时间：2023-10-12 16:12:17
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇集成电路原理与设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词 集成电路设计 教学方法 教学探索
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0006-02
1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了第一块集成电路，随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管。集成电路具有速度快、体积小、重量轻等优点，广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其2012年集成电路设计市场应用结构如图1所示。
自2006年以来，我国集成电路的产值为126亿美元，占全球产业总产值的5.1%，2013年我国集成电路的产值为405亿美元，占全球产业总产值的13.3%。2006年到2013年的年复合增长率达到18%，远超过全球集成电路产业整体增速。我国集成电路行业的产值如表1所示。
近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对集成电路设计人才的需求剧增。为了满足社会日益发展的需要，国家在高校内大力推广集成电路设计相关的课程，并且取得了较好的效果，使人才缺口减小，但是还是不能满足国内对集成电路设计人才实际数量的需求。为了更好地加快集成电路设计人才的的培养，本文针对《数字集成电路原理》教学中存在的问题，并且根据教学的现状，探索出集成电路设计的教学改革。
一、数字集成电路设计原理教学中的现状
集成电路设计相对于以分立器件设计的传统的电子类专业而言，偏向于系统级的大规模集成电路设计，因此，微电子专业和集成电路设计专业的学生注重设计方法的形成，避免只懂理论、不懂设计的现象。即使学生掌握了设计的方法，能够进行一些小规模的集成电路设计，但是设计出来的产品不能用，不能满足用户的需求。这就成了数字集成电路设计原理面临的问题。
二、数字集成电路设计原理教学改善的方法
（1）针对上述的问题，在多年教学的基础上，在教学方法上进行改进，改变传统的以教师为中心，以课堂讲授为主的教学方式，采用项目化教学来解决数字集成电路设计中只懂理论、不懂设计的现状。注重数字集成电路设计原理与相关课程之间的内部联系，提高学生的学习兴趣，通过将一个项目拆分成几个小项目，使学生在项目中逐渐加深了对知识点理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的集成电路设计概念。学生分成5-8人一组，通过小组的方式加强了学生的相互合作能力，让学生更有责任感和成就感。学生应用相关的EDA软件来完成项目的设计，能够掌握硬件描述语言、综合应用等数字集成电路设计工具。
（2）通过PDCA戴明环的方式改善了集成电路设计的产品可用度不高的问题。在集成电路设计过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生计划、分析、协作等多方面的能力。结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整。通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学内容和方法，使其满足社会对数字集成电路设计人才的需求。PDCA戴明环如图2所示。
（3）开展校企合作的方式，进一步提高教学质量和学生的综合素质，促进企业和学校的共同发展。这种方式实现了学校与企业的优势互补，资源共享，培养出更加适合社会所需要的集成电路设计人才，也能够让学校和企业形成无缝对接。
三、小结
随着大规模集成电路设计的发展，更多的设计工具和设计方法出现，因此，使用最新的设计工具，合理设置《数字集成电路设计原理》的教学内容，可以提高学生的设计能力和培养学生的创新能力。通过对《数字集成电路设计原理》课程教学的探索，改变了以教师为中心的传统采理论课教学方式，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践都能够满足集成电路设计人才的要求。
参考文献：
[1]殷树娟，齐巨杰. 集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-65.
[2]王铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术， 2012，8（9）：4671-4672.
在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。
2非微电子专业集成电路设计课程实践
根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容
1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。
2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。
3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。
4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。丰富的实践操作内容
1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。
2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。
3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制
1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。
2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。
3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。
3结语
关键词：版图设计；集成电路；教学与实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0153-02
目前，集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时，都希望找到已经具备一定工作经验的，并且熟悉本行业规范的设计师。但是，IC设计这个行业圈并不大，招聘人才难觅，不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资，设计师才会考虑跳槽，于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生，以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是，企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现，即使是懂点版图知识的新员工，电路和工艺的知识差强人意，再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识，使学生明确其中紧密关联关系，树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。
一、企业对IC版图设计的要求分析
集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。
二、针对企业要求的版图设计教学规划
1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。
2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。
3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。
三、教学实现
1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。
2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。
3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。
集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。
参考文献：
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[2]刘俐，赵杰.针对职业岗位需求？摇探索集成电路设计技术课程教学新模式[J].中国职业技术教育，2012，（2）：5-8.
