數(shù)字集成電路設(shè)計范文第1篇

1數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字集成電路設(shè)計課程為黑龍江大學(xué)集成電路專業(yè)學(xué)生本科階段的必修課。傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)課程可使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學(xué)方法有待改進(jìn)。在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中，上課前，學(xué)生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內(nèi)容。課程開始后，教師需要把相應(yīng)理論知識、儀器操作和軟件使用等內(nèi)容一一講授清楚，在有限學(xué)時內(nèi)，更多的講授時間就壓縮了學(xué)生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。B.實驗課程內(nèi)容相對簡單。目前，黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，基本單元電路的設(shè)計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內(nèi)容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎(chǔ)門電路的仿真，學(xué)生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應(yīng)電路的網(wǎng)表，然后編寫對應(yīng)testbench文件并進(jìn)行仿真驗證所寫電路網(wǎng)表功能的正確性。這類基礎(chǔ)實驗有利于學(xué)生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內(nèi)容相對簡單，對于學(xué)生設(shè)計綜合能力的進(jìn)一步培養(yǎng)還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統(tǒng)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學(xué)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核形式一般為學(xué)生每次實驗課程中是否完成了幾項規(guī)定的實驗內(nèi)容，所有實驗內(nèi)容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內(nèi)容具有固定性和同一性，成績較好的學(xué)生快速完成實驗內(nèi)容后難于進(jìn)一步進(jìn)行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學(xué)生掌握實驗技能的梯度，也不利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新型思維進(jìn)行設(shè)計實驗，阻礙了學(xué)生的實踐能力發(fā)展。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革探索

A.課堂翻轉(zhuǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師應(yīng)由專注“如何教”轉(zhuǎn)向研究學(xué)生“如何學(xué)”。在數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中，教師可根據(jù)本次課程的實驗內(nèi)容，在課程開始前一周將相應(yīng)的學(xué)習(xí)知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學(xué)生需要在共享平臺上進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)期間應(yīng)查閱相關(guān)參考資料，將簡單的知識點盡量通過自學(xué)解決，將重點難點問題標(biāo)記出來，在課堂中與教師或?qū)W習(xí)小組交流、討論，并最終解決問題［2］。這種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式，強化了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識，提高了課堂時間利用率，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量［3］。B.實驗課程內(nèi)容和模式改革。實驗課程對學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況的檢驗和設(shè)計能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，因此，應(yīng)打破傳統(tǒng)實驗課程輔助理論課程開設(shè)的現(xiàn)狀，將數(shù)字集成電路設(shè)計課程實驗部分作為一門擁有獨立學(xué)分的必修課。實驗內(nèi)容應(yīng)具有基礎(chǔ)性、多樣性、創(chuàng)新性和完整性，確保學(xué)生在做好基礎(chǔ)性實驗后，切實提升創(chuàng)新性實驗?zāi)芰�。實驗�?nèi)容中應(yīng)增加綜合電路設(shè)計題目所占比重。目前，實驗室擁有SEED－XDTKFPGA教學(xué)實驗平臺，擁有視頻顯示、LED顯示、數(shù)碼管等驗證設(shè)備，可開設(shè)多種實驗教學(xué)項目。學(xué)生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設(shè)計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結(jié)果全流程。應(yīng)充分利用SEED－XDTKFPGA教學(xué)實驗平臺的強大功能，將該平臺貫穿數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程始終，如:可增加數(shù)碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎(chǔ)實驗項目，獨立電路設(shè)計項目也應(yīng)利用該平臺進(jìn)行開展。這對于提高學(xué)生的數(shù)字電路設(shè)計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發(fā)過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制，注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。應(yīng)建立課前學(xué)習(xí)考核制度，督促學(xué)生做好課前學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式若要在數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中達(dá)到好的效果，就必須建立適當(dāng)?shù)恼n前考核機制�？蓪�學(xué)生課前學(xué)習(xí)時長和通過課前學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)知識的程度作為一項課程考核指標(biāo)，考核分?jǐn)?shù)計入最終實驗課程成績內(nèi)(占實驗總成績的20%)，進(jìn)而督促學(xué)生必須做好課前學(xué)習(xí)。數(shù)字集成電路設(shè)計課程實驗部分的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計能力，因此，要注重實驗中創(chuàng)新性設(shè)計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得，改革后，實驗總成績應(yīng)為課前學(xué)習(xí)考核得分(20%)、每次完成實驗內(nèi)容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設(shè)計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設(shè)計實驗需要完成電路建模、電路網(wǎng)表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進(jìn)行功能驗證等工作。教師可根據(jù)學(xué)生在設(shè)計過程中每一步驟的完成情況給出準(zhǔn)確的評價分?jǐn)?shù)，這樣可以較為細(xì)致地檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識和電路設(shè)計能力的掌握情況，而且獨立電路設(shè)計實驗分值占比較高，如果不能完成電路設(shè)計，則該門課程無法通過考核，可通過這種方式調(diào)動學(xué)生的積極性，加強學(xué)生的緊迫感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3結(jié)語

