電路設(shè)計(jì)規(guī)則精選(九篇)

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第1篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

關(guān)鍵詞：IP技術(shù) 模擬集成電路 流程

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-00-02

1 模擬集成電路設(shè)計(jì)的意義

當(dāng)前以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)突飛猛進(jìn)。以信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平為主要特征的綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，集成電路（IC，Integrated circuit）作為當(dāng)今信息時(shí)代的核心技術(shù)產(chǎn)品，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)以及人類日常生活的重要性已經(jīng)不言

而喻。

集成電路技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了若干發(fā)展階段。20世紀(jì)50年代末發(fā)展起來(lái)的屬小規(guī)模集成電路（SSI），集成度僅100個(gè)元件；60年展的是中規(guī)模集成電路（MSI），集成度為1000個(gè)元件；70年代又發(fā)展了大規(guī)模集成電路，集成度大于1000個(gè)元件；70年代末進(jìn)一步發(fā)展了超大規(guī)模集成電路（LSI），集成度在105個(gè)元件；80年代更進(jìn)一步發(fā)展了特大規(guī)模集成電路，集成度比VLSI又提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到106個(gè)元件以上。這些飛躍主要集中在數(shù)字領(lǐng)域。

（1）自然界信號(hào)的處理：自然界的產(chǎn)生的信號(hào)，至少在宏觀上是模擬量。高品質(zhì)麥克風(fēng)接收樂(lè)隊(duì)聲音時(shí)輸出電壓幅值從幾微伏變化到幾百微伏。視頻照相機(jī)中的光電池的電流低達(dá)每毫秒幾個(gè)電子。地震儀傳感器產(chǎn)生的輸出電壓的范圍從地球微小振動(dòng)時(shí)的幾微伏到強(qiáng)烈地震時(shí)的幾百毫伏。由于所有這些信號(hào)都必須在數(shù)字領(lǐng)域進(jìn)行多方面的處理，所以我們看到，每個(gè)這樣的系統(tǒng)都要包含一個(gè)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器（AD，C）。

（2）數(shù)字通信：由于不同系統(tǒng)產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)據(jù)往往要傳輸很長(zhǎng)的距離。一個(gè)高速的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流在通過(guò)一個(gè)很長(zhǎng)的電纜后，信號(hào)會(huì)衰減和失真，為了改善通信質(zhì)量，系統(tǒng)可以輸入多電平信號(hào)，而不是二進(jìn)制信號(hào)?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)中廣泛采用多電平信號(hào)，這樣，在發(fā)射器中需要數(shù)一模轉(zhuǎn)換器（DAC）把組合的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多電平信號(hào)，而在接收器中需要使用模一數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以確定所傳輸?shù)碾娖健?/p>

（3）磁盤驅(qū)動(dòng)電子學(xué)計(jì)算機(jī)硬盤中的數(shù)據(jù)采用磁性原理以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)。然而，當(dāng)數(shù)據(jù)被磁頭讀取并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)時(shí)，為了進(jìn)一步的處理，信號(hào)需要被放大、濾波和數(shù)字化。

（4）無(wú)線接收器：射頻接收器的天線接收到的信號(hào)，其幅度只有幾微伏，而中心頻率達(dá)到幾GHz。此外，信號(hào)伴隨很大的干擾，因此接收器在放大低電平信號(hào)時(shí)必須具有極小噪聲、工作在高頻并能抑制大的有害分量。這些都對(duì)模擬設(shè)計(jì)有很大的挑戰(zhàn)性。

（5）傳感器：機(jī)械的、電的和光學(xué)的傳感器在我們的生活中起著重要的作用。例如，視頻照相機(jī)裝有一個(gè)光敏二極管陣列，以將像點(diǎn)轉(zhuǎn)換為電流；超聲系統(tǒng)使用聲音傳感器產(chǎn)生一個(gè)與超聲波形幅度成一定比例的電壓。放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換在這些應(yīng)用中都是基本的功能。

（6）微處理器和存儲(chǔ)器：大量模擬電路設(shè)計(jì)專家參與了現(xiàn)代的微處理器和存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。許多涉及到大規(guī)模芯片內(nèi)部或不同芯片之間的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的分布和時(shí)序的問(wèn)題要求將高速信號(hào)作為模擬波形處理。而且芯片上信號(hào)間和電源間互連中的非理想性以及封裝寄生參數(shù)要求對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)有一個(gè)完整的理解。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器廣泛使用的高速/讀出放大器0也不可避免地要涉及到許多模擬技術(shù)。因此人們經(jīng)常說(shuō)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)際上是模擬電路的

設(shè)計(jì)。

2 模擬集成電路設(shè)計(jì)流程概念

在集成電路工藝發(fā)展和市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，系統(tǒng)芯片SOC和IP技術(shù)越來(lái)越成為IC業(yè)界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著集成技術(shù)的不斷發(fā)展和集成度的迅速提高，集成電路芯片的設(shè)計(jì)工作越來(lái)越復(fù)雜，因而急需在設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具這兩方面有一個(gè)大的變革，這就是人們經(jīng)常談?wù)摰脑O(shè)計(jì)革命。各種計(jì)算機(jī)輔助工具及設(shè)計(jì)方法學(xué)的誕生正是為了適應(yīng)這樣的要求。

一方面，面市時(shí)間的壓力和新的工藝技術(shù)的發(fā)展允許更高的集成度，使得設(shè)計(jì)向更高的抽象層次發(fā)展，只有這樣才能解決設(shè)計(jì)復(fù)雜度越來(lái)越高的問(wèn)題。數(shù)字集成電路的發(fā)展證明了這一點(diǎn)：它很快的從基于單元的設(shè)計(jì)發(fā)展到基于模塊、IP和IP復(fù)用的

設(shè)計(jì)。

另一方面，工藝尺寸的縮短使得設(shè)計(jì)向相反的方向發(fā)展：由于物理效應(yīng)對(duì)電路的影響越來(lái)越大，這就要求在設(shè)計(jì)中考慮更低層次的細(xì)節(jié)問(wèn)題。器件數(shù)目的增多、信號(hào)完整性、電子遷移和功耗分析等問(wèn)題的出現(xiàn)使得設(shè)計(jì)日益復(fù)雜。

3 模擬集成電路設(shè)計(jì)流程

3.1 模擬集成電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境

集成電路的設(shè)計(jì)由于必須通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助完成整個(gè)過(guò)程，所以對(duì)軟件和硬件配置都有較高的要求。

（1）模擬集成電路設(shè)計(jì)EDA工具種類及其舉例

設(shè)計(jì)資料庫(kù)―Cadence Design Framework11

電路編輯軟件―Text editor/Schematic editor

電路模擬軟件―Spectre，HSPICE，Nanosim

版圖編輯軟件―Cadence virtuoso，Laker

物理驗(yàn)證軟件―Diva，Dracula，Calibre，Hercules

（2）系統(tǒng)環(huán)境

工作站環(huán)境；Unix-Based作業(yè)系統(tǒng)；由于EDA軟件的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的保存需要穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)環(huán)境，所以集成電路的設(shè)計(jì)通常采用Unix-Based的作業(yè)系統(tǒng)，如圖1所示的工作站系統(tǒng)。現(xiàn)在的集成電路設(shè)計(jì)都是團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成的，甚至工程師們?cè)诓煌牡攸c(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作設(shè)計(jì)。EDA軟件、工作站系統(tǒng)的資源合理配置和數(shù)據(jù)庫(kù)的有效管理將是集成電路設(shè)計(jì)得以完成的重要保障。

3.2 模擬集成電路設(shè)計(jì)流程概述

根據(jù)處理信號(hào)類型的不同，集成電路一般可以分為數(shù)字電路、模擬電路和數(shù)模混合集成電路，它們的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程是不同的，在這部分和以后的章節(jié)中我們將著重講述模擬集成電路的設(shè)計(jì)方法和流程。模擬集成電路設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的過(guò)程，它通過(guò)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，與電路分析剛好相反。電路的分析是一個(gè)由電路作為起點(diǎn)去發(fā)現(xiàn)其特性的過(guò)程。電路的綜合或者設(shè)計(jì)則是從一套期望的性能參數(shù)開(kāi)始去尋找一個(gè)令人滿意的電路，對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題，解決方案可能不是唯一的，這樣就給予了設(shè)計(jì)者去創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。

模擬集成電路設(shè)計(jì)包括若干個(gè)階段，設(shè)計(jì)模擬集成電路一般的過(guò)程。

（l）系統(tǒng)規(guī)格定義；（2）電路設(shè)計(jì)；（3）電路模擬；（4）版圖實(shí)現(xiàn)；（5）物理驗(yàn)證；（6）參數(shù)提取后仿真；（7）可靠性分析；（8）芯片制造；（9）測(cè)試。

除了制造階段外，設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)其余各階段負(fù)責(zé)。設(shè)計(jì)流程從一個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)思開(kāi)始，明確設(shè)計(jì)要求和進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。為了確認(rèn)設(shè)計(jì)的正確性，設(shè)計(jì)師要應(yīng)用模擬方法評(píng)估電路的性能。

