1、數(shù)字集成電路專題研究摘要：現(xiàn)在的電路可以分為兩個方向，一個是數(shù)字，還有一個是模擬，在此更加偏重對數(shù)字方面的研究！全文一共可以分為兩部分，一部分是基本的數(shù)字電路，還有一部分為較大型的集成電路。前一部分（基本數(shù)字電路）從認(rèn)識數(shù)字電路開始，其間涉及到數(shù)字電路的分析方法-函數(shù)分析方法；在數(shù)字電路中分TTL和COMS兩種電路，在此報告中提到了這兩種電路的電平比較關(guān)系。因COMS電路功耗低、工作電壓范圍寬、扇出能力強(qiáng)和售價低等優(yōu)點，所以著重介紹一下CMOS電路的常用特性，以及由它構(gòu)成的一些常見的數(shù)字電路！而在后半部方介紹的是集成電路，從集成電路的分類到如何做好集成電路的設(shè)計;集成電路的設(shè)計分為前端和后端設(shè)

2、計前端是指邏輯部分，后端是指物理層的設(shè)計 前端是設(shè)計內(nèi)部的邏輯后端是指假設(shè)邏輯設(shè)計已經(jīng)完成，如何做出最后的芯片，涉及到芯片內(nèi)部如何分區(qū)，如何布線，模擬部分，寄生效應(yīng)等等而由于專業(yè)方向這里又著重去討論前端設(shè)計：系統(tǒng)集成芯片（SoC）的IC設(shè)計。同時收集了一些集成電路的設(shè)計工具。關(guān)鍵字：數(shù)字電路 函數(shù)表示 COMS集成電路 常見的數(shù)字電路 集成電路分類 IC前端設(shè)計工具 系統(tǒng)集成芯片SOC IC設(shè)計軟件 VHDL/ Veriolg HDL正文：一數(shù)字電路簡介：在電子設(shè)備中，通常把電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩類，前者涉及模擬信號，即連續(xù)變化的物理量，例如在24小時內(nèi)某室內(nèi)溫度的變化量；后者涉及數(shù)字信

3、號，即斷續(xù)變化的物理量，開關(guān)K 快速通、斷時，在電阻R 上就產(chǎn)生一連串的脈沖（電壓），這就是數(shù)字信號。人們把用來傳輸、控制或變換數(shù)字信號的電子電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路工作時通常只有兩種狀態(tài)：高電位（又稱高電平）或低電位（又稱低電平）。通常把高電位用代碼“1 ”表示，稱為邏輯“1 ”；低電位用代碼“0 ”表示，稱為邏輯“0 ”（按正邏輯定義的）。注意：有關(guān)產(chǎn)品手冊中常用“H ”代表“1 ”、“L ”代表“0 ”。實際的數(shù)字電路中，到底要求多高或多低的電位才能表示“1 ”或“0 ”，這要由具體的數(shù)字電路來定。例如一些TTL 數(shù)字電路的輸出電壓等于或小于0.2V，均可認(rèn)為是邏輯“0 ”，等于或者大

4、于3V，均可認(rèn)為是邏輯“1 ”（即電路技術(shù)指標(biāo)）。CMOS數(shù)字電路的邏輯“0 ”或“1 ”的電位值是與工作電壓有關(guān)的。 討論數(shù)字電路問題時，也常用代碼“0 ”和“1 ”表示某些器件工作時的兩種狀態(tài)，例如開關(guān)斷開代表“0 ”狀態(tài)、接通代表“1 ”狀態(tài)。2.三種基本邏輯電路數(shù)字電路中的基本電路是與門、或門和非門（反相器）。與門和或門電路的基本形式有兩個或兩個以上的輸入端、一個輸出端。因輸入和輸出可以各自為“0 ”或“1 ”狀態(tài)，具有判定的功能，所以把它們稱為基本邏輯電路。二數(shù)字電路分析的邏輯函數(shù)的表示方法：在邏輯電路的設(shè)計時，常用四種方法表示邏輯電路的函數(shù)關(guān)系（指輸入輸出關(guān)系），即邏輯圖、真值表、

5、函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖。實際應(yīng)用中邏輯圖和真值表是最常用的，應(yīng)必須掌握的；函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖主要供設(shè)計人員按要求設(shè)計數(shù)字邏輯電路時使用。1、邏輯函數(shù)從上面講過的各種邏輯關(guān)系中可以看到，如果以邏輯變量作為輸入，以運(yùn)算結(jié)果作為輸出，輸出與輸入之間是一種函數(shù)關(guān)系。這種函數(shù)關(guān)系稱為邏輯函數(shù)，寫作Y=F（A，B，C，）任何一件具體的因果關(guān)系都可以用一個邏輯函數(shù)描述，由于變量和輸出（函數(shù)）的取值只有0和1兩種狀態(tài)，所以我們所討論的都是二值邏輯函數(shù)。2、真值表：將輸入變量所有的取值下對應(yīng)的輸出值找出來，列成表格，即可得到真值表。從真值表寫出邏輯函數(shù)式的一般方法，這就是找出真值表中使邏輯函數(shù)Y=1的那些輸入變量取

6、值的組合。每組輸入變量取值的組合對應(yīng)一個乘積項，其中取值為1的寫入原變量，取值為0的寫入反變量。將這些乘積項相加，即得Y的邏輯表達(dá)式。比如，在舉重比賽中，通常設(shè)三名裁判：一名為主裁，另兩名為副裁。競賽規(guī)則規(guī)定運(yùn)動員每次試舉必須獲得主裁及至少一名副裁的認(rèn)可，方算成功。裁判員的態(tài)度只能同意和不同意兩種；運(yùn)動員的試舉也只有成功與失敗兩種情況。舉重問題可用邏輯代數(shù)加以描述：用A、B、C三個邏輯變量表示主副三裁判：取值1表示同意（成功），取值0表示不同意（失?。Ｅe重運(yùn)動員用L表示，取值1表示成功，0表示失敗。顯然，L由A、B、C決定。L為A、B、C的邏輯函數(shù)。列表如下：ABCL000000100100

7、01101000101111011111該表稱為邏輯函數(shù)L的真值表。真值表必須列出邏輯變量所有可能的取值所對應(yīng)的函數(shù)值，不能有遺漏。（二個變量有22=4，三個邏輯變量有238，四個變量有2416種可能的取值）從真值表可看出L取值為1只有三項，A、B、C的取值分別為101、110、和111三種情況L才等于1。、三項與上述三種取值對應(yīng)。 3、邏輯圖邏輯圖是一種描述電路原理得方式，任何一個邏輯函數(shù)，無論多么復(fù)雜，都可以用相應(yīng)的邏輯圖表示。構(gòu)成邏輯圖的方法是將邏輯函數(shù)分解成若干基本邏輯門，根據(jù)邏輯函數(shù)關(guān)系連接而成。將邏輯表達(dá)式中的與項用與門代替，或項用或門代替，即可畫出與上述函數(shù)形式對應(yīng)的邏輯圖如圖圖

