電路設(shè)計(jì)的原則范文

時(shí)間:2023-10-16 17:08:58

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電路設(shè)計(jì)的原則

篇1

關(guān)鍵詞:園林道路;設(shè)計(jì)特點(diǎn);原則解析

中圖分類(lèi)號(hào):TU986文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

前言

隨著第三產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,旅游業(yè)在國(guó)內(nèi)蓬勃發(fā)展,尤其是園林風(fēng)景區(qū)的發(fā)展,作為人們休閑、有氧運(yùn)動(dòng)的最佳場(chǎng)所,它的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的重視。作為園林風(fēng)景中必要的一部分,園林道路設(shè)計(jì)也被設(shè)計(jì)者所重視。道路設(shè)計(jì)對(duì)園林風(fēng)景結(jié)構(gòu)及觀賞的作用不可否認(rèn),它既有功能性,也有自身的美感。然而通過(guò)園林道路的發(fā)展,其類(lèi)型及種類(lèi)已形成很多種。

園林道路類(lèi)型

1.1變態(tài)路

園林道路的建設(shè)要符合其周?chē)鷪@林景觀的需求,因此根據(jù)需求將變態(tài)路分為瞪道、休息島、步石、踏級(jí)、磷和訂步等種類(lèi)。依環(huán)境而建,達(dá)到與環(huán)境的融合。

1.2游息小路

游息小路,顧名思義,它是一種供游客娛樂(lè)和休息的小路,輔助游客通往園林更細(xì)致的地方。一般雙人行走的距離是1.2一1.5m,單人的則為0.6一lm,對(duì)于一些特殊的地方,比如疏林山上、水邊等地方設(shè)置的小路,是根據(jù)地勢(shì)蜿蜒、曲折等特點(diǎn)進(jìn)行自然發(fā)揮設(shè)計(jì)。

1.3主要的園林道路設(shè)計(jì)

在園林風(fēng)景區(qū)的觀光中,主要的園林道路是大部分游客必走的道路,甚至有時(shí)需要一些小型車(chē)輛的通行。因此,一般主要的園林道路寬度建設(shè)在4一6m即可滿足人們需求,也不容易造成人流擁堵。這些主要道路旁一般都有很好的綠化帶進(jìn)行填充。

1.4次要的園林道路設(shè)計(jì)

次要園路在園林景區(qū)內(nèi)起輔助作用,主要是對(duì)主要道路的補(bǔ)充,對(duì)景區(qū)與建筑有著連接作用,次要道路的寬度設(shè)計(jì)一般在2一4m之間即可。

2.園林道路的功能與特點(diǎn)

(1)具有組織交通的功能。一方面園林道路對(duì)游客的疏導(dǎo)和集散起著關(guān)鍵作用,另一方面園林道路對(duì)建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的維修、護(hù)養(yǎng)等工作也有著輔助作用。

(2)具有對(duì)園林空間區(qū)域規(guī)劃,對(duì)游客進(jìn)行引導(dǎo)的功能。在園林景觀中,有許多不同特征的景觀,其之間有著聯(lián)系也有著區(qū)別,園林道路的合理設(shè)計(jì)可以因地制宜地達(dá)到這兩種功效,符合現(xiàn)代園林建設(shè)中要求的形神兼俱。道路對(duì)園林景觀進(jìn)行自然的區(qū)域劃分,對(duì)觀賞有很重要的意義,它還可以引導(dǎo)游客進(jìn)行更細(xì)致的觀賞。

(3)它是園林景觀的一部分。園林景觀的建設(shè)注重整體美和細(xì)節(jié)美,注重各種部位的相融合,而園林道路可以體現(xiàn)出園林景觀的曲線美及整體協(xié)調(diào)性。因此,其中的一草一木及道路都是園林景觀不可分割的一部分。中國(guó)的園林藝術(shù)中也有相關(guān)的理論知識(shí),如因景設(shè)路和因路保景。

3.園林道路布局的設(shè)計(jì)原則

(1)根據(jù)園林道路的性質(zhì),遵循園林道路布局的靈活性。一般園林道路呈現(xiàn)環(huán)形,在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)園林景觀的走向進(jìn)行道路設(shè)計(jì),避免主次道路的斷連。園林道路建設(shè)除了環(huán)形擴(kuò)展向外,還要有幾條從園林中心放射出去的道路,這樣才可以使得道路貫穿整個(gè)園林風(fēng)景區(qū)??傊?園林道路的設(shè)計(jì)要靈活變通,在滿足游客行走的同時(shí)還要考慮到園林景觀的觀賞角度,有時(shí)候需要景觀引導(dǎo)道路的走向。

(2)體現(xiàn)園林道路的實(shí)用性,做到以人為本。建設(shè)園林道路,除了使其符合整體園林景觀的美觀性外,還要考慮到道路的實(shí)用性。此外,還要注重道路設(shè)計(jì)的人性化,在設(shè)計(jì)過(guò)程中多些人性化建設(shè)。

(3)堅(jiān)持因地制宜的原則。園林景觀有著很重的地域性,根據(jù)地域文化特點(diǎn)建設(shè)園林景觀,道路的設(shè)計(jì)也應(yīng)該符合地域特征,這樣才能得到有效的融合。

(4)平面成形的規(guī)劃布局研究。同傳統(tǒng)的城市道路建設(shè)相比較,景觀園林的道路設(shè)計(jì)布局,存在著自身獨(dú)有的布局特點(diǎn)形式,通常自然式的風(fēng)景園林道路系統(tǒng)平面成形局部設(shè)計(jì)形式有三種,即為帶帶式、樹(shù)枝式、套環(huán)式三類(lèi)。

(5)立面成形的規(guī)劃布局。現(xiàn)實(shí)中景觀園林的道路設(shè)計(jì),能夠依據(jù)實(shí)際功能的需求來(lái)進(jìn)行寬度尺寸的變化收放,采取以變斷面形式展開(kāi)立面之上的規(guī)劃布局。如在諸多風(fēng)景園林中的道路兩側(cè),都設(shè)置有凳子和座椅,這皆是作為園林道路的外延邊界而存在,除了這以外,還有很多園林道路同小型廣場(chǎng)相互結(jié)合的案例。這種立面成型的設(shè)計(jì)形式,呈現(xiàn)出寬狹相接,直曲相濟(jì)的效果,使得園林景觀道路趨于生動(dòng)多變,游人在道路行走的過(guò)程中,能夠駐足停留,運(yùn)動(dòng)休閑,相得益彰。

(6)園林道路交叉路口的設(shè)置布局形式研究。在同一景觀園林區(qū)域內(nèi),必然會(huì)面臨多條干道相接相交的情況,除了對(duì)較為陡峭的山地地形之外,在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡可能的采取以正交的形式進(jìn)行設(shè)計(jì),交叉口區(qū)域需要作擴(kuò)大處理,促使區(qū)域相對(duì)空曠,形成一個(gè)小廣場(chǎng),即疏通交通,又避免產(chǎn)生行人擁擠。對(duì)于小型道路,應(yīng)當(dāng)以斜交的方式進(jìn)行設(shè)計(jì),但交叉位置不要太多,且兩個(gè)交叉點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保證一定的距離,做到主次分明,同時(shí)相交的角度需保證一定的寬廣度,以免因?yàn)榻嵌忍∮绊懙秸w的美觀。對(duì)待丁字型的道路交叉口設(shè)計(jì),因?yàn)槠涮幱谝暰€交點(diǎn),能夠進(jìn)行點(diǎn)綴以相應(yīng)的景觀風(fēng)景植物,以避免多條道路視線交于一點(diǎn),令游人出現(xiàn)方向迷失感,同時(shí)還應(yīng)于交叉口的位置設(shè)置明確的指示牌,進(jìn)行方向的指引。

4.園路規(guī)劃中應(yīng)注意的問(wèn)題

(l)現(xiàn)代園林建設(shè)中,個(gè)人設(shè)計(jì)色彩嚴(yán)重,不能做到以地域而設(shè)計(jì)。許多非專(zhuān)業(yè)人員對(duì)園林景觀道路的建設(shè)進(jìn)行嚴(yán)重干預(yù),很容易出現(xiàn)道路缺乏變化,平淡無(wú)奇;由于太過(guò)于強(qiáng)調(diào)園林道路的特殊性,不假思索地要求“三步一彎,五步一曲”。

(2)園林道路容易出現(xiàn)斷頭、回頭的現(xiàn)象。一般園林道路的布局形式有自然式、規(guī)劃式及混和式,在沒(méi)有明顯的終點(diǎn)標(biāo)志建筑出現(xiàn)的情況下,園林設(shè)計(jì)中避免出現(xiàn)回頭路、斷頭路的現(xiàn)象,這一點(diǎn)非常重要。

(3)園林道路的設(shè)計(jì)數(shù)量不合理。園林道路的設(shè)計(jì)旨在滿足最大游客容量時(shí)的需求,因此園林道路的設(shè)計(jì)要根據(jù)園林景觀的具體面積來(lái)設(shè)計(jì),如果景觀面積小,道路卻很多,會(huì)導(dǎo)致景觀散失其原有的觀賞性,景觀也會(huì)被進(jìn)行多處分割,游客密度變大造成擁堵;如果景觀面積大,園林道路又很少,就不能充分發(fā)揮園林的觀賞作用,有許多細(xì)致的景觀設(shè)計(jì)不能讓游客欣賞到。

(4)在園林景觀某處道路交叉口的設(shè)計(jì)不是很合理,由于夾角較小,導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎半徑不夠,這樣很容易造成人們抄捷徑踐踏草坪,破壞綠化。

結(jié)束語(yǔ)

園林設(shè)計(jì)中園林道路的規(guī)劃需要綜合各個(gè)方面的因素加以考慮,不僅要遵循設(shè)計(jì)的原理理念,還要滿足園林道路的自身功能,從園林道路的線性構(gòu)思、鋪張圖案的設(shè)計(jì)、對(duì)色彩的掌握等多方面入手,營(yíng)造出優(yōu)美迷人、引人入勝的園林道路景觀。在此過(guò)程中,不僅要求園林設(shè)計(jì)者應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范實(shí)行,遵循園林道路的設(shè)計(jì)原則,合理地布置園林道路,滿足園林道路的功能要求,又要求需注意協(xié)調(diào)園林道路設(shè)計(jì)與周邊環(huán)境的關(guān)系,一個(gè)完美的園林道路設(shè)計(jì),更是需要提高設(shè)計(jì)者的自身藝術(shù)修養(yǎng)和必要的業(yè)務(wù)素質(zhì),增加自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),只有這樣,才能使園林道路的設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)藝術(shù)和功能的和諧統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn):

