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集成電路及應(yīng)用范文第1篇

1　概述

頻率合成技術(shù)是近代無線電技術(shù)發(fā)展中的一門新技術(shù)，也是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它通常利用一塊晶體或少量晶體組成標(biāo)準(zhǔn)頻率源，然后通過合成方法產(chǎn)生各種所需的頻率信號(hào)。這些頻率信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)頻率源具有相同的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度。使用該技術(shù)構(gòu)成的電路在通信設(shè)備中稱為頻率合成器。頻率合成器的種類很多，目前普遍采用的是數(shù)字式頻率合成器。數(shù)字式頻率合成器由晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器和VCO等組成，晶體振蕩器輸出的頻率信號(hào)經(jīng)固定分頻器后得到標(biāo)準(zhǔn)頻率，而VCO輸出的頻率信號(hào)經(jīng)可變分頻器分頻后得到實(shí)際頻率信號(hào)，兩信號(hào)在鑒相器中經(jīng)相位比較產(chǎn)生的環(huán)路鎖定控制電壓將通過濾波器加到VCO上，以對(duì)實(shí)際頻率信號(hào)進(jìn)行控制和校正，直到環(huán)路鎖定。當(dāng)所需信號(hào)頻率較高時(shí)，該電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試難度較大，通常只能依靠專業(yè)廠家來完成，不僅成本高，而且生產(chǎn)周期長(zhǎng)。TSA5526芯片是Philips公司推出的通用數(shù)字頻率合成集成電路，它將晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器等電路集成在一塊芯片上，其主要特性參數(shù)如下：

輸入射頻信號(hào)的頻率為：64～1300MHz；

輸入射頻信號(hào)的電平為：－28～3dBm；

輸出誤差調(diào)整電壓為：4．5～33V；

具有鎖定檢測(cè)功能；

內(nèi)置可編程的15bit分頻器；

通過程序控制可在512、640和1024中選擇基準(zhǔn)信號(hào)分頻比，在外接4MHz晶振時(shí)，則可獲得3．90625kHz、6．25kHz和7．8125kHz的頻率精度；

可選擇I2C總線和3總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

采用單電源供電，電源電壓為4．5～5．5V。

2　引腳功能

TSA5526有SSOP16和SO16兩種封裝，引腳排列如圖1所示，各引腳功能見表1所列。

表1 TSA5526的引腳功能

引  腳名  稱功  能應(yīng)  用  說  明

1RF射頻信號(hào)RF輸入通常接本振輸出2VEE地　3VCC1電源電壓1芯片電源，接+5V4VCC2電源電壓2開關(guān)控制電源，通常接+12V5BS4電子開關(guān)BS4輸出PNP三極管OC輸出6BS3電子開關(guān)BS3輸出PNP三極管OC輸出7BS2電子開關(guān)BS2輸出PNP三極管OC輸出8VS1電子開關(guān)BS1輸出PNP三極管OC輸出9CP環(huán)路濾波器外接RC濾波網(wǎng)絡(luò)10Vtune誤差控制電壓輸出通過上拉電阻輸出直流電壓并加到VCO11SW總線選擇開關(guān)接地時(shí)選擇I2C總線方式；懸空時(shí)選擇3總線方式12LOCK/ADC鎖定標(biāo)志/ADC輸入3總線方式時(shí)為鎖定標(biāo)志，低電平有效；I2C總線方式時(shí)5為電平ADC輸入端13SCL串行時(shí)鐘下降沿時(shí)將SDA輸出的數(shù)據(jù)鎖存14SDA串行數(shù)據(jù)在3總線方式時(shí)， 18bit、19bit和27bit三種數(shù)據(jù)可供選擇15CE片選信號(hào)高電平有效16XTAL基準(zhǔn)振蕩輸入通常外接4MHz晶體表2 寫狀態(tài)數(shù)據(jù)格式

字 節(jié)MSB數(shù)據(jù)字節(jié)LSB地址字節(jié)（ADB）11000MA1MA0　分頻字節(jié)（DI1）0N14N13N12N11N10N9N8分頻字節(jié)2（DB2）N7N6N5N4N3N2N1N0控制字節(jié)（CB）1CPT2T1T0RSARSB0S電子開字節(jié)（BB）空空空空BS4BS3BS2BS13　內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

TSA5526的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，它包括射頻信號(hào)處理單元、基準(zhǔn)信號(hào)處理單元、相位比較和輸出單元以及接口控制單元等四部分。射頻信號(hào)處理單元對(duì)輸入的射頻小信號(hào)進(jìn)行放大和8分頻，再送到15bit可編程分頻器，分頻比的大小可根據(jù)輸入射頻信號(hào)的頻率來確定?；鶞?zhǔn)信號(hào)處理單元中的基準(zhǔn)振蕩器通過外接晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)經(jīng)基準(zhǔn)分頻器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)?；鶞?zhǔn)分頻器通過編程可選512、640和1024三種分頻比。經(jīng)過分頻處理后的兩路信號(hào)同時(shí)加到數(shù)字式相位比較器，然后經(jīng)電荷泵、放大器和驅(qū)動(dòng)三極管后得到誤差控制電壓輸出。接口控制單元用于實(shí)現(xiàn)微處理器與該器件的通信，它一方面接收微處理器送來的數(shù)據(jù)并在內(nèi)部處理以形成各種控制指令；另一方面將本器件的狀態(tài)送往微處理器。通過SW端信號(hào)的不同連接，可選擇兩種串行通信方式：I2C總線方式和3總線方式。

圖2

    3．1 I2C總線方式

a． 寫狀態(tài)?R／W＝0?

在寫狀態(tài)時(shí)，對(duì)TSA5526編程需要四個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，并應(yīng)在地址字節(jié)傳輸后將數(shù)據(jù)字節(jié)送入芯片。當(dāng)?shù)刂纷止?jié)?第一字節(jié)?傳輸后，I2C總線的收發(fā)會(huì)使地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)連在一起，并在一個(gè)傳輸過程中傳輸完畢。如果地址字節(jié)后的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)為分頻字節(jié)或控制字節(jié)，則芯片將被部分編程。表2是其數(shù)據(jù)字節(jié)定義。表中，MA1和MA0是可編程地址位，用于控制加到片選端的電壓。N14～N0為可編程分頻比，其分頻比為：

N＝N14×214＋N13×213＋…＋N1×2＋N0

CP為控制電荷泵電流大小位，CP為0，對(duì)應(yīng)電流為60μA，CP為1時(shí)，電流為280μA?缺省值?。T2～T0代表測(cè)試位。RSA和RSB為基準(zhǔn)分頻比選擇位。0S為可調(diào)放大器控制位，0S位為0時(shí)，可調(diào)放大器接通?缺省值?，0S位為1時(shí)斷開。BS4～BS1是PNP電子開關(guān)控制位，其對(duì)應(yīng)關(guān)系是：當(dāng)BSn為0時(shí)，電子開關(guān)n接通；當(dāng)BSn為1時(shí)，電子開關(guān)n斷開。

表3 讀狀態(tài)數(shù)據(jù)格式

字節(jié)MSB數(shù)  據(jù)  字  節(jié)LSB地址字節(jié)11000MA1MA2R/W=1狀態(tài)字節(jié)PORFLACPS11A2A1A0表4 3總線方式數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)形式D0D3D4D17D18D19D20D21D22D23D24D25D2618位BS4BS1N13N0

19位BS4BS1N14N1N0

27位BS4BS1N14N1N0-CPT2T1T0RSARSB0Sb．讀狀態(tài)?R／W＝1?