通過對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究，結(jié)合黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)課程現(xiàn)狀，探索了基于翻轉(zhuǎn)課堂的實驗教學(xué)方法。該方法根據(jù)目前實驗教學(xué)課程存在的問題，提出了課堂翻轉(zhuǎn)、完善課程考核機制和實驗內(nèi)容改革的方法，可以增強師生之間的交互性，增加學(xué)生動手實驗的時間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學(xué)生真正的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果，從而有效提升學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力和實踐能力。

參考文獻(xiàn):

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)中的應(yīng)用［J］．實驗室研究與探索，2023，35(01):176－178.

［2］王偉.基于翻轉(zhuǎn)課堂的《土木工程材料》實驗教學(xué)研究［J］．四川建材，2023，44(08):245－246.

數(shù)字集成電路設(shè)計范文第2篇

【關(guān)鍵詞】集成電路； 生產(chǎn)； 測試； 技術(shù)

集成電路測試貫穿在集成電路設(shè)計、芯片生產(chǎn)、封裝以及集成電路應(yīng)用的全過程，因此，測試在集成電路生產(chǎn)成本中占有很大比例。而在測試過程中，測試向量的生成又是最主要和最復(fù)雜的部分，且對測試效率的要求也越來越高，這就要求有性能良好的測試系統(tǒng)和高效的測試算法。

一、數(shù)字集成電路測試的基本概念

根據(jù)有關(guān)數(shù)字電路的測試技術(shù)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)取決于數(shù)字邏輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)字電路的模型，因此測試輸入信號和觀察設(shè)備必須根據(jù)被測試系統(tǒng)來決定。我們將數(shù)字電路的可測性定義如下：對于數(shù)字電路系統(tǒng)，如果每一個輸出的完備信號都具有邏輯結(jié)構(gòu)唯一的代表性，輸出完備信號集合具有邏輯結(jié)構(gòu)覆蓋性，則說系統(tǒng)具有可測性。

二、數(shù)字集成電路測試的特點

（一）數(shù)字電路測試的可控性 系統(tǒng)的可靠性需要每一個完備輸入信號，都會有一個完備輸出信號相對性。也就是說，只要給定一個完備信號作為輸入，就可以預(yù)知系統(tǒng)在此信號激勵下的響應(yīng)。換句話說，對于可控性數(shù)字電路，系統(tǒng)的行為完全可以通過輸入進(jìn)行控制。從數(shù)字邏輯系統(tǒng)的分析理論可以看出，具有可控性的數(shù)字電路，由于輸入與輸出完備信號之間存在一一映射關(guān)系，因此可以根據(jù)完備信號的對應(yīng)關(guān)系得到相應(yīng)的邏輯。

（二）數(shù)字電路測試的可測性 數(shù)字電路的設(shè)計，是要實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)字邏輯系統(tǒng)的邏輯行為功能，為了證明數(shù)字電路的邏輯要求，就必須對數(shù)字電路進(jìn)行相應(yīng)的測試，通過測試結(jié)果來證明設(shè)計結(jié)果的正確性。如果一個系統(tǒng)在設(shè)計上屬于優(yōu)秀，從理論上完成了對應(yīng)數(shù)字邏輯系統(tǒng)的實現(xiàn)，但卻無法用實驗結(jié)果證明證實，則這個設(shè)計是失敗的。因此，測試對于系統(tǒng)設(shè)計來說是十分重要的。從另一個角度來說，測試就是指數(shù)字系統(tǒng)的狀態(tài)和邏輯行為能否被觀察到，同時，所有的測試結(jié)果必須能與數(shù)字電路的邏輯結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。也就是說，測試的結(jié)果必須具有邏輯結(jié)構(gòu)代表性和邏輯結(jié)構(gòu)覆蓋性。

三、數(shù)字電路測驗的作用

與其它任何產(chǎn)品一樣，數(shù)字電路產(chǎn)出來以后要進(jìn)行測試，以便確認(rèn)數(shù)字電路是否滿足要求。數(shù)字電路測試至少有以下三個方面的作用：

（一）設(shè)計驗證 今天數(shù)字電路的規(guī)模已經(jīng)很大，無論是從經(jīng)濟(jì)的角度，還是從時間的角度，都不允許我們在一個芯片制造出來之后，才用現(xiàn)場試驗的方法對這個“樣機”進(jìn)行測試，而必須是在計算機上用測試的方法對設(shè)計進(jìn)行驗證，這樣既省錢，又省力。