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[4]李淑萍，史小波，金曦.微电子技术专业服务地方经济培养高技能人才的探索[J].职业技术教育，2010，13（11）：13-16.
微电子技术专业简介 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握微电子学基础知识，具备集成电路设计、生产、应用开发及营销等能力，从事集成电路设计、FPGA 应用与开发、集成电路生产、电子产品开发以及 IC 产品营销和技术支持等工作的高素质技术技能人才。
主干课程：电子技术基础、集成电路工艺原理、集成电路封装与测试基础、硬件描述语言(Verilog/VHDL)、数字系统设计、IC 设计方法、数字系统 CAD、FPGA 应用开发、集成电路版图设计等。
本专业学生毕业后可在集成电路制造厂家、集成电路设计中心以及通信和计算机等信息科学技术领域从事开发和研究工作。
微电子技术专业就业方向有哪些 就业方向：电子类企事业单位：半导体集成电路芯片制造、产品检测、产品封装、版图设计、质量控制、生产管理、设备维护及技术研发。
学生可选择到中、高等职业院校从事专业教学和管理工作，或到集成电路制造厂家、集成电路设计中心以及通信和计算机等信息科学技术领域从事研究、开发及管理等工作，也可选择微电子科学与工程、固体电子学、通信、计算机科学等学科继续深造，攻读硕士研究生。
微电子技术专业主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力;
2.具备熟练使用通用电子仪器、仪表及集团电路相关测试设备的能力;
3.具备电子系统组装调试能力;
4.具备从事集成电路应用推广工作的能力和销售能力;
5.掌握数字系统 Verilog/VHDL 编程及调试技能;
6.掌握集成电路前端(逻辑综合)/后端工具(自动布局布线)的使用方法;
7.掌握集成电路版图工具的使用方法;
8.掌握 FPGA 设计工具的使用方法;
关键词：数字电路 教学 课堂教学 实验教学
中图分类号：TN79-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0121-02
数字电路是电子信息类专业的一门学科基础课程，通过本课程的学习，同学们能够了解数字电子技术的基本概念、数字逻辑电路分析和设计方法，掌握常用集成电路芯片的使用，实现简单数字应用电路设计，为后续有关专业课程学习和解决工程实践中遇到的数字逻辑问题打下良好的基础，培养具有一定创新能力的应用型人才。
数字电路是现代电子系统的必要组成部分，从一般的数字逻辑电路、微处理器控制电路、到复杂的信号处理系统，无不留下数字电路的身影，因此掌握数字电路分析、设计方法和测试方法是电子信息类专业的基本要求。
1、对数字概念的建立是该门课程的重要基础。
数字电路是真正接触数字逻辑、数字概念的第一门课，这部分概念的掌握与否，直接影响到后续课程的学习，比如：微机原理、单片机原理、数字信号处理和EDA等。
（1）逻辑量概念和逻辑运算是数字电路的基础，逻辑量是用来表示事件是否发生的物理量，在具体电路实现上用高低电平来表示逻辑量0和1。逻辑关系表示了事件之间的因果关系，在具体电路方面用各种门电路来实现。
（2）编码方法、二进制概念、算术运算是数字逻辑的具体应用。用多位有序逻辑量排列来表示不同的符号和不同的数就形成了编码，其中二进制是表示数的一种常用方法，这时的0和1也变成了数，但是其运算电路实现仍然是用逻辑电路来实现的。
比如一位全加器就是一个典型的二进制运算器，其运算规则是按照二进制运算进行的，每个变量的值，代表真实的二进制数0和1，但是其实现电路有时按照逻辑电路来实现的。
假设一位全加器的输入信号两个加数分别为Ai，Bi与低位进位Ci-1，输出信号分别为和Si与进位Ci，则得到真值表如下。
由上述逻辑表达式就可以得到一位二进制全加法器，如果有多个这样的二进制全加器就可以实现多位二进制加法器，实现加法运算。