表3所列為讀狀態(tài)數(shù)據(jù)格式。當(dāng)輔助地址位被識(shí)別之后，將自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)脈沖到SDA線上。SDA線上的數(shù)據(jù)在SCL時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)有效，數(shù)據(jù)字節(jié)在SDA線上產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)之后從器件中讀出；如果沒有主應(yīng)答信號(hào)產(chǎn)生，傳輸過程就會(huì)結(jié)束，此時(shí)芯片將釋放數(shù)據(jù)線從而使微控制器產(chǎn)生終止條件。當(dāng)上電時(shí)，POR標(biāo)志被置為1，當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志時(shí)，POR標(biāo)志被復(fù)位?讀周期的結(jié)束。FL為進(jìn)入鎖存標(biāo)志，用于表示何時(shí)循環(huán)建立起來。通過對(duì)FL置1或清零可對(duì)循環(huán)進(jìn)行控制。ACPS為自動(dòng)充電電流轉(zhuǎn)換標(biāo)志，當(dāng)自動(dòng)充電電流轉(zhuǎn)換打開且循環(huán)鎖定時(shí)，此標(biāo)志為0，此時(shí)充電電流被強(qiáng)制為低。在其它條件下，ACPS為邏輯1。在I2C總線狀態(tài)下，內(nèi)置的A／D轉(zhuǎn)換器可將自動(dòng)頻率微調(diào)模擬電平轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并送往微控制器。

3．2 3總線方式

在3總線方式下，該器件接收的數(shù)據(jù)有18位、19位和27位三種，參見表4。在該方式下，當(dāng)片選引腳CE由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，SCL引腳輸入時(shí)鐘脈沖的下降沿會(huì)將SDA引腳上的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)寄存器，數(shù)據(jù)的前四位用來控制電子開關(guān)的通斷，在第五個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿，這四位數(shù)據(jù)被送入內(nèi)部電子開關(guān)控制寄存器。如果傳輸?shù)氖?8或19位數(shù)據(jù)字，那么，在片選線上電平由高向低轉(zhuǎn)換時(shí)，頻率位將被送入頻率寄存器。在上電復(fù)位狀態(tài)下，電荷泵電流為280μA，調(diào)諧電壓輸出被關(guān)斷；而在標(biāo)準(zhǔn)模式下，當(dāng)ACPS標(biāo)志為高電位時(shí)，測(cè)試位T2～T0被置為001，此時(shí)將禁止TSA5526輸出。當(dāng)傳輸?shù)氖?7位數(shù)據(jù)字時(shí)，在時(shí)鐘脈沖的第20個(gè)上升沿到來時(shí)，頻率位將被送入頻率寄存器，而控制位則在片選引腳CE從高電平向低電平轉(zhuǎn)換時(shí)送入控制寄存器。在這種方式下，基準(zhǔn)分頻比由RSA和RSB位確定，測(cè)試位（T2、T1、T0）、電荷泵控制位CP、分頻比選擇位（RSA、RSB）以及0S位只能進(jìn)行27位的傳輸。圖3所示是3總線方式時(shí)的時(shí)序圖。

表5 AT89C51內(nèi)RAM中20H、21H、22H、23H的定義

字節(jié)地址D7D6D5D4D3D2D1D020HBS4BS3BS2BS1N14N13N12N1121HN10N9N8N7N6N5N4N322HN2N1N01100023H010000004　應(yīng)用

TSA5526在某航空電子設(shè)備檢查儀中的應(yīng)用電路如圖4所示，圖中，單片機(jī)與TSA5526采用3總線方式進(jìn)行通信。P1．0與SCL引腳相連，用于串行時(shí)鐘輸出。P1．1與SDA引腳相連，用于串行數(shù)據(jù)輸出。P1．2與CE引腳相連以進(jìn)行片選控制；電子開關(guān)BS1～BS4用于通過VCO產(chǎn)生4種不同頻率信號(hào)，VCO的輸出將通過C6送到TSA5526的RF引腳，并經(jīng)分頻后與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行相位比較。Vtune輸出的誤差控制電壓經(jīng)電阻R3、電容C5加到VCO。R1、C4的數(shù)值可用于決定微調(diào)的快慢。當(dāng)頻率鎖定后，LOCK引腳將變?yōu)榈碗娖?，并將該電平通過AT89C51的P1．3引腳送入單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。本電路采用27位數(shù)據(jù)格式，發(fā)送的數(shù)據(jù)存放在單片機(jī)AT89C51中RAM的20H、21H、22H、23H四個(gè)單元中，各位定義見表5所列。其具體程序清單如下：

    Rfegadj: CLR P1．0

SETB P1．2

MOV R0，＃08H

Fregadj1: MOV A,20H

CLR C

RRC A

MOV P1．1，C

SETB P1．0

NOP

CLR P1．0

DJNZ R0，F(xiàn)regadj1

MOV R0?＃08H

Fregadj2: MOV A,21H

CLR C

RRC A

MOV P1．1，C

SETB P1．0

NOP

CLR P1．0

DJNZ R0，F(xiàn)regadj2

MOV R0,＃08H

Fregadj3：MOV A，22H

CLR C

RRC A

MOV P1．1，C

SETB P1．0

NOP

CLR P1．0

DJNZ R0，F(xiàn)regadj3

MOV R0，＃03H

Fregadj4： MOV A，23H

CLR C

RRC A

MOV P1．1，C

SETB P1．0

NOP

CLR P1．0

集成電路及應(yīng)用范文第2篇

關(guān)鍵詞：多媒體；仿真；電路

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 06-0172-02

隨著半導(dǎo)體集成和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的品種和數(shù)量與日俱增，應(yīng)用也越來越廣泛，集成電路變得無處不在。集成電路的使用大大簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)及設(shè)備的性能指標(biāo)得到了很大提高?！都呻娐吩砼c應(yīng)用》課程作為電子測(cè)量技術(shù)與儀器專業(yè)的一門職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容涵蓋電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等多門課程[1]。在本課程的教學(xué)中，我們充分利用了多媒體教學(xué)方式，以動(dòng)畫形式展現(xiàn)集成電路的相關(guān)知識(shí)，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大豐富了教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，我們充分利用了計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)，將集成電路的典型應(yīng)用電路通過ProtelDXP進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，擺脫了有限的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路相關(guān)知識(shí)的同時(shí)掌握了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工具，最后，我們給予了學(xué)生在萬能板上實(shí)現(xiàn)電子電路的機(jī)會(huì)，學(xué)生通過親身體驗(yàn)制作和調(diào)試電子電路的過程，讓學(xué)生具備了一定的分析問題和解決問題的能力，同時(shí)收獲了通過自己努力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)之后的成就感。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐表明，本課程的教學(xué)內(nèi)容容易實(shí)現(xiàn)，安排合理，學(xué)生參與的積極性高，取得了很好的教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容的安排