8、5三數(shù)字電路按電路所用器件分類，可以分為：雙極型（如DTL、TTL、ECL、IIL、HTL）和單極型（如NMOS、PMOS、COMS）電路，下面總結(jié)一下TTL和CMOS電平關(guān)系：1）.TTL電平： 輸出高電平 2.4V 輸出低電平 0.4V 在室溫下，一般輸出高電平是3.5V 輸出低電平是0.2V。 最小輸入高電平和低電平 輸入高電平 =2.0V 輸入低電平 =0.8V 它的噪聲容限是0.4V.2）.CMOS電平： 1邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。3）.電平轉(zhuǎn)換電路： 因為TTL和COMS的高低電平的值不一樣（ttl 5vcmos 33v），所以互相

9、連接時需要電平的轉(zhuǎn)換，就是用兩個電阻對電平分壓，沒有什么高深的東西。OC門，即集電極開路門電路，它必須外界上拉電阻和電源才能將開關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)動門電路。 4）.TTL和COMS電路比較： 1、TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。 2、TTL電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。 COMS電路的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。 COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。 5）.COMS電路的鎖定效應(yīng)： COMS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)

10、部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時，COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很容易燒毀芯片。 6）.防御措施： (1)、在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過不超過規(guī)定電壓。 (2)、芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。 (3)、在VDD和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。 （4）、當(dāng)系統(tǒng)由幾個電源分別供電時，開關(guān)要按下列順序：開啟時，先開啟COMS電路得電源，再開啟輸入信號和負(fù)載的電源；關(guān)閉時，先關(guān)閉輸入信號和負(fù)載的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。 7）、COMS電路的使用注意事項 (1)、COMS

11、電路時電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對干擾信號的捕捉能力很弱 (2)、輸入端接低內(nèi)組的信號源時，要在輸入端和信號源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。 (3)、當(dāng)接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻。 (4)、當(dāng)輸入端接大電容時，應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。 (5)、COMS的輸入電流超過1mA，就有可能燒壞COMS。 8）.TTL門電路中輸入端負(fù)載特性（輸入端帶電阻特殊情況的處理）： 1、懸空時相當(dāng)于輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮大的電阻。 2、在門電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平，輸入端

12、出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。因為由TTL門電路的輸入端負(fù)載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時，它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來，串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電平。這個一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。 9）.TTL電路有集電極開路OC門，MOS管也有和集電極對應(yīng)的漏極開路的OD門，它的輸出就叫做開漏輸出。OC門在截止時有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢？那是因為當(dāng)三機(jī)管截止的時候，它的基極電流約等于0，但是并不是真正的為0，經(jīng)過三極管的集電極的電流也就不是真正的0，而是約0。而這個就是漏電流。 開漏輸出：OC門的輸出就是開漏輸出；OD門的輸出也

13、是開漏輸出。它可以吸收很大的電流，但是不能向外輸出的電流。所以，為了能輸入和輸出電流，它使用的時候要跟電源和上拉電阻一齊用。 OD門一般作為輸出緩沖/驅(qū)動器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿足吸收大負(fù)載電流的需要。 10）.什么叫做圖騰柱，它與開漏電路有什么區(qū)別？ TTL集成電路中，輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出，沒有的叫做OC門。因為TTL就是一個三級關(guān)，圖騰柱也就是兩個三級管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出，高電平400UA，低電平8MA四、集成數(shù)字電路分TTL和CMOS兩種類型，這里以介紹CMOS集成數(shù)字電路為主，因它功耗低、工作電壓范圍寬、扇出能力強(qiáng)和售價低等，CMOS集成電路的常用

14、特性：1、工作電源電壓常用的CMOS集成電路工作電壓范圍為3 18V （也有7 15V 的，如國產(chǎn)的C000系列），因此使用該種器件時，電源電壓靈活方便，甚至未加穩(wěn)壓的電源也可使用。2、輸入阻抗高CMOS電路的輸入端均有保護(hù)二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護(hù)電路，在正常工作范圍內(nèi)，保護(hù)二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄漏電流。通常情況下，等效輸入電阻大于108 ，因此驅(qū)動CMOS集成電路時，所消耗的驅(qū)動功率幾乎可以不計。3、輸出電流CMOS集成電路的輸出電流（指內(nèi)部各獨立功能的輸出端）一般是10mA，所以使用時應(yīng)加推動級輸出，但輸出端若連接CMOS電路時（即扇出能力），因CMO

15、S電路的輸入阻抗高，對于低頻工作時，一個輸出端可以帶動50個以上輸入端，實際上幾乎不需考慮扇出功能的限制。4、抗干擾能力強(qiáng)CMOS電路抗干擾能力是指電路在干擾噪聲的作用下，能維持電路原來的邏輯狀態(tài)并正確進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。電路的抗干擾能力通常以噪聲容限來表示，即直流電壓噪聲容限、交流（指脈沖）噪聲容限和能量噪聲（指輸入端積累的噪聲能量）三種。直流噪聲容限可達(dá)電源電壓的40以上，所以使用的電源電壓越高，抗干擾能力越強(qiáng)。這是工業(yè)中使用CMOS邏輯電路時，都采用較高的供電電壓的原因。TTL 相應(yīng)的噪聲容限只有0.8V（因TTL 工作電壓為5V）。五、 常見CMOS數(shù)字電路：門電路是一種基本邏輯部件，用它

16、們可以構(gòu)成組合邏輯和時序邏輯電路。CMOS門電路產(chǎn)品種類很多，均可從相應(yīng)的手冊上查到，但歸納起來有八類：反相器、與非門、或非門、與門、或門、緩沖/ 電平變換器、組合邏輯和具有三態(tài)輸出的邏輯門等。門電路可組成組合電路。組合電路的特點是電路的輸出信號僅與該時刻的輸入信號有關(guān)而與電路原來所處的狀態(tài)無關(guān)，通常稱他們?yōu)榻M合邏輯電路，簡稱組合電路。常見的組合電路有編碼器、譯碼器、數(shù)字分配器和數(shù)字選擇器等。時序電路是指電路的輸出狀態(tài)與電路輸入信號時間順序有關(guān)，所以稱為時序電路，如各類數(shù)碼寄存器、各種計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。1、與門電路2 輸入端與門的功能設(shè)計成這樣：當(dāng)輸入端A 、B 同時都為邏輯“1”狀態(tài)

