臨著深亞微米技術(shù)中漏電流日益劇增的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。正是由于這些方面的局限性，人們提出了瞬態(tài)電流測試方法(IDDT testnig)，以便發(fā)現(xiàn)一些其他測試方法所不能發(fā)現(xiàn)的故障，進(jìn)而從總體上進(jìn)一步提高測試的故障覆蓋率，滿足人們對高性能集成電路的需要。
而所謂CMOS數(shù)字集成電路的瞬態(tài)電流是指當(dāng)電路處于過渡過程期間時，由于電路中PMOS管和NMOS管同時導(dǎo)通以及電路中等效電容的充放電，使得電流變化劇烈而且復(fù)雜，人們稱之為瞬態(tài)電流。目前，瞬態(tài)電流測試一般采用的方法包括：數(shù)字信號處理技術(shù)和對瞬態(tài)電流平均值的分析。
2 當(dāng)前集成電路常用測試方法
1959年，Elderd[3]提出了世界上首篇關(guān)于組合電路的測試報告，并將此方法用于第一代的電子管計算機(jī)Datamatci-1000的診斷中，從此揭開了數(shù)字系統(tǒng)測試的序幕。經(jīng)過研究人員近半個世紀(jì)的不懈努力，逐漸形成了一系列的測試方法，并且廣泛的應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。這些測試方法主要包括：電壓測試方法和穩(wěn)態(tài)電流測試方法。進(jìn)入本世紀(jì)以來，為了適應(yīng)電子電路高速化，大規(guī)?；l(fā)展的需求，研究人員又提出了新的測試方法。其中最具代表性的是瞬態(tài)電流測試方法和全速電流測試方法。
2.1 電壓測試方法
電壓測試技術(shù)主要是指通過觀察無故障電路和故障電路的原始輸出信號來檢測故障。它主要是針對固定型故障的，通過改進(jìn)電壓測試方法也可以用于檢測時滯故障。
通常，被測電路CUT(Circuit Under test)具有n個原始輸入和m個原始輸出（如圖1），設(shè)該電路正常時輸出為F(X)，存在某故障a時輸出為Fa(X)，則可以檢測故障a的條件是：
即存在輸入X，使得故障電路的輸出信號和無故障電路的輸出信號不同。目前，電壓測試生成和故障模擬技術(shù)均已十分成熟。電壓測試在開關(guān)級和門級的研究已比較完善，并在工業(yè)界得到廣泛的應(yīng)用。通過廣大科研人員對電壓測試方法的不斷改進(jìn)[4]，該方法已經(jīng)可以檢測多種故障類型，成為檢測開關(guān)級和門級故障應(yīng)用最廣的測試方法。
2.2 電流測試方法
提出電流測試技術(shù)的目的不是要取代傳統(tǒng)的邏輯值測試方法，而是為了彌補(bǔ)電壓測試的不足，作為電壓測試方法的補(bǔ)充，進(jìn)一步提高故障覆蓋率，保證集成電路產(chǎn)品的高可靠性。
IDDQ測試可以檢測很多類型的故障，比如某些晶體管開路故障、晶體管短路故障、晶體管柵氧化層短接故障、互連橋接故障以及CMOS制造工藝中限制成品率的許多缺陷等等。這些故障都是傳統(tǒng)的電壓測試難以檢測出來的故障。因此，IDDQ方法作為邏輯測試方法的補(bǔ)充，可以有效的提高故障覆蓋率、產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本，成為一種工業(yè)界廣泛使用的測試技術(shù)。CMOS電路靜態(tài)電流非常小，在25℃溫度下的典型值為1~500nA.一個CMOS門的長時間平均功耗用下式表示：
為了要檢測CMOS電路中的某一個故障，IDDQ測試向量必須在該故障條件下制造一條或多條由VDD到Vss的低電阻通路。這就是IDDQ測試產(chǎn)生.這相當(dāng)于傳統(tǒng)的測試產(chǎn)生中故障的激活和控制。但是，和傳統(tǒng)測試產(chǎn)生不一樣的是：IDDQ測試產(chǎn)生不需要把故障效應(yīng)傳播到原始輸出端。因為，IDDQ的觀測并不在原始輸出端。有3種類型的IDDQ測試集。第1種是用傳統(tǒng)的電壓測試的測試集，對每一個邏輯測試，都測IDDQ。由于IDDQ測試比較慢，這種辦法不可取。第2種是選少于1%的邏輯測試，加測IDDQ。最近國內(nèi)開發(fā)的QUIETEST系統(tǒng)[5]選擇測試向量，使得IDDQ測試能檢測每個晶體管柵、漏、源和體之間的所有6種橋接故障。目前工業(yè)界都采用選擇方式，對4萬門的時序電路，可以做到既經(jīng)濟(jì)又有效。