這時(shí)可能要根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)電路作進(jìn)一步改進(jìn)，反復(fù)進(jìn)行綜合和模擬。一旦電路性能的模擬結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)要求就進(jìn)行另一個(gè)主要設(shè)計(jì)工作―電路的幾何描述（版圖設(shè)計(jì)）。版圖完成并經(jīng)過(guò)物理驗(yàn)證后需要將布局、布線形成的寄生效應(yīng)考慮進(jìn)去再次進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。如果模擬結(jié)果也滿足設(shè)計(jì)要求就可以進(jìn)行制造了。

3.3 模擬集成電路設(shè)計(jì)流程分述

（1）系統(tǒng)規(guī)格定義

這個(gè)階段系統(tǒng)工程師把整個(gè)系統(tǒng)和其子系統(tǒng)看成是一個(gè)個(gè)只有輸入輸出關(guān)系的/黑盒子，不僅要對(duì)其中每一個(gè)進(jìn)行功能定義，而且還要提出時(shí)序、功耗、面積、信噪比等性能參數(shù)的范圍要求。

（2）電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先要選擇合適的工藝制程；然后合理的構(gòu)架系統(tǒng)，例如并行的還是串行的，差分的還是單端的；依照架構(gòu)來(lái)決定元件的組合，例如，電流鏡類型還是補(bǔ)償類型；根據(jù)交、直流參數(shù)決定晶體管工作偏置點(diǎn)和晶體管大?。灰拉h(huán)境估計(jì)負(fù)載形態(tài)和負(fù)載值。由于模擬集成電路的復(fù)雜性和變化的多樣性，目前還沒(méi)有EDA廠商能夠提供完全解決模擬集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的工具，此環(huán)節(jié)基本上通過(guò)手工計(jì)算來(lái)完成的。

（3）電路模擬

設(shè)計(jì)工程師必須確認(rèn)設(shè)計(jì)是正確的，為此要基于晶體管模型，借助EDA工具進(jìn)行電路性能的評(píng)估，分析。在這個(gè)階段要依據(jù)電路仿真結(jié)果來(lái)修改晶體管參數(shù)；依制程參數(shù)的變異來(lái)確定電路工作的區(qū)間和限制；驗(yàn)證環(huán)境因素的變化對(duì)電路性能的影響；最后還要通過(guò)仿真結(jié)果指導(dǎo)下一步的版圖實(shí)現(xiàn)，例如，版圖對(duì)稱性要求，電源線的寬度。

（4）版圖實(shí)現(xiàn)

電路的設(shè)計(jì)及模擬決定電路的組成及相關(guān)參數(shù)，但并不能直接送往晶圓代工廠進(jìn)行制作。設(shè)計(jì)工程師需提供集成電路的物理幾何描述稱為版圖。這個(gè)環(huán)節(jié)就是要把設(shè)計(jì)的電路轉(zhuǎn)換為圖形描述格式。模擬集成電路通常是以全定制方法進(jìn)行手工的版圖設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮設(shè)計(jì)規(guī)則、匹配性、噪聲、串?dāng)_、寄生效應(yīng)、防門鎖等對(duì)電路性能和可制造性的影響。雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了許多高級(jí)的全定制輔助設(shè)計(jì)方法，仍然無(wú)法保證手工設(shè)計(jì)對(duì)版圖布局和各種效應(yīng)的考慮全面性。

（5）物理驗(yàn)證

版圖的設(shè)計(jì)是否滿足晶圓代工廠的制造可靠性需求？從電路轉(zhuǎn)換到版圖是否引入了新的錯(cuò)誤？物理驗(yàn)證階段將通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC，Design Rule Cheek）和版圖網(wǎng)表與電路原理圖的比對(duì)（VLS，Layout Versus schematic）解決上述的兩類驗(yàn)證問(wèn)題。幾何規(guī)則檢查用于保證版圖在工藝上的可實(shí)現(xiàn)性。它以給定的設(shè)計(jì)規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)最小線寬、最小圖形間距、孔尺寸、柵和源漏區(qū)的最小交疊面積等工藝限制進(jìn)行檢查。版圖網(wǎng)表與電路原理圖的比對(duì)用來(lái)保證版圖的設(shè)計(jì)與其電路設(shè)計(jì)的匹配。VLS工具從版圖中提取包含電氣連接屬性和尺寸大小的電路網(wǎng)表，然后與原理圖得到的網(wǎng)表進(jìn)行比較，檢查兩者是否一致。

參考文獻(xiàn)

第2篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

一、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)的特點(diǎn)

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設(shè)計(jì)、電路測(cè)試與驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)、PCB板開(kāi)發(fā)等各個(gè)不同的應(yīng)用范圍。而當(dāng)前“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程設(shè)置多數(shù)側(cè)重電路設(shè)計(jì)部分，即采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字電路。因此，該課程的教學(xué)具非常突出的特點(diǎn)。

1.既要有廣度，又要有深度

有廣度即在教學(xué)過(guò)程中需要把電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化所包含的各個(gè)不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)都要讓學(xué)生了解，從而使學(xué)生從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，把握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的真正含義，以便于他們建立起一個(gè)全局概念。有深度即在教學(xué)過(guò)程中緊抓電路設(shè)計(jì)這個(gè)重點(diǎn)，著重講解如何使用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)硬件電路，使學(xué)生具備電路設(shè)計(jì)的具體技能，并能夠應(yīng)用于實(shí)踐和工作當(dāng)中。

2.突出硬件電路設(shè)計(jì)的概念

在眾多高校開(kāi)設(shè)的“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程中，多數(shù)是以硬件描述語(yǔ)言VHDL作為學(xué)習(xí)重點(diǎn)的。而VHDL語(yǔ)言是一門比較特殊的語(yǔ)言，與C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等存在很大的不同。因此，在教學(xué)過(guò)程中首先要讓學(xué)生明白這門語(yǔ)言與前期所學(xué)的其他語(yǔ)言的區(qū)別，并通過(guò)實(shí)例，如CPU的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，讓學(xué)生明白VHDL等硬件描述語(yǔ)言的真正用途，并將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

3.理論與實(shí)踐并重

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學(xué)效果。在理論學(xué)習(xí)中要突顯語(yǔ)法要點(diǎn)和電路設(shè)計(jì)思想，[2]并通過(guò)實(shí)踐將這些語(yǔ)法與設(shè)計(jì)思想得以加強(qiáng)和鞏固，同時(shí)在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)方法總結(jié)

良好的教學(xué)方法能起到事半功倍的效果。因此，針對(duì)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的教學(xué)特點(diǎn)，筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些行之有效的教學(xué)方法。

1.以生動(dòng)的形式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的世界

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念。如何讓他們能夠快速地進(jìn)入到這個(gè)世界中，并了解這個(gè)世界的大概，從而對(duì)這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生興趣，是每個(gè)老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現(xiàn)代化的多媒體授課技術(shù)，讓學(xué)生更直觀地了解電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。由于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)很抽象的概念，因此，可以通過(guò)播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來(lái)讓學(xué)生了解這個(gè)領(lǐng)域。從學(xué)生最熟悉的電腦CPU引入，通過(guò)一段“CPU從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程”的視頻，讓學(xué)生了解集成電路設(shè)計(jì)與制造的流程與方法，并引出集成電路這個(gè)概念。通過(guò)早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對(duì)比，引出EDA的概念，并詳細(xì)講解EDA對(duì)于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻(xiàn)。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)向?qū)W生介紹一些使用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的當(dāng)前比較主流的產(chǎn)品及其應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)EDA的具體認(rèn)識(shí)。這些方法不僅使學(xué)生對(duì)EDA相關(guān)的產(chǎn)業(yè)有了相應(yīng)的了解，更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠踴躍地投入到“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)中。

2.以實(shí)例展開(kāi)理論教學(xué)

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)內(nèi)容包含三大部分：[3]硬件描述語(yǔ)言（以VHDL語(yǔ)言為學(xué)習(xí)對(duì)象）、開(kāi)發(fā)軟件（以QUARTUSII為學(xué)習(xí)對(duì)象）和實(shí)驗(yàn)用開(kāi)發(fā)板（以FPGA開(kāi)發(fā)板為學(xué)習(xí)對(duì)象）。硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)屬于理論學(xué)習(xí)部分，是重中之重。對(duì)于一門編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，語(yǔ)法和編程思想是學(xué)習(xí)要點(diǎn)。在傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通常都是將語(yǔ)法作為主線，結(jié)合語(yǔ)法實(shí)例逐漸形成編程思想。這種學(xué)習(xí)方法會(huì)使學(xué)生陷入到學(xué)編程語(yǔ)言就是學(xué)習(xí)語(yǔ)法的誤區(qū)中，不僅不能學(xué)到精髓，還會(huì)因?yàn)榭菰锓ξ抖a(chǎn)生厭倦感。如何能使學(xué)生既能掌握電路設(shè)計(jì)的方法，又輕松掌握語(yǔ)法規(guī)則是一個(gè)教學(xué)難題。筆者改變傳統(tǒng)觀念，將編程思想的學(xué)習(xí)作為教學(xué)主線，在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中，以具體電路實(shí)例為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的程序語(yǔ)句的過(guò)程，并掌握如何將這些語(yǔ)句按照規(guī)則組織成一個(gè)完整無(wú)誤的程序。在此過(guò)程中，不斷引入新的語(yǔ)法規(guī)則。由于整個(gè)過(guò)程中學(xué)生的思考重點(diǎn)都放在電路功能的實(shí)現(xiàn)上，而語(yǔ)法的學(xué)習(xí)就顯得不那么突兀，也不會(huì)產(chǎn)生厭倦感。由于語(yǔ)法時(shí)刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實(shí)例講解過(guò)程中需要不斷地鞏固之前所學(xué)過(guò)的語(yǔ)法現(xiàn)象，以避免學(xué)生遺忘，以此讓學(xué)生明白，學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的真正目的是為了應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)。通過(guò)一些實(shí)踐，學(xué)生體會(huì)到語(yǔ)言學(xué)習(xí)的成就感，進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)興趣，此方法收到了良好的教學(xué)效果。