17、時，輸出Z 才是邏輯“1”狀態(tài)。這里作如下規(guī)定：開關(guān)K1、K2斷開時，代表輸入A 、B 的“0”狀態(tài)、接通時代表輸入A 、B 的“1”狀態(tài)；燈L滅代表輸出的Z 的“0”狀態(tài)，燈L 亮代表輸出Z 的“1”狀態(tài)。之后將開關(guān)K1、K2“接通”和“斷開”的各種組合狀態(tài)，以及由此引起燈“亮”和“滅”的輸出狀態(tài)列成表格，該表格叫做真值表，要使燈L 點亮，即輸出Z 必須是“1”狀態(tài)，輸入的A 、B 也必須是“1”狀態(tài)。與門真值表如下：ABZ0000101001112、或門和非門或門的邏輯關(guān)系如下：各輸入端只要有一個狀態(tài)為“1 ”時，輸出便是“1”。非門只有一個輸入端和一個輸出端，并且其輸出狀態(tài)總是和輸入狀態(tài)

18、相反的，即求“反”?；蜷T真值表如下：ABZ0001010111113、編碼器和譯碼器編碼和譯碼是數(shù)字電路（包括工業(yè)控制、單片機(jī)和PC機(jī)）常用的一種手段。通過編譯碼器可以解決家電、工業(yè)和工程上的許多問題，也是初學(xué)者必須掌握的數(shù)字電路知識。所謂“編碼”是指用若干數(shù)字或文字符號按照預(yù)先的約定（又稱規(guī)定或定義）表示特定對象的過程。例如電信局給某用戶編制了一個電話號碼 ，實際上就是把這個用戶用代碼 表示出來，這就是編碼。 常生活中的一個數(shù)按一定的計數(shù)方式（制）寫出來也叫編碼，如寫成十進(jìn)制，就是按十進(jìn)制編碼；如果寫成二進(jìn)制，就是按二進(jìn)制編碼。一旦編碼的規(guī)則定義后，由此派生的問題都應(yīng)遵循編碼的規(guī)定。例如十進(jìn)

19、制編碼規(guī)定，十進(jìn)制的一位數(shù)是按十個符號0 、1 、2 9 來表示十種不同的代碼，若超過9 的數(shù)，則用多位數(shù)表示，且低位和高位關(guān)系是“逢十進(jìn)一”。在二進(jìn)制中，每個數(shù)位（即二進(jìn)制的1 位）只能取兩種不同的數(shù)碼即“0 ”和“1 ”，其特點是：“逢二進(jìn)一”，即當(dāng)本位是1 ，又要再加1 時，本位便成0 ，同時向高位進(jìn)1 ，例如1 1=10. 為了熟悉二進(jìn)制的表示和運(yùn)算規(guī)則，我們用四位二進(jìn)制數(shù)碼來表示十進(jìn)制的一位數(shù)，并列成表，該表也是一種編碼方式，這種編碼就稱為BCD 碼。所謂BCD 碼就是用二進(jìn)制的編碼表示十進(jìn)制數(shù)。將四位二進(jìn)制碼一直加1 時，還有六種狀態(tài)，但按BCD 碼的約定，其余六種狀態(tài)（1010、

20、1011、1100、1101、1110、1111）對BCD 碼都是非法的，即在BCD 碼中是不允許出現(xiàn)的。（2 ）位、字節(jié)這里順便說說關(guān)于計算機(jī)技術(shù)中常見的專業(yè)用語：位、字節(jié)。計算機(jī)（包括單片機(jī)）中的“位”是指二進(jìn)制數(shù)的位，常用bit 表示，例如BCD 碼中的1001是4 位。單片機(jī)中常處理8 位二進(jìn)制數(shù)，常把它定義成一個字節(jié)，常用Byte表示。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲量，處理速度都是以字節(jié)為單位的。表示存儲器容量的單位是kB，稱為千字節(jié)（實際是1024個字節(jié)）。在計算技術(shù)中，為了說明計數(shù)方式是二進(jìn)制數(shù)，常在二進(jìn)制數(shù)后面加B ，以與其它計數(shù)制區(qū)別，如BCD 碼中的1101B.4、集成三態(tài)R S 鎖存

21、觸發(fā)器（1）三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器CD4044將三態(tài)輸出的與非門接成R S 觸發(fā)器，就構(gòu)成了具有三態(tài)的鎖存觸發(fā)器，如集成電路CD4044.CD4044 是16引腳的IC，內(nèi)含4 個三態(tài)R S 觸發(fā)器， EN端是各R S 觸發(fā)器共同的三態(tài)控制端（“0 ”電平禁止）；S 、R 代表各自的R S 觸發(fā)器的輸入端，Q1Q4代表各觸發(fā)器的輸出端，觸發(fā)器的Q 端均未引出。看出它與上次連載中的R S 與非門觸發(fā)器相比，除多了一個控制端EN外，均完全相同，只需把EN端接高電平，該IC就是含有四個R S 與非門觸發(fā)器的集成電路。注意：用或非門也可以構(gòu)成三態(tài)R S 鎖存觸發(fā)器，由兩個與非門互耦而成的RS鎖存器如圖6，

22、是各種觸發(fā)器的基本單元電路，它有兩個低電平有效的數(shù)據(jù)輸入端（：置位輸入；：復(fù)位輸入）和一對互補(bǔ)的數(shù)據(jù)輸出端（和）。時，鎖存器處于置位狀態(tài)；時，鎖存器處于復(fù)位狀態(tài)。和有四種組合，如果無效，無效，鎖存器的狀態(tài)將與初態(tài)相同；如果有效，無效，鎖存器的狀態(tài)將為；如果無效，有效，鎖存器的狀態(tài)將為；如果有效，有效，鎖存器的狀態(tài)將是不確定的。圖6（2）D 型觸發(fā)器D 型觸發(fā)器相似于晶體三極管的射極輸出器電路，即在時鐘CP信號上升沿指揮下，D 型觸發(fā)器就能把D 端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵龆?。輸入端無CP信號時，D 端信號對觸發(fā)器不起作用。各觸發(fā)器一旦做成產(chǎn)品IC時，其輸入端還增加有置“0”端或置“1”端 內(nèi)部有兩個D

23、觸發(fā)器。鎖存概念：組合邏輯電路，其特點是電路的輸出信號僅僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，輸入信號一旦撤除，輸出信號也就消失。例如在十進(jìn)制二進(jìn)制的編碼電路中，當(dāng)手動按下單脈沖的開關(guān)時，編碼電路會產(chǎn)生對應(yīng)的編碼信號（可看成數(shù)據(jù)），一旦手離開開關(guān)時，輸出端復(fù)原為原狀態(tài)。若需要編碼器的輸出信號保留住（即存儲），就需要再附加觸發(fā)器電路，不僅如此，在計算機(jī)電路中，為了處理多個數(shù)據(jù)，均在給定的時間（即時鐘信號）進(jìn)行，這就要求各種觸發(fā)器的輸入端除了數(shù)據(jù)信號外，還有時鐘輸入信號（CP端）。時鐘CP信號未到觸發(fā)器的輸入端時，輸入端的控制信號（包括數(shù)據(jù)）均對觸發(fā)器不起作用。它有兩個控制端J 、K 和一個時鐘端CP。 J

