電路板設(shè)計范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路板設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】PCB設(shè)計；噪聲；抑制。

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼： A

0.引言

PCB設(shè)計及制作技術(shù)的發(fā)展直接帶動著大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而集成電路在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨寬泛，因此PCB設(shè)計中的噪聲抑制問題也變得越來越重要，特別是在軍工、航空航天等對產(chǎn)品要求極為嚴(yán)苛的領(lǐng)域，PCB板上的噪聲問題如果沒有得到妥善解決可能會帶來嚴(yán)重的后果。

1.PCB中的熱干擾及抑制

元器件在工作時都有一定程度的發(fā)熱，尤其是有大電流流過的功率器件，所發(fā)出的熱量會對周邊溫度敏感器件造成很大干擾，若干擾不能得到有效的抑制和消除，就會對整個電路的電學(xué)特性造成影響，甚至?xí)斐啥搪返暮蠊?/p>

1.1 發(fā)熱器件及溫度敏感器件的放置

發(fā)熱較大的器件不能貼板放置，貼板會導(dǎo)致整個電路板溫度過高，可以將發(fā)熱量較大的器件單獨設(shè)計成一個功能模塊，放在系統(tǒng)邊緣遠離敏感器件并且散熱較好的區(qū)域。大功率器件應(yīng)盡量靠近系統(tǒng)邊緣，且在分層布置時將發(fā)熱器件布置在整板上方，使其產(chǎn)生的熱對電路板的影響降到最小；對于溫度敏感器件，則要放置在溫度最低的區(qū)域，并且遠離大功率器件，保證其工作環(huán)境基本穩(wěn)定。

1.2器件的排列與空氣對流散熱

一般情況下，設(shè)備內(nèi)部均以空氣對流進行散熱，元器件應(yīng)以利于空氣對流的縱式排列；而且，為減小功率器件對整個系統(tǒng)的溫度影響，可以輔以相應(yīng)的散熱器件引導(dǎo)熱對流，加速熱量的擴散。

2.PCB設(shè)計中的共阻抗干擾及抑制

共阻干擾是由PCB上大量的地線造成的，當(dāng)兩個或兩個以上回路共用一段地線時，不同回路電流在共用地線上產(chǎn)生一定壓降，此壓降經(jīng)放大就會影響電路特性，特別是在電流頻率很高時，會產(chǎn)生很大的感抗而使電路受到干擾，可以采取以下措施對這種干擾加以抑制。

2.1 單點接地和就近多點接地。

在信號頻率小于1MHz的低頻電路中，布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流干擾較大，同級電路的接地點盡量集中。為防磁場干擾，通常設(shè)置大量的地線分布在電路板的邊緣，對于信號頻率大于10MHz的高頻電路，各級電路就近接地防止地線太長。

2.2大面積接地

在高頻電路中將PCB電路板上所有不用的面積均布設(shè)成地線（整體覆銅），以減少地線中的感抗，從而削弱地線上產(chǎn)生的高頻信號并對電場干擾起到屏蔽作用。另外，如果地線過細，會使接地電位隨電流的變化而變化，造成電子設(shè)備的定時信號不穩(wěn)，抗噪聲性能降低，因此地線應(yīng)適當(dāng)加粗。

2.3模擬地和數(shù)字地隔離

數(shù)字信號需要穩(wěn)定的參考，地線電平的波動可能會造成數(shù)字信號的錯亂，而模擬地通常包含各種各樣的噪聲，因此數(shù)字地與模擬地應(yīng)分別于電源的地線相連，或者通過磁珠或零歐姆電阻實現(xiàn)共地。

3.電磁干擾及抑制

電磁干擾是由于電磁效應(yīng)產(chǎn)生的干擾，由于PCB上的元器件及布線越來越密集，如果設(shè)計不當(dāng)就會產(chǎn)生電磁干擾。而對于有電源布線、信號布線產(chǎn)生的電磁干擾，可以分別采取不同的措施加以抑制。

3.1 電源布線引起的電磁干擾

由于整個系統(tǒng)的電流都要最終匯集到電源線和地線上，電源和地的布線要盡量寬，以減小流過電流帶來的壓降；還可以在電源輸入端并聯(lián)較大的和較小的濾波電容，起到旁路濾波的作用，使電源保持平穩(wěn)；另外，地線要靠近供電電源母線和信號線，因為電流在導(dǎo)線上傳輸會產(chǎn)生回路電感，地線靠近，回路所圍的面積減小，電感量減小，回路阻抗減小，從而減小電磁干擾耦合。

3.2信號線布線引起的電磁干擾

為減小信號線之間的干擾，不同功能單元電路（數(shù)字電路和模擬電路、高頻電路和低頻電路）分開設(shè)置，布線圖形應(yīng)易于信號流通（拐角使用圓弧或者不小于90°角的折線）且信號流向盡可能保持一致；另外應(yīng)合理利用屏蔽和濾波技術(shù)，注意強電和弱電之間的隔離，防止串?dāng)_；在器件的選用上也要合理，保證器件的工作頻率符合需求，不要使用頻率冗余較大的器件；在器件的位置安排上，容易受到電磁干擾的元器件之間要有一定的距離（通常不小于信號波長的四分之一），高頻器件周圍應(yīng)布置柵格狀大面積覆銅，屏蔽電磁輻射；輸入器件與輸出器件應(yīng)盡量遠離，并且做到安全接地。

4 結(jié)語

一般而言，使用以上的基本抗干擾措施，可消除印制板90%左右的常見干擾。由于硬件的可靠性是設(shè)備的復(fù)雜性函數(shù)，要消除一些特殊的、小概率的干擾，就要采用特殊的、更復(fù)雜的硬件抗干擾電路。但過多地采用硬件抗干擾措施，會明顯提高產(chǎn)品的常規(guī)成本，且硬件數(shù)量的增加，還會產(chǎn)生新的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性下降。所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計條件和目標(biāo)要求，合理采用一些硬件抗干擾措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

篇2

1、印制電路板設(shè)計的布局原則：

設(shè)計印制電路板(PcB)首先要考慮其尺寸大小，PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

1.1在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近.輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。

(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

(3)重量超過15g的元器件應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機的帆箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題，熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。

(4)對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。

(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

1.2根據(jù)電路的功能單元.對電路的全部元器件進行布局時，要符合以TN則：

(1)元器件的布局首先要考慮的一個因素就是電性能，把連線美系密切的元器件盡量放在一起，尤其對一些高速線，布局時就要使它盡可能地短，功率信號和小信號器件要分開。按照電路的流程安排各個動能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

(2)以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

(3)位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大干200x150mm時，應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。

2、印制電路板設(shè)計的布線原則：

(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

(2)印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時.通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選O.02～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

3、焊盤設(shè)計原則：

焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊，焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

4、抗千擾設(shè)計的原則：

4.1電源線設(shè)計根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻，并使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

4.2地線設(shè)計的原則：

(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，高額元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2～3mm以上。

(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成閉合環(huán)路，能有效提高抗噪聲能力。

4.3 PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙荩伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t是：

(1)電源輸入端跨接10―100ul的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10pF的膽電容。

(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

(4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

(5)在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件，操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用Rc電路來吸收放電電流。一般R取1～2K，c取2.2―47UF，另外，CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此對不使用端，要接地或接正電源。

5、高頻電路設(shè)計原則

5.1在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。

一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產(chǎn)。高頻電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板是降低干擾的有效手段。合理選擇層數(shù)能大幅度降低印制板尺寸，能充分利用中間層來設(shè)置屏蔽，更好地實現(xiàn)就近接地，有效地降低寄生電感，有效縮短信號的傳輸長度，能大幅度降低信號間的交叉干擾等等。所有這些都能有效提高高頻電路的可靠性。

5.2高頻電路布線的引線最好采用壘直線，需要轉(zhuǎn)折，可用45度折線或圓弧轉(zhuǎn)折，減少高頻信號對外的發(fā)射和相互問的耦合。

5.3高頻電路器件管腳間的引線越短越好，高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好，高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“交叉干擾”，若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅度減少干擾。盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號線，

5.4對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施，各類信號走線不能形成環(huán)路，地線也不能形成電流環(huán)路。

5.5每個集成電路塊的附近應(yīng)設(shè)置一個高頻退耦電容。

篇3

關(guān)鍵詞：CANSJA1000匯編語言

Abstract：The principle and function of SJA1000 standalone CAN controller are introduced; the hardware connection diagram and the communication program of SJA1000 are given. The Design the system introduced in the book adopt the tiny controller + the controller of CAN+ the transceiver of CAN, the tiny controller is serieses MCS-51s, The CAN controller is SJA1000 of PHILIPS company .The CAN software design is main to adopt to edit collected materials the language, the purpose of the most is to realizes the CAN is to send out the report text with receive the report text.