2.3 瞬態(tài)電流測試方法
該方法于上世紀(jì)90年代中期提出，并且通過實驗驗證了這種方法在理論上是可行的。瞬態(tài)電流是指當(dāng)電路在輸入發(fā)生變化時，電路內(nèi)部各點隨之變化，在各點狀態(tài)穩(wěn)定下來之前，由于電路中PMOS管和NMOS管可能在瞬間同時導(dǎo)通以及電路中電容的充放電，電源到地之間產(chǎn)生劇烈而復(fù)雜變化的電源電流。其測試原理與穩(wěn)態(tài)電流類似，主要通過故障狀態(tài)下的瞬態(tài)電流與正常狀態(tài)下的瞬態(tài)電流的差別來檢測故障。但是由于瞬態(tài)電流測試方法所觀測的對象與傳統(tǒng)的測試方法(電壓、穩(wěn)態(tài)電流等)不同，所以使用這種方法可能檢測到某些用傳統(tǒng)方法不可檢測的故障。
3 基于CMOS電路的瞬態(tài)電流測試
CMOS電路中晶體管的開路故障(stuck-open fault)不易用電壓測試或穩(wěn)態(tài)電流測試進(jìn)行檢測，而瞬態(tài)電流測試則可以比較容易地把它們檢測出來。
有研究認(rèn)為應(yīng)用遺傳算法對CMOS電路中的開路故障進(jìn)行測試生成，但應(yīng)用此法時間開銷非常大。雖有人對該算法進(jìn)行了進(jìn)化，并對電路中的每一個故障都做了一次測試生成，但事實上電路中有很多故障相互之間存在某種關(guān)系，因此該法時間效率比依然較低。
3.1 測試生成標(biāo)準(zhǔn)
由于邏輯門的實際時間延遲具有不確定性，可能導(dǎo)致使用固定時間延遲的測試生成方法所生成的測試向量失效，即在實際測試應(yīng)用中，這些測試向量可能無法激活故障，或者不能使無故障電路與故障電路之間產(chǎn)生預(yù)想的足夠大的電流差。所以測試生成應(yīng)該遵循以下原則：
1）用穩(wěn)定跳變激活故障，并使故障門的旁路為非控制值；
2）測試向量應(yīng)遵循規(guī)避風(fēng)險原則；
3）測試向量要使測度值盡可能的大。
3.2 故障激活
如果要檢測CMOS管的開路故障，除了在與故障晶體管相連的輸入上有一個跳變外，其它輸入也可能存在跳變。當(dāng)與故障晶體管相連的輸入端上的跳變，出現(xiàn)在其他輸入端發(fā)生跳變之前，則我們希望測試的那個故障將不能被激活?，F(xiàn)在我們以兩輸入與非門為例進(jìn)行說明，假設(shè)與非門有N2開路故障。在某一特定門延時條件下，如果激活故障的波形如圖2所示，根據(jù)表1中的規(guī)定，該波形可以激活故障。
3 結(jié)束語
由于瞬態(tài)電流測試的研究目前還處在初始階段，還沒有一個比較好的測試生成算法。目前，瞬態(tài)電流測試產(chǎn)生采用的算法主要有：隨機(jī)產(chǎn)生一局部搜索算法、遺傳算法、利用電路信息的啟發(fā)式搜索算法。以上的算法各有其優(yōu)缺點，隨機(jī)產(chǎn)生一局部搜索算法考
慮門延時的影響且實現(xiàn)簡單，但故障覆蓋率不高；遺傳算法故障覆蓋率較高并考慮了門延時的作用，但時間開銷較大；利用電路信息的啟發(fā)式搜索算法在保持一定故障覆蓋率的基礎(chǔ)上時間效率較好，但沒有考慮門延時的影響。本文在靜態(tài)下對開路故障進(jìn)行瞬態(tài)電流測試生成，然后在考慮延時變化的情況下對開路故障進(jìn)行故障模擬。
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關(guān)鍵詞：斜坡發(fā)生器 電流舵 TDC
中圖分類號：TN792 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0153-01
近年恚隨著CMOS集成電路工藝水平和設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速的發(fā)展。普通單斜模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Single-Slope ADC）以其優(yōu)越的性能廣泛應(yīng)用，但其速度限制了它在高速高精度CMOS圖像傳感器中的應(yīng)用，而Time to Digital Single-Slope ADC（TDSS ADC）既保留了普通單斜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，又提高轉(zhuǎn)換速率。而斜坡發(fā)生器作為普通Single-Slope ADC的重要組成部分，在TDSS ADC也是必不可少的。