24、K 型觸發(fā)器是在時鐘脈沖的下降沿時，它才改變其輸出狀態(tài)（置“0”或置“1”態(tài)）。表中的Qn代表原狀態(tài)，Qn代表與原狀態(tài)相反的狀態(tài)，Qn1 代表時鐘CP到達(dá)后的新狀態(tài)。 5、計數(shù)器計數(shù)器產(chǎn)品種類多，可根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)位數(shù)分類。如、四位二進(jìn)制同步計數(shù)器，四位二進(jìn)制異步計數(shù)器等。這里介紹的一種計數(shù)器為雙向計數(shù)器，也可以叫做加減計數(shù)器，是四位二同步進(jìn)制計數(shù)器，這種計數(shù)器有2個輸入端口和1個輸出端口，輸出端口為U和D，即正旋計數(shù)和反旋計數(shù)，當(dāng)有信號來到時，輸入端口接收到脈沖信號，如果在U端口為1，那么計數(shù)器將執(zhí)行加1操作，如果D端口為1，那么計數(shù)器進(jìn)行減1操作。在執(zhí)行操作之后，計數(shù)器會將運(yùn)行的結(jié)果送到輸

25、出端口。四位二進(jìn)制的計數(shù)范圍從0到10，計數(shù)器會以2進(jìn)制進(jìn)行加減，從0到1010。當(dāng)計數(shù)器到10的時候，計數(shù)器的清0信號變?yōu)?，計數(shù)器清0，重新開始從0計數(shù)。這樣便實現(xiàn)了循環(huán)計數(shù)。雙向計數(shù)器真值表如下：UDOUT00保持10加101減1附：以一收錄了電子報某些期關(guān)于數(shù)字電路及其應(yīng)用的文章（有些無法找到配圖，但仍具有一定的參考價值）：1999年電子報第20期組合電路和時序電路的應(yīng)用：1.BCD碼和數(shù)碼顯示電路數(shù)碼顯示在電子領(lǐng)域中處處需要、且制作十分容易，一裝即成。圖18是數(shù)碼顯示電路的原理框圖。初學(xué)者通過制作數(shù)碼顯示電路還可學(xué)到數(shù)字電路很多的基本知識。（1）編碼器編碼和譯碼是數(shù)字電路（包括工業(yè)控

26、制、單片機(jī)和PC機(jī)）常用的一種手段。通過編譯碼器可以解決家電、工業(yè)和工程上的許多問題，也是初學(xué)者必須掌握的數(shù)字電路知識。所謂“編碼”是指用若干數(shù)字或文字符號按照預(yù)先的約定（又稱規(guī)定或定義）表示特定對象的過程。例如電信局給某用戶編制了一個電話號碼，實際上就是把這個用戶用代碼表示出來，這就是編碼。日常生活中的一個數(shù)按一定的計數(shù)方式（制）寫出來也叫編碼，如寫成十進(jìn)制，就是按十進(jìn)制編碼；如果寫成二進(jìn)制，就是按二進(jìn)制編碼。一旦編碼的規(guī)則定義后，由此派生的問題都應(yīng)遵循編碼的規(guī)定。例如十進(jìn)制編碼規(guī)定，十進(jìn)制的一位數(shù)是按十個符號0、1、29來表示十種不同的代碼，若超過9的數(shù)，則用多位數(shù)表示，且低位和高位關(guān)系是

27、“逢十進(jìn)一”。在二進(jìn)制中，每個數(shù)位（即二進(jìn)制的1位）只能取兩種不同的數(shù)碼即“0”和“1”，其特點是：“逢二進(jìn)一”，即當(dāng)本位是1，又要再加1時，本位便成0，同時向高位進(jìn)1，例如11=10。為了熟悉二進(jìn)制的表示和運(yùn)算規(guī)則，我們用四位二進(jìn)制數(shù)碼來表示十進(jìn)制的一位數(shù)，并列成表，如附表所示。該表也是一種編碼方式，這種編碼就稱為BCD碼。所謂BCD碼就是用二進(jìn)制的編碼表示十進(jìn)制數(shù)。將四位二進(jìn)制碼一直加1時，還有六種狀態(tài)，但按BCD碼的約定，其余六種狀態(tài)（1010、1011、1100、1101、1110、1111）對BCD碼都是非法的，即在BCD碼中是不允許出現(xiàn)的。（2）位、字節(jié)這里順便說說關(guān)于計算機(jī)技術(shù)中

28、常見的專業(yè)用語：位、字節(jié)。計算機(jī)（包括單片機(jī)）中的“位”是指二進(jìn)制數(shù)的位，常用bit表示，例如BCD碼中的1001是4位。單片機(jī)中常處理8位二進(jìn)制數(shù)，常把它定義成一個字節(jié)，常用Byte表示。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲量，處理速度都是以字節(jié)為單位的。表示存儲器容量的單位是kB，稱為千字節(jié)（實際是1024個字節(jié)）。在計算技術(shù)中，為了說明計數(shù)方式是二進(jìn)制數(shù)，常在二進(jìn)制數(shù)后面加B，以與其它計數(shù)制區(qū)別，如BCD碼中的1101B。1999年電子報第21期顯示器件。顯示器件是圖18（上期連載圖）框圖電路的末級電路，是將輸入數(shù)碼還原成數(shù)字（這里是十進(jìn)制）的。顯示器件有多種類型，各有特點，應(yīng)按使用的場所選購。液晶顯示器

29、亮度不高但耗電?。粺晒鈹?shù)碼管亮度一般，耗電亦小，但工作電壓較高（陽極電壓12V、20V兩種）；LED數(shù)碼管亮度高，售價低但耗電較高（指筆段耗電約10mA）。這里主要介紹LED數(shù)碼管顯示器。市售的LED數(shù)碼顯示器其品種很多，以WD系列為例，其數(shù)顯器的位數(shù)有一位、二位、三位和四位的；每位的外形尺寸和顯示的顏色也有多種，如：紅、綠、黃、橙等。這里以WD50系列為例說明其特點和用途。其外形尺寸如圖19所示，主要參數(shù)如下：正向電壓1.6V2.2V；功耗400mW，工作電流10mA；發(fā)光強(qiáng)度IV由具體型號而定，如WD506C（橙色）的IV為4500cd、WD508C（紅色超高亮）IV為13000cd（工作