Key words：CAN； SJA1000；assemble； language

中圖分類號：TM13 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

CAN(ControllerAreaNetwork)總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨特靈活的設(shè)計和低廉的價格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。控制智能大廈，小區(qū)安防，交通工具，醫(yī)療儀器，環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域CAN，已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。

RS485僅僅是一種半雙工通信的電氣協(xié)議，其通信介質(zhì)為雙絞線，傳輸?shù)男盘栐陔p絞線上呈現(xiàn)一對正負相反的電平信號用來表示邏輯“1”和邏輯“0”。在RS485的通信網(wǎng)絡(luò)中，只能讓一個節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中每一個節(jié)點的RS485驅(qū)動器都有一個發(fā)送使能控制端DE，其作用是驅(qū)動器發(fā)送數(shù)據(jù)時，控制該發(fā)送器有效，使其向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送完后，DE則關(guān)閉發(fā)送器，使其處于高阻值狀態(tài)，從而不影響網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送。如果發(fā)生故障，出現(xiàn)幾個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，這就等于多個RS485驅(qū)動器同時向一對雙絞線上輸出不同的電平信號，結(jié)果使得整個網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)短路狀態(tài)，最終損壞其節(jié)點的驅(qū)動器，使故障范圍進一步擴大。而CAN總線的傳輸距離遠，通信速率高。

我們的目的就是制作一個可以在原有的RS485接口的系統(tǒng)上實現(xiàn)CAN通信的數(shù)字式電路板。使用戶不用改變原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)具有相當(dāng)優(yōu)勢的CAN系統(tǒng)通信，提高效率。

1.系統(tǒng)介紹

1.1CAN總線的應(yīng)用研究

現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通訊雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線。它的最大優(yōu)點是可以大幅度節(jié)約連接導(dǎo)線、降低安裝和維護的費用；具有精度高、能傳送多個過程變量,包括儀表的自診斷信息等。在十幾種已出臺的現(xiàn)場總線中,CAN總線也是一種很有應(yīng)用前景的現(xiàn)場總線之一。

1.2MAX1487芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，管腳功能及其工作原理

MAX1487采用+5v電源供電，當(dāng)供電電流約為500ua時，傳輸率達到2.5MB/S。它適用于半雙工通信。通信傳輸線上最多為±2v-±6v。MAX1487的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。

腳1RO:接受器輸出；

腳2RE:接受器使能；

腳3DE:驅(qū)動器使能；

腳4DI:驅(qū)動器輸入；

腳5GND:地；

腳6A:接收器非反相輸入或驅(qū)動器非反相輸出；

腳7B:接收器反相輸入或驅(qū)動器反相輸出；

腳8VCC：電源；

MAX1487的輸入腳DI可與單片機CPU的TXD腳相連，輸出腳RO與單片機CPU的RXD腳相連。MAX1487內(nèi)部的驅(qū)動器與接收器三三太的，通過DE和RE進行發(fā)送與接收，發(fā)送與接受的兩種控制信號是相反的。可將兩者接相同的控制信號，即“1”電平控制發(fā)送，“0”電平控制接收。A,B實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)。MAX1487的應(yīng)用電路及通訊協(xié)議:在多機通信中，一般PC機作為上位機只有RS232標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口,要實現(xiàn)RS485標(biāo)準(zhǔn)接口通信，須通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換接口電路，完成由EIA到TTL電平的轉(zhuǎn)換。可用專門的帶隔離RS232/485轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。MAX1487的RE與DE連接同一個控制信號，如下實際電路中8031的P3.5,嚴(yán)格保證收發(fā)信號在時間上錯開通信協(xié)議：MC51中串行控制寄存器SCON設(shè)有多機通信控制位SM2，在編程前，定義從機的地址編號，分別為00H，02H等等從機系統(tǒng)在初始化程序中將串行口編程為約定的接收方式，且置為SM2，允許串行口中斷在主機和某一從機通信之前，先向所有從機發(fā)出所選從機的地址，以設(shè)置第九位TB8為1表示為地址幀，這時SN2作為地址監(jiān)聽位，所有從機當(dāng)接收到的第九位RB8位為1則置為中斷標(biāo)志RI，中斷后判斷主機送來的地址與本從機是否一致，若為本地址，則清SM2為0，準(zhǔn)被發(fā)送主機送來的數(shù)據(jù)幀其他從機保持SM2為1狀態(tài)。接著主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，各串行同時接收該數(shù)據(jù)幀，而只有已選中的從機才能產(chǎn)生中斷并接受該數(shù)據(jù)，其余從機收到不產(chǎn)生中斷響應(yīng)，將數(shù)據(jù)丟失掉。這樣就實現(xiàn)了多機一對一通信。

1.38031單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

8031系列的基本結(jié)構(gòu)如下：

一個8位算術(shù)邏輯單元

32個I/O口

兩個16位定時計數(shù)器

全雙工串行通信。

6個中斷源兩個中斷優(yōu)先級

128字節(jié)內(nèi)置RAM。

獨立的64K字節(jié)可尋址數(shù)據(jù)和代碼區(qū)。

每個8031處理周期，包括12個振蕩周期，每12個振蕩周期，用來完成一項操作，如取指令和計算指令執(zhí)行時間，可把時鐘頻率除以12，取倒數(shù)，然后指令執(zhí)行所須的周期數(shù)，因此，如果你的系統(tǒng)時鐘是11.059MHz，除以12，后就得到了每秒執(zhí)行的指令個數(shù)，為921583條指令，取倒數(shù)將得到每條指令所須的時間1.085ms。

1.4看門狗

大多數(shù)31系列單片機都有看門狗，當(dāng)看門狗沒有被定時清零時，將引起復(fù)位。這可防止程序跑飛。設(shè)計者必須清楚看門狗的溢出時間。以決定在合適的時候清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁，否則會造成資源浪費。X5045中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時,電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU作出反應(yīng)。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響,當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時,系統(tǒng)將復(fù)位,直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲器與CPU可通過串行通信方式接口,共有4096個位,可以按512×8個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。

1.5SJA1000簡介

CAN控制模塊的說明

接口管理邏輯接口管理邏輯負責(zé)解釋來自CPU的命令,控制CAN寄存器的尋址,向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。

位流處理器(BSP)位流處理器是在發(fā)送緩沖器、RXFIFO和CAN總線之間控制數(shù)據(jù)流的程序裝置。它還執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、總線填充和錯誤處理。

位時序邏輯(BTL)位時序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時序。它在信息開頭“弱勢-支配”的總線傳輸時同步CAN總線位流(硬同步)，接收信息時再次同步下一次傳送(軟同步)。BTL提供了可編程的時間段來補償傳播延遲時間、相位轉(zhuǎn)換(如由于振蕩漂移)和定義采樣點及每一位的采樣次數(shù)。

錯誤管理邏輯(EML)EML負責(zé)傳送層中調(diào)制解調(diào)器的錯誤管理。它接收BSP的出錯報告,使BSP和IML進行錯誤統(tǒng)計。通常情況下,錯誤計數(shù)器計數(shù)達到255時,將關(guān)閉總線,并自動轉(zhuǎn)入復(fù)位狀態(tài),并產(chǎn)生錯誤中斷。經(jīng)過128個周期的總線空閑后,重新開啟總線。當(dāng)錯誤計數(shù)器計數(shù)達到96時(警告限制),將產(chǎn)生錯誤中斷。

2.系統(tǒng)設(shè)計

8031單片機的全雙工串行口可編程為4種工作方式，現(xiàn)分述如下：

方式0為移位寄存器輸入/輸出方式。可外接移位寄存器以擴展I/O口，也可以外接同步輸入/輸出設(shè)備。8位串行數(shù)據(jù)者是從RXD輸入或輸出，TXD用來輸出同步脈沖。

輸出:串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出，TXD引腳輸出移位脈沖。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器時，立即啟動發(fā)送，將8位數(shù)據(jù)以fos/12的固定波特率從RXD輸出，低位在前，高位在后。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI由硬件置位。

輸入:當(dāng)串行口以方式0接收時，先置位允許接收控制位REN。此時，RXD為串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當(dāng)（RI）=0和（REN）=1同時滿足時，開始接收。當(dāng)接收到第8位數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)移入接收寄存器，并由硬件置位RI。方式1為波特率可變的10位異步通訊接口方式。發(fā)送或接收一幀信息，包括1個起始位0，8個數(shù)據(jù)位和1個停止位1。

輸出:當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖SBUF時，就啟動發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，就由硬件置位TI。

輸入:在（REN）=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)（RI）=0且停止位為1或者（SM2）=0時，停止位才進入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失。所以在方式1接收時，應(yīng)先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。

方式2

方式2:為固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)。

輸出:發(fā)送的串行數(shù)據(jù)由TXD端輸出一幀信息為11位，附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位，用軟件置位或復(fù)位。它可作為多機通訊中地址/數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，也可以作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗位。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SUBF的指令時，就啟動發(fā)送器發(fā)送。發(fā)送一幀信息后，置位中斷標(biāo)志TI。

輸入:在（REN）=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數(shù)據(jù)。在接收到附加的第9位數(shù)據(jù)后，當(dāng)（RI）=0或者（SM2）=0時，第9位數(shù)據(jù)才進入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失。且不置位RI。再過一位時間后，不管上述條件時否滿足，接收電路即行復(fù)位，并重新檢測RXD上從1到0的跳變。

工作方式3

方式3:為波特率可變的11位UART方式。除波特率外，其余與方式2相同。波特率選擇如前所述，在串行通訊中，收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳送率（波特率）要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控制。

方式0式0的波特率固定為主振頻率的1/12。

方式2

方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定，可由下式表示：

波特率=2的SMOD次方除以64再乘一個fosc，也就是當(dāng)SMOD=1時，波特率為1/32fosc，

當(dāng)SMOD=0時，波特率為1/64fosc方式1和方式3定時器T1作為波特率發(fā)生器，

其公式如下：波特率=定時器T1溢出率T1溢出率=T1計數(shù)率/產(chǎn)生溢出所需的周期數(shù)式中T1計數(shù)率取決于它工作在定時器狀態(tài)還是計數(shù)器狀態(tài)。

當(dāng)工作于定時器狀態(tài)時，T1計數(shù)率為fosc/12;當(dāng)工作于計數(shù)器狀態(tài)時，T1計數(shù)率為外部輸入頻率，此頻率應(yīng)小于fosc/24。產(chǎn)生溢出所需周期與定時器T1的工作方式、T1的預(yù)置值有關(guān)。

定時器T1工作于方式0：

溢出所需周期數(shù)=8192-x

定時器T1工作于方式1：

溢出所需周期數(shù)=65536-x

定時器T1工作于方式2：溢出所需周期數(shù)=256-x

因為方式2為自動重裝入初值的8位定時器/計數(shù)器模式，所以用它來做波特率發(fā)生器最恰當(dāng)。當(dāng)時鐘頻率選用11.0592MHZ時，取易獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率，所以很多單片機系統(tǒng)選用這個看起來“怪”的晶振就是這個道理。

3.主程序設(shè)計

CAN控制器SJA1000在復(fù)位模式下對各位寄存器的初始化程序。

流程圖如下:

程序如下：

MOVDPTR，#CR；控制寄存器CR的地址送DPTR

MOVA，#01H

MOV@DPTR,A；進入復(fù)位模式

MOVDPTR，#IR；中斷控制寄存器IR的地址送DPTR

MOVA，#03H

MOV@DPTR,A

MOVDPTR，#ACR；接受代碼寄存器ACR的地址送DPTR

MOVA，#FFH

MOV@DPTR,A

MOVDPTR，#AMR；接收屏蔽寄存器AMR的地址送DPTR

MOVA，#FFH

MOV@DPTR,A

MOVDPTR，#BTR0；總線定時寄存器BTR0的地址送DPTR

MOVA，#FFH

MOV@DPTR,A

MOVDPTR，#BTR1；總線定時寄存器BTR1的地址送DPTR

MOVA，#FFH

MOV@DPTR,A

MOVDPTR，#OCR；輸出控制寄存器OCR的地址送DPTR

MOVA，#FFH

MOV@DPTR,A

參考文獻

[1] 張昆藏。IBMPC/XT微型計算機接口技術(shù)。北京：清華大學(xué)出版社，1990，281－286。

[2]鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995.

