集成電路反向分析精選(九篇)

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第1篇：集成電路反向分析范文

集成電路設(shè)計公司在招聘版圖設(shè)計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會對新員工做以下要求：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，了解電路原理，設(shè)計關(guān)鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計和版圖驗證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計人員除了懂得IC設(shè)計、版圖設(shè)計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學(xué)校開設(shè)這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設(shè)計工程師，就成為各設(shè)計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設(shè)計教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計是由自動布局布線工具結(jié)合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開設(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)字邏輯標準單元版圖庫的設(shè)計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學(xué)者而言設(shè)計好標準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。在模擬集成電路設(shè)計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，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題。作為版圖設(shè)計者，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)當知道為什么差分對需要匹配，應(yīng)當知道有關(guān)信號流、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仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設(shè)計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計師作為前端電路設(shè)計師的助手，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等，這就要求版圖設(shè)計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計。集成電路逆向設(shè)計其實就是芯片反向設(shè)計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術(shù)原理、設(shè)計思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設(shè)計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設(shè)計公司對反向版圖設(shè)計的要求較高，版圖設(shè)計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計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)字標準單元電路工作原理。

三、教學(xué)實現(xiàn)

第2篇：集成電路反向分析范文

關(guān)鍵詞：雷擊 電路板知識 維修過程

0 引言

電路板是一種精密部件，它在板上整合了多個功能模塊和多種元器件組合，形成一個個復(fù)雜的完善的功能系統(tǒng)。因此，在電子產(chǎn)品維修過程中，對電路板故障的檢測、分析以及排除，常常成為工程師們面臨的技術(shù)難題。

1 雷擊

今年的雷雨天氣來得特別早，不到4月份，就雷雨連連，有時還頗具破壞性，我們塔臺備用頻率的RS遙控盒就遭到了雷擊毀壞。遭雷擊后此遙控盒上電后GO燈不亮，完全不能工作，我們及時更換備件保證設(shè)備正常工作后，開始檢修故障遙控盒。

2 電路板知識

對于電路板的檢測與維修，需要具備足夠的知識儲備，比如電子電路知識、印刷電路板知識、儀表知識、芯片知識、元器件知識、零件焊接知識等，以下做簡要說明。

印刷電路板（PCB）幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當中，它的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。板子的基板是由絕緣隔熱、不易彎曲的材質(zhì)所制作成，板子表面的細小線路用來提供PCB上零件的電路連接。為了將零件固定在PCB上面，需要將它們的接腳穿過板子到另一面，直接焊在布線上。在最基本的PCB上，零件集中的一面稱為零件面，導(dǎo)線集中的一面稱為焊接面。PCB上有絕緣防護層。在阻焊層上還會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面，以標示出各零件在板子上的位置。

萬用表，是電子檢修的必備儀表，其蜂鳴器功能，是萬用表的附加功能，大多做在2KΩ檔，一般當測量阻值為50Ω以下時，內(nèi)置蜂鳴器響。這個功能非常實用，可以提高測量線路通斷的效率。

電路板上的“芯片”都是集成電路，它是微電子技術(shù)的主要產(chǎn)品。所謂微電子是相對“強電”“弱電”等概念而言，指它處理的電子信號極其微弱。通過不在路檢測可以判斷芯片的好壞：在可疑芯片焊離電路后，一般可用萬用表測量各引腳對應(yīng)于接地引腳之間的正、反向電阻值，并和完好的芯片進行比較，從而判斷芯片是否正常。

在實際電路中，二極管、穩(wěn)壓管的周邊電阻和三極管的偏置電阻一般在幾百幾千歐姆以上，所以可以在路測量二極管、三極管、穩(wěn)壓管的好壞。如果測得正向阻值太大或反向阻值太小，說明管子有問題。另外用不同的電阻檔還可以測出尚未完全壞掉但特性變壞的管子。測三極管時，不管是NPN管還是PNP管，測其be結(jié)cb結(jié)都應(yīng)呈現(xiàn)與二極管完全相同的單向?qū)щ娦?。用R×10kΩ檔測ec間（對NPN管）或ce間（對PNP管）的電阻時，表針可能略有偏轉(zhuǎn)，這不表示管子是壞的，但用蜂鳴器測ce或ec間電阻時，表頭指示應(yīng)為無窮大，否則管子就是有問題。

檢測電容好壞：用電阻檔，根據(jù)電容容量選擇適當?shù)牧砍蹋ㄗ⒁鉁y量電解電容時黑表筆要接電容正極）。①估測微法級電容容量的大?。嚎蓞⒄障嗤萘康臉藴孰娙荩鶕?jù)指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣，只要容量相同即可。②估測皮法級電容容量大?。阂肦×10kΩ檔，但只能測到1000pF以上的電容。對1000pF或稍大一點的電容，只要表針稍有擺動，即可認為容量夠了。③測電容是否漏電：對一千微法以上的電容，可先用R×10Ω檔將其快速充電，并初步估測電容容量，然后改到R×1kΩ檔繼續(xù)測一會兒，這時指針不應(yīng)回返，而應(yīng)停在∞或十分接近∞處，否則就是有漏電現(xiàn)象。對一些幾十微法以下的定時或振蕩電容，對其漏電特性要求非常高，只要稍有漏電就不能用，這時可在R×1kΩ檔充完電后再改用R×10kΩ檔繼續(xù)測量，同樣表針應(yīng)停在∞處而不應(yīng)回返。

測電阻時，重要的是要選好量程，當指針指示于1/3～2/3滿量程時測量精度最高，讀數(shù)最準確。

零器件的拆卸與焊接：貼片式電阻器、電容器的基片主要通過陶瓷材料制備。實際操作中要防止陶瓷隨意碰撞，因而拆卸或焊接過程中必須有嚴格的溫控措施，并且掌握輕觸技巧，選用200～280℃調(diào)溫式尖頭烙鐵，每次焊接不宜超過3s，焊完后電路板必須常溫冷卻。上述操作對貼片式晶體二、三極管的焊接同樣適用。貼片式集成電路有很多引腳，且引腳之間距離窄、硬度小，焊接時一旦掌握不好溫度，引腳焊錫極易出現(xiàn)短路、虛焊或印制線路銅箔脫離印制板等故障。一般集成電路所受的最高溫度是260℃、10秒或350℃、3秒。拆卸貼片式集成電路時，可使用吸錫器拆卸集成塊，這是一種常用的專業(yè)方法，使用工具為普通吸、焊兩用電烙鐵，功率在35W以上。拆卸集成塊時，只要將加熱后的兩用電烙鐵頭放在要拆卸的集成塊引腳上，待焊點錫融化后被吸入細錫器內(nèi)，全部引腳的焊錫吸完后集成塊即可拿掉，要防止超過最高溫度。換入新集成電路時要先確認集成電路型號與方向，將烙鐵溫度調(diào)節(jié)在250℃左右，將腳位對準印制板相應(yīng)焊點，用手輕壓在集成電路表面，以防止集成電路移動，操作電烙鐵蘸適量焊錫將集成電路四角的引腳與線路板焊接固定，然后一只手持烙鐵給集成電路引腳加熱，另一只手將焊錫絲送往加熱引腳焊接，直至全部引腳加熱焊接完畢。最后仔細檢查和排除引腳短路和虛焊，待焊點自然冷卻后，用毛刷蘸無水酒精再次清潔線路板和焊點，防止遺留焊渣。