3.將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿始終

硬件描述語(yǔ)言與軟件語(yǔ)言有本質(zhì)區(qū)別。很多學(xué)生由于不了解硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易將之前所學(xué)的C語(yǔ)言等軟件編程語(yǔ)言的思維慣性的應(yīng)用于VHDL語(yǔ)言的學(xué)習(xí)過(guò)程中，這對(duì)于掌握硬件電路設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)有非常大的阻礙。因此，在教學(xué)過(guò)程中，從最初引入到最后設(shè)計(jì)電路，都要始終將硬件電路設(shè)計(jì)的概念和思維方式貫穿其中。在講述應(yīng)用實(shí)例時(shí)，需要向?qū)W生分析該例中的語(yǔ)句和硬件電路的關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)這些語(yǔ)句與軟件語(yǔ)言的區(qū)別。以if語(yǔ)句為例，在VHDL語(yǔ)言中，if語(yǔ)句的不同應(yīng)用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語(yǔ)句產(chǎn)生純組合電路，不完整的if語(yǔ)句將產(chǎn)生時(shí)序電路，如果應(yīng)用不當(dāng)，會(huì)在電路中引入不必要的存儲(chǔ)單元，增加電路模塊，耗費(fèi)資源。[4]而對(duì)于軟件語(yǔ)言，并沒(méi)有完整if語(yǔ)句與不完整if語(yǔ)句之分。為了讓學(xué)生更深刻地理解不同的if語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，可以通過(guò)一個(gè)小實(shí)例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來(lái)說(shuō)明。如以下兩個(gè)程序：

（1）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsifa<btheny<='0'；endif；endprocess；end；

（2）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsey<='0'；endif；endprocess；end；

（1）（2）兩個(gè)程序唯一的不同點(diǎn)在于：程序（1）中使用的是elsif語(yǔ)句，是一個(gè)不完整的if語(yǔ)句描述，而程序（2）使用的是else語(yǔ)句，是一個(gè)完整的if語(yǔ)句描述。這一條語(yǔ)句的區(qū)別卻決定了兩個(gè)程序的電路結(jié)構(gòu)有很大的不同。（1）綜合的結(jié)果是一個(gè)時(shí)序電路，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖1所示。而（2）綜合的結(jié)果是一個(gè)純組合電路，電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，如圖2所示。通過(guò)綜合后的電路圖比較，學(xué)生更深刻理解這兩類語(yǔ)句的區(qū)別。強(qiáng)化硬件電路設(shè)計(jì)的思想，可以促使學(xué)生逐漸形成一種規(guī)范、高效、資源節(jié)約的設(shè)計(jì)風(fēng)格，培養(yǎng)一個(gè)優(yōu)秀的硬件電路設(shè)計(jì)工程師。

4.通過(guò)實(shí)踐拓展強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)完該課程后必須具備一定的硬件電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的能力，因此在教學(xué)中需要不斷地用實(shí)踐訓(xùn)練來(lái)強(qiáng)化學(xué)生在課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，并使他們達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)較復(fù)雜硬件電路的能力。筆者在教學(xué)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生將課程實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相結(jié)合的方法，讓學(xué)生強(qiáng)化實(shí)踐能力，收到了良好的效果。學(xué)習(xí)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的學(xué)生基本上都是即將進(jìn)入大四，此時(shí)他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入選題，開(kāi)始了初步設(shè)計(jì)的過(guò)程。筆者先在實(shí)驗(yàn)課堂向?qū)W生布置一些常用硬件電路設(shè)計(jì)的題目，比如交通燈、自動(dòng)售貨機(jī)、電梯控制器等，讓學(xué)生體會(huì)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程的實(shí)用性，激發(fā)他們的思考和學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)上分組組建實(shí)踐小團(tuán)隊(duì)，讓每組學(xué)生共同完成一個(gè)較復(fù)雜的電路系統(tǒng)，比如遙控小車、溫度測(cè)控系統(tǒng)等，鼓勵(lì)他們將所做的內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)接。其中大部分同學(xué)通過(guò)這些訓(xùn)練都可以掌握硬件電路設(shè)計(jì)的基本方法和流程，有一部分同學(xué)還能設(shè)計(jì)出比較出色的作品。此過(guò)程不僅讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)知識(shí)的快樂(lè)，也培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為他們以后的繼續(xù)深造和工作做了鋪墊。

第3篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

【關(guān)鍵詞】物理電學(xué)；電路設(shè)計(jì)；靜電作用

將生活和物理知識(shí)鏈接在一起，能提高我們的解題水平，近幾年，高考中這樣的題目逐漸增多，也需要我們給予更多的重視，真正從根本上提高自身的物理素養(yǎng)，更好地學(xué)好高中物理。

1物理電學(xué)中電路設(shè)計(jì)要求和方法

1.1物理電學(xué)中電路設(shè)計(jì)的要求

首先，要選擇適宜的元件，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題目中，只有保證元件的選取符合標(biāo)準(zhǔn)，才能有效提高電路設(shè)計(jì)的實(shí)效性，確保電源合適的同時(shí)，進(jìn)一步考量相關(guān)電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而完善電流值的具體參數(shù)。并且，要有效選擇電流表和電壓表等，尤其是對(duì)其量程進(jìn)行分析，保證設(shè)計(jì)精確性的同時(shí)，要適宜自身設(shè)計(jì)的電路。其次，要了解相關(guān)元件的設(shè)計(jì)意圖和使用方法，只有保證元件使用規(guī)則貼合設(shè)計(jì)要求，才能完善電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，結(jié)合具體參數(shù)繪制電路，尤其是對(duì)特殊電路，確保設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合常規(guī)，相關(guān)元件都能在電路中發(fā)揮作用，從而保證設(shè)計(jì)的有效性以及電路運(yùn)行的通暢性。

1.2物理電學(xué)中電路設(shè)計(jì)的方法

在具體的設(shè)計(jì)方法建立過(guò)程中，我們要秉持完整的設(shè)計(jì)思路開(kāi)始試驗(yàn)操作，無(wú)論是在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇了何種理論知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)器材，都要滿足具體的設(shè)計(jì)理念，確保設(shè)計(jì)目標(biāo)的合理性和有效性。需要注意的是，由于機(jī)械存在誤差，因此，要對(duì)其進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，并且選取最適宜電路的機(jī)械，減少誤差對(duì)其產(chǎn)生不良的影響，一定程度上提高試驗(yàn)的實(shí)際價(jià)值。除此之外，設(shè)計(jì)元件的選擇也要對(duì)其可操作性予以判斷和分析，著重考量安全性。針對(duì)一些設(shè)計(jì)思路較為復(fù)雜的電路，安全性最為關(guān)鍵，若是元件選取不當(dāng)就會(huì)造成電路短路或者是斷路問(wèn)題。在具體的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案也要符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求，不同的設(shè)計(jì)方案會(huì)產(chǎn)生差異化設(shè)計(jì)效果，因此，要針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)要求等進(jìn)行細(xì)化處理，整合相關(guān)數(shù)據(jù)后繪制有效的電路圖。值得一提的是，在電路設(shè)計(jì)方案中，要對(duì)具體要求進(jìn)行細(xì)化。（1）電流表內(nèi)接還是外接，會(huì)直接影響電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)具體求值也會(huì)產(chǎn)生影響。（2）滑動(dòng)變阻器是分壓式還是限流式，會(huì)對(duì)整個(gè)電路的電阻情況產(chǎn)生影響。（3）電路整個(gè)結(jié)構(gòu)是伏安法測(cè)量還是半偏法測(cè)量。只有對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，選取有效的方法，才能提高電路設(shè)計(jì)的實(shí)際水平，確保電路能正常運(yùn)行。另外，為了提高實(shí)驗(yàn)的有效性，在電路設(shè)計(jì)方面盡量簡(jiǎn)化，保證相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行蜷_(kāi)展。

2物理電學(xué)中靜電應(yīng)用

在高中物理學(xué)習(xí)中，電學(xué)知識(shí)十分關(guān)鍵，也是高考中的常見(jiàn)考點(diǎn)，其中，電路設(shè)計(jì)試驗(yàn)貫穿了整個(gè)高中物理，無(wú)論是解題還是應(yīng)用其構(gòu)建答題框架，都成為了困擾我們很多人的難題，由于其本身較為抽象，需要我們結(jié)合題目中的相關(guān)因素進(jìn)行深度分析。靜電作用是高中物理選修課程，涉及的內(nèi)容主要包括靜電平衡等問(wèn)題，要想將靜電作用和電路設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，就要對(duì)兩者的關(guān)系有明確的認(rèn)知。在達(dá)到靜電平衡的情況下，導(dǎo)體內(nèi)部不存在電荷，內(nèi)部電場(chǎng)為零，相應(yīng)的電荷會(huì)集中分布在導(dǎo)體表面。針對(duì)這個(gè)性質(zhì)，在電路設(shè)計(jì)方面，就要保證相關(guān)參數(shù)和實(shí)際情況符合標(biāo)準(zhǔn)，且能借助有效的電荷處理和抵消方式，從根本上提高電路設(shè)計(jì)的安全性和有效性。電路設(shè)計(jì)過(guò)程要保證相關(guān)元件的靜電平衡，從而一定程度上提高設(shè)計(jì)效果，為后續(xù)操作和求解相關(guān)參數(shù)提供保障。