篇4

【關(guān)鍵詞】PCB；電磁兼容性；抑制對策

在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的功能、種類、構(gòu)造等都越發(fā)復(fù)雜，促使PCB設(shè)計逐漸多層次化和高密度化，PCB設(shè)計里的電磁兼容性問題也備受重視與關(guān)注。電磁兼容性（EMC）設(shè)計不僅能確保PCB板上所有電路均正常、穩(wěn)定工作，不相互干擾，還能有效降低PCB對外的輻射發(fā)射以及傳導(dǎo)發(fā)射，確保PCB電路不受外部輻射與傳導(dǎo)干擾。故研究基于PCB設(shè)計的電磁兼容性十分重要。

1、PCB干擾種類

PCB干擾主要有三種，一是布局類干擾，通常是PCB板上元件放置位置不合適產(chǎn)生的干擾；二是板層類干擾，通常是由于不科學(xué)設(shè)置造成的噪聲干擾；三是走線類干擾，通常是PCB信號線、電源線以及地線的線距離或是線寬度設(shè)置不合理或是PCB布線方法不當(dāng)?shù)仍斐傻母蓴_。就PCB干擾類型來說，可分別采取布局規(guī)則、分層對策、走線規(guī)則抑制措施，削弱甚至是消除PCB設(shè)計受干擾的影響，確保符合電磁兼容性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2、PCB干擾種類的對應(yīng)抑制對策

2.1布局類干擾的抑制對策

要抑制布局類干擾必須確保PCB布局合理，PCB布局應(yīng)遵循以下六點：一是根據(jù)信號流通位置合理設(shè)置每個功能模塊的電路位置，盡量確保方向一致；二是布局中心鎖定為模塊電路的核心元件，盡可能縮減各個元器件間尤其是高頻器件之間的引線；三是集成熱敏元件、芯片等的時候必須遠離發(fā)熱元件；四是結(jié)合PCB板上元器件的位置確定連接器位置，盡量將連接器放置在PCB板一側(cè)，防止電纜從兩側(cè)引出，降低共模電流輻射；五是I/O驅(qū)動器要和連接器緊緊靠在一起，防止板上I/O信號長距離走線；六是如若是敏感元器件則不能靠太近，輸出和輸入元件要遠離。

2.2板層類干擾的抑制對策

首先，應(yīng)掌握電路板設(shè)計信息，綜合考慮信號線密集程度、電源和地種類等因素，以此確定保障電路功能需要的電源和布線層數(shù)。分層對策的好壞對接地層或是電源層的瞬態(tài)電壓以及電源與信號的電磁場屏蔽有重要影響。根據(jù)實踐經(jīng)驗給出總分層對策，接地層和電源層應(yīng)相鄰且兩者間距盡量小，信號層要緊挨接地層或是電源層使用一層或多層。在設(shè)計單雙層板的時候要重點設(shè)計電源線與信號線。為縮減電源電流的回路面積，地線和電源線間要緊鄰且保持平行。就單層板來說，應(yīng)在重要信號線兩邊設(shè)置保衛(wèi)地線，一來縮減信號回路面積，二來避免信號線和與信號線間出現(xiàn)串?dāng)_。就雙層板來說，也可以設(shè)置保衛(wèi)地線，或是在重要信號線的投影平面上進行大面積鋪地。單雙層板的制造和裝配調(diào)試雖然簡單方便，但若是如 數(shù)字電路以及數(shù)模混合電路等較復(fù)雜的PCB是不適合使用的。因為缺乏參考平面，輻射會隨著環(huán)路面積的增加而增強，平行走線也很難避免。

如若成本足夠，建議采用多層板。在設(shè)計多層板時要遵循三點：一是如總線、時鐘線等輻射強或是敏感度高的重要信號線，布線最好在兩地層間或是和地層緊鄰的信號層，布線接近地平面便于縮減信號回路面積，減小輻射強度，強化抗干擾能力。二是確保邊緣輻射得到有效控制，與相鄰地平面相比電源平面需要向內(nèi)縮減5到20H（H為介質(zhì)厚度）；三是如果底層和頂層有高頻信號線，需要把高頻信號線走在頂層和地層之間，抑制高頻信號線對空間的輻射。

2.3走線類干擾的抑制措施

PCB走線需要遵循六點原則：一是輸出端和輸入端導(dǎo)線要盡可能防止相鄰長距離平行，可通過在走線間插地線或是增加線條間距的方式降低平行串?dāng)_；二是不能突然改變走線寬度，如若要拐角，拐彎的地方通常走圓弧或是135°；三是載流回路對外輻射隨著環(huán)路面積、通過電流以及信號頻率的增加（減少）而增加（減少），故應(yīng)縮減電流流通時的導(dǎo)線環(huán)路面積；四是縮短導(dǎo)線長度增加其寬度，便于降低導(dǎo)線阻抗；五是為保同層相鄰線路間的噪聲耦合以及串?dāng)_達到最小，需在線間做隔離處理，確保布線分離；六是設(shè)置分流隔離關(guān)鍵信號，設(shè)置保護路線保護關(guān)鍵信號。此外，信號線、電源線和地線走線的時候，不僅要遵循走線準(zhǔn)則，還要結(jié)合自身特點和功能實施布線。

（1）公共地線盡可能在PCB板邊緣布置，最好呈網(wǎng)狀或是環(huán)狀；接地線要盡可能粗，地線要多使用銅箔，強化屏蔽效果；模擬地要和數(shù)字地分離，模擬地理的低頻地要多使用單點開聯(lián)，具體布線有問題時可以考慮部分串聯(lián)然后再并聯(lián)，高頻地最好使用多點串聯(lián)。（2）盡可能增加電源線寬度，削弱環(huán)路電阻，確保地線和電源線走向同數(shù)據(jù)傳遞走向保持一致。如若是多層PCB，要縮減電源線到地層或是電源層的長度。盡量讓電源給各個功能單元單獨供電，由公共電源供電的電路盡量做到彼此接近和互相兼容。（3）信號線盡可能短，確保削弱干擾信號耦合路徑。應(yīng)先布置時鐘信號線和敏感信號線，接著布置高速信號線，最后再布置非重要信號線。如若信號線之間不相容，就應(yīng)做隔離處理，防止形成耦合干擾。關(guān)鍵信號線走線時不能跨越分隔區(qū)，即便是焊盤和過孔造成的參考平面間隙也不行，不然會增加信號回路面積。同時，為抑制邊緣輻射，關(guān)鍵信號線距離參考平面邊沿的距離不能小于3H（H表示關(guān)鍵信號線距離參考平面的高度）。敏感及強輻射信號線應(yīng)距離接口外出信號線較遠，防止信號線之間形成耦合干擾，減少系統(tǒng)誤操作以及向外輻射。差分信號線長度要一樣，處于同一層，并行走線，確保阻抗一樣，線之間不存在其他走線，保證共模阻抗一樣，強化其抗干擾性能。

3、結(jié)語

綜上所述，結(jié)合電磁兼容預(yù)測分析得出的結(jié)論，對于不同種類的干擾應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施進行抑制，才能有效提升PCB的設(shè)計質(zhì)量和水平。剛開始設(shè)計產(chǎn)品的時候就使用仿真軟件對PCB實施電磁兼容預(yù)測分析，基本上能分析出PCB設(shè)計的電磁兼容性能，便于后續(xù)PCB設(shè)計的科學(xué)分層、適當(dāng)布局以及合理走線。總之，基于PCB的電磁兼容性設(shè)計是一項技術(shù)性和實踐性都很強的工作，在具體設(shè)計時必須綜合考慮性能指標(biāo)要求、功能模塊分布等多方面因素，同時做好預(yù)測分析和相應(yīng)抑制對策，這樣才能有效保障設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻

篇5

關(guān)鍵詞：印制電路板設(shè)計；校企合作；教學(xué)改革

【分類號】TN41-4；G712

一、 引言

隨著我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，電子制造業(yè)逐步成為支柱產(chǎn)業(yè)，各類電子產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，在龐大的電子領(lǐng)域中，PCB以無可取代的位置引領(lǐng)著電子行業(yè)的發(fā)展。目前，全球PCB產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占電子產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的四分之一以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達400億美元，已經(jīng)成為當(dāng)代電子產(chǎn)業(yè)中最活躍的部分。PCB的制造品質(zhì)是電子產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)，它直接影響電子產(chǎn)品整體質(zhì)量和競爭力。我國作為電子制造業(yè)的大國，已經(jīng)成為世界第二大PCB產(chǎn)出國，隨著電子產(chǎn)品向微型化、集成化的不斷發(fā)展，在對PCB工藝上和可制造性上要求越來越高。因此，培養(yǎng)大批具有較高PCB設(shè)計應(yīng)用能力和PCB制造工藝水平的高級應(yīng)用型人才，是高校電子專業(yè)目前所面臨的一項艱巨任務(wù)[1]。