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篇2

【關(guān)鍵詞】電子 電路設(shè)計(jì) 常用 調(diào)試方法 步驟探討

伴隨時(shí)代的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注社會(huì)生產(chǎn)力的提升。采取科學(xué)的方式進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)與工作流程的部署和管理,能夠滿足當(dāng)下社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的基本需求,也能夠促進(jìn)行業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)步。當(dāng)下我國(guó)電子行業(yè)發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中都越來(lái)越重視相關(guān)的技術(shù)升級(jí),采取高效率的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)模式才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)理論的進(jìn)一步應(yīng)用,也能夠滿足實(shí)際的生產(chǎn)工作需求。模擬的設(shè)計(jì)構(gòu)想在實(shí)踐工作的驗(yàn)證體系下常常顯示出各種問(wèn)題,需要以更加科學(xué)、安全、有效的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工作體系的完善,并在具體的工作當(dāng)中以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)論證設(shè)計(jì)理念,保證電子行業(yè)發(fā)展的前景要求。

1 電子電路設(shè)計(jì)的原理

電子電路的設(shè)計(jì)工作具有相關(guān)的工作原理和原則,需要遵循一定的制度和規(guī)律進(jìn)行相關(guān)工作的設(shè)計(jì),以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工作體系的完善性需求。首先,電子電路的設(shè)計(jì)工作原理要求,設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容需要符合整體性要求,在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中要針對(duì)電路工作的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督與功能實(shí)踐。其次,設(shè)計(jì)的工作要保證具體功能的落實(shí),針對(duì)每個(gè)電路的工作職能進(jìn)行細(xì)致的劃分。再者,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的最優(yōu)化選擇,保證電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和完善性,在實(shí)際的工作應(yīng)用中具備可靠的特征。最后,應(yīng)當(dāng)實(shí)際的考量到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的價(jià)值和效益需求,進(jìn)行性?xún)r(jià)比的研究分析并最終完成設(shè)計(jì)。

2 電子電路設(shè)計(jì)的流程

電子電路的設(shè)計(jì)工作流程比較復(fù)雜,具體的工作內(nèi)容也具有較高的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)重視對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的確認(rèn),在具體工作中明確電子功能的設(shè)計(jì)。針對(duì)電子產(chǎn)品的核心功能應(yīng)用進(jìn)行整體的考量,設(shè)計(jì)的電路能夠符合單一操作的要求,進(jìn)行優(yōu)化的職能選擇。在設(shè)計(jì)形成初期進(jìn)行整體研究,包含對(duì)電子電路的測(cè)試實(shí)踐。重視對(duì)電子電路的調(diào)試和功能定位,保證未來(lái)工作進(jìn)行的順利要求。重視電子電路功能的設(shè)計(jì)才是保證產(chǎn)品能夠高效率工作和服務(wù)的基礎(chǔ),也是確認(rèn)核心功能和輔助功效的重要工作內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)初期的檢查和測(cè)試,能夠保證設(shè)備未來(lái)使用的優(yōu)越性。

3 調(diào)試儀器概述

具體的電子電路設(shè)計(jì)功能測(cè)試與調(diào)節(jié)工作要求的比較準(zhǔn)確和細(xì)致,在實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)匯總需要進(jìn)行相關(guān)儀器的使用和完善,避免當(dāng)中一些環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題。在調(diào)試儀器使用的過(guò)程中涉及到眾多的零部件,包含萬(wàn)能用的工具表,顯示波動(dòng)幅度的器械,以及信號(hào)發(fā)出的設(shè)備等。針對(duì)具體的調(diào)試工作進(jìn)行觀察,玩能用的工具表主要是為了測(cè)量設(shè)備使用期間的電流量和電壓力,以及存在的電阻等元素。顯示波動(dòng)幅度的器械主要是為了更準(zhǔn)確的測(cè)量信號(hào),關(guān)注波動(dòng)變化。信號(hào)的發(fā)出設(shè)備是為了在監(jiān)測(cè)過(guò)程中收集信息,確定監(jiān)測(cè)工作準(zhǔn)確性和保證基本交流。

4 電子電路調(diào)試具體流程

電子電路的調(diào)試工作可以劃分為諸多細(xì)致的流程,在具體工作開(kāi)展的過(guò)程中還需要進(jìn)行整體工作的完善和優(yōu)化。調(diào)試的工作需要進(jìn)行電路的線路監(jiān)測(cè),在實(shí)際的工作驗(yàn)收中觀察通電的效果。調(diào)試的工作還需要確保對(duì)電子設(shè)備的功能監(jiān)測(cè),保證實(shí)際的工作過(guò)程能夠正常的運(yùn)作,充分實(shí)現(xiàn)對(duì)信息傳播的要求。在實(shí)際工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中要進(jìn)行電源的調(diào)試,減少工作阻礙,進(jìn)行指標(biāo)的規(guī)范和數(shù)據(jù)的驗(yàn)收。除此之外,調(diào)試工作還可以劃分為兩種方式,分別是整體和分區(qū)域的調(diào)試工作。細(xì)致的劃分主要是為了給保證驗(yàn)收工作的嚴(yán)謹(jǐn)性要求。最后需要針對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),考量實(shí)際工作需求進(jìn)行優(yōu)化處理。

5 調(diào)試工作需要重視問(wèn)題

在調(diào)試工作進(jìn)行過(guò)程當(dāng)中還需要重視對(duì)工作細(xì)節(jié)的優(yōu)化處理,保證人員施工的科學(xué)性安排,在實(shí)際的操作過(guò)程當(dāng)中需要進(jìn)行設(shè)備功能的優(yōu)化,確保功能的準(zhǔn)確性要求。重視對(duì)細(xì)節(jié)工作的監(jiān)督和管理,在調(diào)試的信息記錄中掌握數(shù)據(jù)中存在的差異,為維護(hù)系統(tǒng)工作提供良好的基礎(chǔ),也有助于及時(shí)的解決系統(tǒng)工作出現(xiàn)的問(wèn)題。除此之外,還需要認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)調(diào)試工作反復(fù)執(zhí)行的重要性,針對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行反復(fù)的操作才能夠保證電子電路的設(shè)計(jì)符合實(shí)際生產(chǎn)需求。

6 結(jié)論

綜上所述,本次研究針對(duì)子電路設(shè)計(jì)的相關(guān)工作展開(kāi)分析和研究,希望在實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)中掌握實(shí)踐的工作經(jīng)驗(yàn),在未來(lái)的電子電路設(shè)計(jì)工作當(dāng)中采取先進(jìn)的科學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工作內(nèi)容的整合,滿足時(shí)展的進(jìn)步要求。在傳統(tǒng)電子電力設(shè)計(jì)的相關(guān)工作基礎(chǔ)上實(shí)施切實(shí)有效的完善策略,保證基本工作的流暢性原則,在實(shí)施科學(xué)有效的方式和方法進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作的管理,滿足實(shí)際工作的需要,進(jìn)行不同線路的測(cè)試和驗(yàn)收,保證電子電線設(shè)計(jì)工作的優(yōu)越功能。重視對(duì)電子電路工作的設(shè)計(jì)工作,在實(shí)際工作開(kāi)展的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)試工作的監(jiān)督與管理,進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化生產(chǎn)效率的提升。

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篇3

關(guān)鍵詞:專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì);創(chuàng)新;教學(xué);探討

中圖分類(lèi)號(hào):G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)04-0920-02

Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course

WU Yu-hua

(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)

Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.

Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss

《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》是電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)比較重要的專(zhuān)業(yè)課。為了培養(yǎng)寬口徑、基礎(chǔ)扎實(shí)的集成電路設(shè)計(jì)人才,滿足IC行業(yè)對(duì)人才的大量需求,無(wú)論是在微電子專(zhuān)業(yè),還是在相關(guān)的其他電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè),不少重點(diǎn)高等院校都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了本門(mén)課程。在學(xué)生已經(jīng)掌握了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和一定的晶體管原理知識(shí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課,進(jìn)行ASIC設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的強(qiáng)化,進(jìn)一步掌握集成電路和電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí),提高集成電路設(shè)計(jì)能力,增長(zhǎng)集成電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué),來(lái)加強(qiáng)電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及集成電路設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的驗(yàn)證知識(shí)等,培養(yǎng)學(xué)生在集成電路設(shè)計(jì)方面的研究興趣,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步的深造打好基礎(chǔ)。

由于專(zhuān)業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的需要,北京電子科技學(xué)院同樣開(kāi)設(shè)了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》的專(zhuān)業(yè)選修課,授課對(duì)象是電子信息工程專(zhuān)業(yè)的本科生,由于非微電子的專(zhuān)業(yè)背景原因,他們并不具備足夠的半導(dǎo)體物理、晶體管原理等知識(shí),因此在本課程的教學(xué)過(guò)程中,必然要針對(duì)具體對(duì)象,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)思路,加強(qiáng)教學(xué)研究,找到一種適合于非微電子專(zhuān)業(yè)本科生的教學(xué)思想和教學(xué)方法。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,學(xué)生對(duì)于課程組在這一課程中的創(chuàng)新、探索和具體的教學(xué)方法比較認(rèn)可。這里把我們?cè)凇秾?zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課教學(xué)實(shí)踐中的初步探索做一些總結(jié),希望與大家分享。

1 結(jié)合實(shí)際合理設(shè)置授課內(nèi)容,以學(xué)生能夠接受為目標(biāo)

電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程之前,已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了《電路分析》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《EDA技術(shù)》等有關(guān)電子技術(shù)和電路系統(tǒng)的課程,對(duì)于電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的理解,并進(jìn)行過(guò)比較系統(tǒng)的動(dòng)手實(shí)踐訓(xùn)練,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程打下了比較堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。但是由于專(zhuān)業(yè)背景的原因,該專(zhuān)業(yè)不太可能只是為了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課而專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》等這些在微電子專(zhuān)業(yè)才有的課程,因此,與微電子專(zhuān)業(yè)相比,電子信息工程專(zhuān)業(yè)的本科生欠缺有關(guān)晶體管原理和半導(dǎo)體工藝等方面的必要知識(shí)。在設(shè)置授課內(nèi)容時(shí),必然要考慮到這一點(diǎn),總的原則應(yīng)當(dāng)是以學(xué)生能夠接受、但又不應(yīng)該過(guò)于輕松接受為目標(biāo),而且要盡量避免與《EDA技術(shù)》等課程的知識(shí)重復(fù)。

根據(jù)我們的課程內(nèi)容設(shè)置原則,將《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課的講授內(nèi)容分為以下幾章:第一章:ASIC設(shè)計(jì)概述;第二章:CMOS邏輯;第三章:ASIC庫(kù)設(shè)計(jì);第四章:ASIC的前端設(shè)計(jì);第五章:ASIC的后端設(shè)計(jì);第六章:可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù);第七章:SOC設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)介。在各章的講授中,占用課時(shí)較多的分別是第二章、第三章和第五章。在講授時(shí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生對(duì)專(zhuān)用集成電路的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等一整套流程有一般性、整體性的了解,建立專(zhuān)用集成電路的基本概念和方法,了解IC領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢(shì),激發(fā)學(xué)生潛在的對(duì)集成電路前、后端設(shè)計(jì)的興趣。為了配合理論教學(xué),提升教學(xué)效果,還設(shè)置了合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,以培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力為目標(biāo)