3例題

題目中已知條件為小燈泡的伏安特性曲線，小燈泡的規(guī)格是2.5伏特/0.3安培，借助3伏特的干電池以及滑動(dòng)變阻器對(duì)其進(jìn)行供電，實(shí)驗(yàn)要求小燈泡的兩端電壓要從零坐標(biāo)開(kāi)始調(diào)節(jié)。結(jié)合題目中的相關(guān)要求，電路設(shè)計(jì)只能是按照分壓接法，需要注意的是滑動(dòng)變阻器阻值的選取，要有效考慮題目中的相關(guān)問(wèn)題，從而保證電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能按照有效操作標(biāo)準(zhǔn)有序進(jìn)行。結(jié)合題目，若是要想燈泡正常發(fā)光，電阻數(shù)值要控制在12.5歐姆左右，因此，要在實(shí)驗(yàn)室中選擇5歐姆或者是10歐姆的滑動(dòng)變阻器。在總結(jié)相關(guān)參數(shù)后，要按照標(biāo)準(zhǔn)化流程有效設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，完善設(shè)計(jì)思路和實(shí)際方法，從教材中對(duì)相關(guān)參數(shù)予以分析后，利用我們已經(jīng)掌握的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理提出更加有效的設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的有效性。另外，無(wú)論是電路連接方式還是相關(guān)測(cè)試的注意事項(xiàng)，都要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有效總結(jié)，從而保證實(shí)驗(yàn)的完整性和實(shí)效性?？偠灾?，在高中物理電學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，電路設(shè)計(jì)和靜電作用的結(jié)合就是理論和實(shí)踐的結(jié)合，我們不能將物理知識(shí)和實(shí)際生活割裂開(kāi)，只有養(yǎng)成良好的物理分析思路，才能更好地應(yīng)對(duì)高考物理中的實(shí)際問(wèn)題，提升答題效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]齊慶會(huì).高考物理實(shí)驗(yàn)題中電路設(shè)計(jì)與連接問(wèn)題的解析[J].山東教育學(xué)院學(xué)報(bào),2014,16(04):92-94,96.

[2]張躍軍,汪鵬君,李剛等.基于信號(hào)傳輸理論的Glitch物理不可克隆函數(shù)電路設(shè)計(jì)[J].電子與信息學(xué)報(bào),2016,38(09):2391-2396.

第4篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng)仿真分析；電磁兼容性（EMC）；Zeland ie3d軟件

中圖分類號(hào)：TM154 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)，除了滿足特定功能要求外，還必須考慮產(chǎn)品的電磁兼容性，這對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能技術(shù)指標(biāo)起著非常關(guān)鍵的作用。電磁兼容性是電子設(shè)備或系統(tǒng)的主要性能之一，電磁兼容設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)規(guī)定的功能、使系統(tǒng)效能得以充分發(fā)揮的重要保證。因此，在印制電路板的電路設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)是非常重要的。

1方案論證

研究PCB電路板的電磁場(chǎng)分布情況，對(duì)改進(jìn)產(chǎn)品的EMC性能具有十分重要的意義。在算法分析，方案論證階段，經(jīng)過(guò)多方調(diào)研，發(fā)現(xiàn)對(duì)于PCB板級(jí)的電磁場(chǎng)仿真的方法有多種，例如：矩量法，有限時(shí)域差分算法等。還搜集了一系列相關(guān)軟件如：Zeland ie3d、 Microwave office、 Ansoft designer等，下面詳細(xì)對(duì)各個(gè)軟件的方法、原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行介紹：

（1）Zeland ie3d：Zeland軟件公司開(kāi)發(fā)的軟件中，IE3D是一個(gè)基于矩量法的電磁場(chǎng)仿真工具，其仿真結(jié)果包括S、Y、Z參數(shù)，電流分布，近場(chǎng)分布和輻射方向圖，遠(yuǎn)場(chǎng)分布等，應(yīng)用范圍主要是在微波射頻電路、多層印刷電路板、平面微帶天線設(shè)計(jì)的分析與設(shè)計(jì)。

（2）Apsim FDTD：Apsim FDTD 是一個(gè)采用"有限時(shí)域差分" 算法的三維全波電磁場(chǎng)仿真器。它將二次、三次場(chǎng)等都準(zhǔn)確仿真出來(lái)，比靜態(tài)的二維、三維TEM方法大大地提高了精度。

（3）Microwave Office：Microwave Office是一針對(duì)微波混合、模塊以及MMIC （單片式微波/毫米波集成電路）設(shè)計(jì)的線性與非線性之完整解決方案，注重于參數(shù)的仿真。

（4）Ansoft designer：Ansoft公司的仿真工具能夠從三維場(chǎng)求解的角度出發(fā)，對(duì)PCB設(shè)計(jì)的信號(hào)完整性問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，但其遠(yuǎn)場(chǎng)的分布效果不是很理想，沒(méi)有具體的仿真分貝標(biāo)志。

通過(guò)具體使用和詳細(xì)分析后，IE3D可以解決多層介質(zhì)環(huán)境下的三維金屬結(jié)構(gòu)的電流分布問(wèn)題。它利用積分的方式求解Maxwell方程組，從而解決電磁波的效應(yīng)、不連續(xù)性效應(yīng)、耦合效應(yīng)和輻射效應(yīng)問(wèn)題。IE3D電磁仿真的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用戶可獲得被仿真結(jié)構(gòu)的場(chǎng)和電流分布，對(duì)電路和天線設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的電流和場(chǎng)分布很有價(jià)值，可選擇為電流分布建立數(shù)據(jù)文件。仿真結(jié)果還包括s-、y-、z-參數(shù)和輻射方向圖，仿真分貝標(biāo)志等。所以仿真后的結(jié)果更加直觀，并且易于理解。

因此，本論文采用"平面和三維電磁場(chǎng)仿真與優(yōu)化軟件包——IE3D"來(lái)對(duì)EMC規(guī)則進(jìn)行分析、驗(yàn)證。

2 PCB的EMC規(guī)則分析

本文就針對(duì)雙面印制板面上信號(hào)線的走線布局、長(zhǎng)度、電源線的布置等與電磁兼容性相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行具體地仿真分析，并相應(yīng)地給出具體措施。

2.1 控制EMC應(yīng)采用的具體方法

（1）防止信號(hào)線在不同層間形成自環(huán)。在多層板設(shè)計(jì)中容易發(fā)生此類問(wèn)題，自環(huán)將引起輻射干擾。對(duì)其進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，結(jié)果如下：

結(jié)論：圖1（b）的布線方式是符合EMC問(wèn)題的，信號(hào)線不可形成自環(huán)。

（2）走線長(zhǎng)度控制規(guī)則即短線規(guī)則，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量讓布線長(zhǎng)度盡量短，以減少走線長(zhǎng)度帶來(lái)的干擾問(wèn)題，特別是一些重要信號(hào)線，如時(shí)鐘線，務(wù)必將其振蕩器放在離器件很近的地方。

對(duì)其進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，結(jié)果如下：

（a）圖磁場(chǎng)分布不均勻 （b）圖磁場(chǎng)分布均勻

圖2 短線原則的電磁場(chǎng)分布圖

結(jié)論：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量讓布線長(zhǎng)度盡量短。

2.2 電源線設(shè)計(jì)

要注意以下幾點(diǎn)：

（1）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。同時(shí)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(qiáng)抗噪聲能力，如圖3（a）所示。

（2）值得一提的是，盡量選用電源引腳與地引腳靠得較近的集成塊，如圖3（b）、（c）。盡量不使用芯片座，選用貼片集成塊，可以進(jìn)一步減小去耦電容的供電回路面積，有利于實(shí)現(xiàn)電磁兼容。

結(jié)語(yǔ)

在此，希望本設(shè)計(jì)能給予正在從事產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)可靠性的工程師、對(duì)EMC 問(wèn)題感興趣的朋友們提供解決此類問(wèn)題的新思路與新方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢振宇.電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)體系.電子產(chǎn)品世界，1999，02.

[2] Zeland Software，Inc.IE3D用戶手冊(cè).號(hào)9.2，2002.