2、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计是数字电路教学的主要内容
组合逻辑电路的分析和设计主要包括各种门电路和一些常用组合逻辑电路，这部分内容是逻辑运算关系的具体实现，也是一些常用小规模集成电路原理理解和应用的具体实现，特别是译码器74LS138和数据选择器74LS151的理解和应用。
时序逻辑电路的分析和设计主要包括触发器原理介绍、由触发器构成的时序电路和中小规模集成电路的应用，这部分内容是数字电路教学的主要内容，特别是用时序电路来解决具体应用问题时，如何把具体问题转换成电路设计问题时一大难点。其中两个重要的集成电路模块是移位寄存器74LS194和异步复位十六进制计数器74LS161。
组合逻辑电路和时序逻辑电路是按照电路中有无触发器来区分的两种电路形式，实际时序逻辑电路中往往肯定包含组合电路，按照一定的分析和设计思路，就可以顺利完成电路的分析和设计。
图一是用译码器和数据选择器分别实现全加器的电路图，我们在输入端用拨动开关来表述不同的输入信号，在输出端用发光二级管来表示输出结果，这样非常直观，利于同学们的理解。
（b）用74LS151数据选择器实现
图1 全加器实现与演示
3、积极改进教学内容，注重应用技能的培养
数字电子技术的发展、电子设计手段的进步已经发生了巨大的变化，但是我们教材的主要内容和20多年前没有大的变化，强调数字技术的基础性，在门电路、集成电路方面花了很多的篇章，这也是现在同学们学习时比较难掌握的部分，但是这一部分也是绝大部分同学今后很少用到的部分。另外一方面，现代设计所需要的CPLD、FPGA知识和HDL语言没有介绍或介绍不够。因此，我们在教学中，弱化门电路和集成电路的教学，强调集成电路的功能和接口条件，在介绍集成电路芯片的同时，介绍其Verilog HDL描述。这样对照硬件和软件进行学习，相互印证，能够得到比较好的效果。这种学习方法，可以适应硬件设计的软件化设计趋势。
4、积极改进理论和实验教学方法，加强动手能力的培养
在数字电路教学中多讲解各种实用电路的设计和实验，可以提高课程教学的效果，帮助同学们理解数字电路理论教学内容，增强同学们感官认识和动手能力。现在数字电路实验特别是多个集成电路芯片的实验因为接线问题，常常影响同学们的实验效果，甚至得不到所需要的结论。另外硬件实验要花费较多的时间资源和硬件资源，并且以后的工作需要更多的是软件仿真工作，因此仿真工作是很多设计过程中不可或缺的一个重要环节。因此在教学过程中我们要求学生掌握Multisim仿真软件。通过老师演示，学生自己仿真，花时间少，可以充分发挥自己的想象。
Mutilsim软件具有非常强大的功能，不仅可以满足数字电路的仿真还可以满足模拟电路的仿真要求，系统提供了大量的信号源和测试设备，使系统的运行看起来非常逼真。系统还可以实现硬件描述语言编程的仿真，还可以进行CPU软件编程程序的仿真，因此建议同学们掌握Mutilsim软件的使用。（如图2）
图2是60进制计数器的电路，图中不仅包含由两个74LS161组成的60进制计数器，还包含了两个数码管驱动电路和两个7段数码管。这样通过仿真软件实现具有下列优点：
（1）可以方便地修改60进制计数器的各种设计方法，只需简单修改就可以实现同步计数电路、异步计数电路、同步置零、异步清零等计数器控制策略；
（2）可以方便地实现其他进制的计数器，如果采用74LS160电路可以更简单；
（3）进一步理解数码管驱动电路的原理和使用方法。
（4）进一步理解数码管的模块的连接方法。
本文针对数字电路课程教学中的数字电路概念、教学内容和教学方法等问题做了比较具体的分析，并用具体实例进行了说明。
参考文献
[1]谢剑斌，李沛秦等.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力.电气电子教学学报，Vol.32，No.6，2010.12.
[2]张振亚.数字电路教改探讨.西南民族大学学报·自然科学版第37卷5，2011.5.
[3]宋伟，朱幼莲.“数字电路”课程设计教学改革探索.江苏技术师范学院学报Vol.17，No.8，2011.8.