1 斜坡發(fā)生器電路的設(shè)計與分析
斜坡發(fā)生器為8位，實現(xiàn)精度為12位。電壓幅度為1.5V，單個臺階高度為：
產(chǎn)生單個臺階電流增量為ILSB=16μA，那么電流源網(wǎng)絡(luò)的整體負(fù)載電阻為：
為了滿足精細(xì)比較階段的要求，還需要增加32個臺階。那么斜坡發(fā)生器需要的總臺階數(shù)量為M=28-1+2×24=287個，最終降斜坡電壓范圍約為2.5V-0.818V。
1.1 電流舵分段方式的確定
電流舵斜坡發(fā)生器根據(jù)電流源網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方式可以分為二進(jìn)制譯碼型和溫度計譯碼型[1]。通過比較兩種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點，最終采用二進(jìn)制和溫度計型混合譯碼型電路。采用4+4的分段方式實現(xiàn)了一個8位斜坡發(fā)生器，即低4位用二進(jìn)制譯碼型，高4位用溫度計碼型，實際精度達(dá)到12位。
1.2 輸出轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計
驅(qū)動電路就是運(yùn)算放大器組成的跟隨器，所以驅(qū)動電路的設(shè)計就是對運(yùn)放的設(shè)計。
實際運(yùn)放接為的跟隨器的增益誤差可以表示為公式（1.3），Vout是理想輸出，實際輸出Vout。
增益誤差應(yīng)該小于0.5LSB，對于該電路要求的1.68V的電壓擺幅，即Vref=1.68V，實現(xiàn)12位的精度，可以得出對運(yùn)放增益誤差的要求為：
由上式可得運(yùn)算放大器的最小增益為74dB。
運(yùn)放的時間常數(shù)可以表示為公式（1.5），其中ω0為3dB帶寬，Av（0）ω0是單位增益帶寬，Av（0）即為跟隨器的低頻環(huán)路增益。
對于12位的精度要求的運(yùn)放，輸出增益誤差達(dá)到小于0.0205%的時間t0.0205%可以得出：
該運(yùn)算放大器工作頻率為50MHz，取其穩(wěn)定時間為時鐘周期的65%，那么由t0.0205%=13ns就可以得到該運(yùn)放需要達(dá)到的單位增益帶寬為：
所以要滿足設(shè)計要求，運(yùn)放的單位增益帶寬要達(dá)到104MHz。
1.3 運(yùn)算放大器的設(shè)計
根據(jù)計算要求，本文中的運(yùn)算放大器采用了軌到軌運(yùn)算放大器來實現(xiàn)。該放大器可以分為輸入級、中間級、輸出級和補(bǔ)償電路組成。
輸入電路采用了PMOS和NMOS共用的互補(bǔ)差分輸入，同時采用了電流鏡技術(shù)來使得互補(bǔ)輸入在輸入共模范圍內(nèi)具有較為恒定的總輸入跨導(dǎo)[2]。
本運(yùn)放中間放大級設(shè)計采取折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)。折疊共源共柵中間放大級構(gòu)成加法電路，從差分輸出的電流進(jìn)入此加法電路后，通過兩個電流鏡實現(xiàn)雙端到單端的轉(zhuǎn)換，輸出給下一級電路。設(shè)計時一方面為了提高輸出電阻和擺幅，采用了含有反饋電路的寬擺幅共源共柵結(jié)構(gòu)的電流鏡作為負(fù)載。
輸出級采用帶有AB類偏置的推挽輸出級，它可以實現(xiàn)全擺幅輸出，并且其送至負(fù)載的最大信號電流與輸出級靜態(tài)電流的比值大，電源利用率高。
兩級電路中需要加入補(bǔ)償電路以確保有合適的相位裕度來使運(yùn)放工作狀態(tài)穩(wěn)定，該運(yùn)算放大中的補(bǔ)償電路通過接入合適的電容Cc1和Cc2來實現(xiàn)的。補(bǔ)償電容的大小與負(fù)載電容、兩級電路的輸入跨導(dǎo)和電路的單位增益帶寬等因素有關(guān)，設(shè)計中需要綜合考慮。
2 結(jié)語