集成電路設(shè)計(jì)類(lèi)課程除了理論教學(xué)以外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要,因?yàn)檫@類(lèi)課程對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練重點(diǎn)正是在于動(dòng)手實(shí)驗(yàn),提前接觸到未來(lái)在進(jìn)一步的研究和工作中可能會(huì)應(yīng)用到的一些軟件工具、設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)技巧等,這樣才能促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合,真正幫助學(xué)生掌握ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)。因此本課程要更加注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,著力培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,進(jìn)而使學(xué)生能夠更加準(zhǔn)確、具體和形象地掌握在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)。根據(jù)這一原則,經(jīng)過(guò)試用修訂,我們專(zhuān)門(mén)編印了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》,根據(jù)大綱的變化,使用工具版本的提高,目前已經(jīng)編印了2007版和2009版的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),共設(shè)計(jì)了五個(gè)實(shí)驗(yàn),具體是:實(shí)驗(yàn)一:IC設(shè)計(jì)工具的使用;實(shí)驗(yàn)二:單元電路的前端設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)三:標(biāo)準(zhǔn)單元的版圖繪制與驗(yàn)證;實(shí)驗(yàn)四:四位加法器和減法器ASIC的設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)五:計(jì)數(shù)器ASIC的設(shè)計(jì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

選用一種合適的集成電路設(shè)計(jì)工具是順利進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵。我們選用了美國(guó)Tanner Research公司開(kāi)發(fā)的一種優(yōu)秀集成電路設(shè)計(jì)工具――Tanner Tools Pro,它雖然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具強(qiáng)大,但它的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低,可以在PC機(jī)上使用,而且圖形處理速度快,編輯功能強(qiáng),便于學(xué)習(xí),使用方便,特別適用于高校進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)和科研工作。Tanner Pro工具在美國(guó)和臺(tái)灣的很多大學(xué)中早已被廣泛應(yīng)用,臺(tái)灣不少I(mǎi)C設(shè)計(jì)企業(yè)也在使用Tanner Pro工具。該工具較新版本為T(mén)anner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理圖編輯)、L-EDIT(版圖編輯)、T-SPICE(電路仿真)、W-EDIT(波形觀察)和LVS(版圖與原理圖比對(duì))等幾個(gè)功能不同的子工具,滿足了集成電路設(shè)計(jì)從前端到后端、設(shè)計(jì)驗(yàn)證的一系列過(guò)程的需要,完全可以適用于《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)。通過(guò)我們?cè)谡n程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的使用,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這個(gè)工具上手快、掌握熟,對(duì)于以后使用其他的IC設(shè)計(jì)工具也有一定的幫助,而且培養(yǎng)了他們將來(lái)涉足IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的興趣和信心。圖1是學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中得到的一個(gè)版圖設(shè)計(jì)結(jié)果。

3 適當(dāng)講授最新技術(shù)進(jìn)展,以讓學(xué)生跟上行業(yè)發(fā)展腳步為目標(biāo)

我們都知道,集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝等的發(fā)展速度飛快,遵循著集成電路最小特征尺寸以每三年減小70%的速度下降、集成度每年翻一番和價(jià)格每?jī)赡晗陆狄话氲闹哪柖?集成電路的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)發(fā)展日新月異。因此,在《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》的教學(xué)過(guò)程中,必須要根據(jù)教學(xué)大綱的要求,在系統(tǒng)講授已經(jīng)設(shè)置好的教學(xué)內(nèi)容的前提下,結(jié)合具體授課內(nèi)容,適當(dāng)講授最新技術(shù)進(jìn)展,以期讓學(xué)生跟上集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的腳步,并不斷將這些新技術(shù)、新進(jìn)展、新方法、新工具、新工藝融入到授課內(nèi)容中,做到授課內(nèi)容常講常新。其實(shí)這除了讓學(xué)生可以接受到最新的知識(shí)和了解到該領(lǐng)域最新進(jìn)展之外,同時(shí)也是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程,對(duì)于教師的教學(xué)和相關(guān)科研也是一種無(wú)形的促進(jìn),可以督促教師不斷地跟蹤與IC設(shè)計(jì)、制造相關(guān)的最新研究成果,并進(jìn)行精心的組織,將這些成果有機(jī)融入到課程教學(xué)中,做到授課內(nèi)容的不斷更新,而且這樣也才能夠避免一份講稿多年重復(fù)使用,保證教師在教學(xué)中的激情,增強(qiáng)教學(xué)效果。

在這里僅僅舉一個(gè)具體例子。在一次講授到集成電路工藝的內(nèi)容時(shí),作者為同學(xué)們講授了不斷發(fā)展的集成電路工藝水平,以及所遇到的工藝發(fā)展瓶頸對(duì)于摩爾定律的挑戰(zhàn),還具體講到了Intel公司新推出的0.45nm工藝的CPU,它采用了大大不同于以往的工藝方法,這次工藝變革可以稱(chēng)得上是“拯救摩爾定律”的一大技術(shù)進(jìn)展。本次課后,不少同學(xué)紛紛通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等來(lái)查閱這一最新工藝的具體情形,表現(xiàn)出了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

4 創(chuàng)新課程考查方式,以激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步的研究興趣為目標(biāo)

一門(mén)課程的考查方式如何,對(duì)于這門(mén)課程能不能按照教師的預(yù)想,達(dá)到既定的最終教學(xué)目的,有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的一張?jiān)嚲砣ァ翱肌背鰧W(xué)生學(xué)習(xí)效果的方式雖然比較簡(jiǎn)單省事,但卻過(guò)于單調(diào),雖然從某種程度上能夠考查出學(xué)生對(duì)這門(mén)課程知識(shí)的掌握程度,但是對(duì)于激發(fā)學(xué)生在學(xué)完這門(mén)課程之后,對(duì)本學(xué)科、本領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步研究的興趣卻作用不大。由于自從接受學(xué)校教育以來(lái)經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的考試,不少學(xué)生厭煩考試的情緒比較嚴(yán)重,恨不得考完后把教材、作業(yè)、筆記等都馬上丟棄,這是現(xiàn)實(shí)存在的、我們必須得承認(rèn)的事實(shí)。從某種意義上說(shuō),通過(guò)考試來(lái)考查學(xué)生的學(xué)習(xí),有時(shí)對(duì)最終教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)會(huì)起到一定的反作用。而且單純考試的方式也很難發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于這門(mén)課、這個(gè)領(lǐng)域、這個(gè)行業(yè)的獨(dú)特想法和創(chuàng)新思路。

作者在《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》教學(xué)過(guò)程中,結(jié)合課程的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),積極探索并實(shí)踐了采用提交論文和現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合的課程考查方式,即在課程講授到二分之一左右時(shí),布置給學(xué)生論文題目,對(duì)于論文的范圍、參考文獻(xiàn)的篇數(shù)、論文的格式和字?jǐn)?shù)等做出明確而具體的規(guī)范,要求學(xué)生在最后一次課之前提交自己的論文,做好答辯ppt,并利用專(zhuān)門(mén)的時(shí)間集中進(jìn)行答辯,每位學(xué)生對(duì)自己準(zhǔn)備的論文,進(jìn)行5分鐘左右的講解,并接受教師和其他學(xué)生的提問(wèn)。通過(guò)創(chuàng)新課程考查方式,提交論文和現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合,讓學(xué)生在準(zhǔn)備論文和答辯材料的過(guò)程中對(duì)專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容和工藝、方法等有了更加深刻的理解,并有了一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)梳理過(guò)程,現(xiàn)場(chǎng)答辯的方式也更能夠展現(xiàn)學(xué)生對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)的一些獨(dú)特的思路和創(chuàng)新性的理解,學(xué)生在經(jīng)歷這一過(guò)程時(shí),也促使自己積極思考,主動(dòng)研究,努力去探索和集成電路、微電子學(xué)有關(guān)的一些研究方法和最新進(jìn)展,激發(fā)自己在完成本門(mén)課程的學(xué)習(xí)后、甚至是大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)行進(jìn)一步研究的興趣和信心;另外還在這個(gè)過(guò)程中提升了學(xué)生的論文寫(xiě)作能力、科學(xué)研究能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課(或者其他名稱(chēng)的類(lèi)似課程)在不少設(shè)有微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)大學(xué)中開(kāi)設(shè)較為普遍,但在沒(méi)有微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的高校特別是非重點(diǎn)高校中開(kāi)設(shè)并不多,對(duì)于該課程教學(xué)實(shí)踐中的一些具體的方法研究和探討需要更加深入。作者在教學(xué)實(shí)踐中,緊密?chē)@本校、本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),以授課對(duì)象為主體,遵循課程的教學(xué)規(guī)律和科學(xué)研究規(guī)律,選擇合適的授課內(nèi)容和教學(xué)方法,并且不斷地對(duì)此進(jìn)行探索和研究,收到了初步的教學(xué)效果。當(dāng)然,教學(xué)創(chuàng)新永無(wú)止境,教學(xué)方法的研究和探討不能止步,作為一名年輕教師,在今后的教學(xué)實(shí)踐中,作者將在加強(qiáng)學(xué)習(xí)以及與同行交流的前提下,進(jìn)一步拓寬和創(chuàng)新教學(xué)思路,探索和完善教學(xué)模式,研究和更新教學(xué)內(nèi)容,學(xué)習(xí)和探討教學(xué)技巧,敢于創(chuàng)新,善于創(chuàng)新,真正做到教好書(shū),育好人。

參考文獻(xiàn):

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[3] 廖裕評(píng),陸瑞強(qiáng).集成電路設(shè)計(jì)與布局實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

篇4

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國(guó)家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號(hào)文件),2011年1月28日,國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類(lèi)別是集成電路芯片,超過(guò)石油進(jìn)口。2014年3月5日,國(guó)務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái),在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn),引領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國(guó)家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國(guó)芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求,2001年,教育部開(kāi)始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專(zhuān)業(yè)[2]。

我校2002年開(kāi)設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專(zhuān)業(yè),期間,由于專(zhuān)業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專(zhuān)業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專(zhuān)業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。

一、專(zhuān)業(yè)課程體系存在的主要問(wèn)題

1.不太重視專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)?!皩?zhuān)業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí),將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程時(shí)存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒(méi)有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。

但國(guó)內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開(kāi)設(shè)較少課時(shí)量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開(kāi)設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)就沒(méi)有開(kāi)設(shè)“晶體管原理”這門(mén)課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門(mén)課程中去。

2.課程開(kāi)設(shè)順序不合理。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)方向課和寬口徑專(zhuān)業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且,在各類(lèi)專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒(méi)學(xué)好的基礎(chǔ)上,開(kāi)設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中,沒(méi)有開(kāi)設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開(kāi)設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒(méi)有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進(jìn)入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí),如果沒(méi)有半導(dǎo)體物理中的能帶理論,就根本沒(méi)辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3. 課程內(nèi)容理論性太強(qiáng),嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性?!皩?zhuān)業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng),公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí),過(guò)分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來(lái)很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專(zhuān)業(yè)課程體系改革的主要措施