30、電流10mA的測試條件）。一位的LED數(shù)碼顯示器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖20所示，顯示字時其筆段是些發(fā)光二極管，它們工作時可分共陽極（連接）如圖20的（b）和共陰極（連接）如圖20（a）兩種。WD506A是共陽連接、WD506C是共陰極連接，其發(fā)光筆段引腳如圖21所示。引腳按頂視圖的1腳起，順時針讀數(shù)，其中5腳為小數(shù)點顯示位DP，若不用可不連接。由于顯示器的筆段數(shù)字是7段組成的（不計小數(shù)點），所以常稱他們?yōu)長ED 7段數(shù)碼顯示器。（4）BCD鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器。數(shù)碼顯示器與配套的驅(qū)動器集成器件一起工作。這些驅(qū)動器常稱BCD7段譯碼器。不同的顯示器配用相應(yīng)的驅(qū)動器件，如CD4055專配液晶顯示用的。

31、CD4547是BCD7段譯碼大電流驅(qū)動器，這些都屬于BCD7段譯碼器。圖18中配LED的驅(qū)動器，是用CD4543集成器件，該器件是一種可驅(qū)動LED的，也可驅(qū)動LCD的7段譯碼器。用CD4543驅(qū)動LED時的配接電路如圖22所示。圖中R1R7是LED的限流電阻。1999年電子報第22期 數(shù)碼顯示電路和學(xué)習(xí)數(shù)字集成電路的方法。以下繼續(xù)介紹數(shù)碼顯示框圖18的電路組成。在上期連載（六）的圖22，已示出了數(shù)碼顯示電路中的BCD7段譯碼/驅(qū)動器和數(shù)碼管LED的一種配套電路。從圖22看出，數(shù)碼管LED驅(qū)動器的輸入端是BCD碼信號。該信號可用CD4518二/十進(jìn)制同步加計數(shù)器的輸出供給，如圖23（a）所示。圖

32、23（b）中還示出了已介紹過的CD4543集成電路。在這里首先對初學(xué)者談?wù)勈褂脭?shù)字集成電路的方法，它與使用分立元件電路完全不同，使用前者時，應(yīng)把握以下幾點。1）學(xué)會查閱數(shù)字電路產(chǎn)品手冊。從手冊產(chǎn)品性能介紹中，查出數(shù)字電路的引腳功能。一般引腳功能分兩大類，其一是輸入與輸出功能；其二是控制功能（包括被控和對外控制）。例如圖23的（a）CD4518，該IC是一種同步加計數(shù)器，在一個封裝中含有兩個可互換二/十進(jìn)制計數(shù)器，其功能引腳分別為17和915。該計數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號輸出（3腳6腳；11腳14腳）。此外還必須掌握其控制功能，否則無法工作。手冊中給有

33、控制功能的真值（又稱功能表），即集成塊的使用條件，如表2所示。從表2看出，CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN，若用時鐘上升沿觸發(fā)，信號由CP輸入，此時EN端應(yīng)接高電平“1”，若用時鐘下降沿觸發(fā)，信號由EN端輸入，此時CP端應(yīng)接低電平“0”，不僅如此，清零（又稱復(fù)位）端Cr也應(yīng)保持低電平“0”，只有滿足了這些條件時，電路才會處于計數(shù)狀態(tài)，若不滿足則IC不工作。計數(shù)時，其電路的輸入輸出狀態(tài)如表3所示。值得注意，因表3輸出是二/十進(jìn)制的BCD碼，所以輸入端的記數(shù)脈沖到第十個時，電路自動復(fù)位0000狀態(tài)（參看連載五）。另外，該CD4518無進(jìn)位功能的引腳，但從表3看出，電路在第十個脈沖作用下，會自

34、動復(fù)位，同時，第6腳或第14腳將輸出下降沿的脈沖，利用該脈沖和EN端功能，就可作為計數(shù)的電路進(jìn)位脈沖和進(jìn)位功能端供多位數(shù)顯用。由此可見充分利用真值表的特性，才能使用好數(shù)字電路。讀者可以按照上述方法查出BCD7段譯碼/驅(qū)動器的CD4543輸入、輸出真值表，從表中學(xué)會電路的使用方法。由于篇幅有限，這里沒有列出它的真值表。圖24是LED數(shù)碼顯示框圖18的部分電路圖，圖中引腳連接完全根據(jù)真值表的要求連接的。在圖24電路的CD4518中，因設(shè)定CP端為時鐘（計數(shù)）輸入，所以EN端10腳接電源正端（高電平）；清零端Cr15腳通過R1接地為零電平，電容C1是開機(jī)置Cr“1”電平清零用的。開機(jī)之后，C1不再起

35、作用，由此可見，該IC的連接均符合表2的要求。只要從9腳輸入計數(shù)脈沖，CD4518就輸出BCD碼。在CD4543中，LD（鎖存控制）端1腳接電源正端（高電平），BI（消隱）端7腳、ph（L6CD用）6腳均接地電平，這些條件均符合CD4543真值表要求。由此可見，學(xué)習(xí)使用數(shù)字IC是以此真值表為依據(jù)的。1999年電子報第23期（6）斯密特42輸入與非門CD4093。斯密特與非門又稱斯密特觸發(fā)器。該器件既可以像普通“與非”門那樣工作，也可以接成斯密特觸發(fā)器來使用。在數(shù)碼顯示電路中將用它作脈沖整形電路。圖25是CD4093（IC）的引腳圖，從IC內(nèi)部的邏輯符號和“與非”門的邏輯符號相比略有不同，增加了

36、一個類似方框的圖形，該圖形正是代表斯密特觸發(fā)器一個重要的滯后特性。當(dāng)把CD4093兩個輸入端并接成非門時，它們的輸入、輸出特性如圖26所示。其中圖26的上部位置代表輸入信號；圖26的下部位置代表輸出波形。從圖中看出，當(dāng)輸入電壓V1上升到VT電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出負(fù)跳變；過了一段時間輸入電壓回降到VT電平時，輸出并不回到初始狀態(tài)而需輸入V1繼續(xù)下降到VT電平時，輸出才翻轉(zhuǎn)至高電平（正跳變），這種現(xiàn)象稱它為滯后特性，VTVT=VT。VT稱為斯密特觸發(fā)器的滯后電壓。VT與IC的電源電壓有關(guān)，當(dāng)電源電壓提高時，VT略有增加，一般VT值在3V左右。因斯密特觸發(fā)器具有電壓的滯后特性，常用它對脈沖波形整形