論文首先詳細(xì)介紹了適用于TDSS ADC實現(xiàn)12位精度的斜坡發(fā)生器設(shè)計過程，電路主要包括電流源網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)及輸出轉(zhuǎn)換電路三部分。論文詳細(xì)分析了電流源電路、開關(guān)電路和輸出級電路的設(shè)計。
在UMC130nm CMOS工藝下完成整體電路的設(shè)計后，分別仿真驗證了各個電路模塊的功能和輸出，然后對整體斜坡發(fā)生器進(jìn)行了仿真分析，最終得到0.81V-2.48V的斜坡仿真電壓，其中Dnl+-0.485LSB，INL+-0.0869LSB，仿真結(jié)果滿足設(shè)計要求。
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我校微電子科學(xué)與工程專業(yè)是在應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)微電子方向的基礎(chǔ)上，于2009年提出申請，同年9月經(jīng)陜西省教育廳批準(zhǔn)，于2010年增設(shè)的，專業(yè)代碼為080704，屬于工學(xué)大類，電子信息類。學(xué)制四年，授予理學(xué)學(xué)士學(xué)位。本專業(yè)培養(yǎng)具備微電子科學(xué)與工程專業(yè)扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)、系統(tǒng)的專業(yè)知識和較強(qiáng)的實驗技能與工程實踐能力，能在微電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域從事研究、開發(fā)、制造和管理等方面工作的專門人才。
二、微電子科學(xué)與工程的專業(yè)特征
通過實驗、技能訓(xùn)練和到實習(xí)基地頂崗實習(xí)，本專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備以下能力：（1）掌握數(shù)學(xué)、物理等方面的基本理論和基本知識；（2）掌握固體電子學(xué)、微電子器件和集成電路設(shè)計與制造等方面的基本理論和基本知識，掌握集成電路和其他半導(dǎo)體器件的分析與設(shè)計方法，具有獨立進(jìn)行版圖設(shè)計、器件性能分析的基本能力；（3）了解相近專業(yè)的一般原理和知識；（4）熟悉國家電子產(chǎn)業(yè)政策、國內(nèi)外有關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)及其他法律法規(guī)；（5）了解VLSI和其他新型半導(dǎo)體器件的理論前沿、應(yīng)用前景和最新發(fā)展動態(tài)，以及微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r；（6）掌握資料查詢、文獻(xiàn)檢索及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法；具有一定的實驗設(shè)計，創(chuàng)造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結(jié)果，撰寫論文，參與學(xué)術(shù)交流的能力。微電子科學(xué)與工程專業(yè)具備以下特征：兼容性：本專業(yè)是理工兼容的專業(yè)，融合了物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、集成電路設(shè)計制造學(xué)等多個學(xué)科的基本知識、基礎(chǔ)理論；交叉性：微電子科學(xué)與工程專業(yè)是超凈、超純、超精細(xì)加工等多種技術(shù)交叉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的學(xué)科；基礎(chǔ)性：微電子科學(xué)與工程專業(yè)是電子科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。
三、學(xué)科建設(shè)的實踐與探索