3 維修過程

首先檢查遙控盒電源部分：交流220V輸入經(jīng)濾波后輸出交流220V正常，加至電源模塊，但無直流輸出，判斷電源模塊有故障。

檢修電源模塊：經(jīng)檢測，電源模塊上一個315mA250V的保險（棕色扁圓柱型器件）燒斷，變壓器及各整流元件正常。用一截短路線焊至保險兩焊點之間，電源模塊輸出-26V未穩(wěn)壓的直流電壓，正常，此電壓加至遙控盒主板上。未買到此種保險器件之前，暫時用短路線代替保險絲。安裝好遙控盒，在站調(diào)接入VHF系統(tǒng)中測試，起動后GO燈常亮，正常，但造成其他同頻率設(shè)備常收，拔掉電源線，只連接25針音頻線仍是如此，將其他同頻率設(shè)備音量打開，聽為清楚的塔臺指揮間環(huán)境音，判斷此遙控盒的線路PTT信號線對地呈現(xiàn)低阻狀態(tài)了（因此遙控盒和塔臺安裝的內(nèi)話系統(tǒng)并接入VHF系統(tǒng)）。測量非發(fā)射狀態(tài)下音頻口24腳（PTT信號）對地（14腳）電阻，為111Ω，太低，造成線路長發(fā)。檢測麥克風連接器，F(xiàn)腳（PTT）正常，判斷雷擊不僅造成電源模塊保險絲燒斷，還由線路引雷造成電路板故障。

檢測遙控盒各電路板：因無電路圖資料，直接在電路板上“跑線路”查找故障。經(jīng)分析，PTT信號未經(jīng)過主板處理，直接由音頻口24腳跳至開關(guān)音頻產(chǎn)生器電路板上，經(jīng)檢測，主板正常，產(chǎn)生開關(guān)音頻的電路板異常。

檢修故障的電路板：沿PTT信號處理路徑查找異常器件并查找芯片功能腳資料。4011芯片為四組兩輸入與非門，4047為單穩(wěn)態(tài)、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，在線測試4011件中的一個二極管T4151正反向特性無（正反向均為399Ω），判斷已燒壞。將可疑芯片4011和4047焊下來測試其好壞：測試4011，其供電（14）腳與地（7）腳間電阻為0Ω，其它腳與地（7）腳間電阻也不正常；測試4047，其供電（14）腳與地（7）腳間電阻為0Ω，說明兩芯片都已毀壞。另外，通過分析電路板得出：焊除4011和一個47.5K電阻、一個0.1微法電容，能同樣實現(xiàn)所有功能，必要時可以這樣做。

更換315mA250V保險，遙控盒上電，觀察面板狀態(tài)啟動正常。更換二極管T4151和芯片4011、4047，測試非發(fā)射狀態(tài)下音頻口24腳（PTT信號）對地（14腳）電阻，為741Ω，偏低，接入VHF系統(tǒng)測試：只接25針音頻線時仍造成線路PTT長發(fā)，但連接電源線后（上電后PTT電阻提高）正常，測試收發(fā)均正常，需提高線路PTT電阻。更換另一個HEF4011，仍為700多Ω（在4011位置焊接14腳芯片插座，以方便更換）。再次更換為CD4011，測試線路PTT電阻為940Ω，仍偏低，接入系統(tǒng)測試結(jié)果同上。因找不到更合適的4011，進行電路改造：焊除4011和一個47.5KΩ電阻一個0.1μF電容，測試24腳對地電阻為1936Ω，正常，其他各腳測試都正常，接入系統(tǒng)測試，遙控盒工作正常，修復(fù)。

4 小結(jié)

每塊電路板的成功維修，都離不開知識的積累和實踐能力，而實踐能力來源于多年的經(jīng)驗積累與技術(shù)沉淀，維修工程師只要具有獨立分析問題和解決問題的能力，具有出色的動手操作能力，就能準確判別故障部位并進行維修，順利地排除電路板的故障。

參考文獻：

[1]姚銳，徐超.測試系統(tǒng)電路板維修探討[J].電子與封裝，2012（01）.

[2]王艷秋，王曉翠.電路板維修中的方法與技巧[J].航空精密制造技術(shù)，2009（05）.

[3]史慧.電路板維修測試與診斷技術(shù)綜述[J].航空制造技術(shù)，2008（09）.

第3篇：集成電路反向分析范文

即從信號源（麥克風、輸入式傳感器等）和被控元件（電機、顯示器件或者揚聲器等）兩頭同時畫起，最終將電路板上的全部元件繪制完畢。（5）可以利用網(wǎng)絡(luò)、圖書資源，找到相類似的電路原理圖，然后根據(jù)實際電路板進行更改圖紙，這種方法對繪圖而言相對更簡單些。應(yīng)當說明，實際運用時很難依靠一種方法來“反繪”原理圖，一般采用多種方法的綜合才能快速正確的完成繪畫工作?，F(xiàn)以圖一所示“樓道聲光控開關(guān)”燈泡不亮故障為例進行說明，該電路板是以集成電路CD4081為核心構(gòu)成的。首先畫出電源電路，從網(wǎng)絡(luò)上查找到該集成電路的資料：CD4081是一個包含4個與門的CMOS電路，其中第14引腳和第7引腳分別是5伏電源的正極與負極，反向思維可查找出電源的整流二極管與濾波電容，元件如圖一所示，對應(yīng)的銅箔如圖二所示，畫出的原理圖如圖三所示。其次以信號輸入端開始反繪，即從駐極體話筒開始畫起，當然也可以從光敏電阻畫起，順藤摸瓜，依次畫電阻，電容，三極管、集成電路，再畫晶閘管，細加整理后如圖四所示。當您“反繪”電路板時，也不一定采用與作者一樣的步驟，可以“兩邊擠”的方法，即畫好電源后，可從話筒和晶閘管兩邊同時開始，一直將所有電路畫完為止。根據(jù)“反繪”出的原理圖分析工作原理可知：當5V供電為零時、麥克損壞時、Q1擊穿時、CD4081燒壞時或Q2斷路均會造成燈泡不亮故障。經(jīng)檢查為三極管Q2擊穿，聲音無法到達集成電路，從而導(dǎo)致燈泡不會發(fā)光，更換三極管后工作正常。

2局部“反繪”

