集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐

前言

　　微電子技術(shù)是信息時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)之一，是技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。它是計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、納米技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)，并為其開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)而不斷創(chuàng)立新的技術(shù)平臺(tái)。VLSI集成度的日益提高、特征工藝尺寸的不斷縮小以及性能與功耗的同步增長(zhǎng)等，都給人們進(jìn)行專用集成電路的設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越大的挑戰(zhàn)?！　〗陙?lái)，我國(guó)集成電路市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)，已成為僅次于美、日的世界第三大市場(chǎng)。集成電路產(chǎn)業(yè)前景廣闊，而芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。芯片業(yè)已是世界公認(rèn)的電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力量。在我國(guó)的研究計(jì)劃中，集成電路被列為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。然而，目前絕大部分核心芯片都不是由我國(guó)設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的，因此，當(dāng)務(wù)之急是培養(yǎng)足夠數(shù)量和水平的集成電路設(shè)計(jì)工程師，突破人才瓶頸?！　?002年，北方工業(yè)大學(xué)受北京市教委委托，開(kāi)始建設(shè)“北方微電子人才培養(yǎng)基地”，建設(shè)的目標(biāo)是“培養(yǎng)適合北京乃至全國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)需要的各層次人才”，面對(duì)此重任，筆者及所在北方工業(yè)大學(xué)微電子中心的各位同仁，積極向國(guó)內(nèi)外高校學(xué)習(xí)，探索適合我國(guó)微電子培養(yǎng)的教育模式?！　「鶕?jù)目前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，微電子專業(yè)的集成電路設(shè)計(jì)方面的人才需求較大，教育界急需一本集成電路設(shè)計(jì)方面的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材，筆者一直從事第一線的實(shí)踐教學(xué)工作，根據(jù)實(shí)踐教學(xué)總結(jié)了集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)十六個(gè)和課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目四個(gè)，匯編成此書(shū)。讀者可根據(jù)具體課程要求規(guī)定每個(gè)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)?！　”緯?shū)主要內(nèi)容已經(jīng)在北方工業(yè)大學(xué)實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用了五年，反映甚佳，用過(guò)此教材的學(xué)生普遍認(rèn)為：通過(guò)十六個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，基本掌握了集成電路設(shè)計(jì)方面的專業(yè)技能，又通過(guò)幾個(gè)有代表性設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行綜合練習(xí)，集成電路設(shè)計(jì)能力有了明顯提高。　　借此出版機(jī)會(huì)，對(duì)曾經(jīng)給這本書(shū)的寫(xiě)作和出版給予幫助的老師和同學(xué)表示感謝，他們是：北方工業(yè)大學(xué)微電子中心的鞠家欣、楊兵、張靜、閆肅、張怡、王維英等人?！　”緯?shū)分為兩個(gè)部分，第一部分 主要是集成電路設(shè)計(jì)方面的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，共十六個(gè)，涵蓋了基本模擬工具的使用、數(shù)字基本單元的設(shè)計(jì)、模擬集成電路的設(shè)計(jì)等，針對(duì)目前學(xué)生在模擬集成電路重要參數(shù)的計(jì)算等方面缺乏系統(tǒng)知識(shí)的狀況，在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中包括了相關(guān)參數(shù)的推導(dǎo)計(jì)算過(guò)程，另外專門(mén)在實(shí)驗(yàn)十一中集中了部分習(xí)題讓學(xué)生全面練習(xí)集成電路相關(guān)參數(shù)的計(jì)算能力；本書(shū)第二部分 是實(shí)踐環(huán)節(jié)，共有四個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，內(nèi)容包含有通信芯片、模擬集成電路和數(shù)字MCU的設(shè)計(jì)等，每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目適合于兩周左右的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。本書(shū)的設(shè)計(jì)與講解由淺入深，對(duì)于有志于從事集成電路設(shè)計(jì)的在校學(xué)生，是一本非常具體的實(shí)驗(yàn)教材，既適合高年級(jí)本科生作教材，也適合研究生的課程需求，對(duì)于在職工程師，本書(shū)也是一本合適的自學(xué)教材。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要內(nèi)容分為兩部分，第一部分介紹集成電路實(shí)驗(yàn)，第二部分介紹適合于集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的大型綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，涉及到的內(nèi)容包括數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)和模擬集成電路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是作者近年來(lái)在教學(xué)中摸索開(kāi)發(fā)的二十個(gè)具有明顯特色的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐。     本書(shū)適合于集成電路設(shè)計(jì)方面的工程技術(shù)人員閱讀：也可做高等學(xué)校微電子專業(yè)本科生和研究生的實(shí)驗(yàn)教材使用，或者作為社會(huì)培訓(xùn)教材。