37、，使波形的上升沿或下降沿變得陡直；還可以用它作電壓幅度鑒別。在數(shù)字電路中它也是很常用的器件。圖27是一種用開關(guān)K產(chǎn)生單脈沖的原理圖。當(dāng)按下按鍵開關(guān)K時，我們雖然感覺不到開關(guān)觸點的抖動，但是因?qū)嶋H存在抖動而使K的輸出端產(chǎn)生多個脈沖，為了消除開關(guān)的抖動，使用了圖28的消除開關(guān)抖動的電路。圖中注明了電路的組成和各點的輸出波形。電路中R1是上拉電阻。R2是C1的泄放電阻，R3、C1為常數(shù)，決定C點波形的前沿和后沿狀態(tài)。R4、D1和R5是斯密特觸發(fā)電路輸入、輸出必需的延遲反饋元件。該電路是一種消除開關(guān)抖動的單脈沖發(fā)生器典型電路。（7）CD4060時鐘脈沖發(fā)生器。CD4060（IC）是一種帶有振蕩器的14

38、級分頻器電路。用作振蕩器時需外接R、C元件或石英晶體和電容器。如圖29所示。有關(guān)CD4060的詳細(xì)資料，本報已介紹過多次，這里不再重復(fù)。1999年電子報第24期（8）數(shù)碼顯示中的時鐘信號。圖30是數(shù)碼顯示的完整電路圖。該電路是取自工程上一種多點檢測控制箱的部分電路。由圖可知，數(shù)碼顯示不僅可用在計數(shù)上，更多的還是其它用途。在圖30中，IC1是數(shù)碼顯示用的時鐘信號發(fā)生器，IC2是人工檢測（數(shù)碼顯示）的單脈沖發(fā)生器電路，IC3是計數(shù)器，IC4是BCD7段譯碼器和LED的驅(qū)動器。CD4060（IC1）時鐘信號發(fā)生器。數(shù)碼顯示用的時鐘信號是由使用場合決定的，如工廠中產(chǎn)品自動計數(shù)是由光電傳感器產(chǎn)生時鐘信號

39、，在這里是由脈沖發(fā)生器IC1產(chǎn)生的時鐘信號。該發(fā)生器的脈沖周期T=2.2R2C1，設(shè)置為兩秒鐘，即LED計數(shù)顯示每兩秒鐘變化讀數(shù)一次。電路中，CD4093（IC2）和開關(guān)K3共同組成供自檢用的單脈沖發(fā)生器。觸動一次K3，IC2的1腳接地一次，便在R4端產(chǎn)生一個脈沖（負(fù)的），為了消除開關(guān)通斷的抖動，再利用斯密特與非門IC2對1腳上的脈沖信號整形，然后由IC2的10腳輸出整形后的單脈沖信號（具體工作原理見上期介紹）。將開關(guān)K2閉合，由人工不斷觸動K3，IC210腳輸出的信號加到IC3的CP端9腳，結(jié)果LED就顯示出K3的閉合次數(shù)（09），達(dá)到人工檢測數(shù)顯示電路是否正常工作的目的。若將IC1中的電阻

40、R2用電位器（200k）代換，即可調(diào)節(jié)LED的顯示速度。圖31是數(shù)碼顯示的面板圖。其中K1、K2是互鎖按鍵開關(guān)，K3是不帶鎖的按鍵開關(guān)。工作時，按下“循測”鍵則自動計數(shù)顯示；檢測時按下“人工”鍵，再觸動K3，LED就隨K3觸動而顯示。1999年電子報第25期四、LED數(shù)碼顯示的應(yīng)用已介紹過的數(shù)碼顯示電路只需配上相應(yīng)的器件，就可組成多路監(jiān)示的報警裝置。圖32是取自工程上一種10路報警系統(tǒng)的原理框圖。其中的LED數(shù)碼顯示電路具有兩種功能，1.發(fā)出BCD碼，供多路報警循測開關(guān)的接通信號。設(shè)定每個開關(guān)接通兩秒鐘，然后斷開，20秒鐘一個接通循環(huán)。2.LED顯示09個數(shù)，用來指示各路報警傳感器的位號，以便

41、發(fā)出報警聲時，用戶可從LED上看出報警點的位置。以下分別介紹各框圖的組成。有關(guān)LED數(shù)碼顯示電路已作過詳細(xì)介紹，這里不再復(fù)述。1.CD4067模擬開關(guān)。數(shù)字電路中模擬開關(guān)是很有用的器件，用它來切換數(shù)字信號的傳輸是十分方便的。模擬開關(guān)的等效電路如圖33所示。該圖中0n是開關(guān)的位，A代表開關(guān)的公共端刀，它等效一個單刀多位開關(guān)。各開關(guān)的切換是由BCD碼作指令，BCD碼的每四位二進(jìn)制碼可對應(yīng)一個開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。各開關(guān)都可雙向傳輸信號，即各開關(guān)允許從n線到1線的信號傳送（輸入/輸出）或1線到n線的分離（輸出/輸入），以及允許信號的并/串轉(zhuǎn)換。開關(guān)所需的BCD碼由外部電路產(chǎn)生，并稱BCD碼為外

42、部地址輸入信號。圖34是一種集成模擬開關(guān)器件CD4067的引腳圖。CD4067是單16路（單刀16位）模擬開關(guān)，各開關(guān)由外部輸入二進(jìn)制的地址碼A、B、C、D來切換。其中腳10、11、14和13是地址碼A、B、C、D的輸入端；腳211和1623是開關(guān)的輸入/輸出端（開關(guān)位）；腳1是開關(guān)的輸出/輸入公共端（開關(guān)刀）；腳15為控制端，低電平有效（選通），高電平禁止（開關(guān)開路）。CD4067的真值表如附表所示。4位二進(jìn)制碼A、B、C、D共有16種狀態(tài)，所以可以控制16個開關(guān)的通斷。從真值表上看出，CD4067的工作方式和圖33介紹的完全相同，不過實際的IC多了一個控制端口15INH。這種模擬開關(guān)具有低

43、的導(dǎo)通電阻和高的斷開電阻，被傳輸?shù)臄?shù)字信號幅度為3V15V。2.多路報警傳感器和訊響器這里各路設(shè)置的報警傳感器依用戶按要求設(shè)定，所以難以詳細(xì)介紹，不過可以介紹其要求。不管設(shè)置何種傳感器，如防盜的振動或斷線傳感器；防火的感煙傳感器；家用或商用的燃?xì)鈿饷魝鞲衅鞯?，都要作?shù)字化處理，即報警時，傳感器的輸出應(yīng)輸出高電平（12V），以保證傳感器的報警信號可以遠(yuǎn)距離傳送。如圖35防盜的斷線傳感器，當(dāng)A、B兩點的布線一旦斷開，A點就輸出高電平（12V）的報警信號，再通過CD4067的輸出到訊響器上。報警用的高響度訊響器，本報均有過介紹。本10路報警裝置與CD4067有關(guān)的電路如圖36所示。它可用于倉庫、石油