本課程的內(nèi)容繁雜，講授時(shí)間有限，因此結(jié)合我院電子測(cè)量技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，將本課程的教學(xué)目標(biāo)定位于應(yīng)用，教學(xué)的重點(diǎn)在于典型集成電路芯片及其典型應(yīng)用電路的分析講解、仿真和制作。首先應(yīng)用線性集成穩(wěn)壓器制作出5～15V可調(diào)穩(wěn)壓電源，以供后續(xù)的集成電路應(yīng)用電路使用。接著應(yīng)用運(yùn)放集成電路、定時(shí)集成電路、功放集成電路、非門集成電路和與非門集成電路制作出貼近生活的電子電路。具體教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

二、教學(xué)實(shí)施的特色

（一）充分利用多媒體教學(xué)方式

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)信息化的時(shí)代，多媒體已經(jīng)廣泛的用于教學(xué)領(lǐng)域。多媒體教學(xué)以聲音、圖片、動(dòng)畫等豐富的媒體形式最大程度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的視聽感官系統(tǒng)，充分展示了教學(xué)手段的多樣化，改變了傳統(tǒng)的“一張嘴一支粉筆一塊黑板”的教學(xué)模式，為現(xiàn)代教育改革注入了新的生機(jī)和活力，從而為本課程改善教學(xué)效果帶來了福音。

本課程所涉及的集成電路芯片眾多，受到經(jīng)費(fèi)的限制，不可能一一購(gòu)買給學(xué)生展示，但是采用多媒體教學(xué)方式后，就可以將典型芯片的圖片一一展示給學(xué)生，大大降低了教學(xué)成本，同時(shí)也豐富了學(xué)生的視野。另外，有些集成電路的典型應(yīng)用電路很多，如果采用板書的方式，受到課時(shí)的限制，不可能一一給學(xué)生講解，但是多媒體教學(xué)可以迅速地把課程資源顯現(xiàn)在學(xué)生面前，可以大大節(jié)省教師板書的時(shí)間，使教師可以傳授更多的知識(shí)，從而提高教學(xué)效率。同時(shí)，在電路的展示中配以動(dòng)畫，豐富了電路的生命力，從而大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）充分利用計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系越來越緊密。作為以社會(huì)需求為第一要?jiǎng)?wù)的高職教育，在《集成電路原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)中，我們充分利用現(xiàn)有硬件條件，充分利用計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用集成電路設(shè)計(jì)和分析電子電路的能力。

我們?cè)诮虒W(xué)中使用的軟件是ProtelDXP，學(xué)生已經(jīng)在前續(xù)《電子CAD》課程中學(xué)習(xí)了如何使用該軟件設(shè)計(jì)和仿真電子電路。使用ProtelDXP作電路仿真的基本流程[2]如圖1所示。

在本課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在ProtelDXP中通過選擇元器件、連接電路、確定元器件參數(shù)實(shí)現(xiàn)集成電路的應(yīng)用電路，還可以方便地對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試和修改，有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的能力，而且可以將本專業(yè)所開設(shè)的課程聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)幾門課程之間的融會(huì)貫通，促使學(xué)生學(xué)好相關(guān)專業(yè)課程，并且做到學(xué)以致用。

（三）動(dòng)手制作電子電路

電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力，因此，在本課程的教學(xué)中，全班學(xué)生以小組（一般4-5人一組）為單位，要求學(xué)生在已經(jīng)繪制好的電路原理圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出單面PCB圖，然后在萬能板上制作出相應(yīng)的電子電路。

學(xué)生在電路原理圖和單面PCB圖的指導(dǎo)下焊接并調(diào)試電路。在整個(gè)制作和調(diào)試過程中，教師主要起指導(dǎo)作用，在必要時(shí)幫學(xué)生分析故障產(chǎn)生的原因，而學(xué)生才是主體，一切問題得由學(xué)生自己動(dòng)手解決，從而大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

制作和調(diào)試電路在整個(gè)教學(xué)過程中占用時(shí)間是最多的，無論多么簡(jiǎn)單的電路，總是會(huì)有個(gè)別小組出現(xiàn)問題。但是，學(xué)生正是在不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。另外，電路的調(diào)試離不開常用電子儀器儀表如萬用表、示波器等的輔助，這也讓學(xué)生實(shí)際體會(huì)到了在《電子測(cè)量技術(shù)》課程所學(xué)習(xí)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值。

三、結(jié)束語

在本課程的教學(xué)中，通過任務(wù)引領(lǐng)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)[3]，學(xué)做結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生的出勤率很高，而且參與率很高。學(xué)生通過動(dòng)手制作和調(diào)試電路，學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力有了較大提高，從一開始遇到問題不知如何是好，到最后能夠查找電路中的簡(jiǎn)單故障，可見學(xué)生解決問題的能力有了一定的提高。但是，也存在一些問題。首先，本課程的教學(xué)對(duì)教師的要求較高，教師不僅要具備深厚的理論知識(shí)水平，還要了解集成電路在實(shí)際應(yīng)用中的情況，這就需要加強(qiáng)與企業(yè)間的聯(lián)系，在這方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。其次，在當(dāng)前的教學(xué)中，受到成本和課時(shí)的限制，集成電路芯片多采用引腳數(shù)量少的插針式元件，避免使用引腳數(shù)量多或貼片封裝形式的元件，這與當(dāng)前集成電路在實(shí)際使用中情況有點(diǎn)相悖，在今后的教學(xué)中需要改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]向繼文，劉昕.“集成電路原理及應(yīng)用”教學(xué)改革[J].中國(guó)電力教育，2011，193（6）：179-180

集成電路及應(yīng)用范文第3篇

摘要：

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)是六西格瑪管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在產(chǎn)品的質(zhì)量管控中，高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品的分析及改進(jìn)有很大的幫助。在集成電路(IC)測(cè)試中，為了確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，獲得高質(zhì)量的測(cè)試數(shù)據(jù)，就需要對(duì)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行充分的分析。該文介紹了測(cè)量系統(tǒng)分析方法，著重介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性研究、分析,并通過實(shí)例說明IC測(cè)試中的測(cè)量系統(tǒng)分析的應(yīng)用。并根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)能力的評(píng)價(jià)規(guī)則對(duì)所分析的測(cè)試系統(tǒng)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷測(cè)量系統(tǒng)是否滿足IC測(cè)試要求。