在實際維修過程中，維修人員面對更多的是龐大而復(fù)雜的電路板，此時，沒有相應(yīng)的原理圖維修工作變得更為困難“，反繪”原理圖要畫出全部電路板嗎？不！繪制全部原理圖是不可能的，也是完全沒有必要的。維修者更多關(guān)心的是有故障部分的電路，此時只要根據(jù)故障現(xiàn)象、電器工作原理、電路板上元器件的外形大致判斷故障部位，只需將“可疑”部位仔細“反繪”出原理圖之后，再加以分析排除故障即可。繪制時可找到供電電路，而后采用如下方法：（1）以三極管為核心繪出原理圖。（2）以集成電路為核心進行繪制。電路實物中，集成電路是非常“顯眼”的元器件，很容易看到和辨別型號。這為畫圖提供了方便。（3）以電路板上“特殊元器件”為中心進行繪制，比如：電視機的高頻頭、高壓包、行激勵變壓器、電源管、行管等；VCD的激光頭接插件、各種電機、開關(guān)；冰箱的壓縮機、溫控器等等，這些特殊的元件為快速繪圖提供了突破口。（4）以信號流向進行繪制。比如視頻信號、伴音信號、控制信號。（5）根據(jù)局部電路板上的字符進行繪制。比如電視機電路板上標有RFAGC、V-SIZE、ACK、ABL、AGC；VCD電路板上所標注的APC、RF等字符。這些字符具有特定的意義，從而理解了該部分電路的功能，加快了繪圖的步伐。由于三極管、集成電路的在電路中更為普遍以及其重要性，故單獨列為兩項，其實二者都可以作為“特殊元件”放在第三項中?，F(xiàn)以一昆侖B3110型黑白電視機出現(xiàn)圖像上下壓縮故障的繪圖為例。由電視原理知道：該故障發(fā)生在場掃描電路，從經(jīng)驗上可知場掃描電路一般是個集成電路，而且常固定在散熱片上，這樣從這個思路出發(fā)很快找到該電視機電路板上的μPC1031H2為場掃描集成電路，該部分電路板的底層如圖五所示。圖五

繪圖時以集成電路μPC1031H2為中心，從其1腳開始，先畫出與1腳相連的所有元件，由圖五可以看出：1腳與7C9的負極、7C8的負極和7C7的一腳相接；2腳接12V電源（由于電路板太大攝圖時被截掉），接下去畫出與3腳相接的元件，依次畫下去，如圖六所示。為說明問題，圖六只畫了1、2、3、5、6、8腳外的元件。這樣將局部電路畫出來之后，分析該部分電路的工作原理，測量一些電阻值、電壓點或支路電流，為維修工作提供依據(jù)。從而找到相應(yīng)故障元件并加以排除。當然運用局部“反繪”時，也可以根據(jù)具體故障元件畫得再少些，比如上例關(guān)于場掃描電路故障，根據(jù)工作原理可知，該故障與μPC1031H2的第四、六腳關(guān)系最大，這時其它引腳電路可以不畫出。本文來自于《電子科技》雜志。電子科技雜志簡介詳見

3“反繪”原理圖的知識儲備

第4篇：集成電路反向分析范文

關(guān)鍵詞：寬帶;Y參數(shù);頻率無關(guān);FET

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2008)1716803

Research of FET Broadband Small Signal Equivalent Circuit

WU Chao,ZHANG Gang

(Luoyang Institute of Science and Technology,Luoyang,471003,China)

Abstract：A method to determine the broadband small signal equivalent circuit of FET is introduced.This method is based on an analytic solution of the equations for the Y parameters of the intrinsic device and allows direct determination of the circuit elements at any specific frequency or averaged over a frequency range.The validity of the equivalent circuit can be verified by showing the frequency independence of each element.

Keywords：broadband;Y parameters;frequency independence;FET

1 引 言

隨著數(shù)字和模擬集成電路的發(fā)展，精密的器件模型是分析電路非常強大的工具。特別對于高速數(shù)字應(yīng)用領(lǐng)域，需要使用大信號模型來描述有源器件在0~10 GHz以上頻帶范圍的工作特性。檢測FET高頻性能最合適的方法是S參數(shù)測量。對于器件的寬帶工作特性，我們需要對于每一個感興趣的頻率范圍設(shè)置不同偏置點(FET的柵極電壓和源漏電壓)。使用圖1的物理模型，這些大量的S參數(shù)數(shù)據(jù)可以減少為15個與頻率無關(guān)的變量。

已經(jīng)表明所謂的“冷態(tài)模型”(源漏電壓Vgs=0)可以將未知參數(shù)的個數(shù)減少到7~8個，這更有利于我們減少計算時間和計算量。在以前的測量方法中就涉及到7個內(nèi)部器件元素。此方法可以非常好地模擬5 GHz以下FET的工作特性,但是在更好頻率上存在誤差。因此本文介紹的方法擴展到不受頻率限制的內(nèi)部器件參數(shù)分析，能夠通過S參數(shù)估算25 GHz頻率以下任意的小信號等效模型。

2 理論分析

小信號等效模型如圖1所示。

圖1 FET的小信號等效模型電路分為外部寄生元件和內(nèi)部器件2部分，包含7個未知量。內(nèi)

式(6)~式(12)在漏極電壓高于0 V的整個頻率范圍都適用。在內(nèi)部器件參數(shù)被決定之前需要估算寄生元件參數(shù)，他們可以從“冷模型”中得到。也就是在Vds=0 V而且柵極正向偏置時測量S參數(shù)。進入轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的Z參數(shù)，從Z參數(shù)虛部可以得到寄生電感Ls,Ld,Lg,而寄生電阻Rs,Rd,Rg則由Z參數(shù)實部確定。外部pad電容Cpd,Cpg和邊緣電容Cb可以從FET夾斷Vds=0的情況下測量S參數(shù)得到。

3 測 量

我們通過對不同類型的FET測量來驗證這種方法。例如HEMT(Ig=0.6 μm,Wg=50 μm)和MESFET′s以及反向HEMT′s(Ig=1 μm,Wg=250 μm)。后者由于與摻雜的AlGaAs層并聯(lián)表現(xiàn)出比較明顯的低頻特性。試驗頻帶從50 MHz~25 GHz。

4 測量結(jié)果

在較高的柵極電流密度下，柵極電容被電阻短路。Z參數(shù)的虛部在整個頻帶由寄生電容決定，所以呈感性。圖2表明了外部電感與頻率之間的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)1~25 GHz感值基本恒定。1 GHz以下感值的變化是由于在如此低頻下呈現(xiàn)出非常小的感抗導(dǎo)致測量誤差增大。Z參數(shù)的實部與頻率無關(guān)，可以用來確定寄生柵、源、漏電阻。

在柵極電壓遠未達到夾斷電壓時，Y參數(shù)的虛部由器件的電容確定。外部襯底電容和冗余柵極電容與頻率的關(guān)系如圖3所示。再次證明這種等效電路在25 GHz的頻率范圍是有效的。我們還測量了反向HEMT結(jié)構(gòu)在未達到夾斷的情況，同樣它出現(xiàn)了劇烈的低頻效應(yīng)。如圖4，Y參數(shù)有2個不同斜率的區(qū)域。這是由于摻雜AlGaAs層中導(dǎo)通區(qū)產(chǎn)生的，等效電路如圖5所示。當2DEG通道被耗盡，在柵極和導(dǎo)通層之間出現(xiàn)寄生電容Cp。這個電容只在低頻時對電路較大的影響，因為它和AlGaAs層的等效電阻形成了一個RC低通電路。使用圖5的等效電路，我們可以用圖4中高頻段的斜率計算出模型的pad電容。