二、目前高校PCB設(shè)計課程存在的問題

雖然目前不少高校開設(shè)了有關(guān)PCB設(shè)計的課程，積極探索PCB設(shè)計的教學(xué)改革，近年來出了不少的研究成果，但是在PCB設(shè)計教學(xué)研究中還是存在比較多的問題，其中包括如下幾個問題：

（1）PCB設(shè)計課程改革研究較少

PCB設(shè)計工程師是近年來新興的職業(yè)，這些PCB設(shè)計工程師活躍在PCB設(shè)計的前沿工作，同時也產(chǎn)生出了較新的PCB設(shè)計技術(shù)類的研究成果。但與此相對比的是，在高校PCB設(shè)計的課程卻還處于落后階段，有些甚至沒有開設(shè)此類課程。不少老師認為學(xué)生可以通過自學(xué)學(xué)習(xí)PCB設(shè)計，但是PCB設(shè)計的項目非常多，專業(yè)知識要求全面，不僅要有數(shù)模電路的基礎(chǔ)，而且還要知道電子設(shè)計布線規(guī)則、信號完整性分析等布板知識。這些都必須通過教學(xué)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，在邊學(xué)邊練中積累提高PCB設(shè)計的專業(yè)知識。

（2）教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)脫節(jié)

目前高校PCB設(shè)計課程內(nèi)容落后，有些還停在十幾年前的EDA軟件“Protel 99se”的教學(xué)上，教授的也只是簡單的單面板、雙面板的制作。但是現(xiàn)在大部分企業(yè)PCB設(shè)計使用的軟件是日本Candence公司出產(chǎn)allegro軟件或者是Altium Design軟件，設(shè)計的PCB從四層板到幾十層板，設(shè)計所需要的相關(guān)專業(yè)知識多，實踐動手能力要求高。如果教學(xué)內(nèi)容不能緊貼市場的話，企業(yè)招聘后還要進行時間較長的專業(yè)培訓(xùn)，在一定程度上影響了人才供給的及時性。

（3）教學(xué)方法落后

PCB設(shè)計是一門技術(shù)性、實操性特別強的課程，在教學(xué)方法上有別于普通的理論教學(xué)方法。要想提高教學(xué)質(zhì)量，必須結(jié)合目前較為流行的實驗教學(xué)法，理實一體化教學(xué)法等。

三、改革主要思路與理念

（1）協(xié)同創(chuàng)新PCB課程建設(shè)，產(chǎn)與教相結(jié)合

實施校企合作，建立了校外PCB設(shè)計開發(fā)實習(xí)基地，與企業(yè)合作可分如下三個階段：

第一階段：與企業(yè)合作，搭建PCB人才培養(yǎng)平臺，形成校外PCB設(shè)計開發(fā)實習(xí)基地，以及校內(nèi)PCB設(shè)計開發(fā)實訓(xùn)基地。制定相關(guān)的基地管理制度、運行機制與開放共享機制、質(zhì)量監(jiān)控體系等。

第二階段：與企業(yè)共同制定PCB人才培養(yǎng)方案，方案包括：實習(xí)基地的建設(shè)，能夠每年吸收部分學(xué)生到企業(yè)頂崗實習(xí)，2-3名教師到企業(yè)實踐、學(xué)習(xí)；其次企業(yè)參與校內(nèi)PCB設(shè)計開發(fā)實訓(xùn)基地建設(shè)，聘請有豐富經(jīng)驗的PCB設(shè)計專業(yè)人員到學(xué)校任兼職教師，開設(shè)專業(yè)課堂、講座等。實施“雙導(dǎo)師”模式，由學(xué)院教師和企業(yè)兼職教師共同指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)、實訓(xùn)，雙方共同制定實訓(xùn)計劃，并“交互指導(dǎo)”學(xué)生實習(xí)。

第三階段：在校內(nèi)開設(shè)PCB設(shè)計課程，對課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行改革。組織課題組成員開展專業(yè)研討，確定教學(xué)方法，編寫教W手冊、學(xué)生練習(xí)冊、課件等教學(xué)資源。確定了課程內(nèi)容之后，根據(jù)PCB人才培養(yǎng)的特性，組織專業(yè)教學(xué)團隊的教師和企業(yè)PCB專業(yè)人員采用專業(yè)研討，選擇適合學(xué)校教學(xué)的實訓(xùn)項目內(nèi)容，對實訓(xùn)項目按照簡單到復(fù)雜，單一到綜合，新手到專家的認知學(xué)習(xí)規(guī)律進行設(shè)計。在教學(xué)過程中，通過訪談、調(diào)查問卷等方法對學(xué)生開展教學(xué)反饋活動，及時更新完善課程的設(shè)計和實踐過程[2]。

（2）利用移動終端研究教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)局限于教室中，教師只是握著書本枯燥無味地授課。PCB設(shè)計課程是一門實操性課程，傳統(tǒng)的教學(xué)已不太適合。在移動終端例如手機等創(chuàng)建具有自身特色的移動學(xué)習(xí)平臺，結(jié)合目前國內(nèi)非常流行的微課、微信等，把PCB設(shè)計課程中難點、重點知識、實驗操作演示等在移動平臺上分享。學(xué)生可通過移動終端在網(wǎng)絡(luò)上參與一系列的學(xué)習(xí)活動，可以有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在如此功能強大的學(xué)習(xí)平臺上如何開展師生雙向交互學(xué)習(xí)，如何對現(xiàn)行的教學(xué)方式進行改革是本課題需要研究的問題。

（3）利用移動學(xué)習(xí)模式提高學(xué)習(xí)過程體驗，增添教學(xué)的趣味性

在搭建好的PCB設(shè)計學(xué)習(xí)平臺中引入“移動學(xué)習(xí)模式”，把在移動環(huán)境中會形成真實而具體的學(xué)習(xí)記錄下來，研究如何改變PCB設(shè)計教學(xué)中的弊端，客觀而全面地對教學(xué)成果和問題進行評估和解決。

四、以工作項目為載體構(gòu)建理實一體化課程內(nèi)容

在課程內(nèi)容設(shè)計中，通過對典型工作任務(wù)的分析，選擇典型電子產(chǎn)品為實施項目，將專業(yè)知識、技能、職業(yè)素質(zhì)有機地整合到一起，并將其轉(zhuǎn)換成學(xué)習(xí)內(nèi)容 ，構(gòu)建了理實一體化課程內(nèi)容。在項目內(nèi)容選取上，首先由企業(yè)提供相關(guān)案例，課程團隊充分考慮項目的典型性、實用性、可操作性及可拓展性。其次項目的選取要有層次關(guān)系，由簡單到復(fù)雜，項目的難易度要結(jié)合相關(guān)知識及技能，要考慮學(xué)生的實際學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，并充分發(fā)揮學(xué)生的自主意識和創(chuàng)新能力。同時整個項目的必備知識和技能要分散到項目設(shè)計中的不同環(huán)節(jié)。本課程的項目具有基礎(chǔ)性、設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性等特點，嘗試采用開放式實踐教學(xué)，以提高學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力[3，4]。

五、遵循實施理實一體化教學(xué)模式

本課程教學(xué)過程采用“做中學(xué)、學(xué)中做”的理實一體化教學(xué)模式，充分體現(xiàn)實踐性。以工作過程為導(dǎo)向，把工作項目引入到教學(xué)中，用工作任務(wù)引領(lǐng)的方式將相關(guān)知識點融人到完成工作任務(wù)所必備的項目中，突出工作任務(wù)與知識的聯(lián)系，使學(xué)生掌握必要的基本理論知識，能獨立地制定計劃、實施計劃和評估計劃，突出了項目式教學(xué)工程性和技術(shù)性的特征，使學(xué)生的實踐能力、職業(yè)技能、分析問題和解決問題的能力不斷提高。 教學(xué)中學(xué)生通過項目資訊、項目計劃、項目實施、項目檢查與成果展示、項目評估與總結(jié)來完成工作任務(wù)，每一個階段都體現(xiàn)了豐富的實踐活動及其要達到的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生思考問題、研究問題、解決問題 ，進行動態(tài)學(xué)習(xí)。教師給出項目工作任務(wù)書，讓學(xué)生通過項目方案設(shè)計與論證、電路設(shè)計與調(diào)試、項目總結(jié)報告的完成，逐步提高綜合設(shè)計能力。教學(xué)中以學(xué)生為主體，以教師為引導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性。在整個教學(xué)過程 中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、方法能力、社會能力和創(chuàng)新精神，使學(xué)生具備綜合職業(yè)素質(zhì)核心崗位競爭力[5，6]。

六、結(jié)束語

《印制電路板設(shè)計》是一門操作性非常強的課程。其內(nèi)容不僅包括在計算機房利用制板軟件設(shè)計出合理印制電路板圖，還包括后續(xù)利用制板設(shè)備把設(shè)計對應(yīng)的電路板做出來，并進行焊接調(diào)試，來檢驗設(shè)計的合理性。實踐表明，教學(xué)改革需要校企合作，打破常規(guī)，實施與深化，不僅有利于學(xué)生個人職業(yè)素質(zhì)的發(fā)展，而且有利于課程體系的深層次融合和寬范圍整合。

參考文獻

[1]陳強.《多層印制電路板的設(shè)計與制造》課程改革與實踐[J].科技信息，2012（6）.

[2]趙玖香.校企合作 發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀概述[J].齊齊哈爾工程學(xué)院學(xué)報，2011，（2）.