關(guān)鍵詞：

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)；集成電路(IC)測(cè)試；重復(fù)性；再現(xiàn)性

0引言

測(cè)量是給具體事物(實(shí)體或系統(tǒng))賦值得過程。此過程中輸入包括人(操作員)、機(jī)(量具或必備的設(shè)備和軟件)、料、法、環(huán)，過程的輸出即測(cè)量結(jié)果。測(cè)量系統(tǒng)就是由人、機(jī)、法以及測(cè)量對(duì)象構(gòu)成的過程的整體。在集成電路制程中，IC測(cè)試主要由晶圓測(cè)試(即CP)、封裝成品測(cè)試(即FT)，IC測(cè)試是使用測(cè)試設(shè)備及針對(duì)集成電路制作的測(cè)試程序?qū)A或封裝成品進(jìn)行測(cè)試，確保集成電路滿足IC設(shè)計(jì)的功能及性能要求。因此一個(gè)具有大量變差的測(cè)量系統(tǒng)，會(huì)造成IC測(cè)試所獲得測(cè)量值較電路真實(shí)值出現(xiàn)很大的偏差，在測(cè)試過程中，使用該測(cè)量系統(tǒng)是不適合的。若缺少對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的有效控制，會(huì)影響到獲得測(cè)量值的準(zhǔn)確性，造成IC測(cè)試的誤判，嚴(yán)重時(shí)會(huì)涉及到IC的大量失效，甚至報(bào)廢。因此，測(cè)量系統(tǒng)分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用，是識(shí)別測(cè)量系統(tǒng)是否適合的一個(gè)重要手段，通過該手段，可確保獲得測(cè)量值的準(zhǔn)確性和精確性。

1測(cè)量系統(tǒng)分析的基本概念

1.1測(cè)量賦值

給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性之間的關(guān)系[1]。

1.2測(cè)量過程

給具體事物(實(shí)體或系統(tǒng))賦值的過程被定義為測(cè)量過程[2]。也可以看作一個(gè)制造過程，這個(gè)過程的輸入有測(cè)量人員、設(shè)備、樣品、操作方法和測(cè)量環(huán)境，它產(chǎn)生數(shù)據(jù)作為輸出，如圖1所示。

1.3測(cè)量系統(tǒng)

是指用來對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程[1]。測(cè)量系統(tǒng)可分為“計(jì)量型”、“計(jì)數(shù)型”、“破壞性”等類型。測(cè)量后能夠給出具體的測(cè)量數(shù)值的為計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析；只能定性的給出測(cè)量結(jié)果的為計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析；對(duì)一些樣本不可重復(fù)測(cè)量的計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)，可以進(jìn)行破壞型測(cè)量系統(tǒng)分析?！坝?jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常包括“穩(wěn)定性”、“重復(fù)性”、“再現(xiàn)性”、“偏倚”及“線性”(五性)的分析、評(píng)價(jià)。在測(cè)量系統(tǒng)分析的實(shí)際應(yīng)用中，可同時(shí)進(jìn)行，也可選項(xiàng)進(jìn)行，根據(jù)具體應(yīng)用情況確定。“計(jì)數(shù)型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)性試驗(yàn)分析方法來進(jìn)行判定。

1.4重復(fù)性

是用一個(gè)評(píng)價(jià)人使用相同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一零件上的同一特性，進(jìn)行多次測(cè)量所得到的測(cè)量變差；它是設(shè)備本身的固有變差或能力。傳統(tǒng)上將重復(fù)性稱為“評(píng)價(jià)人內(nèi)部”的變異[1]。

1.5再現(xiàn)性

是指測(cè)量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均值變差。傳統(tǒng)上將再現(xiàn)性稱為“評(píng)價(jià)人之間”的差異[1]。

1.6量具R&R或GRR

量具的R&R是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計(jì)值。換句話說，GRR值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的和[1]。即：σ2GRR=σ2再現(xiàn)性+σ2重復(fù)性(1)

1.7系統(tǒng)變差

測(cè)量系統(tǒng)變差可分為：能力：短期間的誤差，是由線性、均一性和再現(xiàn)性結(jié)合的誤差量；性能：所有變差來源于長(zhǎng)期的影響，是長(zhǎng)期讀數(shù)的變化量；不確定度：有關(guān)被測(cè)值的數(shù)值估計(jì)范圍，相信真值包括在此范圍內(nèi)[1]。

2測(cè)量系統(tǒng)分析的介紹

2.1測(cè)量系統(tǒng)變差

測(cè)量系統(tǒng)分析的目的之一是獲得測(cè)量系統(tǒng)與所處環(huán)境相互作用使其產(chǎn)生的測(cè)量變差的類型和結(jié)果的信息[1]。測(cè)量系統(tǒng)變差類型可分成五種類型：偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性和線性，其中重復(fù)性、偏倚、穩(wěn)定性和線性屬于量具變差，再現(xiàn)性屬于操作員造成的變差。通常通過偏倚、線性及穩(wěn)定性來判斷測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，通過重復(fù)性和再現(xiàn)性來判斷測(cè)量系統(tǒng)的精確性(即其波動(dòng))。

2.2測(cè)量數(shù)據(jù)特性

測(cè)量系統(tǒng)分析是為了更好的發(fā)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)變差，從而通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)變差的控制來滿足測(cè)量產(chǎn)品質(zhì)量特性的目的，也控制測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。測(cè)量數(shù)據(jù)顯現(xiàn)出的4種狀態(tài)，如圖2所示。說明：圖2(a)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布雖較集中，但偏離中心較大，屬于精確但不準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)；圖2(b)中測(cè)量數(shù)據(jù)雖基本都在中心內(nèi)，但數(shù)據(jù)分布較離散，屬于準(zhǔn)確但不精確數(shù)據(jù)；圖2(c)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布離散，且數(shù)據(jù)基本在中心外，屬于不準(zhǔn)確且不精確數(shù)據(jù)；圖2(d)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布集中，且均在中心內(nèi)，屬于既準(zhǔn)確又精確數(shù)據(jù)。圖2(a)、(b)、(c)這3中測(cè)量數(shù)據(jù)，是質(zhì)量"低"的測(cè)量數(shù)據(jù)，圖2(d)的測(cè)量數(shù)據(jù)，是質(zhì)量"高"的測(cè)量數(shù)據(jù)，也是測(cè)量過程期望獲取的數(shù)據(jù)。