（二）產(chǎn)品檢驗 數(shù)字電路生產(chǎn)中的每一個環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)錯誤，最終導(dǎo)致數(shù)字電路不合格。因此，在數(shù)字電路生產(chǎn)的全過程中均需要測試。產(chǎn)品只有經(jīng)過嚴(yán)格的測試后才能出廠。組裝廠家對于買進(jìn)來的各種數(shù)字電路或其它元件，在它們被裝入系統(tǒng)之前也經(jīng)常進(jìn)行測試。

（三）運行維護(hù) 為了保證運行中的系統(tǒng)能可靠地工作，必須定期或不定期地進(jìn)行維護(hù)。而維護(hù)之前首先要進(jìn)行測試，看看是否存在故障。如果系統(tǒng)存在故障，則還需要進(jìn)行故障定位，至少需要知道故障出現(xiàn)在那一塊電路板上，以便進(jìn)行維修或更換。

由此可以看出，數(shù)字電路測試貫穿在數(shù)字電路設(shè)計、制造及應(yīng)用的全過程，被認(rèn)為是數(shù)字電路產(chǎn)業(yè)中一個重要的組成部分。有人預(yù)計，到2023年，IC測試所需的費用將在設(shè)計、制造、封裝和測試總費用中占80%-90%的比例。

四、數(shù)字電路測試方法概述

（一）驗證測試 當(dāng)一款新的芯片第一次被設(shè)計并生產(chǎn)出來時，首先要接受驗證測試。在這一階段，將會進(jìn)行全面的功能測試和交流（AC）及直流（DC）參數(shù)測試。通過驗證測試，可以診斷和修改設(shè)計錯誤，測量出芯片的各種電氣參數(shù)，并開發(fā)出將在生產(chǎn)中使用的測試流程。

（二）生產(chǎn)測試 當(dāng)數(shù)字電路的設(shè)計方案通過了驗證測試，進(jìn)入量產(chǎn)階段之后，將利用前一階段調(diào)試好的流程進(jìn)行生產(chǎn)測試。生產(chǎn)測試的目的就是要明確地做出被測數(shù)字電路是否通過測試的決定。因為每塊數(shù)字電路都要進(jìn)行生產(chǎn)測試，所以降低測試成本是這一階段的首要問題。因此，生產(chǎn)測試所使用的測試輸入數(shù)（測試集）要盡可能的小，同時還必須有足夠高的故障覆蓋率。

（三）老化測試 每一塊通過了生產(chǎn)測試的數(shù)字電路并不完全相同，其中有一些可能還有這樣或那樣的問題，只是我們暫時還沒有發(fā)現(xiàn)，最典型的情況就是同一型號數(shù)字電路的使用壽命大不相同。老化測試為了保證產(chǎn)品的可靠性，通過調(diào)高供電電壓、延長測試時間、提高運行環(huán)境溫度等方式，將不合格的數(shù)字電路篩選出來。

（四）接受測試 當(dāng)數(shù)字電路送到用戶手中后，用戶將進(jìn)行再一次的測試。如系統(tǒng)集成商在組裝系統(tǒng)之前，會對買回來的數(shù)字電路和其它各個部件進(jìn)行測試。只有確認(rèn)無誤后，才能把它們裝入系統(tǒng)。

五、數(shù)字電路測試的設(shè)計

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，檢測一個故障并排除它，所需要的代價若以芯片級為1的話，則電路板級為10，系統(tǒng)級為102，使用現(xiàn)場級為103。隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，對集成電路的測試變得越來越困難。雖然對測試?yán)碚摵头椒ǖ难芯恳恢睕]有間斷或停止，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足集成電路發(fā)展的需求。過去先由設(shè)計人員根據(jù)功能、速度和電性能要求來設(shè)計電路，然后再由測試人員根據(jù)已設(shè)計好的電路制定測試方案，這種傳統(tǒng)的做法已經(jīng)不能適應(yīng)實際生產(chǎn)的需求。

數(shù)字集成電路設(shè)計范文第3篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路設(shè)計；常見問題；注意事項

近年來，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)引發(fā)了很多行業(yè)深刻的變革和翻天覆地的變化，數(shù)字信息行業(yè)在很多方面都處在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前端，其中顯而易見的是數(shù)字電子科學(xué)技術(shù)，在科學(xué)大發(fā)展大繁榮的浪潮中，數(shù)字電子科學(xué)技術(shù)得到狂飆式的發(fā)展，當(dāng)前毫無疑問已經(jīng)成為了發(fā)展最快和影響力最大的學(xué)科之一。數(shù)字邏輯器件從20世紀(jì)60年代以小規(guī)模集成電路為主發(fā)展到前的中、大規(guī)模集成電路，甚至是超大規(guī)模的集成電路。數(shù)字邏輯器件的不斷發(fā)展和應(yīng)用更新，勢必會推動著整個數(shù)字電路的繼續(xù)前進(jìn)。