第5篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，除了對(duì)員工的個(gè)人素質(zhì)和英語(yǔ)的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會(huì)對(duì)新員工做以下要求：熟悉半導(dǎo)體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設(shè)計(jì)，了解電路原理，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計(jì)人員除了懂得IC設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí)，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識(shí)[3]。正因?yàn)槠湫枰莆盏闹R(shí)面廣，而國(guó)內(nèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計(jì)工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師，就成為各設(shè)計(jì)公司和獵頭公司爭(zhēng)相角逐的人才[4，5]。

二、針對(duì)企業(yè)要求的版圖設(shè)計(jì)教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計(jì)。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)是由自動(dòng)布局布線工具結(jié)合版圖驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)布局布線工具加載準(zhǔn)備好的由verilog程序經(jīng)過(guò)DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)文件和I/O的庫(kù)文件，它包括物理庫(kù)、時(shí)序庫(kù)、時(shí)序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計(jì)時(shí)，一是熟練使用自動(dòng)布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開(kāi)設(shè)這門課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)的設(shè)計(jì)，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)，因此對(duì)于初學(xué)者而言設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關(guān)重要。2.模擬版圖設(shè)計(jì)。在模擬集成電路設(shè)計(jì)中，無(wú)論是CMOS還是雙極型電路，主要目標(biāo)并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問(wèn)題。作為版圖設(shè)計(jì)者，更關(guān)心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關(guān)系，應(yīng)當(dāng)知道為什么差分對(duì)需要匹配，應(yīng)當(dāng)知道有關(guān)信號(hào)流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問(wèn)題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎(chǔ)上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說(shuō)仍然是一個(gè)問(wèn)題，但不再是壓倒一切的問(wèn)題。在模擬電路版圖設(shè)計(jì)中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)師作為前端電路設(shè)計(jì)師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導(dǎo)線是否有大電流流過(guò)等，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計(jì)。集成電路逆向設(shè)計(jì)其實(shí)就是芯片反向設(shè)計(jì)。它是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉。因此，對(duì)工藝了解的要求更高。反向設(shè)計(jì)流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗(yàn)證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗(yàn)證及后仿真等。設(shè)計(jì)公司對(duì)反向版圖設(shè)計(jì)的要求較高，版圖設(shè)計(jì)工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元電路工作原理。

三、教學(xué)實(shí)現(xiàn)

第6篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

關(guān)鍵詞：版圖設(shè)計(jì)；集成電路；教學(xué)與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）06-0153-02

目前，集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘新版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，都希望找到已經(jīng)具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的，并且熟悉本行業(yè)規(guī)范的設(shè)計(jì)師。但是，IC設(shè)計(jì)這個(gè)行業(yè)圈并不大，招聘人才難覓，不得不從其他同行業(yè)挖人才或通過(guò)獵頭公司。企業(yè)不得不付出很高的薪資，設(shè)計(jì)師才會(huì)考慮跳槽，于是一些企業(yè)將招聘新員工目標(biāo)轉(zhuǎn)向了應(yīng)屆畢業(yè)生或在校生，以提供較低薪酬聘用員工或?qū)嵙?xí)方式來(lái)培養(yǎng)適合本公司的版圖師。一些具備版圖設(shè)計(jì)知識(shí)的即將畢業(yè)學(xué)生就進(jìn)入了IC設(shè)計(jì)行業(yè)。但是，企業(yè)通常在招聘時(shí)或是畢業(yè)生進(jìn)入企業(yè)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，即使是懂點(diǎn)版圖知識(shí)的新員工，電路和工藝的知識(shí)差強(qiáng)人意，再就是行業(yè)術(shù)語(yǔ)與設(shè)計(jì)軟件使用不夠熟練、甚至不懂。這就要求我們?cè)诎鎴D教學(xué)時(shí)滲入電路與工藝等知識(shí)，使學(xué)生明確其中緊密關(guān)聯(lián)關(guān)系，樹(shù)立電路、工藝以及設(shè)計(jì)軟件為版圖設(shè)計(jì)服務(wù)的理念。

一、企業(yè)對(duì)IC版圖設(shè)計(jì)的要求分析

集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，除了對(duì)員工的個(gè)人素質(zhì)和英語(yǔ)的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會(huì)對(duì)新員工做以下要求：熟悉半導(dǎo)體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設(shè)計(jì)，了解電路原理，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計(jì)人員除了懂得IC設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí)，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識(shí)[3]。正因?yàn)槠湫枰莆盏闹R(shí)面廣，而國(guó)內(nèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計(jì)工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師，就成為各設(shè)計(jì)公司和獵頭公司爭(zhēng)相角逐的人才[4，5]。

二、針對(duì)企業(yè)要求的版圖設(shè)計(jì)教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計(jì)。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)是由自動(dòng)布局布線工具結(jié)合版圖驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)布局布線工具加載準(zhǔn)備好的由verilog程序經(jīng)過(guò)DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)文件和I/O的庫(kù)文件，它包括物理庫(kù)、時(shí)序庫(kù)、時(shí)序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計(jì)時(shí)，一是熟練使用自動(dòng)布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開(kāi)設(shè)這門課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)的設(shè)計(jì)，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)，因此對(duì)于初學(xué)者而言設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關(guān)重要。

2.模擬版圖設(shè)計(jì)。在模擬集成電路設(shè)計(jì)中，無(wú)論是CMOS還是雙極型電路，主要目標(biāo)并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問(wèn)題。作為版圖設(shè)計(jì)者，更關(guān)心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關(guān)系，應(yīng)當(dāng)知道為什么差分對(duì)需要匹配，應(yīng)當(dāng)知道有關(guān)信號(hào)流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問(wèn)題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎(chǔ)上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說(shuō)仍然是一個(gè)問(wèn)題，但不再是壓倒一切的問(wèn)題。在模擬電路版圖設(shè)計(jì)中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)師作為前端電路設(shè)計(jì)師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導(dǎo)線是否有大電流流過(guò)等，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。

3.逆向版圖設(shè)計(jì)。集成電路逆向設(shè)計(jì)其實(shí)就是芯片反向設(shè)計(jì)。它是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉。因此，對(duì)工藝了解的要求更高。反向設(shè)計(jì)流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗(yàn)證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗(yàn)證及后仿真等。設(shè)計(jì)公司對(duì)反向版圖設(shè)計(jì)的要求較高，版圖設(shè)計(jì)工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元電路工作原理。

三、教學(xué)實(shí)現(xiàn)

1.數(shù)字版圖。數(shù)字集成電路版圖在教學(xué)時(shí)，一是掌握自動(dòng)布局布線工具的使用，還需要對(duì)UNIX或LINUX系統(tǒng)熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是數(shù)字邏輯單元版圖的設(shè)計(jì)，目前數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)大都采用CMOS工藝，因此，必須深入學(xué)習(xí)CMOS工藝流程。在教學(xué)時(shí)，可以做個(gè)形象的PPT，空間立體感要強(qiáng)，使學(xué)生更容易理解CMOS工藝的層次、空間感。邏輯單元版圖具體教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)采用上機(jī)操作并配備投影儀，教師一邊講解電路和繪制版圖，一邊講解軟件的操作、設(shè)計(jì)規(guī)則、畫(huà)版圖步驟、注意事項(xiàng)，學(xué)生跟著一步一步緊隨教師演示學(xué)習(xí)如何畫(huà)版圖，同時(shí)教師可適當(dāng)調(diào)整教學(xué)速度，適時(shí)停下來(lái)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，若有錯(cuò)加以糾正。這樣，教師一個(gè)單元版圖講解完畢，學(xué)生亦完成一個(gè)單元版圖。亦步亦趨、步步跟隨，學(xué)生的注意力更容易集中，掌握速度更快。課堂講解完成后，安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)以鞏固所學(xué)。邏輯單元版圖教學(xué)內(nèi)容安排應(yīng)當(dāng)采用目前常用的單元，并具有代表性、擴(kuò)展性，使學(xué)生可以舉一反三，擴(kuò)展到整個(gè)單元庫(kù)。具體單元內(nèi)容安排如反相器、與非門/或非門、選擇器、異或門/同或門、D觸發(fā)器與SRAM等。在教授時(shí)一定要注意符合行業(yè)規(guī)范，比如單元的高度、寬度的確定要符合自動(dòng)布局布線的要求；單元版圖一定要最小化，如異或門與觸發(fā)器等常使用傳輸門實(shí)現(xiàn)，繪制版圖時(shí)注意晶體管源漏區(qū)的合并；大尺寸晶體管的串并聯(lián)安排合理等。

2.模擬版圖。模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)更注重電路的性能實(shí)現(xiàn)，經(jīng)常需要與前端電路設(shè)計(jì)工程師交流。因此，版圖教學(xué)時(shí)教師須要求學(xué)生掌握模擬集成電路的基本原理，學(xué)生能識(shí)CMOS模擬電路，與前端電路工程師交流無(wú)障礙。同時(shí)也要求學(xué)生掌握工藝對(duì)模擬版圖的影響，熟練運(yùn)用模擬版圖的晶體管匹配、保護(hù)環(huán)、Dummy晶體管等關(guān)鍵技術(shù)。在教學(xué)方法上，依然采用數(shù)字集成電路版圖的教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的同步。在內(nèi)容安排上，一是以運(yùn)算放大器為例，深入講解差分對(duì)管、電流鏡、電容的匹配機(jī)理，版圖匹配時(shí)結(jié)構(gòu)采用一維還是二維，具體是如何布局的，以及保護(hù)環(huán)與dummy管版圖繪制技術(shù)。二是以帶隙基準(zhǔn)電壓源為例，深入講解N阱CMOS工藝下雙極晶體管PNP與電阻匹配的版圖繪制技術(shù)。在教學(xué)時(shí)需注意晶體管與電阻并聯(lián)拆分的合理性、電阻與電容的類型與計(jì)算方法以及布線的規(guī)范性。