1、课程目标
使学生具备本专业的高素质技术应用型人才所必需的电子电路逻辑设计基本知识和灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的基本技能；为学生全面掌握电子设计技术和技能，提高综合素质，增强职业变化的适应能力和继续学习能力打下一定基础；通过项目的引导与实现，培养学生团结协作、敬业爱岗和吃苦耐劳的品德和良好职业道德观。本课程目标具体包括知识目标、能力目标和素质目标。
（1）知识目标：熟悉数字电子技术的基本概念、术语，熟悉逻辑代数基本定律和逻辑函数化简；掌握门电路及触发器的逻辑功能和外特性；掌握常用组合逻辑电路和时序电路的功能及分析方法，学会一般组合逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件），学会同步计数器的设计方法；熟悉脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用；了解A/D，D/A电路及半导体存储器、PLA器件的原理及其应用。
（2）能力目标：具有正确使用脉冲信号发生器、示波器等实验仪器的能力；具有查阅手册合理选用大、中、小规模数字集成电路组件的能力；具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力；具有数字电路设计初步的能力。
（3）素质目标：培养学生学习数字电路的兴趣；培养学生团结合作的意识，培养学生自己查找资料能力。
2、课程定位
《逻辑设计》是计算机应用技术专业和电子信息类专业的一门重要硬件基础课，其理论性和实践性很强，尤其强调工程应用。是现代电子技术、计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的和集成电路设计的基础。在高速发展的电子产业中数字电路具有较简单又容易集成。通过本课程学习，熟悉小中大规模数字集成电路分析与应用，突出数字电子技术应用性，获得数字电子技术必要的基本理论基本知识和基本技能；了解数字电子技术的应用和发展概况，为后继课程及从事相关工程技术工作和科研与设计工作打下一定基础。《逻辑设计》在电子信息专业课程的地位，表现在其先导课程为《电工电子技术》，要求学生掌握由分立元器件组成的电子电路的识别与检测、与基本分析方法，掌握有关晶体管以及晶体管电路的分析方法等；其后续课程有《微机原理与接口技术》、《单片机技术应用》、《EDA技术应用》等。学习集成电路芯片在计算机及相关电子设备中的应用与作用。
二、逻辑设计课程教学内容
1、教学内容选取依据
（1）以培养高素质技能型人才为目标，教学内容选择与组织突出“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目主体--任务贯穿”为总体设计要求，在内容的选取上，首先立足于打好基础。在确保基本概念、基本原理和基本教学方法的前提下，简化集成电路内部结构和工作原理的讲述，减少小规模集成电路的内容，尽可能多地介绍中大规模集成电路及其应用。以能力培养为主线，以应用为目的，突出思路与方法阐述，力求反映当今数字电子技术的新发展。
（2）在教材内容编排上精心组合，深入浅出，做到概念清晰，逻辑设计思想严谨。教学实施中注重重点突出，层次分明，相互衔接，逻辑性强，以利于教学做一体化的整合。在讲义上力求简洁流畅，通俗易懂，便于学生自学。
（3）以实训项目为载体，采取任务驱动教学做一体化的实施，体现理论指导实践，实践深化理论的素质养成目的。
（4）依据各学习项目的内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。
（5）知识学习程度用语主要使用“了解”、“理解”、“能”或“会”等用来表述。“了解”用于表述事实性知识的学习程度，“理解”用于表述原理性知识的学习程度，“能”或“会”用于表述技能的学习程度。
2、教学具体内容安排
表决器电路设计与制作，抢答器电路设计与制作，同步计数器电路设计与制作，方波发生器电路设计与制作，数字钟电路设计与制作。
三、逻辑设计课程教学模式与手段
1、教材编写
教材编写体现项目课程的特色与设计思想，教材内容体现先进性、实用性，典型产品的选取科学，体现地区产业特点，具有可操作性。呈现方式图文并茂，文字表述规范、正确、科学。
2、教学模式
采取项目教学，以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣，教学过程中要注重创设教育情境，采取“教学做”一体化的教学模式，将知识、能力、素质的培养紧密结合，进一步加强职业教育教学改革研究，优化完善我校应用型人才培养体系。
3、教学方法
从教学手段、教案设计、教学思路、语言表述、教学资源等方面着手，对如何在课堂教学中提高学生的学习主动性和兴趣开展教研。教学过程有进行项目引导，任务贯穿，“提出问题”、“引导思考”、“假设结论”、“探索求证”，把握课程的进度，活跃课堂气氛，使大多数学生能够获得尽可能大的收获。采用“发现法”教学方式，使学生建立科学的思维方法与创新意识。学习内容的掌握依赖于学习者的实践，课程组加强了对教师教学及学生学习过程的管理；为使学生理解和有效掌握课程内容，在坚持课外习题练习、辅导答疑等教学环节的基础上，增加随堂练习、单元测验等即时性练习环节，督促学生复习和掌握已学知识点。