1“。 4+3+2”專(zhuān)業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專(zhuān)業(yè)課程體系模式:“4”是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課“專(zhuān)業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專(zhuān)業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”;“2”是寬口徑專(zhuān)業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”,實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門(mén)專(zhuān)業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí),環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專(zhuān)業(yè)課的開(kāi)課先后順序,形成先專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,再專(zhuān)業(yè)方向課,然后寬口徑專(zhuān)業(yè)課程的開(kāi)設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類(lèi)培養(yǎng)模式,也就是三個(gè)本科專(zhuān)業(yè)

大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開(kāi)設(shè)課程,主要開(kāi)設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí),為各專(zhuān)業(yè)后續(xù)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開(kāi)始,分專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門(mén)課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起,課時(shí)量為64學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專(zhuān)業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí),又不過(guò)分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開(kāi)設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專(zhuān)業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門(mén)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門(mén)課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門(mén)課程的開(kāi)課時(shí)間從第6周開(kāi)始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開(kāi)設(shè)時(shí)間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開(kāi)設(shè)時(shí)間為8~19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專(zhuān)業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對(duì)于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專(zhuān)心考研;同時(shí),對(duì)于要找工作的同學(xué),可以更多了解專(zhuān)業(yè)方面知識(shí),為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類(lèi)培養(yǎng)模式,專(zhuān)業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開(kāi)始開(kāi)設(shè),時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才,需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長(zhǎng)的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。

對(duì)于專(zhuān)業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí),也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專(zhuān)業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中,總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變,理論課由原來(lái)的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來(lái)的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無(wú)源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開(kāi)關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí),融會(huì)貫通,有效地促進(jìn)教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

篇5

實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)是考查實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合應(yīng)用能力題,有利于激發(fā)學(xué)生發(fā)散性思維、開(kāi)發(fā)學(xué)生智力和提高學(xué)生的綜合科學(xué)素質(zhì)。這部分內(nèi)容是高中物理實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。本文結(jié)合具體實(shí)例談?wù)勌幚磉@類(lèi)問(wèn)題的幾點(diǎn)做法。

1.明確實(shí)驗(yàn)的目的,對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行廣泛的聯(lián)系。首先,對(duì)于電路設(shè)計(jì)題目,要明確是測(cè)定什么物理量,探索什么物理規(guī)律等,這是實(shí)驗(yàn)?zāi)康模彩请娐吩O(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)。目的明確后,再應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行廣泛聯(lián)系,看看被測(cè)物理量、探索的物理規(guī)律,在所學(xué)內(nèi)容中與那些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律有直接或間接的聯(lián)系,并通過(guò)物理現(xiàn)象、物理規(guī)律及定理表現(xiàn)出來(lái)。

2.選擇方案,簡(jiǎn)便精確。一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)可能有多種方案,應(yīng)如何選擇主要有三個(gè)原則:①簡(jiǎn)便性原則:即所選方案原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便,各物理量必須易測(cè)量。②可行性原則:即對(duì)所選方案操作時(shí)必須安全可靠,實(shí)驗(yàn)器材必須易置備。③精確性原則:即在選擇方案時(shí),必須對(duì)各種可能方案進(jìn)行簡(jiǎn)單誤差分析,盡可能選擇精確度高、能多次測(cè)量的方案。對(duì)于上述三個(gè)原則通常要綜合考慮。

3.依據(jù)方案,選定實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路的原理圖。實(shí)驗(yàn)方案選定后,應(yīng)考慮該方案需要哪些裝置、測(cè)量工具,被測(cè)物理量與哪些量之間有直接定量關(guān)系,這些物理量分別用什么儀器來(lái)測(cè)量。從而確定整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要哪些器材,根據(jù)器材及測(cè)量物理量的關(guān)系設(shè)計(jì)出電路原理圖。以下用三個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

例1. 從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量電流A1 的電阻r1,要求方法簡(jiǎn)捷,有盡可能高的測(cè)量精度,并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。

(1)畫(huà)出電路圖

(2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算r1,則所用表達(dá)式為r1=_________。

分析與解答:這是一個(gè)比較全面考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ碾妼W(xué)設(shè)計(jì)題。

①器材的選擇:由于E=1.5V比電壓表V的量程10V小很多,若用電壓表V讀數(shù)誤差比較大,故電壓表V不能選擇。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和所給的器材以及被測(cè)電流表A1內(nèi)阻r1電路的特點(diǎn)應(yīng)選擇除電壓表V外所有器材。

②電流表連接:電流表A1和A2有兩種連接方式,當(dāng)A1和A2串聯(lián)進(jìn)入電路時(shí),電路中最大電流Imax=E/(r1+r2)=1.5(40+750)1≈1.8mA

對(duì)A2來(lái)說(shuō)大大超過(guò)其量程,則應(yīng)采用A1和A2并聯(lián)方式連入電路。這時(shí)電路中最大電流Imax=1.5/40≈37mA都超過(guò)了A1量程,必須選用電阻R1串聯(lián)分壓。

③滑動(dòng)變阻器R2連接:變阻器R2采用哪種聯(lián)接方式,由于R2全電阻為50Ω,而A1和A2并聯(lián)后與R1串聯(lián)的總電阻最大值約為140Ω,與R2的阻值相當(dāng)。若用串聯(lián)限流聯(lián)接,A1和A2兩端電壓變化范圍小,不能進(jìn)行多次測(cè)量,故必須采用分壓聯(lián)接方式。

④電路原理圖如圖1所示。且r1= I2r2/ I1,其中I1,I2電流表A1,A2的讀數(shù)。

例2.如圖2所示:P是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管(其長(zhǎng)度L=50CM左右,直徑D為10CM左右),鍍膜材料的電阻率ρ已知、管的兩邊有導(dǎo)箍 MN。

現(xiàn)給你米尺,電壓表V,電流表A,電源ε,滑動(dòng)變阻器R,電鍵S和若干導(dǎo)線。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定膜層厚度的實(shí)驗(yàn)方法,并畫(huà)出測(cè)量電路圖和寫(xiě)出計(jì)算膜層厚度公式。

分析與解答:這是利用所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)巧測(cè)

很薄物件的厚度,是一道理論聯(lián)系實(shí)際的好題。學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和掌握的相關(guān)知識(shí)即歐姆定律進(jìn)行測(cè)量。

根據(jù)歐姆定律:R=U/I=ρL/S…………①

我們可以把這根管型空心導(dǎo)體的環(huán)形截面等效成一個(gè)矩形截面,其長(zhǎng)為環(huán)的圓周長(zhǎng):πD。由于膜很薄,d ≈0,故πD與平均圓周長(zhǎng)π(D-d/2)相差甚微。

因此它的截面積S=πDd……………②

由① ②聯(lián)立解得 d=LρI/πDU

由上式可知:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量L、D、U、I等物理量可以由所給實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行直接測(cè)量,測(cè)量電路如圖3所示。

例3.測(cè)量某未知阻值電阻Rx的值。已知Rx約為5Ω左右,另有導(dǎo)線若干,各器材數(shù)目均只有一個(gè)。下表給出可供選擇器材。請(qǐng)畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理圖,并標(biāo)明所選器材的規(guī)格或代號(hào)。

分析解答:本題是一道比較全面地考查電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題、涉及設(shè)計(jì)方案較多。

方案一:應(yīng)用伏―安法測(cè)電阻,如圖4。

選擇R2還是選R1要從實(shí)驗(yàn)安全方面的考慮。R2與G表,可改裝出3伏左右的伏特表;R1與G表只能改裝出0.3伏左右伏特表,這樣小的伏特表既不能安全實(shí)驗(yàn),也不能進(jìn)行精確測(cè)量。安培表外接而不內(nèi)接,是處于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確程度的考慮,因?yàn)楦难b后的伏特表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于Rx,這樣測(cè)量系統(tǒng)誤差較小。選A1表不選A2表,是處于精確讀數(shù)的考慮。A1、A2誠(chéng)然都能滿足安全要求,但小量程表讀數(shù)相對(duì)誤差要小得多,顯然這是精確原則的應(yīng)用、R3作為控制線路的主元件,其控制電壓方便與否,與R3、Rx值相對(duì)大小有關(guān)。當(dāng)兩電阻相近時(shí),為了線路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),控制電路宜用限流器式,這是主要出于實(shí)驗(yàn)操作是否方便的考慮。

方案二:應(yīng)用全電路歐姆定律測(cè)電阻。如圖5。

原理:先將Rx短路,調(diào)R1,先測(cè)得 I1再測(cè)得I2由全電路歐姆定律得:

ε =I1(r+R1+RA)…………...①

ε=I2(r+R2+Rx+RA)……………②

由①、②可求Rx。

討論:為何用R1不用R2顯然考慮了測(cè)量方便,因?yàn)镽1調(diào)節(jié)時(shí)能用到0.1歐變化,對(duì)電流調(diào)整是有利的。圖5與圖4比較,主要考慮了節(jié)省器材原則,這可說(shuō)是經(jīng)濟(jì)原則的應(yīng)用。

還有幾種設(shè)計(jì)方案,在此不再贅述。

篇6

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備 電子電路 接地技術(shù) 抗干擾能力 干擾抑制

中圖分類(lèi)號(hào):V443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

一.引言

我們知道在電子電路設(shè)計(jì)中的接地技術(shù)直接關(guān)系到了電器的使用壽命以及安全程度。在我國(guó)當(dāng)前,各種各樣的電子產(chǎn)品相繼誕生,電子產(chǎn)品的應(yīng)用也日益的廣泛,可以說(shuō)電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活工作的一個(gè)重要的組成部分。我們知道電子干擾是有很大的危害性的,它不僅僅嚴(yán)重的降低了電子系統(tǒng)的可靠性,還能夠?qū)θ梭w的健康產(chǎn)生很大的負(fù)面作用。例如一些電子產(chǎn)品以及儀器就對(duì)電子電路的干擾十分的敏感,最常見(jiàn)的有家用電器比如收音機(jī),電視機(jī)等等,還有一些醫(yī)用設(shè)備,比如心臟起搏器等等。這些對(duì)電子電路的干擾電磁波都十分的敏感,干擾嚴(yán)重影響了這些設(shè)備的正常工作,嚴(yán)重的甚至使這些設(shè)備無(wú)法工作。為此,我們必須重視電子電路抗干擾能力的設(shè)計(jì),可以說(shuō)電子電路的抗干擾能力已經(jīng)成了當(dāng)前電子電路設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的一方面,這是因?yàn)槿绱私拥丶夹g(shù)才顯得如此重要,可以說(shuō)接地技術(shù)的高低已經(jīng)直接影響到了電子電路的抗干能力了。