1.數(shù)字電路的噪訊干擾處理

在數(shù)字電路中我們會經(jīng)常采用布爾代數(shù)的數(shù)學(xué)方法，用來描述事件之間相互的邏輯關(guān)系。和一般普通代數(shù)層面中的變量不一樣，邏輯變量則是用來描述邏輯關(guān)系中的二值變量， 即用1和0這兩個值來表示對立的邏輯狀態(tài)。數(shù)字電路依照0和1的穩(wěn)定情況來作為運算基礎(chǔ)，所以這其中就會存在噪訊界限。相對于模擬電路而言，數(shù)字電路有著非常強大的噪訊。數(shù)字電路中，數(shù)字信號因為與電流變化中磁數(shù)變化的誘導(dǎo)電壓的影響，電流變化就會在某個地方形成了噪訊的產(chǎn)生地，這又與電路長度、回路的面積息息相關(guān)。數(shù)字信號轉(zhuǎn)變時會帶來過渡性的電路，進(jìn)而帶動導(dǎo)體產(chǎn)生噪訊電壓，再加上噪訊電流的流動會容易造成數(shù)字電路的誤動作。電路的阻抗越高受到外部噪訊干擾就越容易，對抗噪訊的干擾除了控制噪訊電壓以外，還應(yīng)該加大結(jié)合阻抗，同時減少輸入阻抗。數(shù)字IC中如果空端子表現(xiàn)出open的狀態(tài)就會使阻抗變高，這進(jìn)而又會導(dǎo)致數(shù)字電路極容易受到噪訊的誤動作干擾。所以，數(shù)字IC的空端子需要連接電阻與電源。多層板信號線的阻抗，因為導(dǎo)線系設(shè)在背景的表面上，所以也可以減低阻抗的效果。

2.數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)的融合

因為LSI和IC本身的高速化，為了能夠使機器能夠同時達(dá)到正常運行的目標(biāo)，所以這就難免會使得技術(shù)的競爭越來越激烈。盡管系統(tǒng)構(gòu)成的電路不一定有clock的設(shè)計，但是毋庸置疑的是系統(tǒng)是否可靠必須要考量到選用電子組件、電路設(shè)計和成本、封裝技術(shù)、防止噪訊產(chǎn)生、防止噪訊外漏等綜合因素上。數(shù)字或模擬電路的極其小型化、多功能化、高速化會使得小功率信號與大功率信號、低輸出阻抗與高輸出阻抗、小電流與大電流等問題常常會在同一個密封密度的電路板中出現(xiàn)，設(shè)計人員置身于這樣的環(huán)境就將面對如此高難度和富有設(shè)計思維的挑戰(zhàn)。比如，十分穩(wěn)定的電路和吵雜的電路相依時，一旦沒有把噪訊侵入到十分穩(wěn)定的電路對策看做成設(shè)計的重點，那么事后盡管進(jìn)行很多次設(shè)計也將難免會陷入無解的局面。又如， 假設(shè)將小型的模擬信號增幅后， 利用10bitA/D的數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，但是就因為分割輻寬是4.9mV，但是要把該電壓的level正確的讀取出來就不會是一件容易的事情，很多事情就會使得超過10bit的A/D轉(zhuǎn)換器陷入了不能正常順利運行的困境。

3.數(shù)字集成電路的選擇

基本門電路是由簡單的分離元件構(gòu)成，雖然設(shè)計起來比較容易簡單，但是運行和反映的速度很多時候相對較慢，負(fù)載承受的能力也較差，電氣的性能也有待進(jìn)一步提高。目前使用得最為廣泛則是數(shù)字集成電路。其優(yōu)點是：體積較分立元件設(shè)備小幾百倍，抗干擾能力強，故障率和功耗率都很低，輸出電阻低，輸出特性好，穩(wěn)定性強。數(shù)字集成電路中又以是CMOS和TTL系列電路這兩種為主。COMS系列器件的工作電壓在3～18V之間，TTL系列的工作電壓是5V，所以CMOS電路的工作范圍相對較廣，其噪聲的容限也較大， 所需要消耗的功率相對較低。盡管CMOS的電路輸入端進(jìn)行了保護(hù)電路的設(shè)置，但是因為限流電阻的尺寸有限和保護(hù)二極管，這就會難免使得其承受的脈沖功率和靜電電壓受到限制。CMOS電路在運輸、組裝和調(diào)試中因為不可避免的會接觸到靜電和高壓的物件，所以要保護(hù)好輸入的靜電。此外，CMOS還會產(chǎn)生電路鎖定效應(yīng)，為了安全和方便的使用，人們一直在致力于從設(shè)計和制造上排除鎖定效應(yīng)的研究。因為，集成電路的要求都比較高，需要先進(jìn)行芯片的設(shè)計和程序的編制，但是更多的時候在使用現(xiàn)成數(shù)字電路中進(jìn)行了簡單的分析，這是非常不夠的。專用的集成電路是一種新型的邏輯器件，因為其具有靈活性和通用性的特點，所以成為了對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和研制的首選器件�？偟膩碚f，數(shù)字電路在今后的發(fā)展中還有廣闊的空間，但是其基礎(chǔ)知識不會發(fā)生改變，如何進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，這就迫切需要新型的數(shù)字人才去發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)當(dāng)中不大完善的地方，完善和彌補電路中的每一個缺點和不足，使得當(dāng)中各個部分和環(huán)節(jié)都能發(fā)揮最大的作用。