學(xué)科建設(shè)是一個長期積累、不斷提高的過程，重在建設(shè)和積累。我們在建設(shè)過程中以教學(xué)團(tuán)隊為抓手，以課程群為載體，以課堂教學(xué)為主渠道，以深化改革為手段，以培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力、持續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)。將教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)、課程群建設(shè)和教學(xué)改革緊密結(jié)合，作為系統(tǒng)工程整體推進(jìn)，實現(xiàn)成效的最大化。教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)、師資隊伍建設(shè)和青年教師培養(yǎng)相結(jié)合。教學(xué)團(tuán)隊從師資隊伍中產(chǎn)生，不能孤立于師資隊伍建設(shè)之外，師資隊伍建設(shè)需要高水平教學(xué)團(tuán)隊的帶領(lǐng)和引導(dǎo)，需要傳幫帶。為了使教學(xué)團(tuán)隊具備堅實的基礎(chǔ)，同時發(fā)揮其輻射引領(lǐng)作用，必須提高教師的整體教學(xué)水平和大面積教學(xué)質(zhì)量，必須大力狠抓師資隊伍建設(shè)，對于開辦時間不長的新專業(yè)而言，更要特別注重新進(jìn)青年教師的培養(yǎng)。首先，理念引導(dǎo)，認(rèn)識到位。我們始終堅持教學(xué)是人才培養(yǎng)的第一要務(wù)的宗旨，確立了教學(xué)的重要地位，為了把教學(xué)這個良心活做好，我們在教學(xué)活動中一再強(qiáng)調(diào)換位思考，希望任課教師要像當(dāng)年要求自己的教師那樣要求自己，以對學(xué)生、學(xué)校、家長、專業(yè)、社會高度負(fù)責(zé)的態(tài)度講好每一節(jié)課。教師們教學(xué)態(tài)度端正、認(rèn)識到位，責(zé)任心強(qiáng)，這是搞好教學(xué)工作的前提。其次，建立長效機(jī)制。通過建立一系列行之有效的規(guī)章制度、運(yùn)行機(jī)制和政策措施，如青年教師培訓(xùn)培養(yǎng)機(jī)制、教學(xué)信息交流反饋機(jī)制、資源經(jīng)驗共享互用機(jī)制，通過互相聽課、針對性聽課、隨機(jī)聽課、學(xué)生評教等渠道了解、檢查教師的教學(xué)情況，做到有問題及時反饋、溝通并督促限期整改。針對新近開辦專業(yè)青年教師多的現(xiàn)狀，我們著力培養(yǎng)青年教師的教學(xué)基本功，定期、不定期召開青年教師座談會，交流治學(xué)、教學(xué)、科研經(jīng)驗，要求他們跟班聽課并要聽不同教師的講課，博采眾長。同時，要求青年教師根據(jù)工作需要，結(jié)合個人特長選定主講課程（至少兩門），扎實練就教學(xué)基本功。鼓勵和支持年輕教師到國內(nèi)外進(jìn)修學(xué)習(xí)，加速他們的成長。
1.課程群建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)與課堂教學(xué)相結(jié)合。
教學(xué)團(tuán)隊不能脫離課程而單獨存在，課程群需要高水平的教學(xué)團(tuán)隊去建設(shè)。目前課堂教學(xué)仍是本科教學(xué)的主渠道，因此必須將課程群建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)融入課堂教學(xué)，才能把建設(shè)落到實處，并在具體的課堂教學(xué)中體現(xiàn)建設(shè)效果。微電子教學(xué)團(tuán)隊和課程組認(rèn)真研究了半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、集成電路設(shè)計原理等這幾門課程之間的區(qū)別、聯(lián)系、共性和互補(bǔ)性，對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合、改革，以促進(jìn)各課程之間的相互滲透、優(yōu)勢互補(bǔ)和資源共享，更好地處理理論教學(xué)、實驗教學(xué)和實際應(yīng)用之間的關(guān)系。把教學(xué)團(tuán)隊和課程群建設(shè)的成果有效地落實到課堂教學(xué)中，接受課堂和學(xué)生的檢驗，并做到互相促進(jìn)，增強(qiáng)了整體效果。
2.課程建設(shè)與科學(xué)研究、教學(xué)研究、教學(xué)改革相結(jié)合。