44、液化站，當(dāng)然也可以用于多居室別墅的防盜系統(tǒng)，不同的場所使用不同種類的傳感器。各傳感器設(shè)在需要的地方，報警電路安裝在一個箱內(nèi)作為監(jiān)測箱掛在室內(nèi)（工程上稱為中心控制室）。一旦出現(xiàn)報警聲，從監(jiān)測箱的LED顯示中即可查到報警位置。值得注意，因CD4067的外部地址碼是二/十進(jìn)制的BCD碼，所以控制的報警路數(shù)最多10路，余有6路空著不同。實際使用時，也可按需要設(shè)置報警路數(shù)，這種情況下，由LED數(shù)碼顯示電路產(chǎn)生的10路循測信號也無需更改，未用上的循測信號，作空位運(yùn)行。六集成電路的分類數(shù)字電路根據(jù)分類方式的不同通常有以下3種分類方法。1.按器件結(jié)構(gòu)類型分類 1).雙極集成電路：主要由雙極晶體管構(gòu)成 只含NP

45、N型晶體管的雙極集成電路（數(shù)字電路） 含NPN型及PNP型晶體管的雙極集成電路（模擬電路） 2).金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路：主要由MOS晶體管(單極晶體管)構(gòu)成 NMOS PMOS CMOS(互補(bǔ)MOS) 雙極-MOS 3).(Bi-MOS)集成電路：同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路為Bi-MOS集成電路，綜合了雙極和MOS器件兩者的優(yōu)點，但制作工藝復(fù)雜2.規(guī)摸大小通常按集成度或每個芯片的門數(shù)來劃分。 1).集成電路規(guī)模的劃分按集成電路規(guī)模分類: 集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目 小規(guī)模集成電路(Small Scale IC，SSI) 中規(guī)模集成電路(Medium

46、Scale IC，MSI) 大規(guī)模集成電路(Large Scale IC，LSI) 超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale IC，VLSI) 特大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大規(guī)模集成電路(Gigantic Scale IC，GSI） 盡管英語中有VLSI，ULSl和GSI之分，但VLSI使用最頻繁，其含義往往包括了ULSI和GSI。中文中把VLSI譯為超大規(guī)模集成，更是包含了ULSI和GSI的意義。3.按邏輯功能分類數(shù)字電路若按邏輯功能來分，可以分成組合邏輯電路，簡稱組合電路，如各種門電路，各種編譯碼器；時序邏輯電路，簡稱為時序電路，如各

47、種觸發(fā)器、各種計數(shù)器、各種寄存器等七因為本專業(yè)方向為集成電路的設(shè)計，以下將介紹一下在集成電路中關(guān)于集成電路設(shè)計方面的知識：1.首先介紹一下如何做好IC設(shè)計？如何提高自己的設(shè)計能力？IC設(shè)計不同于一般的板級電子設(shè)計，由于流片的投資更大，復(fù)雜度更高，系統(tǒng)性更強(qiáng)，所以學(xué)習(xí)起來也有些更有意思的地方。 以下是這一IC前輩的經(jīng)驗之談。首先，作為初學(xué)者，需要了解的是IC設(shè)計的基本流程。應(yīng)該做到以下幾點：基本清楚系統(tǒng)、前端、后端設(shè)計和驗證的過程，IC設(shè)計同半導(dǎo)體物理、通信或多媒體系統(tǒng)設(shè)計之間的關(guān)系，了解數(shù)字電路、混合信號的基本設(shè)計過程，弄清楚ASIC，COT這些基本的行業(yè)模式。竊以為這點對于培養(yǎng)興趣，建立自己

48、未來的技術(shù)生涯規(guī)劃是十分重要的。學(xué)習(xí)基本的設(shè)計知識，建議讀一下臺灣CIC的一些設(shè)計教材，很多都是經(jīng)典的總結(jié)。 EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)：對于IC設(shè)計者來說，EDA工具意義重大，透過EDA工具商的推介，能夠了解到新的設(shè)計理念。國內(nèi)不少IC設(shè)計者，是單純從EDA的角度被帶入IC設(shè)計領(lǐng)域的，也有很多的設(shè)計者在沒有接觸到深亞微米工藝的時候，也是通過EDA廠家的推廣培訓(xùn)建立基本概念。同時，對一些高難度的設(shè)計，識別和選擇工具也是十分重要的。如果希望有較高的設(shè)計水平，積累經(jīng)驗是一個必需的過程。經(jīng)驗積累的效率是有可能提高的。以下幾點可以參考： 1、學(xué)習(xí)借鑒一些經(jīng)典設(shè)計，其中的許多細(xì)節(jié)是使你的設(shè)計成為產(chǎn)品時必需注意的。

49、有些可能是為了適應(yīng)工藝參數(shù)的變化，有些可能是為了加速開關(guān)過程，有些可能是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。通過訪真細(xì)細(xì)觀察這些細(xì)節(jié)，既有收益，也會有樂趣。項目組之間，尤其是項目組成員之間經(jīng)常交流，可避免犯同樣錯誤。 2、查文獻(xiàn)資料是一個好方法。同老師傅一同做項目積累經(jīng)驗也較快。如果有機(jī)會參加一些有很好設(shè)計背景的人做的培訓(xùn)，最好是互動式的，也會有較好的收獲。 3、當(dāng)你初步完成一項設(shè)計的時侯，應(yīng)當(dāng)做幾項檢查：了解芯片生產(chǎn)廠的工藝, 器件模型參數(shù)的變化,并據(jù)此確定進(jìn)行參數(shù)掃描仿真的范圍。了解所設(shè)計產(chǎn)品的實際使用環(huán)境，正確設(shè)置系統(tǒng)仿真的輸入條件及負(fù)載模型。嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計規(guī)則和流程對減少設(shè)計錯誤也很有幫助。 4、另

50、外，你需要知識的交流，要重視同前端或系統(tǒng)的交流，深刻理解設(shè)計的約束條件。作為初學(xué)者，往往不太清楚系統(tǒng)，除了通過設(shè)計文檔和會議交流來理解自己的設(shè)計任務(wù)規(guī)范，同系統(tǒng)和前端的溝通是IC設(shè)計必不可少的。所謂設(shè)計技巧，都是在明了約束條件的基礎(chǔ)上而言的，系統(tǒng)或前端的設(shè)計工程師，往往能夠給初學(xué)者很多指導(dǎo)性的意見。 5、重視同后端和加工線的交流：IC設(shè)計的復(fù)雜度太高，除了借助EDA工具商的主動推介來建立概念之外，IC設(shè)計者還應(yīng)該主動地同設(shè)計環(huán)節(jié)的上下游，如后端設(shè)計服務(wù)或加工服務(wù)的工程師，工藝工程師之間進(jìn)行主動溝通和學(xué)習(xí)。對于初學(xué)者來說，后端加工廠家往往能夠為他們帶來一些經(jīng)典的基本理念，一些不能犯的錯誤等基本戒