圖2 外部寄生電感和頻率的關(guān)系圖3 等效電容和頻率的關(guān)系圖4 反向HEMT器件Y參數(shù)虛部圖5 漏極電壓為0，柵壓未達到夾斷時

反向HEMT器件等效模型我們將本文提出的電路等效模型與之前的電路模型做了一個比較，結(jié)果如圖6所示。在圖6中十字符號表示實際測量的0.6 μm異質(zhì)結(jié)構(gòu)FET結(jié)果，空心圓表示在本文研究的等效電路的模擬結(jié)果，實線表示之前等效電路模擬結(jié)果。很明顯我們的結(jié)果更接近實際測量，特別是在高頻區(qū)域。

圖6 實際情況與仿真情況的比較模型誤差均值Eij同樣顯示在圖6中，同樣可以驗算其他FET的參數(shù)。根據(jù)式(9)和式(12)計算出內(nèi)部參數(shù)gm和gds與頻率的關(guān)系，如圖7所示，它們在頻率范圍之內(nèi)幾乎是常數(shù)，進一步驗證了這種等效電路與實際電路非常吻合。

圖7 通過圖6得到的跨導(dǎo)和輸出導(dǎo)納與頻率的關(guān)系這種等效電路不僅精度高而且計算時間幾乎可以忽略，可以計算頻帶范圍內(nèi)任意工作點的小信號等效電路的參數(shù)。

5 結(jié) 語

本文介紹了一種FET寬帶小信號模型的等效電路。這種等效電路可以描述任意頻率下的S參數(shù)或者觀察任意頻率段的小信號器件參數(shù)的均值?？梢酝ㄟ^畫出元件參數(shù)-頻率坐標圖，觀察它們與頻率的關(guān)系能驗證該等效電路更很好地模擬實際電路的工作情況。同時這種等效模型可以用來模擬5 GHz以下的低頻效應(yīng)。

參 考 文 獻

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第5篇：集成電路反向分析范文

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓電源；設(shè)計；參數(shù)

任何電子設(shè)備的工作都離不開直流電源，晶體管、集成電路正常工作都需要直流電源供電。提供直流電的方法主要有干電池和穩(wěn)壓電源兩種。干電池具有輸出電壓穩(wěn)定便于攜帶等優(yōu)點但是其容量低壽命短的缺點也十分明顯。而直流穩(wěn)壓電源能夠?qū)?20V交流電轉(zhuǎn)換為源源不斷的穩(wěn)定的直流電.它由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分電路等組成。參考電路如圖1所示。

1.變壓

穩(wěn)壓電源的輸出電壓一般是根據(jù)儀器設(shè)備的需要而定的，有的儀器設(shè)備同時需要幾種不同的電壓。單獨的穩(wěn)壓電源，其輸出電壓在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，當調(diào)節(jié)范圍較大時，可分幾個檔位。因此，需要將交流電通過電源變壓器變換成適當幅值的電壓，然后才能進行整流等變換，根據(jù)需要，變壓器的次級線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出電壓的需要，變壓器選用應(yīng)遵循以下原則：

（1）在220V±15%情況下應(yīng)能確?？煽糠€(wěn)定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波后的直流電壓可以按下面情況確定：

一是要考慮集成穩(wěn)壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差；二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個二極管正向?qū)ǖ膲航?；三是要留有一定的余量。輸出電壓過高會增加散熱量，過低會在輸出低壓時不穩(wěn)定，由此來確定直流電壓.

（2）變壓器要保留20%以上的電流余量。

2.整流

是將正弦交流電變成脈動直流電，主要利用二極管單向?qū)щ娫韺崿F(xiàn)，整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數(shù)采用橋式整流電路，橋式整流由4個二極管組成，每個二極管工作時涉及兩個參數(shù)：一是電流，要滿足電源負載電流的需要，由于橋式整流電路中的4個二極管是每兩個交替工作，所以，每個二極管的工作電流為負載電流的一半；二是反向耐壓，反向電壓要大于可能的最大峰值。

（1）電流負載ID>IL；

（2）反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD>V2。

3.濾波

濾波的作用是將脈動直流濾成含有一定紋波的直流電壓，可使用電容、電感等器件，在實際中多使用大容量的電解電容器進行濾波。圖中C2和C4為低頻濾波電容，可根據(jù)實驗原理中的有關(guān)公式和電網(wǎng)變化情況，設(shè)計、計算其電容量和耐壓值，選定電容的標稱值和耐壓值以及電容型號（一般選取幾百至幾千微法）。

C1和C3為高頻濾波電容，用于消除高頻自激，以使輸出電壓更加穩(wěn)定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范圍內(nèi)。

（1）低頻濾波電容的耐壓值應(yīng)大于電路中的最高電壓，并要留有一定的余量；

（2）低頻濾波電容C2選取應(yīng)滿足：C2≥（3～5）；RL為負載電阻，T為輸入交流電的周期。對于集成穩(wěn)壓后的濾波電容可以適當選用數(shù)百微法即可；

（3）工程上低頻電容C2也可根據(jù)負載電流的值來確定整流后的濾波電容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.穩(wěn)壓

經(jīng)過整流和濾波后的直流電壓是一個含有紋波并隨著交流電源電壓的波動和負載的變化而變化的不穩(wěn)定的直流電壓，電壓的不穩(wěn)定會引起儀器設(shè)備工作不穩(wěn)定，有時甚至無法正常工作。為此在濾波后要加穩(wěn)壓電路，以保障輸出電壓的平穩(wěn)性。穩(wěn)壓方式有分立元件組成的穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路。分立元件組成的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方式有串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓和開關(guān)型穩(wěn)壓等，其中較常用的是串聯(lián)穩(wěn)壓方式。

（1）串聯(lián)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)穩(wěn)壓電路工作框圖如圖2所示，它由采樣電路、基準電壓電路、比較放大電路和調(diào)整電路組成。

（2）集成穩(wěn)壓器

隨著集成工藝技術(shù)的廣泛使用，穩(wěn)壓電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩(wěn)壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價格低的優(yōu)點。

三端穩(wěn)壓器按輸出電壓方式可分為四大類：

①固定輸出正穩(wěn)壓器7800系列，如7805穩(wěn)壓值為+5V。

②固定輸出負穩(wěn)壓器7900系列。

③可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可調(diào)輸出負穩(wěn)壓器LM137、LM237、LM337等。

第6篇：集成電路反向分析范文

論文摘要：生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一?？蓭椭\斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發(fā)因子及決定以后治療的基準等。自動生化分析儀不僅提高了工作效率，而且也穩(wěn)定了檢驗質(zhì)量，減少了主觀誤差。

生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一。通過對血液和其他體液生化分析測定的數(shù)據(jù)，再結(jié)合其他臨床資料進行綜合分析，可幫助診斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發(fā)因子及決定以后治療的基準等等。自動生化分析儀就是把生化分析中的取樣、加試劑、去干擾物、混合、保溫反應(yīng)，P檢測、結(jié)果計算和顯示，以及清洗等步聚自動化的儀器，它不僅提高了工作效率，而且也穩(wěn)定了檢驗質(zhì)量，減少了主觀誤差，通?？煞譃橐韵聨最悾喊捶磻?yīng)裝置的結(jié)構(gòu)分為連續(xù)流動式、分離式和離心式三類；按同時可測項目分為單通道和多通道兩類，單通道每次只能檢驗一個項，但項目可更換，多通道每次可測多個項目；按儀器復(fù)雜的程度及功能分類小型，中型和大型三類；按測定程度可變與否，分為程序固定式和程序可變式分析儀兩類。