只有深入開展教學(xué)研究，才能有效地推進(jìn)教學(xué)改革和課程建設(shè)。我們對教學(xué)研究常抓不懈，常研常新，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和方案實施等方面全方位抓起，不斷深化教學(xué)研究和教學(xué)改革。對于課程內(nèi)容的研究與改革，從宏觀上把握課程的科學(xué)體系和各部分之間的關(guān)系、理清主線、抓住要點；從微觀上對教材的具體內(nèi)容進(jìn)行深入研究，如MOS場效應(yīng)管與現(xiàn)行手機(jī)屏之間的關(guān)系，由于和實際生活非常近，非常受學(xué)生的歡迎。教學(xué)方式與手段的研究與改革方面，可以閱讀科學(xué)史和科學(xué)家傳記，從中受到啟發(fā)，如楊振寧的老師泰勒水平很高，但往往無暇備課，上課時總是現(xiàn)想現(xiàn)推，有時就會陷入困境或誤入歧途，恰恰是在他擺脫困境和糾錯的探索中，讓細(xì)心的學(xué)生有機(jī)會親眼看到老師的思維過程和分析、解決問題的方法。這是鮮活的問題解決式教學(xué)，泰勒是無意的，有經(jīng)驗的教師難道不可以有意而為嗎？教學(xué)的關(guān)鍵和難處在于揭示前人的發(fā)現(xiàn)過程和思想脈絡(luò)，這就需要任課教師了解相關(guān)的歷史和教育學(xué)原理，在發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時，通過提問、專題討論等方式活躍課堂氣氛，促使學(xué)生積極思考，讓其從知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者和糾結(jié)探索者，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。進(jìn)而微電子科學(xué)與工程專業(yè)的教師把自己現(xiàn)有的縱橫向科研課題帶入課堂教學(xué)中去，讓學(xué)生感受科學(xué)研究的氛圍，并通過專業(yè)課程的熏陶培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)美感。
3.理論教學(xué)、模擬實驗、實驗教學(xué)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。
實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)包括：認(rèn)識實踐、畢業(yè)實踐和畢業(yè)設(shè)計等幾方面。加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出微電子學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色。提高校內(nèi)實驗實踐基地建設(shè)的規(guī)模與水平；加強(qiáng)與校外教學(xué)實踐基地合作，提升校外合作教育基地的層次和聯(lián)系緊密度，實行“雙師型”教學(xué)模式，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實踐能力。形成先進(jìn)的實踐教學(xué)理念，堅持不斷的實訓(xùn)，構(gòu)建以學(xué)生為主體的實踐教學(xué)模式，以取代傳統(tǒng)的教師主體式的模式，構(gòu)建主動適應(yīng)社會發(fā)展所需人才的培養(yǎng)體系。加大力度組織學(xué)生參加各類科技競賽，力求每年參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐和學(xué)科競賽活動的學(xué)生比例逐年遞增的趨勢。生產(chǎn)實踐是學(xué)生學(xué)以致用、鍛煉能力、增強(qiáng)創(chuàng)新的重要活動，通過不斷加強(qiáng)實驗性、實踐性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性教育環(huán)節(jié)，使學(xué)生自己體驗學(xué)、用微電子的樂趣，有效地提高了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。
四、結(jié)語