51、條。一些好的后端服務(wù)公司，不僅能提供十分嚴(yán)格的Design Kit，還能夠給出混合信號設(shè)計方面十分有益的指導(dǎo)，幫助初學(xué)者走好起步之路。加工方面的知識，對于IC設(shè)計的產(chǎn)品化更是十分關(guān)鍵。; 6、重視驗證和測試，做一個偏執(zhí)狂：IC設(shè)計的風(fēng)險比板級電子設(shè)計來的更大，因此試驗的機(jī)會十分寶貴，偏執(zhí)狂的精神，對IC設(shè)計的成功來說十分關(guān)鍵。除了依靠公司成熟的設(shè)計環(huán)境，Design Kit和體制的規(guī)范來保證成功之外，對驗證的重視和深刻理解，是一個IC設(shè)計者能否經(jīng)受壓力和享受成功十分關(guān)鍵的部分。由于流片的機(jī)會相對不多，因此找機(jī)會更多地參與和理解測試，對產(chǎn)品成功和失敗的認(rèn)真總結(jié)與分析，是一個IC設(shè)計者成長的必經(jīng)之

52、路。同行交流以及工作環(huán)境的重要性：IC設(shè)計的復(fù)雜性和技術(shù)的快速發(fā)展，使得同行之間的交流十分關(guān)鍵，多參與一些適合自己水平的討論組和行業(yè)會議，對提高水平也是十分有益的。通過同行之間的交流，還可以發(fā)現(xiàn)環(huán)境對于IC設(shè)計水平的重要影響。公司的財力，產(chǎn)品的方向，項目的難度，很大程度上能夠影響到一個設(shè)計者能夠達(dá)到的最高水平。辯證地認(rèn)識自己的技術(shù)提高和環(huán)境之間的相互關(guān)系，將是國內(nèi)的設(shè)計者在一定的階段會遇到的問題。八前端設(shè)計與后端設(shè)計前端是指邏輯部分，后端是指物理層的設(shè)計 前端是從芯片要求開始設(shè)計內(nèi)部的邏輯一般得到門電路（于非門等）的設(shè)計就可以了，不管再往下如何實現(xiàn)后端是指假設(shè)邏輯設(shè)計已經(jīng)完成，如何做出最后的芯

53、片，涉及到芯片內(nèi)部如何分區(qū)，如何布線，模擬部分，寄生效應(yīng)等等兩者有聯(lián)系又不同.1. IC前端設(shè)計：1）.系統(tǒng)集成芯片（SoC）是IC設(shè)計的發(fā)展趨勢 （1）隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體工業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，超大規(guī)模集成電路和集成度和工藝水平不斷提高，深亞微米（deep-submicron）工藝，如0.18m、0.13m已經(jīng)走向成熟，使得在一個芯片上完成系統(tǒng)級的集成已成為可能。 （2）各種電子系統(tǒng)出于降低成本、減少體積的要求，對系統(tǒng)集成提出了更高的要求。 （3）高性能的EDA工具得到長足發(fā)展，其自動化和智能化程度不斷提高，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了功能強(qiáng)大的開發(fā)集成環(huán)境。 （4）計算機(jī)硬件平臺性能大幅度提高

54、，使得很復(fù)雜的算法和方便的圖形界面得以實現(xiàn)，為復(fù)雜的SoC設(shè)計提供了物理基礎(chǔ)。2）、何為嵌入式SoC IC SoC(SYSTEM on Chip)是指集系統(tǒng)性能于一塊芯片上的系統(tǒng)級芯片。它通常含有一個微處理器核（CPU），有時再增加一個或多個DSP核，以及多個或幾十個的外圍特殊功能模塊和一定規(guī)模的存儲器（RAM、ROM）等。嵌入式SoC更是針對應(yīng)用所需的性能，將其設(shè)計在芯片上而成為系統(tǒng)操作芯片。芯片的規(guī)模常?？梢赃_(dá)到數(shù)百萬門甚至上千萬門以上，所以嵌入式SoC是滿足應(yīng)用的系統(tǒng)級的集成電路產(chǎn)生，一方面要滿足復(fù)雜的系統(tǒng)性能的需要，另一方面也要滿足市場上日新月異的對新產(chǎn)品的需求，因此嵌入式SoC的設(shè)計

55、也代替了高科技的設(shè)計方法和程序。只有在不斷地發(fā)展優(yōu)化下，嵌入式SoC才能提供設(shè)計周期短而性能優(yōu)異的產(chǎn)品。因此，要掌握嵌入式系統(tǒng)芯片的設(shè)計，就要了解其設(shè)計方法和流程。3）、嵌入式SoC IC的設(shè)計方法和流程 在介紹SoC IC的設(shè)計流程之前，先介紹一下“重用”的概念。 “重用”（re-use）指的是在設(shè)計新產(chǎn)品時采用已有的各種功能模塊，即使進(jìn)行修改也是非常有限的，這樣，可以減少設(shè)計人力和風(fēng)險，縮短設(shè)計周期，確保優(yōu)良品質(zhì)。 SoC IC的設(shè)計原則，就是盡可能重用各種功能模塊并集成為所需的系統(tǒng)級芯片。讀到設(shè)計重用，必須對重用時需要考慮的因素作一些說明。首先，重用的功能模塊要有詳盡的說明書，對模塊的功

56、能和適用范圍以及芯片集成時的總線接口進(jìn)行說明。其次，要提供該模塊過去已實現(xiàn)的生產(chǎn)工藝。第三，要提供用于測試該模塊的測試程序及測試平臺。最后，也是最重要的，就是模塊的設(shè)計內(nèi)核。通常提供的設(shè)計分為“軟模塊”和“硬模塊”兩種?！败浤K”只提供RTL語言描述，可以用EDA綜合工具產(chǎn)生電路。它的優(yōu)點是比較靈活，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生對應(yīng)的電路?！坝材K”提供的是已經(jīng)完成的電路物理設(shè)計（physical design），也就是版圖的設(shè)計（layout）。它的缺點是一旦生產(chǎn)工藝改變就不能夠再使用了，即使是在采用同樣生產(chǎn)工藝的情況下，由于模塊的物理尺寸已經(jīng)確定因而也影響了布局（floor-plan）的靈活性；它的優(yōu)點是在設(shè)計采用同樣生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品并且其