臨床化學(xué)分析基本包括以下步驟：標本定量吸取和轉(zhuǎn)移，通過沉淀、過濾、離心、層析或透析技術(shù)分離并去除大分子干擾物試劑的定量吸取及同標本混合，在一定溫度下反應(yīng)顯色，通過光學(xué)或各種電極技術(shù)進行測量、數(shù)據(jù)處理、顯示、打印報告結(jié)果，以及測定后的反應(yīng)容器，管道系統(tǒng)的清洗等。

根據(jù)儀器計算機功能的不同，自動生化分析儀一般分為全自動和半自動兩種，本文對幾種常見半自動生化分析儀故障進行探討。

一、開機機器長鳴報警

在機器設(shè)置中，若設(shè)置是外置打印機打印，則必須先開打印機，后開主機，使主機自檢時能檢測到打印機，不然機器就會報警；紅外自動感應(yīng)器窗口上有污物或感應(yīng)器靈敏度不夠或失靈，清洗器應(yīng)器窗口，排除錯誤進樣信號，如感應(yīng)器失靈，則更換紅外自動感應(yīng)器，無備用件時，可用Val+F1鍵代替。

二、開機調(diào)零顯示“measurementproblem”

BASIC用蒸餾水調(diào)零，顯示上述信息表示測定有故障，通常的原因是：

1、蒸餾水不干凈。

2、流動比色池內(nèi)有氣泡，檢查管道是否有破損或比色池是否有泄漏。

3、流動比色池內(nèi)太臟，用5%的次氯酸鈉或雙縮脲浸泡半小時后沖洗；流動比色池外灰塵太多，用鏡頭紙擦拭。

4、石英鹵素燈的電源是從電源開關(guān)取出來的，電源開關(guān)有三組接頭，一線給主機供電，一線為電源地，還有一組給燈供電，測試該組接頭并沒有導(dǎo)通，拆下檢查，發(fā)現(xiàn)是該組接頭的彈簧及電源開關(guān)，故障排除。

5、拆下濾光片，用鑷子除去粘膠，取出凸透鏡，安裝在機器上，重新調(diào)零，故障排除。

6、即使做了上述工作，調(diào)零仍然通不過。拆下比色池加熱器底座，打開硅光二極管檢測系統(tǒng)部分的蓋子，進行光路調(diào)節(jié)，把室內(nèi)燈光關(guān)閉，用一張白色紙片放在硅光二極管的前部，左右移動比色池加熱器底座，同時調(diào)節(jié)比色池下面的高度調(diào)節(jié)螺釘，進行調(diào)零操作。當燈亮?xí)r，觀察光分出來的光線是否和硅光二極管的位置吻合，反復(fù)調(diào)整，直到調(diào)零通過為止。上好比色池加熱器底座的螺釘，重新開機調(diào)零，仍然出現(xiàn)上述故障，仔細觀察，發(fā)現(xiàn)比色池加熱器底座的底部有熱溶膠，當把底座的螺釘上好后，改變了已調(diào)整好的光路，故而再次出現(xiàn)上述故障，在相應(yīng)位置滴上熱溶膠，重新安裝進行調(diào)零，故障消失。

三、按動吸樣開關(guān)后不吸樣

首先聽泵是否在動作，如泵不動作，檢查吸樣開關(guān)是否有信號產(chǎn)生，調(diào)整吸樣開關(guān)中頂珠的位置，檢查泵的內(nèi)阻是否正常；其次檢查泵管理否有泄漏或老化，從而更換泵管；如上述部分正常，打開機器頂蓋，拆下流動比色池，發(fā)現(xiàn)流動比色池有漏液現(xiàn)象，用耐酸堿，無色的粘合劑進行粘接，等粘合劑凝固后，重新安裝好流動比色池，故障消失。

四、機器測定結(jié)果不正確

首先用以下推薦的清洗劑進行流動比色池和管道的清洗：

1、0.1N的NaOH（KOH）溶液，加入少量表面活性劑。

2、有分解蛋白作用的酶溶液。

3、生化試劑中本身具有去蛋白作用的試劑，總蛋白試劑（雙縮脲），肌肝試劑中的堿性組份。

然后進行標準管的測試，如果結(jié)果仍不正確，開機檢查Peltier電子溫度控制器中的加熱塊是否有電壓，電壓是否正常，電源線是否連接完好，通過控制流過Peltiier電子元件的電流的方向來產(chǎn)生加熱和冷卻兩種不同的狀態(tài)，電流正向時為加熱，反向時為冷卻，如加熱塊損壞則更換加熱塊，更換時注意它的方向性，保證正壓時加熱塊處于加熱狀態(tài)，否則有可能燒毀加熱塊；還有可能就是燈泡老化，需要更換燈泡，燈泡更后需進行位置調(diào)整。具體調(diào)整方法參照機器的說明書，檢查流動比色池底部的熱敏電阻，熱敏電阻性能降低或損壞也可能造成溫度控制的不正常，從而影響測試結(jié)果的正確性。

第7篇：集成電路反向分析范文

 

關(guān)鍵詞:主板;故障;判斷;維修

隨著主板電路集成度的不斷提高及主板價格的降低,其可維修性越來越低。但掌握全面的維修技術(shù)對迅速判斷主板故障及維修其他電路板仍是十分必要的。下文向大家講解主板故障的分類、起因和維修。

一、主板故障的分類

1.根據(jù)對微機系統(tǒng)的影響可分為非致命性故障和致命性故障

非致命性故障也發(fā)生在系統(tǒng)上電自檢期間,一般給出錯誤信息;致命性故障發(fā)生在系統(tǒng)上電自檢期間,一般導(dǎo)致系統(tǒng)死機。

2.根據(jù)影響范圍不同可分為局部性故障和全局性故障

局部性故障指系統(tǒng)某一個或幾個功能運行不正常,如主板上打印控制芯片損壞,僅造成聯(lián)機打印不正常,并不影響其它功能;全局性故障往往影響整個系統(tǒng)的正常運行,使其喪失全部功能,例如時鐘發(fā)生器損壞將使整個系統(tǒng)癱瘓。

3.根據(jù)故障現(xiàn)象是否固定可分為穩(wěn)定性故障和不穩(wěn)定性故障

穩(wěn)定性故障是由于元器件功能失效、電路斷路、短路引起,其故障現(xiàn)象穩(wěn)定重復(fù)出現(xiàn),而不穩(wěn)定性故障往往是由于接觸不良、元器件性能變差,使芯片邏輯功能處于時而正常、時而不正常的臨界狀態(tài)而引起。如由于I/O插槽變形,造成顯示卡與該插槽接觸不良,使顯示呈變化不定的錯誤狀態(tài)。

4.根據(jù)影響程度不同可分為獨立性故障和相關(guān)性故障

獨立性故障指完成單一功能的芯片損壞;相關(guān)性故障指一個故障與另外一些故障相關(guān)聯(lián),其故障現(xiàn)象為多方面功能不正常,而其故障實質(zhì)為控制諸功能的共同部分出現(xiàn)故障引起(例如軟、硬盤子系統(tǒng)工作均不正常,而軟、硬盤控制卡上其功能控制較為分離,故障往往在主板上的外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸控制即DMA控制電路)。