2.3測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)方法分類

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)方法主要分為三類：計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析方法、計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法以及破環(huán)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法。計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析方法主要分為兩類：位置分析、寬度分析。其中位置分析常用的有：偏倚分析、線性分析和穩(wěn)定性分析，寬度分析常用的有：重復(fù)性分析和再現(xiàn)性分析，如圖3所示。計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法包括：風(fēng)險(xiǎn)分析法、信號(hào)分析法以及數(shù)據(jù)解析分析法。對(duì)于計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)，主要采用風(fēng)險(xiǎn)分析法進(jìn)行研究。破壞性測(cè)量系統(tǒng)分析方法包括：偏倚分析、變異分析和穩(wěn)定性分析。在IC測(cè)試過程中，測(cè)試所得的測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)通常為一連串的測(cè)試數(shù)據(jù)，即計(jì)量型數(shù)據(jù)，因此測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)通常采用計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析。以下介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用，通過重復(fù)性和再現(xiàn)性分析評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)能力。

3重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用

3.1IC測(cè)試中評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)要求

IC測(cè)試過程中，評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，需確認(rèn)三個(gè)基本問題：

1)測(cè)量系統(tǒng)的分辨能力(在IC測(cè)試中主要指測(cè)試設(shè)備)是否滿足測(cè)試要求，即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能能否滿足測(cè)試過程中所需實(shí)現(xiàn)的性能，這個(gè)是系統(tǒng)本身決定；

2)測(cè)量系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)是否在統(tǒng)計(jì)上保持一致，即測(cè)量系統(tǒng)是否經(jīng)過校驗(yàn)，以確保測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)；

3)這些統(tǒng)計(jì)性能是否在預(yù)期范圍內(nèi)保持一致，并且用于過程分析或控制是否合格，即測(cè)量系統(tǒng)分析的結(jié)果是否在可接收范圍內(nèi)。測(cè)量系統(tǒng)分析在評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)中起到很重要的作用。在IC測(cè)試過程中，造成測(cè)量結(jié)果變差主要是由量具變差以及操作員造成的變差導(dǎo)致，而重復(fù)性分析是分析量具變差，再現(xiàn)性分析是分析操作員造成的變差。因此重復(fù)性和再現(xiàn)性在IC測(cè)試的測(cè)量系統(tǒng)分析中占重要的位置。

3.2重復(fù)性和再現(xiàn)性分析操作過程

1)測(cè)量樣品的選擇選定標(biāo)準(zhǔn)樣品，至少3只，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行編號(hào)，以便測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)能一一對(duì)應(yīng)；

2)選取評(píng)價(jià)人選取若干名(至少2名)操作員作為評(píng)價(jià)人執(zhí)行研究，并指定為評(píng)價(jià)人A、B、C等，評(píng)價(jià)人最好為操作該測(cè)量設(shè)備的操作員，經(jīng)過測(cè)量設(shè)備的操作培訓(xùn)，避免由于操作員引起很大的測(cè)量誤差；

3)測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)測(cè)量前需對(duì)被測(cè)量分析的設(shè)備進(jìn)行校正，使用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正，校正合格后可進(jìn)行測(cè)量；

4)每個(gè)評(píng)價(jià)人分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)量(至少2次)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集表中，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄時(shí)評(píng)價(jià)人、樣品編號(hào)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)；

5)重復(fù)性和再現(xiàn)性研究

(a)重復(fù)性研究

重復(fù)性是研究測(cè)量設(shè)備本身的波動(dòng)，測(cè)量條件(如測(cè)量環(huán)境、測(cè)量地點(diǎn)、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品等)要盡可能統(tǒng)一。首先通過極差圖(R圖)分析測(cè)量過程是否受控，并通過R圖觀察評(píng)價(jià)人之間對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量過程的一致性。若R圖上由數(shù)據(jù)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)每一個(gè)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)確認(rèn)，若輸入數(shù)據(jù)正確，需分析失控原因并進(jìn)行針對(duì)性糾正，通?？刹扇∪N糾正方式：忽略超出的點(diǎn)；刪除超出的點(diǎn)以及評(píng)價(jià)人重新測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品。然后計(jì)算重復(fù)性。重復(fù)性計(jì)算公式：EV=R軏×K1(2)其中R軏重復(fù)測(cè)量同一零件的極差的平均值，K1根據(jù)重復(fù)測(cè)量次數(shù)選值。

(b)再現(xiàn)性研究

再現(xiàn)性是研究不同評(píng)價(jià)人在相同的測(cè)量條件(如測(cè)量環(huán)境、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量地點(diǎn)等)下測(cè)量同一標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)?？赏ㄟ^每個(gè)評(píng)價(jià)人測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品的平均值進(jìn)行分析，通過均值控制圖觀察分析。首先計(jì)算出每位評(píng)價(jià)人測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品的總平均值，計(jì)算評(píng)價(jià)人之間的極差R0與標(biāo)準(zhǔn)差σ0，其中該標(biāo)準(zhǔn)差還包含了操作員重復(fù)測(cè)量引起的波動(dòng)，因此需減去重復(fù)性部分，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行修正，計(jì)算出的值即測(cè)量系統(tǒng)的再現(xiàn)性。再現(xiàn)性計(jì)算公式：AV=[R0d*2]-[(σe)2(nr)](3)

(c)標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動(dòng)

測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)樣品間總是存在差異的。首先計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量總平均值的極差，然后計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動(dòng)PV。PV計(jì)算公式：PV=RP×K3(4)其中RP為標(biāo)準(zhǔn)樣品極差，K3根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)量進(jìn)行選值。

(d)測(cè)量過程

總波動(dòng)測(cè)量過程輸出總波動(dòng)TV包括測(cè)量過程的實(shí)際波動(dòng)和測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)。TV公式：TV2=PV2+EV2＋AV2(5)以上已獲得AV、EV以及PV的值，那么總波動(dòng)TV的值也可得出。

(e)測(cè)量系統(tǒng)能力的評(píng)價(jià)

通過已經(jīng)計(jì)算出的重復(fù)性EV和再現(xiàn)性AV，可以計(jì)算出測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)GRR。GRR計(jì)算公式：GRR=EV2＋AV2(6)通過用測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)GRR與總波動(dòng)(TV)之比來度量，即計(jì)算%GRR值。%GRR計(jì)算公式：%GRR=100[GRR/TV](7)根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)能力判別準(zhǔn)則，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定，判別準(zhǔn)則具體為：%GRR<10%，表明測(cè)量系統(tǒng)能力很好，可正常使用；10%≤%GRR≤30%，依據(jù)設(shè)備的重要性、成本及維修費(fèi)用等因素，決定是否可使用或不可使用；%GRR＞30%，說明測(cè)量系統(tǒng)本身波動(dòng)很大，由該測(cè)量系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)是不可靠的，測(cè)量系統(tǒng)必須改進(jìn)。這時(shí)，需通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的各種波動(dòng)源，進(jìn)行研究，若重復(fù)性變差本身較小，則說明問題出現(xiàn)在再現(xiàn)性上，可通過對(duì)加強(qiáng)對(duì)評(píng)價(jià)人的培訓(xùn)，對(duì)作業(yè)方法的優(yōu)化或提高評(píng)價(jià)人操作的一致性來減小評(píng)價(jià)人間的波動(dòng)，若采取措施后仍不能滿足要求，或者重復(fù)性變差本身較再現(xiàn)性變差大很多，則需要將該設(shè)備停用做好標(biāo)識(shí)，更換測(cè)量系統(tǒng)能力好的設(shè)備或采購(gòu)新的測(cè)量系統(tǒng)。