二.接地技術(shù)的種類(lèi)和目的

我們知道電磁干擾對(duì)電器具有很大的影響,嚴(yán)重的降低了其穩(wěn)定性,也不利于工作人員的身體健康。為了保證用戶(hù)用電的安全可靠,必須注意電子電路設(shè)計(jì)中接地技術(shù)的科學(xué)合理性。我們知道安全保護(hù)接地是接地技術(shù)中比較常見(jiàn)的一種,采用這種接方式地主要是為了保護(hù)用戶(hù)的安全,在實(shí)際的生活中有的電器年記哦久了,則其絕緣性能下降,這樣就給用戶(hù)帶來(lái)了很大的安全隱患,采用這種保護(hù)性的接地就是為了消除這種安全隱患而采取的措施。再者一些電器設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生積累靜電,這樣就及其容易引起接觸性的觸電,甚至引起電器的爆炸,其危害極大,為了防止類(lèi)似情況的發(fā)生,一般采用的接地方法是屏蔽接地法,能夠有效的防止靜電積累造成的損失。最后我們知道電磁干擾對(duì)電器設(shè)備是有很大的影響的,為了避免電器設(shè)備受到太多的電磁干擾,采取接地的方法可以有效的配出干擾,保證電器正常運(yùn)行。

三.接地技術(shù)中的接地方式

電子電路設(shè)計(jì)中接地方式是比較多的,其接地方式不同那么它產(chǎn)生的效果也會(huì)不同,所以對(duì)于比較常見(jiàn)的幾種接地方式我們要充分的了解,只有這樣才能在具體的電子電路設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用自如。以下介紹兩種最為普片使用的接地方式。

保護(hù)接零

一般用于三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線,是電路環(huán)路的重要組成部分,在零線直接接地的一相四線制電網(wǎng)中,設(shè)計(jì)中一定要注意將電子電器設(shè)備征程運(yùn)行時(shí)小帶電的金屬外殼于電剛的零線連接起來(lái),這樣一旦當(dāng)電器設(shè)備中的某一項(xiàng)發(fā)乍漏電或者是碰殼時(shí),由于事先金屬外殼與零線相連,形成的單向短路,電流非常大,使電路保護(hù)裝置迅速動(dòng)的切斷電源,從而保護(hù)了操作人員的人身安全和電網(wǎng)其他部分的正常運(yùn)行,同時(shí)也可以避免一些重大安全事故的發(fā)生。

保護(hù)接地

接地保護(hù)的主要目的是為了防止用戶(hù)觸電,為了保護(hù)用戶(hù)的安全而采取的措施,保護(hù)接地可以說(shuō)是電子電路設(shè)計(jì)中最為常見(jiàn)的接地方式,一般來(lái)說(shuō)對(duì)于那些中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)都采用保護(hù)性的接地方式,采用這種方式則電器設(shè)備的支架以及外殼均要接地,這樣能夠取得比較好的效果,有效的保護(hù)的電器安全一用戶(hù)的安全。

四.電子電路設(shè)計(jì)中系統(tǒng)接地

通過(guò)接地技術(shù)的研究我們知道電子電路儀器中的電子儀器設(shè)備控制系統(tǒng)中遇到經(jīng)常需要解決的就是系統(tǒng)接地問(wèn)題,這也是設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)。系統(tǒng)接地線是各種電路中的靜態(tài),動(dòng)態(tài)電流的通道,同時(shí)又是各級(jí)電路通過(guò)共同的接地電阻相互耦合的途徑,這樣就形成了電路之間相互干擾的薄弱環(huán)節(jié),所以電子電路設(shè)備中的切抗干擾技術(shù),都和接地有很直接的關(guān)系。設(shè)計(jì)合理的接地足抑制噪音和防止干擾的主要途徑,不儀能保證電子電器設(shè)備的正常,穩(wěn)定和可靠性工作。

五.電子電路設(shè)計(jì)中系統(tǒng)接地的原則

根據(jù)不同的干擾源要設(shè)計(jì)不同的接地技術(shù)和工藝,不能存在僥幸認(rèn)為電路中只要有一點(diǎn)接地就能消除干擾,要尋求綜合性質(zhì)的接地方式,才是最為安拿有效的,接地點(diǎn)的選擇要恰當(dāng),避免設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的新的干擾。接地點(diǎn)的選擇除了安全性外、還要一并考慮屏蔽效果的兼容性,就是要通過(guò)接地屏屏蔽技術(shù)達(dá)到消除多種干擾的綜臺(tái)目的。一般來(lái)說(shuō).電子電路設(shè)計(jì)如何和大地接觸,與系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性能有著極為密切的關(guān)系,設(shè)計(jì)中常用以下三種方式。

1.浮地方式.不接觸大地的懸浮方式。是將電路設(shè)備與公共地可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線隔離開(kāi)來(lái),從而抑制來(lái)自接地線的干擾。這種接地方式的缺點(diǎn)是設(shè)備不與大地直接相連.容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象,這樣積累起來(lái)的電荷達(dá)到·定程度后,在設(shè)備和大地之間會(huì)產(chǎn)生具有強(qiáng)人放電電流的靜電擊穿現(xiàn)象。

2.單點(diǎn)接地方式,我們知道采取兩點(diǎn)接地扥方式很容易形成接地環(huán)路,一點(diǎn)接地的主要功能就是消除接地環(huán)路的形成。

3.多點(diǎn)接地方式,對(duì)于工作頻率較高的高頻電路,由于各元器件的引線和電路本身布局的電感都將增加接地線的阻抗,一點(diǎn)接地方式已不再適用

五.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)電子行業(yè)的迅速發(fā)展,各種電子產(chǎn)品相繼誕生,并且應(yīng)用日益廣泛。在當(dāng)前,我們已經(jīng)進(jìn)入了信息時(shí)代,各種各樣的電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活的一部分,和人們的生活緊密相連,所以電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今不可或缺的一部分。但是我們知道,電子產(chǎn)品都存在電磁干擾,這不僅僅嚴(yán)重影響了電子系統(tǒng)的可靠性而且也嚴(yán)重危害到了工作人員以及用戶(hù)的健康狀態(tài)。所以,正是因?yàn)檫@個(gè)原因在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí),我們要充分考慮其接地技術(shù),這樣可以有效的抗干擾能力。提高電子設(shè)備的抗干擾能力不僅僅可以提高經(jīng)濟(jì)利益還可以提高社會(huì)效益。可以說(shuō)科學(xué)的接地技術(shù)已經(jīng)成為了電子電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的方面,是在電子電力設(shè)計(jì)工作中必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題,其重要性不言而喻。所以本文就這個(gè)問(wèn)題作了簡(jiǎn)單的探討。

參考文獻(xiàn):

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篇7

[關(guān)鍵詞]汽車(chē); 電子防盜; 報(bào)警器系統(tǒng); 可靠性

中圖分類(lèi)號(hào):TG333.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)13-0206-01

近年來(lái),我國(guó)居民的生活水平逐漸提高,很多家庭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)奔小康的初級(jí)目標(biāo),人們的物質(zhì)生活得到了極大的改善,加上近年來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速,使得汽車(chē)進(jìn)入家庭的速度逐年提高,其給人們的出行帶來(lái)了極大的便利,逐漸成為大家生活中不可缺少的部分。但汽車(chē)的安全問(wèn)題一直成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn),如何提高汽車(chē)防盜系統(tǒng)的性能也是汽車(chē)行業(yè)研究的熱點(diǎn),本文就電子防盜報(bào)警器電路的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述,旨在為業(yè)內(nèi)優(yōu)化汽車(chē)防盜系統(tǒng)提供科學(xué)、合理的理論依據(jù)。

1.汽車(chē)電子防盜報(bào)警器的發(fā)展歷程概述

據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,汽車(chē)偷盜事件呈逐年上升的趨勢(shì),給居民的財(cái)產(chǎn)安全以及生活質(zhì)量都造成了一定的不良影響。因此,優(yōu)化汽車(chē)電子防盜報(bào)警器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為汽車(chē)行業(yè)的重要挑戰(zhàn),業(yè)內(nèi)也一直在著手這方面的研究,并取得了一定的成果,對(duì)保障業(yè)主汽車(chē)安全,防止偷盜事件發(fā)生發(fā)揮了重要作用。值得一提的是,近年來(lái)汽車(chē)電子防盜報(bào)警器的研發(fā)速度驚人,已經(jīng)從最初的機(jī)械控制過(guò)渡到運(yùn)用電子密碼、使用遠(yuǎn)程遙控以及利用信息報(bào)警的智能化水平,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)報(bào)警速度快、報(bào)警形式人性化的目標(biāo),全方位、智能化保證汽車(chē)的安全。現(xiàn)在,汽車(chē)電子防盜報(bào)警器的產(chǎn)品類(lèi)型早已不在局限于傳統(tǒng)的單一形式,市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種類(lèi)型的電子防盜產(chǎn)品,這些產(chǎn)品有些是汽車(chē)制造商在制造汽車(chē)時(shí)附帶的產(chǎn)品,有的則是開(kāi)發(fā)商為了滿足客戶(hù)需要開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型產(chǎn)品,對(duì)汽車(chē)起著雙重保障作用。汽車(chē)電子防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程都很復(fù)雜,需要對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精密計(jì)算,而系統(tǒng)的電路可靠性則成為衡量報(bào)警器質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),因此,在進(jìn)行汽車(chē)電子報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),要對(duì)電路的可靠性進(jìn)行精密分析,以達(dá)到實(shí)現(xiàn)電子防盜系統(tǒng)各項(xiàng)功能的目的。

2.常用的電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法

2.1 采用優(yōu)選電路和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

所謂采用優(yōu)選電路,即在進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),選擇的電路盡可能為經(jīng)過(guò)可靠性驗(yàn)證的電路。為了提高電路的可靠性,可采用對(duì)選用電路標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的方式,在進(jìn)行的電路標(biāo)準(zhǔn)化、系列化時(shí),應(yīng)該包含電路、元器件以及終端產(chǎn)品,設(shè)計(jì)人員最好選用已經(jīng)定型的產(chǎn)品進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。當(dāng)然,選擇電路最重要的是要根據(jù)實(shí)際情況而定,一般來(lái)說(shuō),電路可靠性與電路的復(fù)雜程度呈負(fù)相關(guān),即電路系統(tǒng)越復(fù)雜,構(gòu)成電路的元器件越多,電路的可靠性越低,因此,在進(jìn)行電子系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)時(shí),要盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì),在滿足產(chǎn)品需要的前提下,最大程度降低電路的復(fù)雜程度,減少元器件的個(gè)數(shù),提高組成電路每一個(gè)單元的可靠性程度,使得電路的整體可靠性提高,保障電路系統(tǒng)的質(zhì)量。

2.2 降額設(shè)計(jì)