5.根據(jù)故障產(chǎn)生源可分為電源故障、總線故障、元件故障等

電源故障包括主板上+12V、+5V及+3.3V電源和PowerGood信號故障;總線故障包括總線本身故障和總線控制權(quán)產(chǎn)生的故障;元件故障則包括電阻、電容、集成電路芯片及其它元部件的故障。

二、引起主板故障的主要原因

1.人為故障

帶電插撥I/O卡,以及在裝板卡及插頭時用力不當造成對接口、芯片等的損害。

2.環(huán)境不良

靜電常造成主板上芯片(特別是CMOS芯片)被擊穿。另外,主板遇到電源損壞或電網(wǎng)電壓瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖時,往往會損壞系統(tǒng)板供電插頭附近的芯片。如果主板上布滿了灰塵,也會造成信號短路等。

3.器件質(zhì)量問題

由于芯片和其它器件質(zhì)量不良導(dǎo)致的損壞。

三、主板故障檢查維修的常用方法

主板故障往往表現(xiàn)為系統(tǒng)啟動失敗、屏幕無顯示等難以直觀判斷的故障現(xiàn)象。下面列舉的維修方法各有優(yōu)勢和局限性,往往要結(jié)合使用。

1.清潔法

可用毛刷輕輕刷去主板上的灰塵,另外,主板上一些插卡、芯片采用插腳形式,常會因為引腳氧化而接觸不良?？捎孟鹌げ寥ケ砻嫜趸瘜?重新插接。

2.觀察法

反復(fù)查看待修的板子,看各插頭、插座是否歪斜,電阻、電容引腳是否相碰,表面是否燒焦,芯片表面是否開裂,主板上的銅箔是否燒斷。還要查看是否有異物掉進主板的元器件之間。遇到有疑問的地方,可以借助萬用表量一下。觸摸一些芯片的表面,如果異常發(fā)燙,可換一塊芯片試試。

3.電阻、電壓測量法

為防止出現(xiàn)意外,在加電之前應(yīng)測量一下主板上電源+5V與地(GND)之間的電阻值。最簡捷的方法是測芯片的電源引腳與地之間的電阻。未插入電源插頭時,該電阻一般應(yīng)為300Ω,最低也不應(yīng)低于100Ω。再測一下反向電阻值,略有差異,但不能相差過大。若正反向阻值很小或接近導(dǎo)通,就說明有短路發(fā)生,應(yīng)檢查短的原因。產(chǎn)生這類現(xiàn)象的原因有以下幾種:

(1)系統(tǒng)板上有被擊穿的芯片

一般說此類故障較難排除。例如TTL芯片(LS系列)的+5V連在一起,可吸去+5V引腳上的焊錫,使其懸浮,逐個測量,從而找出故障片子。如果采用割線的方法,勢必會影響主板的壽命。

(2)板子上有損壞的電阻電容。

(3)板子上存有導(dǎo)電雜物。

當排除短路故障后,插上所有的I/O卡,測量+5V,+12V與地是否短路。特別是+12V與周圍信號是否相碰。當手頭上有一塊好的同樣型號的主板時,也可以用測量電阻值的方法測板上的疑點,通過對比,可以較快地發(fā)現(xiàn)芯片故障所在。

當上述步驟均未見效時,可以將電源插上加電測量。一般測電源的+5V和+12V。當發(fā)現(xiàn)某一電壓值偏離標準太遠時,可以通過分隔法或割斷某些引線或拔下某些芯片再測電壓。當割斷某條引線或拔下某塊芯片時,若電壓變?yōu)檎?則這條引線引出的元器件或拔下來的芯片就是故障所在。

4.拔插交換法

主機系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因很多,例如主板自身故障或I/O總線上的各種插卡故障均可導(dǎo)致系統(tǒng)運行不正常。采用拔插維修法是確定故障在主板或I/O設(shè)備的簡捷方法。該方法就是關(guān)機將插件板逐塊拔出,每拔出一塊板就開機觀察機器運行狀態(tài),一旦拔出某塊后主板運行正常,那么故障原因就是該插件板故障或相應(yīng)I/O總線插槽及負載電路故障。若拔出所有插件板后系統(tǒng)啟動仍不正常,則故障很可能就在主板上。采用交換法實質(zhì)上就是將同型號插件板,總線方式一致、功能相同的插件板或同型號芯片相互芯片相互交換,根據(jù)故障現(xiàn)象的變化情況判斷故障所在。此法多用于易拔插的維修環(huán)境,例如內(nèi)存自檢出錯,可交換相同的內(nèi)存芯片或內(nèi)存條來確定故障原因。

5.靜態(tài)、動態(tài)測量分析法

(1)靜態(tài)測量法

讓主板暫停在某一特定狀態(tài)下,由電路邏輯原理或芯片輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系,用萬用表或邏輯筆測量相關(guān)點電平來分析判斷故障原因。

(2)動態(tài)測量分析法

編制專用判斷程序或人為設(shè)置正常條件,在機器運行過程中用示波器測量觀察有關(guān)組件的波形,并與正常的波形進行比較,判斷故障部位。

6.先簡單后復(fù)雜并結(jié)合組成原理的判斷法

隨著大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用,主板上的控制邏輯集成度越來越高,其邏輯正確性越來越難以通過測量來判斷?？刹捎孟扰袛噙壿嬯P(guān)系簡單的芯片及阻容元件,后將故障集中在邏輯關(guān)系難以判斷的大規(guī)模集成電路芯片。

第8篇：集成電路反向分析范文

【關(guān)鍵詞】多功能；遙控；實用插座；接收電路

一、總體設(shè)計方案

“多功能實用遙控插座”的工作是利用遙控器控制電源開關(guān)的原理，其中，由于集成塊4013具有在觸發(fā)脈沖的作用下置0、置1的功能并能將翻轉(zhuǎn)后的信號保持，該電路利用4013的這個功能來設(shè)計達到我們預(yù)期的目的。

二、單元模塊設(shè)計

1.電源電路設(shè)計

當電路加入220V電壓，變壓器輸出9V電壓，經(jīng)電容C1濾波，再將9V濾波電壓輸入穩(wěn)壓器7805，同時將9V電壓提供給繼電器工作。穩(wěn)壓器7805輸出5V電壓，再經(jīng)電容C2濾波，將5V直流電壓輸送給紅外線接收頭、三極管9012、集成塊4013工作。

2.主電路設(shè)計

3.紅外線遙控電路

（2）紅外遙控系統(tǒng)

常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。

發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。

接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO/OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。

紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。

三、電路組裝與調(diào)試

1.電路圖

2.電路調(diào)試

接上電源，按下遙控器按鈕，發(fā)現(xiàn)遙控插座工作指示燈不亮，通過電路分析查找原因，發(fā)現(xiàn)虛焊的情況！將虛焊的焊點重新焊接，結(jié)果指示燈還不亮，通過繼續(xù)排查，查找到繼電器常開常閉觸點接反了。