4.數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)字電路設(shè)計是從原理方案出發(fā)，把整個系統(tǒng)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求劃分成若干個單元電路，將各個單元電路間的連接方式和時序關(guān)系確定下來，在這個前提下進(jìn)行數(shù)字電路系統(tǒng)的實驗，最終完成總體電路。數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由時基電路、控制電路、子系統(tǒng)、輸出電路、輸入電路五部分構(gòu)成，當(dāng)中數(shù)字系統(tǒng)的核心是控制系統(tǒng)。數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計有分析系統(tǒng)要求、設(shè)計子系統(tǒng)、系統(tǒng)組裝和系統(tǒng)安裝調(diào)試等步驟組成。數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計也不是一次兩次就能完成，需要設(shè)計人員進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試和探究，通過自上而下的設(shè)計方法和自下而上的設(shè)計方法進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計， 依托RTL傳輸語言等常用工具完成。數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計包含了很多問題，比如，電路的簡化可能會使得電路性能降低，但是電路性能指標(biāo)提升難免會以犧牲電路簡化為條件。所以，數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計過程有很多因素需要考慮和兼顧。

5.數(shù)字電路的抗干擾措施

在利用TTL或CMOS這兩種邏輯門電路作為具體的對象進(jìn)行設(shè)計時，還需要注意到下面幾個問題。

5.1多余端的處理

數(shù)字集成邏輯門電路在正常的使用時是不允許多余端懸空的，不然就極有可能十分容易的把干擾信號引入到數(shù)字電路中。所以，在數(shù)字電路的設(shè)計中，針對多余端的處理，我們則是按照不改變數(shù)字電路的正常工作狀態(tài)以及確保其性能穩(wěn)定和可靠為基本原則。

5.2去耦合濾波器

數(shù)字電路一般都是由多數(shù)片邏輯門電路組成，他們供電則來自于公共的直流電源。所以，這種電源并不是很理想的，很多時候是依靠整流穩(wěn)壓的電路進(jìn)行供電，所以也會存在一定程度的內(nèi)阻抗。數(shù)字電路正在處于運行時， 就會產(chǎn)生很大的尖峰電流或者是脈沖電流，這些電流流經(jīng)到電路的公共內(nèi)阻抗時，必然相互間會產(chǎn)生一定的影響，情況嚴(yán)重時會使得數(shù)字電路的邏輯功能發(fā)生混亂，甚至是陷入崩潰狀態(tài)。所以數(shù)字電路在設(shè)計中針對這一情況的處理辦法一般都會使用耦合濾波器去應(yīng)對，常常會使用10-100μF范圍之內(nèi)的大電容器和直流電源再聯(lián)合去濾除多余的頻率成分。值得注意的是，還需要將每一集成芯片的電源與地之間接一個0.1μF的電容器，用來濾除掉開關(guān)帶來的噪聲干擾。

5.3接地和安裝防范

科學(xué)的接地和安裝工藝是數(shù)字電路設(shè)計中比較有效的措施。在實際操作中，可以把信號地和電源地分開出來，將信號地集中到一點，再把這兩者用最短的導(dǎo)線相互連接起來，用來避免大電流流向其他器件的輸入端，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的邏輯功能失效。如果電路設(shè)計中同時有（下轉(zhuǎn)第206頁）（上接第75頁）數(shù)字和模擬這兩種器件，也需要將它們分開，再選擇一個符合條件的共同點接地，皆宜消除相互之間的影響。當(dāng)然也可以設(shè)計出數(shù)字和模擬兩塊電路板， 分別給他們配上直流電源，再把兩者合適的連接起來。在電路板的設(shè)計和安裝中，也必須要注意盡量將連線縮短，這就能很大程度的減少接線電容帶來的寄生振蕩。