4應(yīng)用實(shí)例

使用測(cè)量設(shè)備對(duì)IC進(jìn)行測(cè)試，主要是將流片過程、封裝過程中產(chǎn)生的缺陷產(chǎn)品挑選出來，這些缺陷產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)主要體現(xiàn)為測(cè)試參數(shù)超出規(guī)范界限，判定為產(chǎn)品失效。而一個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試需測(cè)試的參數(shù)項(xiàng)很多，在對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)，需先確定出關(guān)鍵參數(shù)也就是對(duì)測(cè)試產(chǎn)品影響很大，客戶重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù))作為分析項(xiàng)目，如模擬電路測(cè)試中，部分產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)一些參數(shù)需進(jìn)行燒熔絲測(cè)試，該些參數(shù)一旦經(jīng)過燒熔絲測(cè)試后，就不可逆，無法改變測(cè)試結(jié)果，若測(cè)量設(shè)備在測(cè)試該些參數(shù)出現(xiàn)偏差，參數(shù)測(cè)試均值的中心值偏移出允差范圍，直接會(huì)導(dǎo)致大量產(chǎn)品的失效、報(bào)廢。下面以某模擬電路測(cè)量設(shè)備為例，確定頻率參數(shù)FOSC為分析項(xiàng)目，參數(shù)單位為KHZ，對(duì)該分析項(xiàng)目進(jìn)行重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行分析。采集的數(shù)據(jù)如表1所示。

(1)重復(fù)性分析和計(jì)算

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，按照第4章中所述的重復(fù)性和再現(xiàn)性的研究方法，先得出極差圖(R圖)，如圖4所示。從圖中可以看出測(cè)量過程處于受控狀態(tài)，且3個(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)樣品的測(cè)量都在受控狀態(tài)，說明3個(gè)人的測(cè)量操作較一致，體現(xiàn)了測(cè)量的重復(fù)性。并通過重復(fù)性公式計(jì)算出EV=0.0003。

(2)再現(xiàn)性分析和計(jì)算

將采集的數(shù)據(jù)按照樣品編號(hào)，在圖中繪制出每個(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)樣品測(cè)量的平均值，得出均值圖，如圖5所示。由于在測(cè)量時(shí)測(cè)量環(huán)境、測(cè)量條件以及測(cè)量設(shè)備均一致，因此可以通過不同評(píng)價(jià)人測(cè)量同一樣品的波動(dòng)來研究再現(xiàn)性，從均值圖中，可以看出3位評(píng)價(jià)人分別測(cè)量的10個(gè)樣品，每個(gè)樣品均值波動(dòng)最大的波動(dòng)為33HZ，該樣品FOSC參數(shù)的均值允許偏差為±500HZ，測(cè)量波動(dòng)大大小于參數(shù)的均值允差，說明具有良好的再現(xiàn)性。并通過再現(xiàn)性計(jì)算公式，可計(jì)算AV=0.0005。

(3)測(cè)量設(shè)備能力分析

①通過圖5均值圖分析。通過對(duì)該樣品電路不同批次的測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，該樣品的均值圖中控制線以內(nèi)區(qū)域表示測(cè)量的敏感性。若圖中顯示的測(cè)量均值有一半以上(包括一半)落在控制線以外，則表明該測(cè)量系統(tǒng)適合進(jìn)行測(cè)試該IC電路。若落在控制線以外的測(cè)量均值小于一半，則表明該測(cè)量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨力，不適合進(jìn)行該IC電路的測(cè)試。從圖中可以看出，3位評(píng)價(jià)人測(cè)試每個(gè)樣品的均值大部分都落在控制線以外，因此該測(cè)量設(shè)備有足夠的分辨力，有足夠能力測(cè)試該IC電路。②通過樣品鏈圖分析。將所有評(píng)價(jià)人測(cè)量每個(gè)樣品的數(shù)據(jù)，畫在一張圖上，得到樣品鏈圖，如圖6所示。從圖上可以看出10個(gè)樣品不同評(píng)價(jià)人測(cè)量的變差非常小(在10HZ以內(nèi))，與該樣品所要求的FOSC參數(shù)允許偏差(±500HZ)相比，大大小于該參數(shù)允許偏差，說明該測(cè)量設(shè)備能力非常號(hào)，精度完全可以滿足測(cè)試產(chǎn)品的要求。

(4)測(cè)量系統(tǒng)能力評(píng)價(jià)

根據(jù)第4章中內(nèi)容計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間波動(dòng)PV=0.0078、測(cè)量過程總波動(dòng)TV=0.0078以及測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)GRR=0.0006，再通過用測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)(GRR)與測(cè)量過程總波動(dòng)(TV)之比即計(jì)算%GRR值，進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)能力的判別。本次分析的測(cè)量設(shè)備，計(jì)算出的%GRR=7.24%。根據(jù)判別規(guī)則%GRR<10%，表明測(cè)量系統(tǒng)能力很好，測(cè)量設(shè)備的變差和人員變差對(duì)產(chǎn)品測(cè)試影響較小，完全滿足產(chǎn)品測(cè)試要求。

5結(jié)束語

IC測(cè)試主要目的是辨別電路的好壞，將不能滿足要求的電路剔除。IC測(cè)試過程中測(cè)量設(shè)備和人員的變差會(huì)對(duì)辨別結(jié)果有很大的影響，通過對(duì)重復(fù)性和再現(xiàn)性的研究與分析可以監(jiān)控測(cè)量設(shè)備和人員變差，使之處于受控狀態(tài)，從而保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。

參考文獻(xiàn)：

集成電路及應(yīng)用范文第4篇

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)仿真；電路分析

《電路分析》是電工類的專業(yè)基礎(chǔ)課，適用于普通高等院校強(qiáng)、弱電專業(yè)本科教學(xué)使用，內(nèi)容涵蓋了電阻電路分析、交流穩(wěn)態(tài)電路分析、三相電路、耦合與諧振、動(dòng)態(tài)電路的瞬態(tài)分析等。在人才培養(yǎng)方案中，安排72課時(shí)的理論課授課時(shí)間，以及對(duì)應(yīng)的電路實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，做實(shí)驗(yàn)可以增加教學(xué)直觀性，幫助學(xué)生鞏固和掌握課堂理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、提高學(xué)生的興趣，激發(fā)他們的求知欲，從而幫助學(xué)生更好地理解和鞏固理論知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作和技能，達(dá)到全面提高學(xué)生觀察問題、分析問題、解決問題的綜合能力。