[3]劉燕妮.淺談高職電子線路板設(shè)計與制作課程教學(xué)改革與實踐[J].電子制作，2013（8）.

[4]高銳.張靜.高職《印制電路板設(shè)計與制作》課程改革探索與實踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（9）.

篇6

《電子線路板設(shè)計》課程是一種電子設(shè)計自動化軟件，主要用于電路原理圖設(shè)計、印制電路板（PCB）設(shè)計、可編程邏輯器件（（PLD）設(shè)計和電路信號仿真，是電子信息技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)等專業(yè)開設(shè)的必修課。在傳統(tǒng)的教育和培訓(xùn)中，《電子線路板設(shè)計》課程通常分為兩個環(huán)節(jié)：理論與上機，教學(xué)中老師起主導(dǎo)地位，學(xué)生被動的接收老師的知識，從而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 因此，為全面打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式及其弊端，并倡導(dǎo)學(xué)生為核心的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，項目教學(xué)孕育而生。

1 基于工作過程的教學(xué)思想

基于工作過程的項目化教學(xué)主要是以學(xué)生為整個教學(xué)過程的核心，重在學(xué)生參與學(xué)習(xí)過程，教師在教學(xué)過程中起指導(dǎo)與引導(dǎo)作用。項目化教學(xué)能使學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)理論和職業(yè)技能，培養(yǎng)綜合職業(yè)能力。

2 基于工作過程導(dǎo)向的“電子線路板”課程設(shè)計

項目的設(shè)置是“項目化教學(xué)”成功的關(guān)鍵。項目設(shè)計應(yīng)依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，以工作過程為依據(jù)，既要與書本的知識緊密結(jié)合，又要符合學(xué)生的實際情況，逐漸提升學(xué)生技能。

電子線路板設(shè)計采用項目化教學(xué)，每個項目設(shè)計成兩個教學(xué)情境：原理圖設(shè)計、印制電路板設(shè)計。每個項目都有重點，并且都是完整的電子線路板制作過程，學(xué)習(xí)者在完成不同項目的過程中，可以由淺入深、由易到難學(xué)習(xí)protel99se軟件，同時也學(xué)習(xí)了電子線路板的設(shè)計思路。（如表1）

3 教學(xué)點評

教學(xué)點評是項目化教學(xué)的重要的環(huán)節(jié)，每一個項目完成后，教師應(yīng)及時要求學(xué)生總結(jié)項目重點、難點，列出項目中易出現(xiàn)的錯誤及存在的問題，教師根據(jù)學(xué)生在項目實施中的問題，進行詳細講解與演示，有利于學(xué)生更好的掌握知識和技能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，可取得更好的教學(xué)效果。

篇7

 

集成電路(IntegratedCircuit)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、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、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)計是整個產(chǎn)業(yè)的龍頭和靈魂。而我國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展遠滯后于計算機與通信產(chǎn)業(yè)，集成電路設(shè)計人才嚴(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)計人才，是當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個亟待解決的問題，也是高校微電子等相關(guān)專業(yè)改革和發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)。[1_4]

 

一、集成電路版圖設(shè)計軟件平臺

 

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)計劃。我校相繼開設(shè)了與集成電路設(shè)計密切相關(guān)的本科課程，如集成電路設(shè)計基礎(chǔ)、模擬集成電路設(shè)計、集成電路版圖設(shè)計與驗證、超大規(guī)模集成電路設(shè)計 、 ASIC設(shè)計方法、硬件描述語言等。同時對課程體系進行了修訂，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)計能力的培養(yǎng)，通過對課程內(nèi)容的精選、重組和充實，結(jié)合實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的開展，構(gòu)成了系統(tǒng)的集成電路設(shè)計教學(xué)過程。56]

 

集成電路設(shè)計從實現(xiàn)方法上可以分為三種：全定制(fullcustom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可編程器件設(shè)計。全定制集成電路設(shè)計，特別是其后端的版圖設(shè)計,涵蓋了微電子學(xué)、電路理論、計算機圖形學(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)重點方向，目的是給本科專業(yè)學(xué)生打下堅實的設(shè)計理論基礎(chǔ)。

 

在集成電路版圖設(shè)計的教學(xué)中，采用的是中電華大電子設(shè)計公司設(shè)計開發(fā)的九天EDA軟件系統(tǒng)(ZeniEDASystem),這是中國唯1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)計規(guī)模，可進行國際通用的標(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)計中發(fā)揮了強大的功能，并成功開發(fā)出了許多實用的集成電路芯片。

 

九天EDA軟件系統(tǒng)包括設(shè)計管理器，原理圖編輯器，版圖編輯工具，版圖驗證工具，層次版圖設(shè)計規(guī)則檢查工具，寄生參數(shù)提取工具，信號完整性分析工具等幾個主要模塊，實現(xiàn)了從集成電路電路原理圖到版圖的整個設(shè)計流程。

 

二、集成電路版圖設(shè)計的教學(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，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)計課程。

 

在集成電路版圖設(shè)計的教學(xué)中，首先對集成電路設(shè)計的_些相關(guān)知識進行回顧，介紹版圖設(shè)計的基礎(chǔ)知識，如集成電路設(shè)計流程，CMOS基本工藝過程，版圖的基本概念，版圖的相關(guān)物理知識及物理結(jié)構(gòu)，版圖設(shè)計的基本流程，版圖的總體設(shè)計，布局規(guī)劃以及標(biāo)準(zhǔn)單元的版圖設(shè)計等。然后結(jié)合上機實驗，講解Unix和Linux操作系統(tǒng)的常用命令，詳細闡述基于標(biāo)準(zhǔn)單元庫的版圖設(shè)計流程，指導(dǎo)學(xué)生使用ZeniSE繪制電路原理圖，使用ZeniPDT進行NMOS/PMOS以及反相器的簡單版圖設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自主選擇_些較為復(fù)雜的單元電路進行設(shè)計，如數(shù)據(jù)選擇器、MOS差分放大器電路、二四譯碼器、基本RS觸發(fā)器、六管MOS靜態(tài)存儲單元等，使學(xué)生能深入理解集成電路版圖設(shè)計的概念原理和設(shè)計方法。最后介紹版圖驗證的基本思想及實現(xiàn)，包括設(shè)計規(guī)則的檢查(DRC),電路參數(shù)的檢查(ERC),網(wǎng)表一致性檢查(LVS),指導(dǎo)學(xué)生使用ZeniVERI等工具進行版圖驗證、查錯和修改。7]

 

集成電路版圖設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)是：

 

第熟練掌握華大EDA軟件的原理圖編輯器ZeniSE、版圖編輯模塊ZeniPDT以及版圖驗證模塊ZeniVER丨等工具的使用;了解工藝庫的概念以及工藝庫文件technology的設(shè)置，能識別基本單元的版圖，根據(jù)版圖信息初步提取出相應(yīng)的邏輯圖并修改，利用EDA工具ZSE畫出電路圖并說明其功能，能夠根據(jù)版圖提取單元電路的原理圖。

 

第二，能夠編寫設(shè)計版圖驗證命令文件(commandfile)。版圖驗證需要四個文件(DRC文件、ERC文件、NE文件和LVS文件)來支持，要求學(xué)生能夠利用ZeniVER丨進行設(shè)計規(guī)則檢查DRC驗證并修改版圖、電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)、版圖網(wǎng)表提取(NE)、利用LDC工具進行LVS驗證，利用LDX工具進行LVS的查錯及修改等。

 

第三，能夠基本讀懂和理解版圖設(shè)計規(guī)則文件的含義。版圖設(shè)計規(guī)則規(guī)定了集成電路生產(chǎn)中可以接受的幾何尺寸要求和可以達到的電學(xué)性能，這些規(guī)則是電路設(shè)計師和工藝工程師之間的_種互相制約的聯(lián)系手段，版圖設(shè)計規(guī)則的目的是使集成電路設(shè)計規(guī)范化，并在取得最佳成品率和確保電路可靠性的前提下利用這些規(guī)則使版圖面積盡可能做到最小。

 

第四，了解版圖庫的概念。采用半定制標(biāo)準(zhǔn)單元方式設(shè)計版圖，需要有統(tǒng)一高度的基本電路單元版圖的版圖庫來支持，這些基本單元可以是不同類型的各種門電路，也可以是觸發(fā)器、全加器、寄存器等功能電路，因此，理解并學(xué)會版圖庫的建立也是版圖設(shè)計教學(xué)的一個重要內(nèi)容。

 

三、CMOS反相器的版圖設(shè)計的教學(xué)實例介紹

 

下面以一個標(biāo)準(zhǔn)CMOS反相器來簡單介紹一下集成電路版圖設(shè)計的一般流程。

 

1.內(nèi)容和要求

 

根據(jù)CMOS反相器的原理圖和剖面圖，初步確定其版圖;使用EDA工具PDT打開版圖編輯器;在版圖編輯器上依次畫出P管和N管的有源區(qū)、多晶硅及接觸孔等;完成必要的連線并標(biāo)注輸入輸出端。

 

2.設(shè)計步驟

 

根據(jù)CMOS反相器的原理圖和剖面圖，在草稿紙上初步確定其版圖結(jié)構(gòu)及構(gòu)成;打開終端，進入pdt文件夾，鍵入pdt,進入ZeniPDT版圖編輯器;讀懂版圖的層次定義的文件，確定不同層次顏色的對應(yīng)，熟悉版圖編輯器各個命令及其快捷鍵的使用;在版圖編輯器上初步畫出反相器的P管和N管;檢查畫出的P管和N管的正確性，并作必要的修改，然后按照原理圖上的連接關(guān)系作相應(yīng)的連線，最后檢查修改整個版圖。

 

3.版圖驗證

 