四、使用說明

1.功能簡介

多功能實用遙控插座的設(shè)計，構(gòu)思精巧、結(jié)構(gòu)簡單、實用性強。適用于家中有老弱病殘的人來隨時控制相關(guān)電器；也適用于夜里照看幼兒需隨時開啟臺燈的家庭。對于一般家庭來說，如果在有蚊子的夏晚，您可在蚊帳內(nèi)自由控制臺燈或電風扇，而不必擔心蚊子混入。

考慮到一般家庭都有電視遙控器，本產(chǎn)品就盡量利用現(xiàn)有資源來開發(fā)，一方面以避免出現(xiàn)家中遙控器過多的雜亂現(xiàn)象，另一方面也降低了產(chǎn)品的成本。

2.使用指南

本產(chǎn)品的使用非常簡單，只需將遙控插座外接電源連在家中墻上的插座上，然后將需要控制的電器連接上遙控插座即可。使用時，可將電視遙控器朝著遙控插座的紅外接收頭方向按下任意鍵，便可自由控制電器的開關(guān)。

3.注意事項

（1）本產(chǎn)品需要的電視遙控器一般是晶振為455KHZ的遙控器，目前市場上的彩電遙控器基本都適合。

第9篇：集成電路反向分析范文

關(guān)鍵詞： 線性穩(wěn)壓器； 大電流； 低功耗； 跨導(dǎo)放大器； Bipolar

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0150?04

Design and implementation of high?current micro?power monolithic LDO with small size

PENG Xiao?hong， ZHU Zhi?ding， HOU Li?gang， WANG Jin?hui， WU Wu?chen

（Beijing University of Technology， Beijing 100124， China）

Abstract： A low?dropout regulator （LDO） with an output current of 700 mA， quiescent current of 50 μA and chip area of 1.5 mm×2.0 mm is proposed. The LDO circuit takes reference circuit output as its chip output. The inherent transconductance amplifier of reference circuit is used to detect the output and feedback to stage amplifier， the signal is output to the base of power transistor after amplified， which could control the power valve output rated voltage and current. The error amplifier without redundancy makes the loop?compensation extremely simple， excludes the compensation problems in traditional LDO circuit. The function of each module which traditional LDO needs is mixed into an easier circuit， thus the chip area and the quiescent current are greatly reduced. The simulation analysis of the circuit is conducted， and realized by 2 μm 36 V Bipolar technology， the tapeout result shows that the chip has the characteristic of high?current， micro?power and small size.

Keywords： linear voltage regulator； high?current； low power consumption； transconductance amplifier； Bipolar

0 引 言

消費類電子產(chǎn)品已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，手機、MP4、PDA、PAD和筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備在生活中扮演著重要的角色。隨著集成電路工藝尺寸的不斷縮小，集成度的不斷增加，這些便攜式設(shè)備對電源的要求越來越苛刻，需要在電源和電子設(shè)備之間引入電源管理芯片，擔負起對電能的變換，分配，檢測以及穩(wěn)壓，降噪的職能[1]。

低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，輸出電壓精度高，電源抑制能力強，微功耗以及封裝簡單和需要較少的器件等突出優(yōu)點，使得它在便攜式電子設(shè)備產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用[2?4]。近年來，LDO的主要發(fā)展趨勢在以下幾個方面：

（1）超低壓差電壓，一方面是因為壓差電壓越小，LDO的效率越高，另一方面是因為集成電路工藝尺寸所需的電源電壓越來越小。

（2）高效率，高效率主要是降低芯片本身的功耗，一是節(jié)省了能源，二是有效地降低了散熱問題。

（3）高集成度，高功率密度，客戶希望電源產(chǎn)品能做的越來越緊湊，封裝體積越來越小。

為此，基于Bipolar工藝以設(shè)計輸出電流為700 mA，靜態(tài)電流為50 μA，芯片面積為1.5 mm×2.0 mm的LDO線性穩(wěn)壓器為目標。本文所提出的LDO電路結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：

（1）除帶隙基準固有的跨導(dǎo)放大器外無須額外的誤差放大器，從而降低了電路補償難度；

（2）把傳統(tǒng)LDO電路中各個模塊的功能糅合到了一個較為簡單的電路里，大大減小了芯片面積，降低成本，易于封裝；

（3）用純Bipolar工藝實現(xiàn)了所設(shè)計的電路，地電流隨負載電流增大而增大，在空載時，具有極低的靜態(tài)電流，從而保證了較高的電流效率，可以延長供電電池的使用壽命。

1 電路設(shè)計與分析

1.1 電路功能及環(huán)路穩(wěn)定性分析

圖1是本文提出的LDO電路結(jié)構(gòu)，電路包括：啟動電路，電流基準，限流保護，過溫保護等輔助電路；基準電壓電路，單級放大器，功率管等核心電路；負載電路。其中功率管采用PNP，原因是NPN需要消耗較高的壓差電壓，而PNP可以實現(xiàn)較低的壓差電壓[5]。電路工作原理是，在電路上電啟動后，調(diào)整管PNP向帶隙基準電路注入電流，由帶隙基準中的跨導(dǎo)放大器對電流進行檢測，并經(jīng)單級放大器放大之后反饋至調(diào)整管基極，使輸出電壓達到穩(wěn)定。

圖1 LDO整體框圖

LDO的晶體管級整體電路如圖2所示，由電壓基準電路，增益級電路（單級放大器）和輸出級構(gòu)成LDO的核心電路即反饋回路?；鶞孰妷寒a(chǎn)生電路中，Qn1和Qn2是發(fā)射極面積為8∶1的兩個三極管，讓兩管通過相同的電流，便可得到不同電流密度下兩個三極管基射極電壓差[ΔVBE]。這是一個帶有正溫度系數(shù)的電壓，加在[R1]兩端產(chǎn)生一個正溫度系數(shù)電流[I1]，其具體計算如下：

[VBE（Qn1）+VR1=VBE（Qn2）]

[I1=VTln8R1]

設(shè)流經(jīng)[R3]的電流為[I1a]，流經(jīng)[R4]的電流為[I1b]，可得到如下等式：

[I1=I1a+I1b]

[I1a×R3=I1b×R4+VBE（Qn3）]

[I1b=ISexpVBE（Qn3）VT]

利用插值法可解出上式中的[I1a，][I1b，]得到[Vout]的表達式如下：

[Vout=VBE（Qp1）+VBE（Qn3）+VBE（Qn1）+VR5+VR4+VR1]

式中：[VR5]和[VR1]分別為[I1]在[R5]和[R1]上產(chǎn)生的正溫度系數(shù)電壓；[VR4]是[I1b]在[R4]上產(chǎn)生的正溫度系數(shù)電壓，通過調(diào)整[R1，][R3]和[R4]的值即可得到3.3 V的零溫度系數(shù)電壓。

圖2 LDO核心電路

上述基準電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的電壓直接作為了LDO的輸出，但是僅憑此電路是不夠的，還需要增益級，功率管等。Qp1和Qp2作為電流鏡負載，檢測兩條支路的電流誤差。電流鏡負載和Qn1，Qn2構(gòu)成了跨導(dǎo)放大器，跨導(dǎo)放大器的輸出經(jīng)由單級放大之后反饋至功率管基極，形成反饋回路，穩(wěn)定輸出電壓。