但在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，還存在一些問題，首先：理論和動(dòng)手是分開的，一般教師先講理論知識(shí)，然后做實(shí)驗(yàn)，這種理論和實(shí)踐的不同步，導(dǎo)致學(xué)生無法將理論和實(shí)踐很好的結(jié)合起來。其次：理論課講授本身枯燥乏味，大多是公式推導(dǎo)、講解定理，學(xué)生感覺很抽象，無法與實(shí)際相結(jié)合，知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)不起來，逐漸喪失興趣。最后：實(shí)驗(yàn)課一般是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械的連電路、驗(yàn)證結(jié)果，缺乏思考。鑒于傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，結(jié)合目前的仿真工具，提出引入Multisim解決在電路分析課程中遇到的問題。

Multisim是加拿大IIT公司推出的一套仿真工具，主要應(yīng)用于電路仿真，包括電路原理圖的原型輸入、電路硬件的語言描述輸入、仿真分析、產(chǎn)生設(shè)計(jì)報(bào)告，具有直觀性，可以輕松設(shè)計(jì)電路，通過工具鏈，無縫的實(shí)現(xiàn)集成電路設(shè)計(jì)。

本課題利用“Multisim仿真軟件”和“項(xiàng)目教學(xué)法”相結(jié)合的方式，克服實(shí)驗(yàn)室條件的不足帶來的限制，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與項(xiàng)目掛鉤，體會(huì)理論知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生合作能力、溝通能力和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的綜合能力[1]。

一、Multisim在《電路分析》課程教學(xué)中的應(yīng)用

在電路的教學(xué)過程中，往往需要推導(dǎo)很多定理，教師需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間畫電路圖、列方程式、計(jì)算推導(dǎo)，過程既枯燥又冗長(zhǎng)，不能達(dá)到預(yù)想效果。如何提高學(xué)生主動(dòng)思考問題、獨(dú)立解決問題的能力，是目前傳統(tǒng)教學(xué)所面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。為了解決這個(gè)問題，在課堂上引入電路仿真，讓學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)，先觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后思考為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。激發(fā)學(xué)生探索的熱情，更好地理解推導(dǎo)過程。如此直觀生動(dòng)的環(huán)節(jié)，無疑是一個(gè)很好的開始[2]。

下面以疊加定理為例[3]，介紹Multisim在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

圖1疊加定理的驗(yàn)證電路

圖1是由兩個(gè)獨(dú)立電源作用的簡(jiǎn)單電路，其中直流電壓源V1為5V，V2為10V，利用萬用變顯示電阻R1兩端的電壓。運(yùn)行仿真，當(dāng)兩個(gè)電源同時(shí)作用于該電路時(shí)，得到電阻R1兩端的電壓如圖2所示，當(dāng)兩個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，電阻R1兩端的電壓分別為圖3和圖4，觀察兩者之間的關(guān)系[4]。

圖2 V1和V2同時(shí)作用 圖3 V1單獨(dú)作用

圖4 V2單獨(dú)作用

通過萬用表顯示的電壓數(shù)值，得到3.75=-0.833+4.58，驗(yàn)證了疊加定理。

二、Multisim在《電路分析》教學(xué)中的綜合應(yīng)用

學(xué)習(xí)了《電路分析》這門課之后，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，讓學(xué)生做一次課程設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生器，可以輸出方波、三角波和正弦波三種波形，幅值在-10 ～ 10V，頻率范圍為1Hz ～ 100KHz即可[5]。分組進(jìn)行，每組5人，擬定設(shè)計(jì)方案，繪出電路圖，實(shí)現(xiàn)仿真，并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告[6]。

采用先產(chǎn)生方波，然后將方波轉(zhuǎn)換為三角波，再將三角波轉(zhuǎn)換為正弦波的方法[7]。由比較器和積分器組成方波到三角波的轉(zhuǎn)換，由差分放大器完成三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換[8]。

運(yùn)行仿真，雙擊XSC1圖標(biāo)，觀察示波器顯示窗口。顯然，可以實(shí)現(xiàn)三種波形的輸出，channelA輸出的是方波，幅值為3.156V，頻率為2KHz，channelB輸出的是三角波，幅度為-0.354V，頻率為2KHz，channelC輸出的是正弦波，幅值為-0.249V，頻率為2KHz[9]。滿足設(shè)計(jì)要求。

三、結(jié)論

將Multisim引入課堂教學(xué)和課程設(shè)計(jì)，可以直觀的顯示電路動(dòng)態(tài)變化，使抽象的電路圖變成形象的圖像顯示，通過對(duì)參數(shù)的改變，方便的得到所需要的結(jié)果，增加了學(xué)習(xí)樂趣，達(dá)到事半功倍的效果。通過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)物，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，使學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。實(shí)踐證明，仿真平臺(tái)的引入是提高教學(xué)質(zhì)量的一種有效措施。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李娟娟，高友福，謝宗林.Multisim在“電路分析”項(xiàng)目教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2014，30：39 ?40.

[3]白菊蓉.Multisim在電路分析系列課程教改中的應(yīng)用[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，16（SI

）：93 ?96.

[4]鄭賓.基于Multisim11仿真的“電路分析”課程教探索[J].職教通訊，2012，30：18 ?20.

[5]田麗鴻，陳菊紅.EWB軟件在《電路》課程設(shè)計(jì)教改中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2006，3：31 ?34.

[6]張志友.Multisim在電工電子課程教學(xué)中的典型應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（4）：18 114.

[7] National Instruments.Pausing Simulation with the Measurement Probe in NIMultisin[EB/OL].[2010-08-01]，http：///white-paper/3764/en/.

集成電路及應(yīng)用范文第5篇

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平也在不斷提高，這使得人們對(duì)通信方面的需求越來越高。通信工程是電子工程的一個(gè)重要組成部分，在人們的社會(huì)生活中發(fā)揮著非常重要的作用，實(shí)現(xiàn)了人與人之間有效的溝通與交流，為人們的生活創(chuàng)造了非常多的便利條件。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，使得通信工程行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越明顯，要提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，就需要從通信工程特點(diǎn)出發(fā)，在保證通信工程質(zhì)量安全的同時(shí)，降低成本和提高管理質(zhì)量，只有這樣才能提高通信工程的經(jīng)濟(jì)效益。激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，對(duì)鐵路通信工程質(zhì)量以及管理技術(shù)方面也提出了更高的要求。鐵路通信工程作為我國(guó)通信工程的核心組成部分，直接關(guān)系著社會(huì)民生安穩(wěn)。因此，必須深入分析鐵路通信工程管理技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管理技術(shù)的合理應(yīng)用。

1 鐵路通信工程管理技術(shù)的基本特點(diǎn)