這里講的降額設(shè)計(jì),是針對(duì)元器件的額定值而言的,一般來(lái)說(shuō),元器件制造商在制造各種元器件時(shí),都對(duì)元器件的應(yīng)力承受能力做了精準(zhǔn)的估計(jì),并在相對(duì)安全的狀態(tài)下規(guī)定了額定值,這些額定值通常標(biāo)注在產(chǎn)品參數(shù)里。而降額設(shè)計(jì),則是在設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的電路時(shí),使得元器件的應(yīng)力狀態(tài)低于元器件的額定值,這需要通過(guò)降低施加在元器件的各項(xiàng)工作應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn),各項(xiàng)工作應(yīng)力主要包括電、熱、機(jī)械應(yīng)力等。對(duì)電路進(jìn)行降額設(shè)計(jì),在一定程度上降低了設(shè)備的故障率,提高了電子系統(tǒng)的可靠性。另外,故障率的降低,也同時(shí)降低了設(shè)備的維修頻率,為工廠節(jié)省了生產(chǎn)成本,提高了工廠的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 熱設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今,科技發(fā)展迅速,電子設(shè)備的精密程度越來(lái)越高,電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。當(dāng)然,隨著電子設(shè)備的工作強(qiáng)度逐漸提高,單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)也同樣呈上升趨勢(shì),而熱效應(yīng)則是影響電子系統(tǒng)電路可靠性的一個(gè)重要因素,甚至有些電路的可靠性完全由熱環(huán)境控制。因此,電子設(shè)備電路的熱設(shè)計(jì)同樣應(yīng)該引起重視,熱設(shè)計(jì)的基本原則是把電路各元器件的工作溫度降到最低,在滿足產(chǎn)品需要的前提下,盡量采用低功率、高效率的電子元件,以降低元器件的發(fā)熱量。另外,還可以進(jìn)行一些散熱設(shè)計(jì),比如,與高散熱元器件隔離,選擇散熱較好的元器件殼體等,達(dá)到降低元器件工作溫度的目的,提高電路系統(tǒng)的可靠性。

2.4 電磁兼容設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電子設(shè)備的電路設(shè)計(jì)時(shí),還要考慮電路的電磁兼容性,其也是影響電路可靠性的關(guān)鍵因素之一。所謂電磁兼容性,即電路系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)備在共同的電磁環(huán)境下,避免相互干擾,發(fā)揮各自的正常功能,使得電路系統(tǒng)能夠正常工作,即達(dá)到一種良好的共存狀態(tài)。電磁兼容性問(wèn)題主要包括以下兩個(gè)方面,一種是電路設(shè)備之間由于存在兼容性問(wèn)題,設(shè)備之間相互干擾,達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo),從而影響電路系統(tǒng)的整體可靠性。另一種則是設(shè)備之間能夠有效進(jìn)行協(xié)調(diào),各自發(fā)揮作用,但不能達(dá)到國(guó)家的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),使得電子設(shè)備不能運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

2.5 環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)

電子設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力,是衡量設(shè)備質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),也是制造商在進(jìn)行電子設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí),必須考慮的一個(gè)因素。一般來(lái)說(shuō),不同的電子設(shè)備對(duì)工作環(huán)境有不同的要求,因此,在進(jìn)行電子設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí),要明確設(shè)備的工作環(huán)境,包括各項(xiàng)應(yīng)力參數(shù),環(huán)境溫度、濕度等方面。在對(duì)設(shè)備工作環(huán)境參數(shù)進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的了解后,再對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)制造,有針對(duì)性地解決電子設(shè)備需要適應(yīng)的環(huán)境問(wèn)題,提高電子設(shè)備的使用壽命。

3.汽車(chē)電子防盜報(bào)警器電路可靠性設(shè)計(jì)方法

3.1 確定可靠性指標(biāo)

在進(jìn)行汽車(chē)電子防盜報(bào)警器的電路設(shè)計(jì)時(shí),要遵循電子設(shè)備設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則,同時(shí),為了提高報(bào)警器的可靠性,對(duì)報(bào)警器的電路設(shè)計(jì)同樣要考慮上文提到的降額設(shè)計(jì),熱設(shè)計(jì)、電路兼容設(shè)計(jì)以及環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)等,降低電子報(bào)警器系統(tǒng)的故障率,為保障車(chē)主汽車(chē)安全做好充分準(zhǔn)備。在進(jìn)行報(bào)警器的電路可靠性設(shè)計(jì)時(shí),首先要確定電路的各項(xiàng)可靠性指標(biāo),指標(biāo)的確定依據(jù)是國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)的關(guān)于汽車(chē)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定,并嚴(yán)格按照最新的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。根據(jù)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),轎車(chē)行駛時(shí)間為15年(約為129600小時(shí))或累計(jì)行駛50萬(wàn)公里就要報(bào)廢處理,由此,可計(jì)算出汽車(chē)電氣系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF為1296小時(shí)。

3.2 建立可靠性模型

在電子報(bào)警器電路系統(tǒng)的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)確定以后,下一階段則是進(jìn)行可靠性模型的建立,其是為可靠性指標(biāo)的分配工作做準(zhǔn)備。可靠性模型的建立根據(jù)不同的電路系統(tǒng)存在一定的差異性,如,貯備系統(tǒng)包括并聯(lián)系統(tǒng)、混聯(lián)系統(tǒng)和表決系統(tǒng),而非貯備系統(tǒng)則指的是串聯(lián)系統(tǒng),可見(jiàn),對(duì)于不同的系統(tǒng),模型的選擇會(huì)有很大差異。下圖是一個(gè)非貯備系統(tǒng)的串聯(lián)模型圖

3.3 可靠性指標(biāo)分配

可靠性指標(biāo)的分配是報(bào)警器電路可靠性設(shè)計(jì)的最后一步,也是最關(guān)鍵的一步。其是按照既定的指標(biāo)分配原則把各項(xiàng)可靠性指標(biāo)分配到電路系統(tǒng)的各個(gè)單元,在進(jìn)行指標(biāo)的分配時(shí),可采用的方法有很多,但不同的電路系統(tǒng)有最佳的選擇方案,這需要設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行方案確定。目前使用最多的方法則是工程加權(quán)型的分配法,其操作簡(jiǎn)單,應(yīng)用的范圍也比較廣。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述,汽車(chē)電子報(bào)警器作為汽車(chē)重要的工具之一,其電路的可靠性設(shè)計(jì)至關(guān)重要。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行報(bào)警器的電路設(shè)計(jì)時(shí),要嚴(yán)格按照確定可靠性指標(biāo)、建立可靠性模型、可靠性指標(biāo)分配的步驟進(jìn)行,并最大程度簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì),減少元器件是使用,從而提高電路系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

篇8

關(guān)鍵詞:PCB;無(wú)線射頻;RF電路;設(shè)計(jì)

1引言

射頻(RF)PCB設(shè)計(jì),在目前公開(kāi)出版的理論上具有很多不確定性,常被形容為一種“黑色藝術(shù)”。通常情況下,對(duì)于微波以下頻段的電路(包括低頻和低頻數(shù)字電路),在全面掌握各類(lèi)設(shè)計(jì)原則前提下的仔細(xì)規(guī)劃是一次性成功設(shè)計(jì)的保證。對(duì)于微波以上頻段和高頻的PC類(lèi)數(shù)字電路。則需要2~3個(gè)版本的PCB方能保證電路品質(zhì)。而對(duì)于微波以上頻段的RF電路.則往往需要更多版本的:PCB設(shè)計(jì)并不斷完善,而且是在具備相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的前提下。由此可知RF電設(shè)計(jì)上的困難。

2RF電路設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

如果模擬電路(射頻)和數(shù)字電路單獨(dú)工作,可能各自工作良好。但是,一旦將二者放在同一塊電路板上,使用同一個(gè)電源一起工作,整個(gè)系統(tǒng)很可能就不穩(wěn)定。這主要是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)頻繁地在地和正電源(>3V)之間擺動(dòng),而且周期特別短,常常是納秒級(jí)的。由于較大的振幅和較短的切換時(shí)間。使得這些數(shù)字信號(hào)包含大量且獨(dú)立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分,從無(wú)線調(diào)諧回路傳到無(wú)線設(shè)備接收部分的信號(hào)一般小于lμV。因此數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)之間的差別會(huì)達(dá)到120dB。顯然.如果不能使數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)很好地分離。微弱的射頻信號(hào)可能遭到破壞,這樣一來(lái),無(wú)線設(shè)備工作性能就會(huì)惡化,甚至完全不能工作。

2.2供電電源的噪聲干擾

射頻電路對(duì)于電源噪聲相當(dāng)敏感,尤其是對(duì)毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會(huì)在每個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期內(nèi)短時(shí)間突然吸人大部分電流,這是由于現(xiàn)代微控制器都采用CMOS工藝制造。因此。假設(shè)一個(gè)微控制器以lMHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率運(yùn)行,它將以此頻率從電源提取電流。如果不采取合適的電源去耦.必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達(dá)電路RF部分的電源引腳,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致工作失效。

2.3不合理的地線

如果RF電路的地線處理不當(dāng),可能產(chǎn)生一些奇怪的現(xiàn)象。對(duì)于數(shù)字電路設(shè)計(jì),即使沒(méi)有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)良好。而在RF頻段,即使一根很短的地線也會(huì)如電感器一樣作用。粗略地計(jì)算,每毫米長(zhǎng)度的電感量約為lnH,433MHz時(shí)10toniPCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層,大多數(shù)地線將會(huì)較長(zhǎng),電路將無(wú)法具有設(shè)計(jì)的特性。

2.4天線對(duì)其他模擬電路部分的輻射干擾

在PCB電路設(shè)計(jì)中,板上通常還有其他模擬電路。例如,許多電路上都有模,數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號(hào)可能會(huì)到達(dá)ADC的模擬輸入端。因?yàn)槿魏坞娐肪€路都可能如天線一樣發(fā)出或接收RF信號(hào)。如果ADC輸入端的處理不合理,RF信號(hào)可能在ADC輸入的ESD二極管內(nèi)自激。從而引起ADC偏差。

3RF電路設(shè)計(jì)原則及方案

3.1RF布局概念

在設(shè)計(jì)RF布局時(shí),必須優(yōu)先滿足以下幾個(gè)總原則:

(1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開(kāi)來(lái),簡(jiǎn)單地說(shuō),就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路:

(2)確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地,最好上面沒(méi)有過(guò)孔,當(dāng)然,銅箔面積越大越好;

(3)電路和電源去耦同樣也極為重要;

(4)RF輸出通常需要遠(yuǎn)離RF輸入;

(5)敏感的模擬信號(hào)應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號(hào)和RF信號(hào)。

3.2物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等;電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號(hào)以及接地等的分區(qū)。

3.2.1物理分區(qū)原則

(1)元器件位置布局原則。元器件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向,以便將RF路徑的長(zhǎng)度減到最小,使輸入遠(yuǎn)離輸出。并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路。

(2)PCB堆疊設(shè)計(jì)原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層,并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過(guò)孔尺寸減到最小,這不僅可以減少路徑電感,而且還可以減少主地上的虛焊點(diǎn),并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會(huì)。

(3)射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上,像多級(jí)放大器這樣的線性電路通常足以將多個(gè)RF區(qū)之間相互隔離開(kāi)來(lái),但是雙工器、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個(gè)RF/IF信號(hào)相互干擾.因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應(yīng)盡可能十字交叉,并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對(duì)整塊PCB的性能非常重要,這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因。