數(shù)字集成電路設(shè)計范文第4篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)字 FPGA集成 電路驗證

對于數(shù)字集成電路而言，其涉及到的工作都是比較復(fù)雜的，自身的功能也比較多樣，為了在驗證方面獲得較高的提升，必須在驗證指標(biāo)、驗證手段上進(jìn)行優(yōu)化。對于數(shù)字集成電路FPGA驗證而言，其本身就是重要的組成部分，而在參數(shù)的驗證和功能的分析方面，都表現(xiàn)出了一定的復(fù)雜特點，傳統(tǒng)的模式無法滿足現(xiàn)階段的需求。所以，我們要針對數(shù)字集成電路FPGA驗證的特點、目的、要求，完成各項工作的不斷提升。在此，本文主要對數(shù)字集成電路FPGA驗證展開討論。

1 FPGA概述

在數(shù)字集成電路當(dāng)中，F(xiàn)PGA所發(fā)揮的作用是非常積極的，現(xiàn)如今已經(jīng)成為了不可或缺的重要組成部分。從應(yīng)用的角度來分析，F(xiàn)PGA是一種現(xiàn)場編程門陣列，它主要是在可編程器基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物�？删幊唐髦饕�包括PAL、GAL、CPLD等等。FPGA在具體的應(yīng)用過程中，具有較強的針對性，其主要是作為專用集成電路領(lǐng)域的服務(wù)，并且自身所代表的是一種半制定的電路。從客觀的角度來分析，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)和應(yīng)用，不僅在很多方面解決了定制電路所表現(xiàn)出的不足，同時又在很大程度上克服了原有的問題，主要是克服了編程器件門電路數(shù)有限的缺點。由此可見，數(shù)字集成電路在應(yīng)用FPGA以后，本身所獲得的進(jìn)步是非常突出的，并且在客觀上和主觀上，均創(chuàng)造了較大的效益，是非常值得肯定的。

2 FPGA器件介紹

隨著數(shù)字集成電路的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA的應(yīng)用效果也越來越突出。目前，關(guān)于數(shù)字集成電路FPGA驗證，業(yè)界內(nèi)展開了大量的討論。對于FPGA驗證而言，需從客觀實際出發(fā)。FPGA器件，是驗證數(shù)字集成電路的主要工具，因此首先要在該方面做出足夠的努力。在芯片流片之前，對數(shù)字集成電路的整體設(shè)計，開展有效的FPGA驗證，能夠針對數(shù)字集成電路的實際工作情況，進(jìn)行深入的了解和分析；針對遇到的問題，可以采取有效的方案來解決，避免造成較大的損失。

相對而言，采用FPGA進(jìn)行驗證的過程中，硬件環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)是比較高的。首先，我們在驗證工作之前，必須設(shè)計出相應(yīng)的PCB板，完成相關(guān)系統(tǒng)的驗證和構(gòu)建。其次，在驗證的過程中，必須充分考慮到成本的問題，與芯片的流片費用相比較，F(xiàn)PGA的驗證成本較低，是主流的選擇。第三，數(shù)字集成電路FPGA驗證過程中，多數(shù)情況是由兩個部分組成的，分別是FPGA和器件。器件主要包括開關(guān)、存儲器、LED、轉(zhuǎn)接頭等等。

數(shù)字集成電路FPGA驗證時，需針對不同的電路實施有效的驗證。例如，在實際工作當(dāng)中，如果是要驗證EPA類型的芯片，必須對成本因素進(jìn)行充分的考量。建議選擇Spartan3 XC3S1500 FPGA進(jìn)行驗證處理。選擇該類型的FPGA，原因在于，其芯片為150萬門級，能夠滿足EPA的客觀需求。同時，在FPGA的利用率方面，超過了90%，各方面均取得較好成果。

3 基于FPGA的驗證環(huán)境

數(shù)字集成電路在目前的發(fā)展中，獲得了社會上廣泛的重視，并且在很多方面都表現(xiàn)出了較強的高端性。為了在FPGA驗證方面取得更多的進(jìn)展，必須針對驗證環(huán)境進(jìn)行深入的分析。本文認(rèn)為，一個比較完整的驗證方案，其在執(zhí)行過程中，必須充分的考慮到芯片的實際工作環(huán)境，考慮到理想的驗證環(huán)境，考慮到二者的具體差別。尤其是在網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境方面，其包含很多復(fù)雜的數(shù)據(jù)包，將會對最終的驗證造成不利的影響。例如，我們在開展EPA芯片的驗證工作中，可嘗試使用OVM庫類驗證芯片的基本通信系統(tǒng)、功能，再利用FPGA的輔助驗證，與時鐘進(jìn)行同步處理，從而選擇合理的驗證方式，針對數(shù)字集成電路完成比較全方位的驗證，實現(xiàn)客觀工作的較大進(jìn)步。