打開終端，進入zse文件夾，鍵入zse,進入ZeniSE原理圖編輯器，正確畫出CMOS反相器的原理圖并導(dǎo)出其網(wǎng)表文件;調(diào)出版圖設(shè)計的設(shè)計規(guī)則文件，閱讀和理解其基本語句的含義，對其作相應(yīng)的路徑和文件名的修改以滿足物理驗證的要求;打開終端，進入pdt文件夾，鍵入pdt，進入ZeniPDT版圖編輯器，調(diào)出CMOS反相器的版圖，在線進行DRC驗證并修改版圖;對網(wǎng)表一致性檢查文件進行路徑和文件名的修改，利用LDC工具進行LVS驗證;如果LVS驗證有錯，貝懦要調(diào)用LDX工具，對版圖上的錯誤進行修改。

 

4.設(shè)計提示

 

要很好的理解版圖設(shè)計的過程和意義，應(yīng)對MOS結(jié)構(gòu)有一個深刻的認識;需要對器件做襯底接觸，版圖實現(xiàn)上襯底接觸直接做在電源線上;接觸孔的大小應(yīng)該是一致的，在不違反設(shè)計規(guī)則的前提下,接觸孔應(yīng)盡可能的多，金屬的寬度應(yīng)盡可能寬;繪制圖形時可以多使用〃復(fù)制"操作，這樣可以大大縮小工作量，且設(shè)計的圖形滿足要求并且精確;注意P管和N管有源區(qū)的大小，一般在版圖設(shè)計上，P管和N管大小之比是2:1;注意整個版圖的整體尺寸的合理分配，不要太大也不要太小;注意不同的層次之間應(yīng)該保持一定的距離，層次本身的寬度的大小要適當(dāng)，以滿足設(shè)計規(guī)則的要求。四、基本MOS差分放大器版圖設(shè)計的設(shè)計實例介紹在基本MOS差分放大器的版圖設(shè)計中，要求學(xué)生理解構(gòu)成差分式輸入結(jié)構(gòu)的原理和組成結(jié)構(gòu)，畫出相應(yīng)的電路原理圖，進行ERC檢查，然后根據(jù)電路原理圖用PDT工具上繪制與之對應(yīng)的版圖。當(dāng)將基本的版圖繪制好之后，對版圖里的輸入、輸出端口以及電源線和地線進行標(biāo)注，然后利用幾何設(shè)計規(guī)則文件進行在線DRC驗證，利用版圖與電路圖的網(wǎng)表文件進行LVS檢查，修改其中的錯誤并優(yōu)化版圖，最后全部通過檢查，設(shè)計完成。

 

五、結(jié)束語

 

集成電路版圖設(shè)計的教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生鞏固了集成電路設(shè)計方面的理論知識，提高了學(xué)生在集成電路設(shè)計過程中分析問題和解決問題的能力，為今后的職業(yè)生涯和研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。因此，在今后的教學(xué)改革工作中，除了要繼續(xù)提高教師的理論教學(xué)水平外，還必須高度重視以EDA工具和設(shè)計流程為核心的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，努力把課堂教學(xué)和實際設(shè)計應(yīng)用緊密結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的實際設(shè)計能力，開闊學(xué)生的視野，在實驗項目和實驗內(nèi)容上進行新的探索和實踐。

 

參考文獻：

 

[1]孫玲.關(guān)于培養(yǎng)集成電路專業(yè)應(yīng)用型人才的思考[J].中國集成電路,2007,(4):19-22.

 

[2]段智勇，弓巧俠，羅榮輝，等.集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)課程體系改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2010,(5):25-26.

 

[3]唐俊龍，唐立軍，文勇軍，等.完善集成電路設(shè)計應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)的探討J].中國電力教育,2011,(34):35-36.

 

[4]肖功利，楊宏艷.微電子學(xué)專業(yè)丨C設(shè)計人才培養(yǎng)主干課程設(shè)置[J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報,2009,(4):338-340.

 

[5]竇建華，毛劍波，易茂祥九天”EDA軟件在"中國芯片工程〃中的作用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2008,(6):154-156.

 

[6]易茂祥，毛劍波，楊明武，等.基于華大EDA軟件的實驗教學(xué)研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2006,(5):71-73.

篇8

關(guān)鍵詞：大板粱;起吊負荷;起吊順序;起吊位置；吊裝方案

鍋爐機組大板梁吊裝方案設(shè)計涉及到吊裝環(huán)境、方式、順序等多方面因素，本文將以徐州華美熱電廠二期#2鍋爐機組，來淺析大板粱吊裝方案設(shè)計。

1工程概況

爐架共設(shè)計6根板梁，分別布置在KA、KB、KC、KD、KE、KF排上，其中KB板梁為疊梁,KB板梁疊合面連接方式為先栓后焊，連接螺栓規(guī)格為M24高強螺栓，螺栓強度等級為10.9級。該工程大板梁的吊裝方案設(shè)計難點在于：KB板梁為疊梁,需將KB上半梁吊放在KD上，并臨時固定，然后安裝KB下半梁，安裝好后，再從KD上將KB上半梁吊過來，安裝KB板梁疊合面連接方式為先栓后焊，其中連接螺栓規(guī)格為M24高強螺栓，螺栓強度等級為10.9級。初步確定該工程大板梁的吊裝方案設(shè)計可行性方法為：利用CAD模擬吊裝過程；分別在CAD上表示出各個大板梁的安裝時，吊耳到吊車回轉(zhuǎn)中心的距離；根據(jù)該距離分別查各個吊車的性能工況，用實際吊裝重量除以理論吊裝重量得到的百分比不超過85%，則認為該吊裝方案可靠。

2鍋爐機組大板梁吊裝方案設(shè)計過程

2.1板梁的體積和重量

根據(jù)廠方提供圖紙板梁的結(jié)構(gòu)和重量。

2.2現(xiàn)場的施工環(huán)境

勘察現(xiàn)場，利用CAD模擬吊裝現(xiàn)場，避開障礙物，避不開的障礙物，與業(yè)主溝通，移走障礙物。

2.3機械化

1臺ZSC60200塔吊和1臺SCC4000C履帶吊，塔吊的規(guī)格是60噸，履帶吊是400噸的。

2.4起吊方式

起吊方式的確定關(guān)乎于這次起吊的成功與否。經(jīng)過CAD模擬，考慮整個吊裝的安全性、經(jīng)濟合理性、可行性等因素，KA、KF采取單機吊裝，KB、KC、KD、KE大板梁，采用雙機吊裝。

2.5起吊的位置

根據(jù)七根大板粱的重量，首先要從重量輕的板梁開始考慮，因此KA、KF板梁的起吊應(yīng)首先考慮。另外KB，KC，KD，KE板梁的體積和重點都是比較大，常規(guī)的吊車起吊的方案是不可行的。只能進行雙機抬吊。板梁的起吊位置確定在吊機之間，起吊的方位只能在爐膛中心，爐膛中心為一個從底層一直到頂層都是空透的區(qū)域。經(jīng)過CAD模擬和理論數(shù)據(jù)之間對比，發(fā)現(xiàn)板梁的長度只能放置在KA和KC的對角線上面才能夠順利起吊。

2.6機械化的站位

風(fēng)機基礎(chǔ)和集控室的位置分別在KF-KD與KC-KA位置，如果履帶機的站位不好，會影響吊裝的安全性，也會影響吊裝的距離，吊裝時的負荷率。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn)，履帶機距離集控室3米處，距離風(fēng)機基礎(chǔ)3米處，是最佳的放置位置。

2.7吊裝的順序

首先是將KA和KF選用60噸塔吊進行單機吊裝，60噸塔吊和400噸的履帶吊雙機抬吊KC，KD和KE三根大板梁。KB是疊梁，爐膛起吊，起吊位置必須在KB板梁的下方，在整臺鍋爐機組中，KB下板梁應(yīng)該最后吊裝，將KB上半梁吊放在KD上，并臨時固定，然后安裝KB下半梁，安裝好后，再從KD上將KB上半梁吊過來，安裝好。安裝順序：KA板梁－KF板梁－KE板梁－KD板梁－KC板梁－KB上板梁（預(yù)存在KD板梁上）－KB下板梁－KB上板梁，在相鄰的2根板梁吊裝后，應(yīng)及時吊裝板梁之間的次梁，以保證其穩(wěn)定性。

2.8鋼架緩存件

吊裝過程中會發(fā)生桿件之間的碰撞或者摩擦，這些因素會嚴(yán)重影響吊裝的安全進行，存在危險系數(shù)。根據(jù)CAD模擬吊裝的過程，有一些構(gòu)件影響到吊裝的安全和阻礙吊裝進行，需要緩存這些構(gòu)件。

2.9鋼絲繩的選取

根據(jù)大板梁的體積和重量，在起吊KA板梁時，塔吊受力為14噸。根據(jù)“《一般用途鋼絲繩》CCB/T20118-2006)(06版)國標(biāo)”參考規(guī)范中計算出KA和KF起吊鋼絲繩的為φ24*4。通過CAD模擬這個大板梁吊裝過程。吊耳的位置以及受力分析經(jīng)過模擬和理論數(shù)據(jù)，把KA、KF板梁的吊裝方案設(shè)計完成。根據(jù)不同的吊裝方式和板梁的長度，分析模擬吊裝吊耳的位置以及受力，確定吊裝吊耳的設(shè)計位置。

3結(jié)語

在吊裝方案是合計中，運用建筑CAD模擬技術(shù)，充分考慮到現(xiàn)場的情況，做好各項準(zhǔn)備，能夠很大程度上提高吊裝安全性，避免或降低由于吊裝過程的不安全行為造成的吊裝事故的發(fā)生。若要完全避免吊裝施工的安全事故，僅僅控制和管理是不全面的，如何進行多種不安全因素共同有效的控制安全吊裝，需要繼續(xù)深入的研究。

參考文獻：

[1]徐州華美熱電二期《B標(biāo)段施工組織總設(shè)計》[S].