(4)降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計(jì)原則。在蜂窩電話PCB上,通??梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB的某一面,而將高功率放大器放在另一面,并最終通過(guò)雙工器把它們?cè)谕幻嫔线B接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來(lái)確保通孔不會(huì)把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面,常用的技術(shù)是在二面都使用盲孔。可以通過(guò)將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來(lái)將通孔的不利影響減到最小。

3.2.2電氣分區(qū)原則

(1)功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小,因此,布線寬度通常不是問(wèn)題。不過(guò).必須為高功率放大器的電源單獨(dú)設(shè)定一條盡可能寬的大電流線,以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗,需要采用多個(gè)通孔來(lái)將電流從某一層傳遞到另一層。

(2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對(duì)它進(jìn)行充分的去耦,那么高功率噪聲將會(huì)輻射到整塊板上,并帶來(lái)多種的問(wèn)題。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵,經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩。

(3)RF輸入,輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下,同樣關(guān)鍵的是確保RF輸出遠(yuǎn)離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?,那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實(shí)際上。它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定,并將噪音和互調(diào)信號(hào)添加到RF信號(hào)上。

(4)濾波器輸入,輸出隔離原則。如果射頻信號(hào)線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,那么,這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離。首先必須在濾波器周?chē)贾靡蝗Φ?。其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接起來(lái)。把需要穿過(guò)濾波器的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離濾

波器引腳也是個(gè)好方法。此外,整塊板上各個(gè)地方的接地都要十分小心,否則可能會(huì)在不知覺(jué)之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。

(5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設(shè)計(jì)中,盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則,它同樣適用于RFPCB設(shè)計(jì)。公共模擬地和用于屏蔽和隔開(kāi)信號(hào)線的地通常是同等重要的,由于疏忽而引起的設(shè)計(jì)更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計(jì)又必須推倒重來(lái)。同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào).所有的RF走線、焊盤(pán)和元件周?chē)鷳?yīng)盡可能多地填接地銅皮.并盡可能與主地相連。如果RF走線必須穿過(guò)信號(hào)線,那么盡量在它們之間沿著RF走線布置一層與主地相連的地。如果不可能,一定要保證它們是十字交叉的.這可將容性耦合減到最小,同時(shí)盡可能在每根RF走線周?chē)嗖家恍┑?,并把它們連到主地。此外。將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。

篇9

摘要:CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)一般用于電信環(huán)境,外界干擾信號(hào)容易通過(guò)信號(hào)線或外殼耦合到CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī),影響其正常工作。本文基于以上情況,分析介紹GR-1089-CORE射頻傳導(dǎo)抗擾度的測(cè)試原理和設(shè)備在試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題,然后從接口濾波器的選取及安裝電路設(shè)計(jì)兩方面出發(fā),進(jìn)一步提出一系列的對(duì)策措施,增強(qiáng)CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的射頻傳導(dǎo)抗干擾能力。

關(guān)鍵詞:CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、射頻傳導(dǎo)抗擾度、對(duì)策措施

一、引言:

在CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的使用過(guò)程中,由于環(huán)境噪聲較大,干擾信號(hào)很容易通過(guò)的連線或者外殼耦合到CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)上,導(dǎo)致設(shè)備性能下降。為了滿足GR-1089-CORE標(biāo)準(zhǔn)要求,本文從CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)接口濾波器的選取、電路設(shè)計(jì)兩方面著手,提出針對(duì)CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)的一系列對(duì)策措施。

二、傳導(dǎo)抗擾度的干擾機(jī)理

在GR-1089-CORE標(biāo)準(zhǔn)中,當(dāng)電磁場(chǎng)能量按照的下面提供的測(cè)試設(shè)置要求以共模方式注入到每一對(duì)電源端口或信號(hào)端口上時(shí),設(shè)備應(yīng)能正常工作。下面附上的是電源端注入和信號(hào)端注入的實(shí)驗(yàn)設(shè)置圖,見(jiàn)圖1和圖2.

圖1 電源端注入電路圖 圖2 信號(hào)端注入電路圖

三、CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)在射頻傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)中存在的問(wèn)題

CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)在射頻輻射抗擾度試驗(yàn)中產(chǎn)生的誤動(dòng)作現(xiàn)象主要有以下幾種:

(1)通訊中斷;

(2)誤碼率增加。

經(jīng)分析,以上現(xiàn)象主要是傳導(dǎo)干擾信號(hào)對(duì)CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的線纜和電路進(jìn)行耦合干擾造成的,基于這個(gè)情況,我們分別從CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)信號(hào)線的選取,相關(guān)電路設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行探討。

在信號(hào)線的選取布置方面,需要對(duì)下面問(wèn)題進(jìn)行著手考慮。

(1)采用的外接線是否采用屏蔽;

(2)線纜接口插座是否接地,

(3)內(nèi)部電纜連線的放置問(wèn)題

而在電路設(shè)計(jì)方面,以下幾點(diǎn)也需要注意:

(1)是否對(duì)接口電路進(jìn)行濾波處理;

(2)PCB板走線環(huán)路是否太大;

(3)數(shù)字處理IC的空腳是否未處理

(4)多層板的鏡像平面是否完整。

可以說(shuō),對(duì)以上這些問(wèn)題的處理,是提高CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)傳導(dǎo)抗干擾能力的關(guān)鍵所在。

四、對(duì)策與應(yīng)對(duì)方案

4.1基于信號(hào)線的選取布置的對(duì)策方案

首先,外接的信號(hào)連線最好選用64編的屏蔽電纜,且將信號(hào)線的屏蔽層和接口插座的金屬部分進(jìn)行360度搭接,以保證有良好的屏蔽效果,減少傳導(dǎo)干擾信號(hào)對(duì)電纜的耦合。

其次,電纜插座的金屬外殼和金屬外殼間要良好導(dǎo)通。

最后,電纜走線盡量靠近金屬外殼或接地平面且遠(yuǎn)離金屬外殼上的縫隙、開(kāi)口。

通過(guò)以上方案對(duì)信號(hào)線選取布置的處理,CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)傳導(dǎo)抗干擾能力有了一定的提高,但是還是不能完全滿足GR-1089-CORE的判定標(biāo)準(zhǔn),我們必須對(duì)其電路部分進(jìn)行優(yōu)化處理。

4.2基于電路設(shè)計(jì)的對(duì)策方案

對(duì)于電路設(shè)計(jì)部分,在接口電路處增加濾波電路,并且對(duì)PCB板進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)對(duì)增強(qiáng)傳導(dǎo)抗干擾能力有顯著效果。下面就針對(duì)上面的兩種情況進(jìn)行討論。

接口電路的設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)中一個(gè)至關(guān)重要的部分,合理地設(shè)計(jì)可以抑制信號(hào)通過(guò)線材進(jìn)入控制芯片。下面分別進(jìn)行描述:

首先,對(duì)于接口電路的電源部分,加大電源的共模電感感量,或在電源板到主板的供電接口處加共模濾波器,可以有效抑制干擾信號(hào)。

其次,對(duì)信號(hào)線(外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))接口電路的濾波也很關(guān)鍵。一般要根據(jù)信號(hào)線的傳輸頻率來(lái)選用適當(dāng)?shù)臑V波器,常見(jiàn)的有三種濾波器:低通濾波器;高通濾波器;帶通濾波器。低通濾波器能容許低頻信號(hào)通過(guò), 但減弱(或減少)頻率高于截止頻率的信號(hào)的通過(guò);高通濾波器是容許高頻信號(hào)通過(guò)、但減弱(或減少)頻率低于截止頻率信號(hào)通過(guò)的濾波器;帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。比如RLC振蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。這幾種電路一般常常應(yīng)用在PCI接口處,根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)念l率合理地選用相應(yīng)的濾波器。

最后,對(duì)通用串行總線的信號(hào)線接口,一般采用共模扼流圈來(lái)做濾波處理。共模扼流圈內(nèi)存在的差模與共模磁通,對(duì)差模信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗,而對(duì)共模噪聲卻呈現(xiàn)高阻抗,因此可除了上面對(duì)線的選取和接口電路的濾波設(shè)計(jì),另外對(duì) PCB板設(shè)計(jì)也能提高CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)傳導(dǎo)抗擾度能力去滿足GR-1089-CORE標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。

首先,對(duì)電路板的合理分區(qū),如強(qiáng)、弱信號(hào),數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源(電機(jī),繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離,數(shù)字地與模擬地要分離,最后接于電源地,A/D、D/A芯片布線也以此為原則。布線時(shí),每個(gè)功能模塊的電源線和地線要盡量的粗,功能模塊的間導(dǎo)線長(zhǎng)度盡量減小。

其次,盡可能在PCB上使用完整的地線面。地線面有助于減小環(huán)路面積,同時(shí)也降低了接收天線的效率。地線面作為一個(gè)重要的電荷源,可抵消傳導(dǎo)干擾產(chǎn)生的電荷。

最后,在速度能滿足要求的前提下,盡量降低CPU的晶振和選用低速數(shù)字電路,控制芯片內(nèi)的CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。

五.結(jié)論

CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)設(shè)計(jì)中,通過(guò)對(duì)信號(hào)線的選取布置和電路的設(shè)計(jì),在試驗(yàn)中可以大大提高其射頻傳導(dǎo)抗擾度的能力,以滿足GR-1089-CORE標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。

參考文獻(xiàn)

(1)錢(qián)振宇.3C認(rèn)證中的電磁兼容測(cè)試與對(duì)策.北京:電子工業(yè)出版社,2004.7

篇10

1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定

為進(jìn)一步深化“3CE”應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和課程體系的教學(xué)改革,期間教研室課題組老師對(duì)在電子信息工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的意義和任務(wù)要求以及教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了深入研討,制定了課程設(shè)計(jì)的實(shí)施細(xì)則:①將課程設(shè)計(jì)放在短學(xué)期的18至21這4周來(lái)集中實(shí)施;②制定課程設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范性材料包括存檔封面、課程設(shè)計(jì)過(guò)程表格、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告封面、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告目錄、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告正文格式、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告打印設(shè)置);③建立了課程設(shè)計(jì)的課題庫(kù)和元器件庫(kù),以及元器件的購(gòu)置領(lǐng)用制度;④制定了樂(lè)山師范學(xué)院“2+1”學(xué)期制短學(xué)期電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)工作計(jì)劃。為保證課程設(shè)計(jì)正規(guī)化和規(guī)范化的實(shí)施作了扎實(shí)的基礎(chǔ)性工作。

2電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)具體方案的落實(shí)與實(shí)施

課程設(shè)計(jì)就是按設(shè)計(jì)題目任務(wù)要求,運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)和客觀條件,完成和實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)的全過(guò)程。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)就是在開(kāi)設(shè)了模擬電路和數(shù)字電路以及實(shí)驗(yàn)課程之后,運(yùn)用所學(xué)模電和數(shù)電知識(shí),完成特定功能電子電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等。這要求學(xué)生在老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行查閱資料、設(shè)計(jì)方案與組織實(shí)驗(yàn)等工作,并寫(xiě)出總結(jié)報(bào)告。我們根據(jù)課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和所要達(dá)到的目標(biāo)要求,采用了開(kāi)放式的教學(xué)模式,真正把課程教學(xué)轉(zhuǎn)換到以學(xué)生為主體的知識(shí)運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)上來(lái)。課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)及主要設(shè)計(jì)流程如下:課題選題電路設(shè)計(jì)提交元器件清單電路安裝、調(diào)試撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告驗(yàn)收、答辯成績(jī)?cè)u(píng)定。