4 關(guān)于數(shù)字集成電路FPGA驗證的討論

數(shù)字集成電路FPGA的驗證工作，在很多方面都表現(xiàn)出了較高的復(fù)雜性和較強的技術(shù)性，現(xiàn)階段的部分工作雖然得到了較大的進(jìn)步，但也有一些問題，還沒有進(jìn)行充分的解決，這對將來的發(fā)展，會產(chǎn)生一定的威脅和不良影響。例如，F(xiàn)PGA基于查找表結(jié)構(gòu)，有固定的設(shè)計約束和要求，以及定義明確的標(biāo)準(zhǔn)功能，而ASIC基于標(biāo)準(zhǔn)單元和宏單元，按照一般IC設(shè)計流程進(jìn)行設(shè)計，并采用標(biāo)準(zhǔn)的工藝線進(jìn)行流片，在設(shè)計時存在的選項以及需要考慮的問題往往比FPGA多很多，所以在將FPGA設(shè)計轉(zhuǎn)化為ASIC設(shè)計時，需要考慮如何轉(zhuǎn)化并了解這些轉(zhuǎn)化可能帶來的相關(guān)風(fēng)險。

5 總結(jié)

本文對數(shù)字集成電路FPGA驗證展開討論，從目前的工作來看，F(xiàn)PGA在驗證過程中，表現(xiàn)出的積極效果還是非常值得肯定的，各項工作均未出現(xiàn)惡性循環(huán)。今后，應(yīng)在數(shù)字集成電路以及FPGA驗證兩方面，開展深入的研究，健全工作體系的同時，加強操作的簡潔性。

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作者簡介

于維佳 （1982-），男，廣西壯族自治區(qū)柳州市人。碩士學(xué)位�，F(xiàn)為柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為智能檢測與控制技術(shù)。

作者單位

1.柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545616

數(shù)字集成電路設(shè)計范文第5篇

[關(guān)鍵詞]數(shù)字回波信號 數(shù)字收發(fā) 陣列雷達(dá)

中圖分類號：TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2023）05-0349-01

一.概述

數(shù)字陣列雷達(dá)的定義是這樣的：接受和發(fā)射波束通過采用數(shù)字波束而形成的技術(shù)上的實現(xiàn)的有源相控雷達(dá)，因為陣列雷達(dá)具有這些特點：強大的抗干擾能力，靈活的波速掃描，大型的瞬時動態(tài)，那么未來有源相控雷達(dá)的發(fā)展目標(biāo)就會是數(shù)字陣列雷達(dá)。陣列雷達(dá)的重要部位是數(shù)字收發(fā)電路，它也是收發(fā)全數(shù)字波速合成的關(guān)鍵電路，數(shù)字收發(fā)電路聚集了多功能模塊，這些模塊是數(shù)字接受，數(shù)字波形產(chǎn)生，大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷�且它還能產(chǎn)生這些功能：對雷達(dá)信號的數(shù)字接收和數(shù)字波形的產(chǎn)生的等。單個數(shù)字雷達(dá)系統(tǒng)基本上由成千上萬個數(shù)字收發(fā)電路組成。所以陣列雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向是這些數(shù)字收發(fā)電路設(shè)計：集成化，高性能以及軟件化。以此為出發(fā)點并結(jié)合S波段的陣列數(shù)字雷達(dá)的操作要求，研發(fā)出了一款新的數(shù)字收發(fā)電路模塊，該模塊聚集了大寬帶，集成化以及軟件化數(shù)字等這些功能。此模塊的核心是高性能的FPGA，它是由Altera公司研制的。它實現(xiàn)的16通道的一體化數(shù)字收發(fā)電路設(shè)計，應(yīng)用了大量的技術(shù)，其中包括數(shù)字接收技術(shù)，大容量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，寬帶延時技術(shù)等。

多通道一體化數(shù)字收發(fā)電路由很多單元組成，這些單元分別是：光電轉(zhuǎn)換，時鐘管理，電源管理，DDS，ADC，F(xiàn)PGA等這些單元。他們的主演功能是：

1.每個DDS核中的任何東西都能控制，包括相位，和幅度以及頻率等，他們的主要功能是產(chǎn)生多種雷達(dá)中頻信號，以此來實現(xiàn)信號發(fā)射的相位以及延時性補償。

2.ADC的核是由8通道集成的8個相互不依賴的ADC，他們是來實現(xiàn)模擬中頻信號道數(shù)字的轉(zhuǎn)變。LVDS接口的輸出是用數(shù)字信號高速運行實現(xiàn)的。