[2]DL5009.1-2002電力建設(shè)安全工作規(guī)程（火力發(fā)電廠部分）[S].

[3]東方鍋爐廠有限公司圖紙、技術(shù)資料及提供的有關(guān)安裝說明書[S].

[4]《環(huán)境管理體系要求及使用指南》[S].GB/T24001-2004(04版).

[5]DL/T5210.2-2009《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程》[S].

[6]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》[S].GB50205-2001.

[7]《一般用途鋼絲繩》[S].CCB/T20118-2006)(06版)國標(biāo).

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)字；模擬；集成電路；版圖設(shè)計；人工處理；程序化處理

隨著集成電路技術(shù)的進步，晶體管尺寸越來越小。對于很多經(jīng)過晶圓片驗證的產(chǎn)品，需要通過版圖等比例縮小，直接用于更小的工藝平臺，不用重新設(shè)計版圖，就可以流片，從而獲得高集成度的效果，極大地提高了效率，節(jié)省了成本。而一個數(shù)模混合產(chǎn)品中包含數(shù)字部分和模擬部分，對于數(shù)字 IP，尤其是標(biāo)準(zhǔn)單元， 用于更小工藝平臺的時候，可以直接采用版圖等比例縮小的方式；而對于一些模擬IP來說，應(yīng)用于更小工藝平臺的時候，為了保持性能的最優(yōu)化，需要保持原驗證的同等條件；而對于工藝的臨界尺寸（Critical Dimension， CD）來說，希望整個產(chǎn)品的接觸孔的寬度是一致的。對于這樣一個產(chǎn)品多種漲縮，部分還需要層次之間布爾操作的需求，本文提供一種完善的自動化流程方案來解決這種版圖特殊漲縮的方法，可以程序化地批處理所有需要漲縮的版圖數(shù)據(jù)。

1 客戶項目漲縮需求概述

華潤上華0.18 μm工藝線有3個差異不大的平臺―0.18 μm， 0.162 μm ，0.153 μm。客戶的產(chǎn)品很多已經(jīng)在0.18 μm工藝平臺驗證過，為了增加單片晶圓片上的管芯的數(shù)量，提高利潤空間，客戶會直接把0.18 μm工藝平臺驗證過的產(chǎn)品等比例縮小到0.162 μm或者0.153 μm的兩個工藝平臺進行重新流片。而數(shù)字IP可以直接等比例縮小，但是模擬IP希望能直接用0.18 μm工藝平臺設(shè)計方案，這兩種IP類型共存于一個數(shù)模混合產(chǎn)品中，需要分別對這兩種IP進行不同的操作，而且由于工藝要求需要，某些版圖層次需要進行其他特殊的處理。

圖1是數(shù)模混合的簡化示意圖，包含了數(shù)字IP和模擬IP。客戶需求有兩個要求：（1）模擬IP尺寸保持不變，數(shù)字IP尺寸縮小到原始的0.9倍；（2）整個產(chǎn)品的接觸孔的寬度保持原始的0.22 μm。

2 人工漲縮技術(shù)操作方式

傳統(tǒng)的操作技術(shù)中，大部分需要靠人工干涉和人工畫圖來實現(xiàn)，效率很低，下面簡述一下傳統(tǒng)人工操作技術(shù)方案：

（1）在圖1的版圖EDA工具窗口菜單中，調(diào)用圖2版圖屬性對話框，通過修改其參數(shù)選項Magnification等于0.9，把數(shù)字IP縮小到原始的0.9倍。

（2）這種修改的方式會導(dǎo)致版圖層次之間出現(xiàn)0.001 μm的gap（空隙），如圖3所示，金屬層出現(xiàn)的gap圖形；這種0.001 μm的gap會出現(xiàn)在很多不同分層結(jié)構(gòu)的連接層次之間。

（3）人工修補版圖，首先要把所有出現(xiàn)gap的圖形一一填充好，然后把模擬IP和數(shù)字IP之間的連接金屬線的位置分別調(diào)整好。

（4）因為原始接觸孔寬度等于0.22 μm，如圖4所示，而縮小到0.9倍以后數(shù)字 IP部分的接觸孔寬度等于0.198 μm；為了保持全芯片的接觸孔寬度一致，必須人工的把數(shù)字 IP內(nèi)部的接觸孔寬度修改為0.22 μm。

每一個數(shù)模產(chǎn)品都是非常巨大的，包含的contact的數(shù)量是數(shù)以萬計的，模擬IP和數(shù)字IP連線也都是非常復(fù)雜的，而且要從底層單元開始修改，單靠這種傳統(tǒng)的人工修改，工作量是超負荷的，從而使客戶產(chǎn)品直接shrink的效率就大大降低，影響到客戶產(chǎn)品的上市時間。

3 程序化處理漲縮技術(shù)

3.1 程序化漲縮技術(shù)原理

針對傳統(tǒng)方案的缺點，結(jié)合我們客戶需求，同時更多的是依賴個人技術(shù)經(jīng)驗，發(fā)明了一種自動化批處理，人工干預(yù)少的技術(shù)方案，從而大大提高了客戶產(chǎn)品漲縮的效率。核心技術(shù)方案是采用EDA工具calibre drc語言，編寫漲縮程序，再運行程序，從而達到客戶需求。圖5是客戶數(shù)模產(chǎn)品的漲縮批處理流程。

基本原理：整個程序分為漲大（enlarge）和整體縮小（shrink ）兩個過程。IP漲大以后，會把相關(guān)的接觸孔的寬度恢復(fù)到0.22 μm，然后把漲大后的IP重新整合在原始的版圖中，最后把整合好的數(shù)據(jù)進行整體shrink，從而達到版圖等比例縮小的目的。

3.2 批處理程序的結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖5的客戶需求原理，我們用calibre語言需要編寫了兩個程序，一個是enlarge程序，一個是shrink程序，兩者程序架構(gòu)大體相同。程序架構(gòu)包含以下幾個方面。

（1）Specification Statement（規(guī)范說明）：定義版圖數(shù)據(jù)基本信息和需要的功能選項。

（2）Input Layers Statement（輸入層次說明）：把版圖數(shù)據(jù)的所有輸入層次信息定義出來。

（3）Layer Operations（版圖層次運算）：根據(jù)項目要求，進行所有層次之間的布爾運算。

（4）Output New Layer（輸出新的版圖層次）：把最終完成各種處理的版圖數(shù)據(jù)輸出。

通過上面3個語句，就可以把版圖Metal1層次的gap修補，以此類推，所有需要修改gap的版圖層次都可以按照此語法命令結(jié)構(gòu)來完成。

整體shrink的程序和enlarge的程序結(jié)構(gòu)相同，在shrink程序中可以把客戶所有層次之間的布爾運算需求，通過命令語句執(zhí)行，從而完成客戶數(shù)據(jù)光罩層次的輸出。其中的shrink選項，只需要在程序的規(guī)范說明里面來定義即可，命令行如下：DRC MAGNIFY RESULTS 0.9，即可完成shrink 90%的功能任務(wù)，如果定義DRC MAGNIFY RESULTS 0.85，即可完成shrink 85%的功能需求。

3.4 q縮程序的執(zhí)行

編寫完程序以后，把版圖數(shù)據(jù)等比例縮小的任務(wù)就可以按照步驟執(zhí)行，首先運行enlarge（漲大）程序，然后運行shrink（縮小）程序。步驟如下：

（1）在enlarge程序里面定義要漲大的版圖數(shù)據(jù)的gds；運行enlarge程序：caliberCdrc Chier enlarge程序。

（2）把前兩步運行出來的版圖數(shù)據(jù)，放入原始的版圖gds中，修補接口連線；在shrink程序里面把第（3）輸出的版圖數(shù)據(jù)定義進入；運行shrink程序：calibre Cdrc Chier shrink程序。

（3）通過這幾個步驟，我們就可以把版圖等比例縮小，同時還維持了模擬IP的原始狀態(tài)。

（4）程序運行出來的版圖，我們就可以直接拿到工藝廠流片。

篇10

1原版“伏安法測電阻”是基礎(chǔ)

題1用伏安法測量未知電阻的阻值時，不知Rx的大概值，為選擇正確的電路以減小誤差，按圖1所示的電路將儀器連接好，并空出電壓表的一個接頭K，將K與a點接觸一下，電表的示數(shù)為“2.8 V 4.0 mA”；將K與b點接觸一下，電表的示數(shù)為“2.7 V 5.0 mA”，則K與點接觸實驗誤差較小，此時電阻的測量值為，測量值比真實值偏.

解析兩種接法中電流表讀數(shù)變化相對較大，說明如果電流讀數(shù)不準(zhǔn)確將引起測量較大誤差，故應(yīng)該采用使電流讀數(shù)準(zhǔn)確的內(nèi)接法.故本題答案應(yīng)分別填寫為 a ， 700， 大.

總結(jié)提升可以用“內(nèi)大外小”來概括伏安法測電阻的特點，它包含兩方面的意思：一是“內(nèi)接法測量值偏大，外接法測量值偏小”，二是“內(nèi)接法通常測較大的電阻，外接法通常測較小的電阻”.表1兩種測量電路的比較類別1電流表內(nèi)接法1電流表外接法電路圖11誤差

分析1電壓表示數(shù)

UV=UR+UA>UR

電流表示數(shù)IA=IR

R測=UV1IA>UR1IR=R真

誤差來源于電流表的分壓作用1電壓表示數(shù)UV=UR

電流表示數(shù)IA=IR+IV>IR

R測=UV1IA

誤差來源于電壓表的分流作用誤差1測量值偏大1測量值偏小兩種

電路

的選擇1R越大，UR越接近UV，

R測=UV1IA

越接近于R真=UR1IR

可見，為了減小誤差，該電路適合測大電阻，即RRA1R越小，IR越接近IA，R測=UA1IA

越接近R真=UR1IR

可見，為減小誤差，該電路適合測小電阻，即RRV2升級“伏安法測電阻” ，提升電路創(chuàng)新設(shè)計能力

2.1升級之一：一表兩用

題2表2是一些準(zhǔn)備用來測量待測電阻Rx阻值的實驗器材.