1.1特殊性

鐵路通信工程具有非常多的影響因素，管理技術(shù)的特點(diǎn)也呈現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣化的特點(diǎn)，其中最為明顯的特點(diǎn)就是管理技術(shù)具有特殊性。鐵路通信工程對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)性要求比較高，其項(xiàng)目管理也需要較強(qiáng)的專業(yè)水平。

1.2連貫性

鐵路通信工程的項(xiàng)目與工序之間具有非常強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，這種關(guān)聯(lián)性的存在使得鐵路通信工程管理技術(shù)具有連貫性的特征。主要是因?yàn)樵阼F路通信工程管理中，單從監(jiān)督和管理部門的角度進(jìn)行分析，難以確保工程項(xiàng)目的完整性，這就須臾綜合全部項(xiàng)目部門的管理技術(shù)進(jìn)行分析，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)鐵路通信工程質(zhì)量管理的重要目標(biāo)。

1.3復(fù)雜性

鐵路通信工程質(zhì)量管理中存在非常多的影響因素，這些影響因素的存在使得鐵路通信工程管理技術(shù)具有復(fù)雜性特征。同時(shí)，由于鐵路通信工程質(zhì)量管理的復(fù)雜性，使得質(zhì)量管理面臨著非常多的困難和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)鐵路通信工程安全會(huì)形成不利影響。

1.4多樣性

鐵路通信工程管理技術(shù)的多樣性，主要表現(xiàn)在鐵路通信工程管理問題上。主要是因?yàn)殍F路通信工程本身具有復(fù)雜性的特征，使得鐵路通信工程面臨著非常多的安全隱患，要解決這些安全隱患問題，就需要對(duì)鐵路通信工程項(xiàng)目管理的風(fēng)險(xiǎn)性和可行性進(jìn)行多方面分析，只有這樣才能減少安全隱患的存在，提高鐵路通信工程管理水平。

2 鐵路通信工程管理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

鐵路通信工程項(xiàng)目管理中受諸多因素的影響，如工程進(jìn)度管理、工程成本管理以及工程質(zhì)量管理等，這些因素的存在都會(huì)對(duì)鐵路通信工程項(xiàng)目管理質(zhì)量形成極為不利的影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，人們對(duì)通信方面的需求越來越高，鐵路通信工程只有做好管理工作，提高管理水平，才能促使鐵路通信工程真正發(fā)揮重要作用。對(duì)于鐵路通信工程管理技術(shù)的應(yīng)用分析，應(yīng)該從它的影響因素出發(fā)。

1）工程進(jìn)度管理。工程進(jìn)度直接影響通信工程的使用和投資成本，要提高鐵路通信工程的經(jīng)濟(jì)效益，就需要加強(qiáng)工程進(jìn)度管理。管理技術(shù)在鐵路通信工程進(jìn)度管理中的實(shí)際應(yīng)用，需要有效處理與成本耗損有關(guān)方面的問題，加強(qiáng)對(duì)工序關(guān)鍵時(shí)差情況的分析，合理利用管理技術(shù)，不斷優(yōu)化對(duì)工程進(jìn)度的管理。對(duì)于鐵路通信工程項(xiàng)目施工過程中資源不足的問題，需要按照實(shí)際情況，在確保工程質(zhì)量安全的同時(shí)，對(duì)施工進(jìn)度和工期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而避免資源不足造成不利影響問題的出現(xiàn)。

2）成本分析。鐵路通信工程的工程量比較大，建設(shè)期比較長(zhǎng)，對(duì)資源和資金的需求也比較高。鐵路工程建設(shè)過程中，成本管理一直貫穿在整個(gè)工程項(xiàng)目的始終。主要是因?yàn)楣こ坛杀局苯雨P(guān)系著整體鐵路通信工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，要提高鐵路通信工程的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，就需要加強(qiáng)成本管理。鐵路通信工程成本管理分為3個(gè)階段，在施工前期，需要對(duì)整體工程項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估，通過科學(xué)的評(píng)估和綜合性分析，形成具有參考性的預(yù)算報(bào)告，在開展項(xiàng)目施工的時(shí)候?qū)κ┕こ杀拘纬梢龑?dǎo)作用。在施工過程中，需要加強(qiáng)成本設(shè)計(jì)與實(shí)際建設(shè)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，促使成本設(shè)計(jì)符合實(shí)際施工情況，可以在工程項(xiàng)目建設(shè)中充分發(fā)揮重要作用。通過良好的成本管理，有效解決工程造價(jià)問題，不斷提高工程造價(jià)管理水平。除此之外，在鐵路通信工程施工過程中加強(qiáng)成本管理，還需要充分考慮機(jī)械設(shè)備等固定資產(chǎn)的使用費(fèi)用以及磨損、維修費(fèi)用，加強(qiáng)對(duì)工程費(fèi)用的綜合管理，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)鐵路通信工程成本管理的重要目標(biāo)。

3）質(zhì)量管理。質(zhì)量管理是鐵路通信工程項(xiàng)目管理的核心部分，直接影響鐵路通信工程整體質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)鐵路通信工程建設(shè)的重要目標(biāo)，必須合理利用管理技術(shù)，不斷提高鐵路通信工程整體質(zhì)量。加強(qiáng)鐵路通信工程質(zhì)量管理，需要從3個(gè)方面出發(fā)。第一，加強(qiáng)鐵路通信工程建設(shè)之前的管理，根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況，制定出科學(xué)的施工計(jì)劃和施工內(nèi)容，對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行合理調(diào)度，確保工程項(xiàng)目可以合理進(jìn)行；第二，加強(qiáng)施工過程中的管理，項(xiàng)目過程中存在諸多影響工程質(zhì)量的因素，為了提高工程質(zhì)量，就需要加強(qiáng)工程項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)的管理，對(duì)項(xiàng)目施工人員進(jìn)行專業(yè)技能的考核和培訓(xùn)，不斷提高施工技術(shù)人員的專業(yè)水平，從而不斷提高鐵路通信工程施工質(zhì)量；第三，在鐵路通信工程建設(shè)完成之后，需要由專業(yè)資料管理人員對(duì)與建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的建設(shè)資料進(jìn)行整理，形成完整的分析報(bào)告，并對(duì)整個(gè)鐵路通信工程項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程項(xiàng)目中存在的質(zhì)量安全隱患，采取有效措施解決這些問題，確保鐵路通信工程項(xiàng)目質(zhì)量。

由于鐵路通信工程本身的復(fù)雜性，使得項(xiàng)目管理中存在非常多的安全隱患，要提高鐵路通信工程管理質(zhì)量，就需要將管理技術(shù)合理應(yīng)用于工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，從工程進(jìn)度出發(fā)，加強(qiáng)成本管理，不斷提高管理質(zhì)量，只有這樣才能發(fā)揮管理技術(shù)的重要作用。