3.坦斯夫接口，信號處理器，邏輯單元等這些資源，這些都是由規(guī)模較大的邏輯器件來集結(jié)的。主要用于這些功能：合成數(shù)字波速，延時補償以及高速傳輸數(shù)據(jù)等。

二.數(shù)字收發(fā)單元設(shè)計的原理以及重要技術(shù)

數(shù)字收發(fā)單元是位于雷達(dá)的天線上，這也是雷達(dá)的重要元件，系統(tǒng)可以依據(jù)雷達(dá)的指令從而計算出各個元件對應(yīng)的控制編碼，接下來就是通過一些模擬處理：選頻，放大，混頻等，這樣產(chǎn)生所需要的信號。雷達(dá)在接收回?fù)苄盘枙r是由模擬電路來處理的，處理的信號為中頻。并行數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字中頻產(chǎn)生，然后重組，打包，最后經(jīng)過光纖到達(dá)后端的數(shù)字波速形成能繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的信號。

數(shù)字中頻的定義是什么？定義是這樣的：正交下的一種數(shù)字變頻技術(shù)，該技術(shù)是基于高分辨率的ADC芯片，來完成信號的模擬到信號的基帶的技g，而且該技術(shù)還實現(xiàn)了不同數(shù)字下的變頻器，是通過軟件編程來完成的。實現(xiàn)模式切換可以通過加載新的模擬軟件。這種技術(shù)極大的提高了系統(tǒng)的靈活性，同時也降低了硬件的成本。數(shù)字中頻具有很多優(yōu)勢，例如，具有可編程性，具有重裝配性，具有開放性，以及穩(wěn)定性。理想中的中頻采樣是通過可編程的高性能性，使采樣頻率接近激勵號的頻率，現(xiàn)階段一些工程中會用到模擬信號的一些頻率以及其他限制處理信號的能力。所以，在工程應(yīng)用中往往會用到數(shù)字中頻采樣進(jìn)行模擬變頻核濾波處理等。

三.多通道信號技術(shù)

多通道信號技術(shù)是目前在電子領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的新型信號技術(shù)。相比較合成技術(shù)，多通道技術(shù)具有一些更為突出的特點，高靈活性，高分辨率，高速的頻率轉(zhuǎn)換時間，這些特點使得雷達(dá)在應(yīng)用中能夠快速，靈活的控制波速掃描核波形轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)各個通道間的“一致性相同”。多路集成技術(shù)的逐漸成熟是因為數(shù)字芯片技術(shù)在不斷的發(fā)展。由于單個芯片能產(chǎn)生多路輸出信號，那么這就極大地是電路設(shè)計核印刷布局布線簡單化了，同時也能降低元件的復(fù)雜程度，體積以及成本。

四.電路設(shè)計

1.數(shù)字接收電路的設(shè)計

該設(shè)計是由ADC采用的LTM9011技術(shù)，而ADC恰恰又集合了多個相互獨立的小型ADC，它的最高采樣率是125MSPS，量化精度是十四位帶寬為800MHz，即使在這種情況下高頻信號輸入，也具有良好的動態(tài)性能。軟件無線淀架構(gòu)是被數(shù)字正交解調(diào)采用的，第一，ADC對中頻模擬信號實現(xiàn)采樣和量化，從而形成中頻信號。

2.波形產(chǎn)生路設(shè)計

全數(shù)字結(jié)構(gòu)是又直接數(shù)字頻率合成器采用的，控制直接數(shù)字合成器的核并產(chǎn)生正余弦波形，這是通過控制產(chǎn)生的相位字，幅度字等。也能產(chǎn)生相位監(jiān)控核單點信號掃描等多種信號的形式。而且在當(dāng)代相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中也應(yīng)用很廣泛。成都國騰電子股份有限公司生產(chǎn)的GM4940，這個軟件被多通道高速器件所應(yīng)用。它集合了四種相互獨立的核和通道，而且各個通道都可以獨自來控制相位和幅度等。

結(jié)束語

本文提出的多種通道一體化數(shù)字收發(fā)電路的設(shè)計方法以及研究，它采用的是軟件無線佳構(gòu)體系對電路的集成化以及軟件化的設(shè)計。光纖進(jìn)行高速回?fù)芎筒ㄐ螀��?shù)傳輸被本電路所采用，這樣就簡化了整個系統(tǒng)的接口和電路的設(shè)計，收發(fā)通道延時補償是通過利用分?jǐn)?shù)時延技術(shù)。寬帶信號時合成的，它帶有較好的福相特點，它利用的是參數(shù)化波形技術(shù)，這樣可以實現(xiàn)雷達(dá)信號波的任意性。

參考文獻(xiàn)

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