書(shū)籍目錄

第一部分 集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)   實(shí)驗(yàn)一 運(yùn)算放大器的原理圖編輯和仿真   實(shí)驗(yàn)二 HSPICE的熟悉和使用   實(shí)驗(yàn)三 優(yōu)化反相器扇出   實(shí)驗(yàn)四 優(yōu)化時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)五 除法器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化   實(shí)驗(yàn)六 超高速隨機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器   實(shí)驗(yàn)七 32位算術(shù)邏輯單元的設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)八 電流鏡和基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)九 運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益的測(cè)量   實(shí)驗(yàn)十 單級(jí)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)十一 計(jì)算和討論   實(shí)驗(yàn)十二 全定制模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)十三 VLSI系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)   實(shí)驗(yàn)十四 設(shè)計(jì)一個(gè)8位加法器的數(shù)據(jù)通道   實(shí)驗(yàn)十五 軟宏單元的實(shí)現(xiàn)   實(shí)驗(yàn)十六 設(shè)計(jì)實(shí)例自動(dòng)化Leafcell的生成 第二部分 集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐   實(shí)踐一 生物信號(hào)傳輸用集成電路的設(shè)計(jì)   實(shí)踐二 脈沖寬度調(diào)制控制器芯片的設(shè)計(jì)   實(shí)踐三 數(shù)字PWM脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)   實(shí)踐四 流水線結(jié)構(gòu)MCU的設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）UWB軟件模型　　UWB的基本作用是用來(lái)發(fā)送和接收非常短的射頻信號(hào)，這些信號(hào)只包含一個(gè)或幾個(gè)周期的射頻載波信號(hào)，所以對(duì)于這種信號(hào)確定實(shí)際的射頻中心頻率是比較困難的。UWB脈沖能夠用來(lái)在多用戶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中提供極高數(shù)據(jù)傳輸率。圖2．1．6所示為UWB發(fā)送端的系統(tǒng)框圖?！　≡赨WB協(xié)議中用到的是脈沖定位調(diào)制編碼的方法，在這種協(xié)議中，每一個(gè)信號(hào)都由原來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了脈沖信號(hào)放置在數(shù)據(jù)包中。所對(duì)應(yīng)的信號(hào)的電壓越高，在數(shù)據(jù)包中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)脈沖的位置就越靠后?！　≡赨WB數(shù)據(jù)發(fā)送端包含16個(gè)時(shí)分復(fù)用通道，在每一個(gè)通道中，相對(duì)于模擬信號(hào)，都有一個(gè)脈沖定位的編碼數(shù)據(jù)脈沖。模擬信號(hào)的數(shù)值越大，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)脈沖的位置距離通道頭脈沖的位置就越遠(yuǎn)。圖2—1.7所示為UWB數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。

編輯推薦

　　適合于集成電路設(shè)計(jì)方面的工程技術(shù)人員閱讀：也可做高等學(xué)校微電子專業(yè)本科生和研究生的實(shí)驗(yàn)教材使用，或者作為社會(huì)培訓(xùn)教材。

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