2.1課題與選題

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的選題是課程設(shè)計(jì)首要的第一環(huán)節(jié),既要符合電信專(zhuān)業(yè)的綜合培養(yǎng)目標(biāo),覆蓋所學(xué)主干課程知識(shí),又要體現(xiàn)電子技術(shù)的先進(jìn)性和應(yīng)用性,拓展學(xué)生的知識(shí)面,以達(dá)到學(xué)生綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。所以我們課題組的指導(dǎo)老師精心設(shè)計(jì)了20個(gè)課程設(shè)計(jì)題目,并制定了每個(gè)題目的具體設(shè)計(jì)任務(wù)和要求,以任務(wù)書(shū)的書(shū)面表格形式,供各組(每組不大于2人)學(xué)生進(jìn)行選題。剛開(kāi)始同學(xué)們選題只想挑選簡(jiǎn)單易做的題目,這個(gè)過(guò)程老師要悉心講解每個(gè)課題的具體任務(wù)、要求和所要達(dá)到的目的,使學(xué)生明確自己的任務(wù),鼓勵(lì)并對(duì)選擇任務(wù)多、難度較大、完成得好的課題要酌情加分。

2.2電路設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)是整個(gè)課程設(shè)計(jì)中花費(fèi)時(shí)間最多的環(huán)節(jié)之一,老師首先系統(tǒng)講解課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì)要點(diǎn),并以成功的設(shè)計(jì)案例進(jìn)行分析、講授;對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)題目,要求學(xué)生必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù),根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案的選擇,然后對(duì)方案中的各部分進(jìn)行單元的設(shè)計(jì)、參數(shù)的計(jì)算和器件的選擇,最后將各部分連在一起,畫(huà)出一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的完整的系統(tǒng)電路圖;指導(dǎo)學(xué)生要求利用EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)來(lái)完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)與仿真。這個(gè)電路設(shè)計(jì)期間是一個(gè)仔細(xì)認(rèn)真反復(fù)糾錯(cuò)的過(guò)程,只有電路設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件仿真各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)以后,才能進(jìn)行硬件電路板的設(shè)計(jì)與安裝。

2.3電子電路的安裝

電子電路的安裝與調(diào)試在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中占有重要位置。它是對(duì)理論設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)、修改和完善的過(guò)程,任何一個(gè)新產(chǎn)品往往都是在安裝、調(diào)試并反復(fù)改多次方能最終完成。在電路安裝、調(diào)試之前,要求電路設(shè)計(jì)正確,軟件仿真也通過(guò)后,提交元器件清單。雖然學(xué)生已經(jīng)在大一就進(jìn)行了電子安裝及工藝訓(xùn)練課的實(shí)踐,但時(shí)隔一年多,許多同學(xué)的安裝焊接技術(shù)已退化,所以我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行了手把手的“師傅帶徒弟”的方法來(lái)強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生,嚴(yán)格要求學(xué)生在自己設(shè)計(jì)的PCB板或萬(wàn)通板上焊接時(shí)遵循以下安裝原則。

(1)所有元器件在安裝前應(yīng)盡可能全部測(cè)試一遍,以保證所用元器件均合格。

(2)所有集成電路的安裝方向要保持一致,以便于正確布線和查線。

(3)安裝分立元件時(shí)應(yīng)使其標(biāo)志朝上或朝向易于觀察的方向,以便于查找和更換。對(duì)于有極性的元件,例如電解電容器、晶體二極管等,組裝時(shí)一定要特別注意,切匆搞錯(cuò)。

(4)為了便于查線,可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線。一般習(xí)慣是正電源用紅色線、負(fù)電源用藍(lán)色線、地線用黑色線、信號(hào)線用黃色線等。

(5)連線盡量做到橫平豎直。連線不允許跨接在集成電路上,必須從其周?chē)ㄟ^(guò)。同時(shí),應(yīng)盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過(guò)。

(6)為使電路能夠正常工作與調(diào)測(cè),所有地線必須連接在一起,形成一個(gè)公共參考點(diǎn)。正確的安裝方法和合理的布局,不僅可使電路整齊美觀、工作可靠,而且便于檢查、調(diào)試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖,則可獲得事半功倍之效果,使安裝既快又好。

2.4電子電路的調(diào)試

電路的調(diào)試對(duì)于電子裝置的最終形成和達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。老師詳細(xì)講解電子電路的調(diào)試步驟,指導(dǎo)學(xué)生在調(diào)試前要對(duì)電路進(jìn)行檢查,包括連線是否正確;元、器件的安裝是否良好,有無(wú)短路和連接錯(cuò)誤的地方;電源供電(包括極性)、信號(hào)源連接是否正確;電源端對(duì)地(┴)是否存在短路的情況等;通過(guò)了上述的直觀檢查無(wú)誤后,就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。調(diào)試包括測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面,它是為達(dá)到電路設(shè)計(jì)指標(biāo)而進(jìn)行的一系列的“測(cè)量判斷調(diào)整再測(cè)量”的反復(fù)過(guò)程。調(diào)試的方法通常采用先分調(diào)后聯(lián)調(diào)(總調(diào))的原則,它包括通電觀察、靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試的過(guò)程。在調(diào)試過(guò)程中電路會(huì)不可避免出現(xiàn)異常工作狀況,學(xué)生要學(xué)會(huì)去查找、分析故障的原因和排除故障的方法,并把它看成一次良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

2.5撰寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告

撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)的技術(shù)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科技論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過(guò)寫(xiě)報(bào)告,不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié),而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論的高度。我們對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告進(jìn)行了規(guī)范化的要求,技術(shù)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)。

(1)課題名稱(chēng)。

(2)內(nèi)容摘要。

(3)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。

(4)比較和選寫(xiě)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案,畫(huà)出系統(tǒng)框圖。

(5)單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。

(6)畫(huà)出完整的電路圖和PCB設(shè)計(jì)圖,并說(shuō)明電路的工作原理,截下仿真圖并說(shuō)明仿真數(shù)據(jù)和波形是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(7)組裝調(diào)試的內(nèi)容(包括使用的主要儀器儀表、電路調(diào)試的方法和技巧、測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形與計(jì)算結(jié)果的比較、調(diào)試中出現(xiàn)故障的原因和排除方法等)。

(8)總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn),指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值,提出改進(jìn)意見(jiàn)和展望。列出系統(tǒng)所需元件清單。

(9)收獲、體會(huì)。

(10)列出參考文獻(xiàn)。

2.6驗(yàn)收與答辯

經(jīng)過(guò)小學(xué)期的4周集中訓(xùn)練和實(shí)踐,將自主設(shè)計(jì)的成果和作品以答辯的形式進(jìn)行匯報(bào)和總結(jié),答辯是有技巧的,答辯本身也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)、能力展示的訓(xùn)練,所以我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中也設(shè)計(jì)了這一環(huán)節(jié),訓(xùn)練他們沉著冷靜、自信應(yīng)對(duì)在答辯過(guò)程中所遇到的所有問(wèn)題。我們安排每組10分鐘的答辯時(shí)間,要求先播放、闡述自己的設(shè)計(jì)幻燈(文檔),然后演示自己的硬件作品,最后回答老師提出的2~3個(gè)問(wèn)題。答辯過(guò)程中要求學(xué)生回答問(wèn)題應(yīng)該實(shí)事求是,不宜虛張聲勢(shì),不懂裝懂,回答問(wèn)題要簡(jiǎn)明扼要;對(duì)確定自己無(wú)法回答的問(wèn)題時(shí),要態(tài)度平靜地說(shuō)明為什么未曾涉及這個(gè)問(wèn)題的研究,不宜不著邊際強(qiáng)行回答;有沒(méi)有科學(xué)的求學(xué)態(tài)度,也是答辯的考核目的之一,千萬(wàn)不能給老師留下虛假狡辯的學(xué)術(shù)態(tài)度。遇到程度性問(wèn)題,不能把話說(shuō)得太死,恰當(dāng)運(yùn)用模糊詞語(yǔ),為自己留有余地。設(shè)計(jì)者對(duì)不同的意見(jiàn)要保持謙虛接納的態(tài)度,同時(shí)要為自己的觀點(diǎn)辯護(hù)。辯論中要客觀、公正,言之有理、持之有據(jù),語(yǔ)氣平和,語(yǔ)言委婉,不能武斷和傷人自尊,即使發(fā)問(wèn)者有錯(cuò)誤,也要舉止文明,保持學(xué)者風(fēng)度,不必將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加于人,把自己的觀點(diǎn)亮出來(lái),供對(duì)方參考就可以。答辯完畢,無(wú)論氣氛如何,應(yīng)該有禮貌地向在場(chǎng)師友致謝。

3嚴(yán)格進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定

教師主要根據(jù)學(xué)生課題完成質(zhì)量情況即平時(shí)成績(jī)20%+答辯及作品質(zhì)量50%+技術(shù)報(bào)告30%,三個(gè)部分進(jìn)行綜合評(píng)定學(xué)生的課程成績(jī)。平時(shí)成績(jī):主要考察學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否在場(chǎng)并認(rèn)真完成自己的設(shè)計(jì),我們制定了工作指導(dǎo)、檢查登記表,規(guī)定了9次師生見(jiàn)面輔導(dǎo)時(shí)間,并做好每次的指導(dǎo)記載。答辯及作品質(zhì)量:主要驗(yàn)收學(xué)生的硬件作品的完成質(zhì)量,采用作品演示加答辯方式來(lái)綜合評(píng)定學(xué)生的答辯及作品質(zhì)量成績(jī)。技術(shù)報(bào)告:學(xué)生科技論文和科研總結(jié)報(bào)告的寫(xiě)作能力,我們同樣制定了技術(shù)報(bào)告評(píng)分細(xì)則,主要包括:調(diào)查論證(資料的查閱與收集情況),方案設(shè)計(jì)與技能(方案的設(shè)計(jì)與選擇,圖形繪制與EDA軟件仿真工具的掌握程度),分析與解決問(wèn)題的能力(運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和技能去分析發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題),工作量工作能力與工作態(tài)度(按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù),工作量飽滿,難度較大;工作努力,遵守紀(jì)律;工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)),報(bào)告質(zhì)量(綜述簡(jiǎn)練完整,有見(jiàn)解;立論正確,論述充分,結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理;方案正確,分析處理科學(xué);文字通順,技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確,符號(hào)統(tǒng)一,編號(hào)齊全,書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范,圖表完備、整潔、正確;設(shè)計(jì)有應(yīng)用價(jià)值),創(chuàng)新(工作中有創(chuàng)新意識(shí);對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破,或有獨(dú)特見(jiàn)解)。