3.逆向版圖設(shè)計(jì)。逆向集成電路版圖設(shè)計(jì)需要學(xué)生掌握數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元的命名規(guī)范、所有標(biāo)準(zhǔn)單元電路結(jié)構(gòu)、常用模擬電路的結(jié)構(gòu)以及芯片的工藝，要求學(xué)生熟悉模擬和數(shù)字集成單元電路。這樣才可以在逆向提取電路與版圖時(shí)，做到準(zhǔn)確無(wú)誤。教學(xué)方法同樣還是采用數(shù)字集成電路版圖教學(xué)流程，達(dá)到學(xué)以致用。教學(xué)內(nèi)容當(dāng)以一個(gè)既含數(shù)字電路又含模擬電路的芯片為例。為了提取數(shù)字單元電路，需講解foundry提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)里的單元電路與命名規(guī)范。在提取單元電路教學(xué)時(shí)，說(shuō)明數(shù)字電路需要?dú)w并同類圖形，例如與非門、或非門、觸發(fā)器等，同樣的圖形不要分析多次。強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意電路的共性、版圖布局與布線的規(guī)律性，做到熟能生巧。模擬電路的提取與版圖繪制教學(xué)要求學(xué)生掌握模擬集成電路常用電路結(jié)構(gòu)與工作原理，因?yàn)槟嫦蛟O(shè)計(jì)軟件提出的元器件符號(hào)應(yīng)該按照易于理解的電路整理，使其他人員也能看出你提取電路的功能，做到準(zhǔn)確通用規(guī)范性。

集成電路版圖設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)面向企業(yè)，按照企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)工程師的要求來(lái)安排教學(xué)，做到教學(xué)與實(shí)踐的緊密結(jié)合。從教學(xué)開(kāi)始就向?qū)W生灌輸IC行業(yè)知識(shí)，定位準(zhǔn)確，學(xué)生明確自己應(yīng)該掌握哪些相關(guān)知識(shí)。本文從集成電路數(shù)字版圖、模擬版圖和逆向設(shè)計(jì)版圖這三個(gè)方面就如何開(kāi)展教學(xué)可以滿足企業(yè)對(duì)版圖工程師的要求展開(kāi)探討，安排教學(xué)有針對(duì)性。在教學(xué)方法與內(nèi)容上做了分析探討，力求讓學(xué)生在畢業(yè)后可以順利進(jìn)入IC行業(yè)做出努力。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

電子電路設(shè)計(jì)是電類專業(yè)為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計(jì)算機(jī)綜合性設(shè)計(jì)課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開(kāi)展，一些課程的課時(shí)量也相應(yīng)遞減，比如筆者所在學(xué)校電氣自動(dòng)化專業(yè)的《電子電路設(shè)計(jì)》課程已由原36學(xué)時(shí)減至24學(xué)時(shí)。如何在減少的課時(shí)的課程中讓學(xué)生掌握同樣程度的技能水平以適應(yīng)社會(huì)的需求，考驗(yàn)著每一位專業(yè)教師。以往傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)教學(xué)的方式大多是由教師先講授知識(shí)點(diǎn)，然后將知識(shí)點(diǎn)所涉及到的圖例向?qū)W生繪制演示，最后讓學(xué)生依樣畫(huà)葫蘆。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師為主導(dǎo)，而學(xué)生僅限于單純的模仿與記憶，并沒(méi)有主動(dòng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。因此在教學(xué)中應(yīng)該有意識(shí)到加入興趣式教學(xué)，調(diào)動(dòng)他們的求知欲，激發(fā)學(xué)生更積極主動(dòng)的思考，學(xué)習(xí)甚至創(chuàng)新，打造優(yōu)質(zhì)課堂，全面提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。

2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

2．1任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是近年來(lái)被廣為應(yīng)用的一種教學(xué)手法，它一改傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，嘗試采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法。需要教師將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為多個(gè)特定任務(wù)，每個(gè)任務(wù)包含一定知識(shí)點(diǎn)，只要學(xué)生完成了課程中設(shè)定的任務(wù)，就可以掌握課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的核心內(nèi)容就是由教師在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，教學(xué)任務(wù)必須融合學(xué)生所需要掌握的技能點(diǎn)和相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)又具有一定的生活性、探究性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生帶著解決問(wèn)題完成任務(wù)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自主或協(xié)作性學(xué)習(xí)，使他們真正了解知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，學(xué)以致用。

2．2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡(jiǎn)單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時(shí)較為簡(jiǎn)單易學(xué)。但無(wú)論多簡(jiǎn)單的圖形，在繪制的過(guò)程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識(shí)點(diǎn)綜合才能完成。因而課程教授過(guò)程中不能簡(jiǎn)單的按書(shū)本章節(jié)順序來(lái)講，而是應(yīng)該由教師將所有知識(shí)融會(huì)貫通后重新組織，將它們?nèi)谌氲揭粋€(gè)個(gè)工程任務(wù)中再向?qū)W生展示，如向?qū)W生展示電動(dòng)小車電路設(shè)計(jì)圖紙，將其作為一個(gè)工程任務(wù)，讓學(xué)生嘗試用學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)繪制，或讓學(xué)生在繪制過(guò)程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和在完成任務(wù)后的成就感，形成良性循環(huán)。因此電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程非常適合采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法。

3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

3．1微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)所提供的任務(wù)由于綜合性較強(qiáng)所以工程量較大且難度較高，學(xué)生在一節(jié)課中難以完成，即使有些基礎(chǔ)好，動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生完成了任務(wù)，也會(huì)因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過(guò)多過(guò)雜而難以消化。因此需要由教師把握學(xué)生素質(zhì)和能力，將大任務(wù)進(jìn)行科學(xué)性的分解，將之細(xì)化為中任務(wù)，小任務(wù)甚至微任務(wù)。讓具有不同層次知識(shí)能力的學(xué)生都能被激發(fā)興趣，在任務(wù)量合適的微任務(wù)環(huán)境中嘗試和實(shí)踐。以上所述即為微任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，它就是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為基礎(chǔ)，將總?cè)蝿?wù)依靠知識(shí)的內(nèi)在邏輯或采取分類的方式進(jìn)行具體化，以微任務(wù)的形呈現(xiàn)。較之任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，其目標(biāo)更為明確，導(dǎo)向性更強(qiáng)，教師使用這種方法教學(xué)也更容易控制課堂教學(xué)的節(jié)奏，保證能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)進(jìn)度。

3．2微任務(wù)教學(xué)設(shè)計(jì)

微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的實(shí)施過(guò)程是：教師先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)總?cè)蝿?wù)，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再引導(dǎo)學(xué)生分析總?cè)蝿?wù)的解決方法并將總?cè)蝿?wù)拆分為一個(gè)個(gè)的微任務(wù)，各微任務(wù)之間可以是從屬或并列關(guān)系。拆分出來(lái)的微任務(wù)不能太難或任務(wù)量太大，應(yīng)設(shè)計(jì)為學(xué)生較易完成的程度，以便于將學(xué)生的理解逐步引向深入。通過(guò)一個(gè)個(gè)的微任務(wù)引導(dǎo)和推動(dòng)學(xué)生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達(dá)到復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)的頂點(diǎn)。微任務(wù)法的核心是如何科學(xué)合理的設(shè)計(jì)微任務(wù)。首先，任務(wù)必須要有明確的目的性，教師提出的每一個(gè)微任務(wù)，原則上都是為了完成總?cè)蝿?wù)而設(shè)計(jì)的，盡量不設(shè)置多余任務(wù)，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務(wù)時(shí)應(yīng)考慮到大多數(shù)學(xué)生的水平，注意難易適度。并且在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)與掌握程度以及課程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整微任務(wù)，不能任務(wù)教條化僵化。第三，微任務(wù)還應(yīng)遵循完整性原則。教師所設(shè)計(jì)的微任務(wù)必須連貫，不能有斷續(xù)感，讓學(xué)生知道自己要做什么，可以解決什么問(wèn)題，使他們獲取的知識(shí)完整且有條理。最后，微任務(wù)的設(shè)計(jì)要適當(dāng)增添趣味性，可以在教學(xué)過(guò)程中加上圖片插畫(huà)，視頻音頻等數(shù)字教學(xué)資源，讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

3．3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用

AltiumDesigner軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數(shù)也較雜，若逐個(gè)講解，則顯得各知識(shí)點(diǎn)雜亂無(wú)章，學(xué)生記的多忘得快，但在實(shí)際繪圖時(shí)還是束手無(wú)策，不知該用哪個(gè)工具來(lái)繪制。例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識(shí)點(diǎn)，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學(xué)內(nèi)容，可設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)電路制圖微任務(wù)，圍繞一個(gè)小目標(biāo)，教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的小任務(wù)，布置學(xué)生循序漸進(jìn)地完成任務(wù)，在練習(xí)中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓(xùn)練可將學(xué)生已在模擬電路和數(shù)字電路課程中學(xué)過(guò)的常用電子元件符號(hào)如：變壓器、運(yùn)算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們?cè)O(shè)計(jì)為一個(gè)個(gè)需要完成的微任務(wù)。每個(gè)任務(wù)都考慮到學(xué)習(xí)課程的前后連貫和趣味性，讓學(xué)生繪制自己所熟悉的事物。隨著學(xué)習(xí)的深入，可以布置學(xué)生完成如圖1（c）所示的七段數(shù)碼管等稍復(fù)雜的繪制任務(wù)。完成任務(wù)后的喜悅感和成就感會(huì)更加強(qiáng)烈，也為以后的學(xué)習(xí)增添了動(dòng)力。微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在教學(xué)過(guò)程中將知識(shí)點(diǎn)分解到一些小任務(wù)中進(jìn)行，學(xué)生頭腦中的知識(shí)是零散的，有時(shí)會(huì)降低知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。因此，這樣的設(shè)計(jì)任務(wù)和完成過(guò)程是十分必要的，教師可以通過(guò)一個(gè)較為完整的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生將已完成的微任務(wù)中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。例如，上完第三次課后，教師即可布置學(xué)生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務(wù)。從創(chuàng)建元器件、調(diào)用常用元件開(kāi)始，直至綜合運(yùn)用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學(xué)生在本次課中復(fù)習(xí)鞏固了前面微任務(wù)中所學(xué)的小知識(shí)并將其融合，初步完成了一張簡(jiǎn)單的電子電路設(shè)計(jì)原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過(guò)程，具有綜合應(yīng)用性。