到的器材非常易得，提出的問題富有挑戰(zhàn)性但又讓每一個同學(xué)感覺可以完成而去努力嘗試.學(xué)生思而不得的時候，老師展示解決這個問題的方法，學(xué)生恍然大悟，獲得知識技能的喜悅讓在場的所有人都感覺到振奮.

高中學(xué)生分組實驗的固有的器材大多陳舊，精度差，學(xué)生也沒有興趣，復(fù)雜的實驗設(shè)備很難分組演示，因此依據(jù)課程的需要設(shè)計特定的分組實驗是我們?nèi)握n教師所需要思考和解決的問題，就要求我們利用質(zhì)量輕、體積小、易收集的物品，設(shè)計出讓學(xué)生感覺可以解決，但需要合作探究，有一定的趣味性和挑戰(zhàn)性的分組實驗.比如有的學(xué)校開設(shè)的水火箭的設(shè)計，關(guān)于反沖器具的制作等活動.

3巧用玩具，另辟蹊徑

玩具不僅是小孩子玩樂的工具，也是物理教學(xué)很好的輔助設(shè)備.利用其創(chuàng)設(shè)物理情境，可以很好的激發(fā)其學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，比動畫模擬要好.

比如在講到運動學(xué)中的相對運動的時候，如果用小車和玩偶為道具，做一個情境劇，讓學(xué)生來做解說，站臺上的人看到小車在運動，而小車上的人看旁邊的人是靜止的，其課堂的教學(xué)效果比單純的講解或者多媒體展示鮮活得多，更為主要的是學(xué)生參與到活動中來.再比如教材上獵槍打猴子的習(xí)題，就可以用玩具猴做道具，進行演示.耳聽為虛，眼見為實，學(xué)生見到玩具槍的子彈恰巧擊中落下的猴子時，非常有趣且有力的證明平拋運動在豎直方向做的是自由落體運動.需要解決的問題是“子彈”射出時猴子要同步下落，“子彈”要足夠大，“槍”離“猴子”的距離要足夠遠，而且要足夠準(zhǔn).另外最好把場景錄下來.同步的問題比較好解決，可以在猴子的腦子里放一個小鐵塊，高處安置電磁鐵，扣動扳機的時候切斷電源，完成子彈的飛出和猴子的下落同步；子彈可以用玻璃球做，質(zhì)量不能太大也不易太小，“槍”可以用彈射器來做；瞄準(zhǔn)可以用一根細線或長木尺平行“槍管”和“猴”相連，有水平儀是最好的，高度要保持一致.整個過程需要用攝像機或數(shù)碼相機錄下，做完實驗后用超級解霸慢放.學(xué)生可以十分清晰的見到“子彈”在空中運動時在豎直方向上和小猴一起下落的情形，真正感受到說到不如做到.

高中物理課程比較緊張，教師用于準(zhǔn)備實驗的時間和器具比較有限，而實驗對于學(xué)生學(xué)習(xí)的意義迫使我們要進行必要的準(zhǔn)備，自制教具是高中物理實驗教學(xué)必要的技術(shù)支持，器材復(fù)雜、精密，可以讓實驗更精確，但普遍大量使用有難度，上面提到的教具雖然簡單、粗糙，精度不足，但使用靈活方便，有著良好的教學(xué)效果，做到了小成本大收獲.表2器 材1規(guī)格待測電阻Rx1阻值在900 Ω～1000 Ω之間電源E1具有一定內(nèi)阻，電動勢約9.0 V電壓表V11量程2.0 V，內(nèi)阻r1=1000 Ω電壓表V21量程5.0 V，內(nèi)阻r2=2500 Ω電流表A1量程3.0 A，內(nèi)阻r=0.10 Ω滑動變阻器R1最大阻值約100 Ω，額定電流0.5 A開關(guān)S、導(dǎo)線若干1為了能正常進行測量并盡可能減少測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動變阻器能使電表讀數(shù)有明顯的變化.試設(shè)計滿足要求的測量Rx阻值的電路.

解析本題雖然沒有電流表，但是電壓表V1已知內(nèi)阻，相當(dāng)于量程為2.0 mA的電流表，所以電路設(shè)計如圖2.

總結(jié)提升本題中有兩個電壓表而沒有電流表，似乎不能用伏安法測電阻，但是電壓表的內(nèi)阻已知，而電壓可直接讀數(shù)，于是通過它的電流就已經(jīng)知道了，即相當(dāng)于一個電流表.所以一個已知內(nèi)阻的電流表可以當(dāng)電壓表使用，而一個已知內(nèi)阻的電壓表可以當(dāng)電流表使用.

2.2升級之二：活用定值電阻

題3（全國高考題）從下列器材中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑模O(shè)計一個電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并能測得多組數(shù)據(jù).

電流表A1，量程10 mA，內(nèi)阻待測（約40 Ω）；

電流表A2，量程500 μA，內(nèi)阻r2=750 Ω；

電壓表V，量程10 V，內(nèi)阻r3=10 kΩ；

電阻R1，阻值約為100 Ω；

滑動變阻器R2，總阻值約50 Ω；

電源E，電動勢1.5 V，內(nèi)阻很小；

開關(guān)S，導(dǎo)線若干.

（1）畫出實驗電路圖，標(biāo)明所用器材的代號.

（2）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算r1，則所用的表達式r1=，式中各符號的意義是.

解析（1）電流表A2內(nèi)阻已知，可以當(dāng)電壓表使用，其測量量程為U=5×10-4×750 V=0.375 V≈0.4 V，而待測電流表A1的額定電壓約為0.40 V，故將兩者并聯(lián)正好合適.電源電壓為1.5 V，高出兩電表額定電壓較多，為安全起見，串聯(lián)電阻R1起保護作用.電路如圖3所示.

（2）I2r21I1，式中I1、I2分別是電流表A1、A2的讀數(shù)，r1、r2分別是電流表A1、A2的內(nèi)阻.

總結(jié)提升本題中，定值電阻 起到保護電路的作用.一個定值電阻在電路中可以有多種作用，例如可以分壓、分流，保護電表及電源、電路原件，還可以用來進行電表的改裝等.

2.3升級之三：先改裝電表再測電阻

題4有待測電阻Rx（約為幾百歐姆），為了較準(zhǔn)確測量，除Rx外，實驗室還提供了如下器材：

A.電源E電動勢3 V，內(nèi)阻不計

B.電流表A1量程0～10 mA、內(nèi)阻r1約為500 Ω

C.電流表A2量程0～500 μA、內(nèi)阻r2=1000 Ω

D.滑動變阻器R1最大阻值20 Ω額定電流2 A

E.定值電阻R2=5000 Ω

F.定值電阻R3=500 Ω

電鍵S和導(dǎo)線若干

（1）試設(shè)計出測量電路（標(biāo)出所選器材符號）

（2）若兩電流表的讀數(shù)分別為I1=6.2 mA，I2=300 μA， 待測阻值Rx=Ω（保留3位有效數(shù)字）

解析本題中沒有電壓表但是有兩個電流表，而且電流表A2的內(nèi)阻已知，故可以當(dāng)做電壓表用，但是其量程只有0.5 V，同時考慮要使電流表A1的偏轉(zhuǎn)超過總刻度的一半，故利用定值電阻R2將電壓表再擴大量程到6倍.滑動變阻器阻值小，用分壓式接法.電路設(shè)計如圖4.

（2）Rx的兩端電壓U=I2（r2+R2），

通過的電流I=I1-I2，

所以Rx=I2（r2+R2）1I1-I2=3.05×102 Ω.

總結(jié)提升量程不夠，就要想到擴大量程，可以根據(jù)題目中提供的定值電阻或者電阻箱來展開聯(lián)想.

3啟示

3.1熟練掌握電學(xué)實驗的基本原理

電路設(shè)計實驗問題，涉及的知識點多，方法靈活多變，但是萬變不離其宗，“題在課本外，理在課本中”，有關(guān)基礎(chǔ)知識，如伏安法測電阻，電表的改裝，滑動變阻器的分壓式接法與限流式接法，串并聯(lián)電路的各種特點，還有設(shè)計電表的讀數(shù)原理，電表指針偏轉(zhuǎn)與誤差等等，只有將它們熟記于心，做到滾瓜爛熟，應(yīng)用時方可得心應(yīng)手，“問渠那得清如許，為有源頭活水來”，這些基礎(chǔ)知識就是電路設(shè)計創(chuàng)新的“源頭活水”，啟迪靈感之源.

3.2解放思想，打破常規(guī)

電流表可以并聯(lián)在電路中，電壓表可以串聯(lián)在電路中；電流表可以當(dāng)電壓表用，電壓表可以當(dāng)電流表用，等等這些都是非常規(guī)思維.一成不變，僵化的思維是不利于創(chuàng)新的.所以解放思想，打破常規(guī)才是提升電路創(chuàng)新設(shè)計能力的靈魂.讓我們再一次通過下面這個例題體會這一點.

題4現(xiàn)有一塊靈敏電流表A1，量程為200 μA，內(nèi)阻約為1000 Ω，要精確測出其內(nèi)阻R1，提供的器材有：

電流表A2：量程1 mA，內(nèi)阻R2=50 Ω

電壓表V：量程3 V，內(nèi)阻RV約為1 kΩ

滑動變阻器R：阻值范圍0～20 Ω

定值電阻R0：阻值R0=100 Ω

電源E：電動勢約為4.5 V、內(nèi)阻很小

開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干

請將上述器材全部用上，設(shè)計出合理的、便于多次測量的實驗電路圖，并能保證各電表示數(shù)超過其量程的1/3.