1.2 環(huán)路穩(wěn)定性分析

環(huán)路補償簡單是文中所提出的LDO的一個主要優(yōu)點，且重載時具有較高的環(huán)路帶寬。從圖2中可看出在基準電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部有一個密勒補償電容[Cm，]并有一個調(diào)零電阻[Rm，]這將在帶寬內(nèi)產(chǎn)生一個極零點對，通過調(diào)節(jié)電阻電容值，可以使這對極零點相抵消，而不對頻率響應(yīng)產(chǎn)生明顯的影響。LDO的輸出接有一個鉭電容[Co]，該鉭電容的ESR為[RESR，]這將產(chǎn)生一個主極點和一個零點，由于負載變化范圍較大，所以主極點的范圍變化也較大，其具體表達式如下：

[Po=12πRLCo]

零點位置：

[Zo=12πRESRCo]

由于所設(shè)計的LDO帶載能力額定值為700 mA，功率管的尺寸較大，所以功率管的基極有較大的寄生電容，也將在帶寬內(nèi)產(chǎn)生一個極點。功率管的基極輸入電阻[6]為[rπ=β0gm=β0KTqIC]，由此可看出功率管的基極輸入電阻也是隨著負載變化而變化的，即功率管基極的寄生極點也是隨負載變化而變化的：

[Ppara=12πrπCpara=qIC2πCparaβ0KT]

從上面的分析可看出，帶寬內(nèi)共有三個極點，兩個零點，其中一對極零點相互抵消。等效看成：有兩個變化的極點和一個固定的零點對LDO環(huán)路頻率響應(yīng)產(chǎn)生影響。功率管的尺寸隨著帶載能力的確定而確定，即寄生極點[Ppara]是一個確定的量，所以可通過調(diào)節(jié)[Co]及其ESR的值來改變主極點[Po]和零點[Zo]的位置。下面給出了輕重載下LDO的環(huán)路頻率響應(yīng)圖，如圖3所示。

圖3 LDO的環(huán)路頻率響應(yīng)圖

從圖中可看出：輕載下的帶寬是63.64 kHz，相位裕度是90.29°；重載下的帶寬是10.72 MHz，相位裕度是84.98°。

1.3 輔助電路設(shè)計

一個完整的LDO僅有上述核心功能模塊電路是不夠的，還需要過熱保護，限流保護電路，反向保護電路，以防止在錯誤的工作條件下造成芯片不可逆轉(zhuǎn)的損壞。同時還需要啟動電路，以避免上電時芯片處于不啟動的自鎖狀態(tài)。各個模塊如圖2中所示。

啟動電路，在上電后，Qp6所在之路首先會導(dǎo)通，Qns2會給Qp7提供一個電流通路，從而啟動整個偏置電路，當偏置電路正常工作后，由于偏置電流流經(jīng)Rth1和Rth2會產(chǎn)生分壓，導(dǎo)致Qns2射極電壓升高，從而關(guān)斷Qns2，使整個電路正常工作。Qn7和Qn8是兩個發(fā)射極面積為10：1的兩個三極管，其兩路的電流鏡負載可以確保流經(jīng)Qn7和Qn8的電流是相等的，從而得到不同電流密度下的[ΔVBE]，這是一個帶有正溫度系數(shù)的電壓，加在Rb兩端產(chǎn)生一個正溫度系數(shù)電流Ib，作為整個電路的偏置電流，可以通過調(diào)整Rb的值來改變偏置電流的大小。

Rth1，Rth2和Qnth構(gòu)成了過熱保護關(guān)鍵電路，在電路正常工作時，Qnth是關(guān)斷的。從上面知道，流經(jīng)Rth1和Rth2的電流具有正溫度系數(shù)，隨著溫度升高，Rth2上的分壓會升高，而Qnth的導(dǎo)通電壓具有負溫度系數(shù)，隨著溫度升高，其導(dǎo)通電壓會降低，所以在一定溫度時，可以使Qnth開啟，從而關(guān)斷電路。確保芯片不被燒毀。具體的溫度點可以通過設(shè)置Rth2的值來得到。

R7和D2構(gòu)成了限流保護的關(guān)鍵電路，在電路正常工作時，D2是關(guān)斷的，當隨著負載電流的增大，功率管Qp0的基極電流會增大，從而造成R7上的分壓升高，傳遞到D1的陰極電位也升高，當負載電流大到一定程度時，D1的陰極電位可升高到致使D2打開，從而可泄放掉Qn5的基極驅(qū)動電流，也就減小功率管的基極電流，最終使負載電流下降，保護芯片不被過流損壞。

當該款LDO應(yīng)用到有備用電池的便攜式設(shè)備，并且在某種情況下需要備用電池供電時，輸出反向保護就成為LDO的必備功能。在該電路中Qpr1和Qp2起到了輸出反向保護的作用，當輸出電壓被某種外在電池保持到高于輸入電壓時，輸出反向保護電路可以使芯片的偏置電路和功率管關(guān)斷，從而減小輸出反向電流，減小功耗。

2 測試結(jié)果

電路芯片采用2 μm 36 V Bipolar工藝模型進行設(shè)計并生產(chǎn)。圖4是整體芯片照片，其面積為1.42 mm×1.92 mm。芯片的輸入電壓范圍為3.8～20 V，輸出電壓為3.3 V?？蛰d時的靜態(tài)電流為37 μA，最大輸出電流為800 mA。

圖4 所設(shè)計芯片的概貌圖

圖5是芯片測試電路原理圖，輸入電容為10 μF，輸出電容為10 μF。測試儀器主要包括Agilent E3631A直流電源，Tektronix TDS2024四通道示波器，IT8510 120 V/20 A/120 W電子負載儀，TN/GDW?100高低溫箱。測試了12支芯片，其測試結(jié)果如圖6所示，在-55～125 ℃內(nèi)，負載為700 mA時，輸出電壓在3.275～3.365 V之間。從測試結(jié)果可看出該芯片實現(xiàn)了所需要的功能。

圖5 芯片測試電路圖

圖6 LDO的輸出電壓

3 結(jié) 語

本文以設(shè)計輸出電流為700 mA的微功耗，小體積線性穩(wěn)壓器LDO為目標。基準電壓直接作為了LDO的輸出，利用基準電壓電路所固有的跨導(dǎo)放大器和一個單級放大器，功率管構(gòu)成了整個LDO的核心反饋回路。沒有用到額外的誤差放大器，使得整個系統(tǒng)的補償變得極其簡單，在基準電路內(nèi)部的密勒補償和去零電阻產(chǎn)生了一個極零點對并相互抵消，外部用一個帶有ESR的鉭電容進行補償就達到了很好的穩(wěn)定性。與同類文章的電路相比[7?8]，功率密度明顯得到提高，補償也極具優(yōu)勢，并且所設(shè)計的LDO在重載下具有10.72 MHz的單位帶寬，這遠高于其他文章中所設(shè)計的LDO的帶寬[9?10]。本文中所提出的LDO采用2 μm 36 V的Bipolar工藝進行了流片驗證，測試結(jié)果表明，實現(xiàn)了大電流，微功耗，小體積的設(shè)計目標。

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