3．4電路設(shè)計(jì)課程與其余課程的前后融合

電路設(shè)計(jì)課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規(guī)則時(shí)，還會(huì)涉及到數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用等課程的接續(xù)關(guān)系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎(chǔ)前移到數(shù)字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實(shí)際譯碼電路、三態(tài)電路與緩沖器芯片等知識(shí)點(diǎn)不再占用本課程學(xué)時(shí)。本課程把握好銜接關(guān)系，主講等電路板制版規(guī)范、電路設(shè)計(jì)的仿真方法等要點(diǎn)主題，把以往重復(fù)性內(nèi)容節(jié)省的學(xué)時(shí)用于應(yīng)用層面。在重點(diǎn)講述電子電路圖繪制方式的時(shí)候，還應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生加強(qiáng)常用接口電路的連接方法知識(shí)點(diǎn)，并向?qū)W生擴(kuò)展對(duì)嵌入式處理器及新技術(shù)的了解，為后續(xù)單片機(jī)原理課以及傳感與檢測(cè)技術(shù)中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數(shù)字式一體傳感器等內(nèi)容的講授打下基礎(chǔ)。

4總結(jié)

第8篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

關(guān)鍵詞： Protel99SE；電路原理圖；PCB；布局布線；構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TN41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2011）1210060－01

1 從原理圖到PCB

可以分為三大步驟，第一是繪制電路原理圖，第二是根據(jù)電路原理圖產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表，第三是印制電路板設(shè)計(jì)。詳細(xì)操作過(guò)程如下：

1）創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。建立一個(gè)空的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)并為該數(shù)據(jù)庫(kù)文件命名和選擇存儲(chǔ)位置。

2）新建電路原理圖。新建電路原理圖文件，并直接修改電路原理圖文件名，進(jìn)入Sch99SE后，設(shè)置圖紙參數(shù)。

3）加載元器件庫(kù)、放置元器件并布局原理圖布線。將放置好的元器件各管腳用電氣導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、I/O端口標(biāo)號(hào)等連接起來(lái)。使各電路模塊之間建立滿足設(shè)計(jì)要求的電氣連接關(guān)系。Protel99SE提供直接連線、網(wǎng)絡(luò)連線和I/O端口標(biāo)號(hào)連線3種方式。簡(jiǎn)單的電路模塊宜采用直接連線方式，連線一次畫(huà)完。而對(duì)于復(fù)雜的電路模塊多采用網(wǎng)絡(luò)連線和I/O端口標(biāo)號(hào)連線方式（兩種連線方式其實(shí)都是用英文字母標(biāo)識(shí)電氣上連接在一起的各導(dǎo)線），其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)最好放在管腳端點(diǎn)引出的端線上。

4）ERC和生成網(wǎng)絡(luò)表。使用Protel提供的智能化電氣規(guī)則檢查（ERC）功能對(duì)該電路系統(tǒng)進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，主要包括兩方面的內(nèi)容：① 檢查原理圖的電氣規(guī)則沖突，如一個(gè)元器件的輸出引腳與另一個(gè)元器件的輸出引腳連在一起；② 檢查未連接或重復(fù)使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。網(wǎng)絡(luò)表（netlist）是電路原理圖文件和PCB設(shè)計(jì)之間的紐帶。

5）新建一個(gè)PCB文件，規(guī)劃印制電路板。規(guī)劃電路板主要是確定電路板的物理邊界、電氣邊界、板層結(jié)構(gòu)和布局要求任務(wù)。

首先，定義電路板的形狀和尺寸（物理邊界），用戶在4個(gè)機(jī)械層中的一個(gè)確定電路板物理邊界，而在其它的機(jī)械層上放置尺寸、角標(biāo)、參考孔位置。然后，定義電路板的電氣邊界。電氣邊界是用來(lái)限定布線和元件放置的范圍，通常用戶應(yīng)將電氣邊界的范圍與物理邊界的范圍規(guī)劃成相同大小。所有信號(hào)層的目標(biāo)對(duì)象（如焊盤、過(guò)孔和走線）都限定在電氣邊界內(nèi)。

6）設(shè)置參數(shù)制。參數(shù)設(shè)置包括工作層的參數(shù)、PCB編輯器的工作參數(shù)、自動(dòng)布局和布線數(shù)的設(shè)置等。在進(jìn)行印制電路板設(shè)計(jì)時(shí)，確定其工作層，包括信號(hào)層（Signallayers）電源/接地層（IntemalPlanes）、（Mechanicallayers）等。印制電路單層板、雙層板和多層板。在實(shí)際應(yīng)用中，雙層板因其布線相對(duì)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格適中而成為現(xiàn)在最常使用的一種印制電路板。雙層板包括頂層（TopLaye底層（BottomLayer）兩層，雙面敷銅，中間為絕緣層。雙層板兩面都可以布線，一般需要由過(guò)孔（Via）或焊盤（Pad）連通。

7）加載網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表是自動(dòng)布線的關(guān)鍵，是連接電路原理圖和PCB圖的橋梁。只有正確加載網(wǎng)絡(luò)表，才能對(duì)電路板進(jìn)行自動(dòng)布局和自動(dòng)布線操作。

8）元器件的放置與布局。元器件的放置要符合元器件布局的一般規(guī)則。布局是指將元件的封裝整齊、合理地放置在電路板所限定的范圍內(nèi)。布局有兩種方式：手工布局和自動(dòng)布局。手工布局是指以手工的方式將元件的封裝及焊盤、過(guò)孔、字符串等重新排列。對(duì)于較為復(fù)雜的電路，絕大多數(shù)采用自動(dòng)布局，然后再進(jìn)行手工調(diào)整進(jìn)行布局。

9）布線（Routing）規(guī)則。元器件的封裝在印制電路板上布局完成后，就可以布線了。布線同布局一樣，可分為手工布線和自動(dòng)布線，復(fù)雜的電路一般都是采用自動(dòng)布線，然后手工進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。在進(jìn)行自動(dòng)布線之前，首要工作就是設(shè)置“自動(dòng)線規(guī)則”。

10）自動(dòng)布線和手工調(diào)整。一般來(lái)說(shuō)，PCB自動(dòng)布線后會(huì)存在一些不合理的地方，例如布線拐彎過(guò)多、布線重復(fù)連接以及布線直接穿過(guò)元件引腳等。另外，某些情況下設(shè)計(jì)者需要放置一些焊盤、過(guò)孔、尺寸標(biāo)注和字符串等，以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)的需要。對(duì)于以上情況。需要設(shè)計(jì)者采用手工布線的方法來(lái)完成。

11）生成各種PCB報(bào)表及輸出PCB報(bào)表是為方便用戶查詢和管理電路板而建，印制電路板詳細(xì)信息可以記錄在各種不同報(bào)表中。PCB可生成“已選管腳報(bào)表”（Selected Pins）“電路板信報(bào)表”（Board Information）、

“（Bill Of Materials）、“設(shè)計(jì)文檔報(bào)表”“網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報(bào)表”（Netlist Status）、“鉆孔文檔”等等文檔。電路板布線完畢后，就可以輸出電路板圖，并將輸出結(jié)果送到廠家進(jìn)行制作。

12）文件的保存和輸出完成PCB設(shè)計(jì)后，應(yīng)將文件保存，然后利用各種圖形輸出設(shè)備，輸出PCB圖。

2 手工設(shè)計(jì)PCB

和從原理圖到PCB的一些步驟是相同的，在此就不再詳細(xì)描述了。

1）新建PCB文件。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，新建一個(gè)PCB文件。選擇File/New菜單，在彈出的對(duì)話框中選擇PCB Document選項(xiàng)在創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)中新建一個(gè)PCB文件。

2）規(guī)劃電路板。在繪制PCB圖前，用戶對(duì)電路板應(yīng)有一個(gè)初步的規(guī)劃，主要包括3個(gè)方面的設(shè)置，分別是工作層面的設(shè)置、環(huán)境參數(shù)的設(shè)置和電路板的規(guī)劃設(shè)置。其中最重要的是電路板的規(guī)劃設(shè)置，包括采用幾層電路板、電路板的結(jié)構(gòu)、尺寸、各元件的封裝形式及其安裝位置、接口形式、元件的布置參數(shù)、板層參數(shù)和布線參數(shù)等。

3）放置封裝，修改封裝屬性，放置電源連接件的封裝。

4）布局，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。按照網(wǎng)絡(luò)關(guān)系表，建立所有的網(wǎng)絡(luò)。這是最為關(guān)鍵的一步，創(chuàng)建所有器件的連接關(guān)系。

5）設(shè)置布線規(guī)則，布線。Protel提供兩種布線方式：自動(dòng)布線和手工布線。Protel99SE用先進(jìn)的無(wú)網(wǎng)格和基于形狀的對(duì)角線自動(dòng)布線技術(shù)，使用Auto Boute/All菜單，進(jìn)行布線參數(shù)和布線規(guī)則設(shè)置后。Protel99SE開(kāi)始為用戶的電路板自動(dòng)布線。手工布線是指設(shè)計(jì)者按照PCB中預(yù)拉線的引導(dǎo)手工在PCB上進(jìn)行布線操作。對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，一般的布線原則是先自動(dòng)布線，然后再進(jìn)行手工布線。一般來(lái)說(shuō)，PCB自動(dòng)布線后會(huì)存在一些不合理的地方，例如布線拐彎過(guò)多、布線重復(fù)連接以及布線直接穿過(guò)元件引腳等。另外，某些情況下設(shè)計(jì)者需要放置一些焊盤、過(guò)孔、尺寸標(biāo)注和字符串等，以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)的需要。對(duì)于以上情況。需要設(shè)計(jì)者采用手工布線的方法來(lái)完成。

6）規(guī)則檢查，保存設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于硬件電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)．Protel99SE是必須掌握的一項(xiàng)基本技能。要想設(shè)計(jì)一款高質(zhì)量的電路板必須對(duì)電路的原理、元器件的選擇、空間電磁波的干擾等諸多問(wèn)題都要考慮，所以設(shè)計(jì)繪制印制電路板的工作是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有很多PCB設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和技巧。

參考文獻(xiàn)：

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[2]江雪松、陳綺、許靈軍等，印刷電路板設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械出版社，2006.

第9篇：電路設(shè)計(jì)規(guī)則范文

1 電子元器件的失效原因分析

1.1 缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)以往電子元器件產(chǎn)品的系統(tǒng)分析可以看出，電子元器件的失效，除了其本身的質(zhì)量問(wèn)題，有很大一部分原因是由于電子元器件的設(shè)計(jì)不合理所導(dǎo)致的。比如某雷達(dá)產(chǎn)品，其在使用的過(guò)程中存在著晶振振蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象，通常會(huì)認(rèn)為是由于集成電路所引起的，在更換集成電路之后現(xiàn)象仍然存在，通過(guò)進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，是電路設(shè)計(jì)不合理所引起的，因此對(duì)電力設(shè)計(jì)進(jìn)行了更改，故障便徹底消除。

1.2 人為因素的干擾

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在導(dǎo)致電子元器件失效的各種原因中，人為因素占據(jù)著很大的比例，在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用的過(guò)程中，庫(kù)存、搬運(yùn)、安裝調(diào)試、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)都可能會(huì)由于人的因素而導(dǎo)致電子元器件的失效。比如在電子元器件的裝配過(guò)程中，將單元板進(jìn)行組成之后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整，這時(shí)整機(jī)功能正常，但是將電子元器件與電路印制板進(jìn)行焊接并且裝機(jī)之后，設(shè)備卻無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)專家分析，是由于焊接過(guò)程中，沒(méi)有使電烙鐵達(dá)到理想的接地狀態(tài)，不滿足電路焊接標(biāo)準(zhǔn)要求，而導(dǎo)致設(shè)備整機(jī)無(wú)法運(yùn)行。

1.3 因他電應(yīng)力

近年來(lái)，由于其他電應(yīng)力而引起的電子元器件失效比例逐年的提升，其中較為典型的因素有接地不良、反沖電動(dòng)勢(shì)、二次擊穿、靜電等等。如很多單位的供電系統(tǒng)都是接“0”保護(hù)，即“零”線與“地”線接在一起，這是符合供電系統(tǒng)的使用標(biāo)準(zhǔn)的。然而，對(duì)于微電子器件、CMOS器件，在其電路設(shè)計(jì)、調(diào)試和生產(chǎn)過(guò)程中，則必須采用接“地”保護(hù)，即“零”線與“地”線必須要嚴(yán)格分開(kāi)。由于這些問(wèn)題沒(méi)有受到充分的重視，而導(dǎo)致了電子元器件的失效。

2 提高電子元器件使用可靠性的措施分析

1）電子元器件的正確選擇與使用。由于不同的生產(chǎn)廠家在電子元器件的命名方法上存在著一定的差異，通常在元器件上所使用的字母標(biāo)記也有著不同的含義，其反映著不同的型號(hào)和規(guī)格，同時(shí)也反映了元器件使用的環(huán)境和質(zhì)量等級(jí)等信息。因此，在進(jìn)行元器件的選擇時(shí)，必須要對(duì)其字母含義進(jìn)行詳細(xì)的了解以及確定，因?yàn)橛械墓?yīng)商利用采購(gòu)人員不清楚元器件上字母的含義，而以次充好，或者是以民用品充當(dāng)軍用品以較高的價(jià)格出售。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)電子元器件的質(zhì)量等級(jí)和命名標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容有正確的認(rèn)識(shí)，選擇具有品質(zhì)認(rèn)定的標(biāo)志，具有成熟生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品。另外，對(duì)于元器件的使用環(huán)境和使用條件等參數(shù)要求也要作為其選擇的依據(jù)，這樣才能夠選擇合理的型號(hào)與規(guī)格。

2）對(duì)于元器件的工作負(fù)荷要進(jìn)行科學(xué)的控制。實(shí)踐證明，經(jīng)常處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)的元器件，其使用壽命也大大的降低，因此為了保證電子元器件的使用功能正常發(fā)揮，對(duì)于元器件的施工要適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行降額和降溫。同時(shí)，通過(guò)冗余設(shè)計(jì)、裕度設(shè)計(jì)等方法來(lái)改善元器件的使用可靠性，降低其失效率，以此來(lái)提高整機(jī)的運(yùn)行可靠性。

3）在電路的選擇上，應(yīng)當(dāng)在保證不影響電路功能的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的分立器件用集成電路來(lái)代替。對(duì)于特殊的電路，或者是電子元器件成本較高的電路，應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的需要而做好相應(yīng)的防護(hù)措施，功率較大的元器件，則要添加就有散熱器功能的部件，保證其正常使用。

4）在安裝工藝方法的選擇方面，應(yīng)當(dāng)確保其科學(xué)和有效，比如印制板的機(jī)械配合孔、結(jié)構(gòu)尺寸的合理性等等，這些都是影響元器件使用可靠性的因素，避免由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理和安裝工藝不科學(xué)而造成元器件內(nèi)應(yīng)力的存在，這會(huì)大大降低元器件的使用效率。

5）元器件的檢測(cè)與篩選。檢測(cè)與篩選是元器件使用過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響元器件使用可靠性的因素有很多，即使是設(shè)計(jì)合理、安裝工藝科學(xué)等因素都保證的基礎(chǔ)上，仍然會(huì)由于元器件自身材料的缺陷、輔助材料的質(zhì)量以及設(shè)備故障等因素而導(dǎo)致元器件的使用存在缺陷，而這些缺陷通過(guò)檢測(cè)與篩選是能夠有效的清除。在電路的測(cè)試功能中，包括直流參數(shù)測(cè)試和交流參數(shù)測(cè)試以及功能測(cè)試等，喪失基本邏輯功能的元器件可以通過(guò)功能測(cè)試來(lái)完成，而工藝生產(chǎn)中存在的缺陷則可以通過(guò)直流參數(shù)測(cè)試來(lái)檢測(cè)，交流參數(shù)測(cè)試一般可以用來(lái)對(duì)期間的頻率特性和開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行檢測(cè)。

6）加強(qiáng)對(duì)電子元器件使用可靠性的研究工作，不斷的完善元器件使用規(guī)則和制度，并且持續(xù)提升設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平。比如可根據(jù)單位實(shí)際情況來(lái)編寫(xiě)《CMOS電路使用規(guī)則》、《集成電路運(yùn)放電路使用規(guī)則》等文件，從而使設(shè)計(jì)、使用人員有章可循，將大大減少人為因素造成的元器件失效。

7）加強(qiáng)對(duì)元器件產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督與管理，杜絕使用不合格的元器件產(chǎn)品。相關(guān)的工作部門要對(duì)元器件的質(zhì)量做好監(jiān)督與管理，并且及時(shí)的反饋，定期將元器件的使用情況形成報(bào)告

并且上交給質(zhì)量管理部門。在對(duì)整機(jī)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，對(duì)其故障分析應(yīng)當(dāng)深入到元器件的等級(jí)，而不僅僅是電路板，這樣才能夠根據(jù)不同批次的元器件產(chǎn)品的故障和失效率有一個(gè)詳細(xì)的記錄和分析，以此來(lái)判斷該批量元器件的可靠性，為生產(chǎn)和使用提供更具有針對(duì)性的修改建議。

3 結(jié)束語(yǔ)

電子元器件是設(shè)備系統(tǒng)中具有基礎(chǔ)性作用的組成部分，其使用可靠性對(duì)于電子設(shè)備整體的運(yùn)行效率有著重要的影響，因此，在進(jìn)行電子元器件的選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保其本身具有較強(qiáng)的可靠性，同時(shí)能夠滿足設(shè)備系統(tǒng)電性能指標(biāo)的相關(guān)規(guī)定和要求，才能夠確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

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