4、教学手段
充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段，发挥网络突破空间距离限制的优势，让学生能够最大限度的利用学习资源，自主地学习和提高，弥补课堂上未能及时消化吸收的部分内容。教学过程中相应教学班成立课程提高学习小组，任课教师课外指导该小组进行拓展学习及课外科技活动指导，达到因材施教的目的；一方面教师指导有兴趣能力强的学生进行课外学习，特别是对数字系统设计知识的答疑指导，为能力强的学生提供发展空间，解决因课时数限制而无法在课堂上深入讲授特定工程应用专题的矛盾。也加强了教师与学生的互动，教师可以第一手了解学生对教学过程的反馈，改进教学方法，利用学习好的学生带动整个班级的学习，促进良好班风学风的形成。探讨当前教学环境下，培养学生课外学习能力的新模式。
关键词 电子科学与技术专业；实习基地；定向培养
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing， Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty， the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point， to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal， two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training， explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty； practice base； targeted training
2000年6月，国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发2000〔18号〕），明确提出软件产业和集成电路产业是国家战略性新兴产业，是国民经济和社会信息化的重要基础[1]。大力发展我国集成电路产业和软件产业，是克服我国集成电路人才短缺，抓紧培养集成电路专业人才方面的重大举措。随着集成电路产业的飞速发展，国家和企业对集成电路各类人才的需求越来越多，对人才的要求也越来越高，这些都对电子科学与技术专业的本科教学提出了新的挑战。高等学校在人才培养的模式上必须进行有效的改革，校企合作体制的实施和更深层次的建设是高校人才培养模式改革的重要方面之一。通过校企合作体制的开展和教学质量的不断提高，使毕业生在准备就业的时候不仅具有深厚的理论功底，而且能够学习和掌握相关的设计软件，具有相关工作经验和解决实际问题的能力，了解行业背景和企业需求，为培养直接上岗型人才打下了良好的基础。
1 学校目前存在的问题
电子科学与技术专业是为国家和社会培养集成电路产业人才的重要专业分类。河北大学电子科学与技术专业的学生主要学习集成电路工艺和集成电路设计两大类课程，其中集成电路设计又包括电路设计和版图设计。通过两年的专业基础课和专业课的讲授，学生可以了解和掌握集成电路制造过程中的各种工艺加工工序（如硅片的清洗、氧化、光刻和扩散等）、集成电路中常用的设计方法（如全定制、半定制、CPLD和FPGA等）和集成电路基本单元的版图结构（如电阻、电容、BJT管和MOS管等）。虽然在理论授课的基础上也开设了相应的实验课程，但是实验软件落后，以及与社会生产实际相脱节的状态十分严重。这里以集成电路版图实验为例来加以说明。
在集成电路版图实验教学过程中，由于经费的限制，只能通过免费或者低级的版图绘制软件来完成实验教学工作。由于使用软件功能上的落后，没有办法让学生更好地了解如何对版图进行设计规则检查和电学规则检查，不能清楚地知道设计规程检查文件，不明白版图后仿真和电路图与版图的比较过程中需要注意哪些事项，不知道实际生产中相关元件的版图绘制方法，只能简单地绘制出某个元器件的版图，造成学生只是学习到了版图设计中的一点儿皮毛，相关知识匮乏，不能很好地满足企业的需求。
2 校企合作方案探索
实习基地的建立 2003年7月，教育部下发《教育部、科技部关于批准有关高等学校建设国家集成电路人才培养基地的通知》，通知中要求高校要大力推进“国家集成电路人才培养基地”的教学改革[1]。为了培养应用型的集成电路设计人才，了解企业需求，河北大学跟北京芯愿景软件有限公司保定分公司签订了校企合作协议。这既能让学生接触到先进的设计软件，增长自身技能，又能为企业培养所需的人才。
在签订了校企合作协议之后，双方又制定了详细的实习基地实施方案，主要从以下几个方面入手。
首先，暑期毕业实习。学校的毕业生需要在大三之后大四之前的暑期进入实习单位完成毕业实习的工作。实习基地建立之后，企业可以接纳电子科学与技术专业的学生进入单位实习并对学生提供培训。学生要严格按照企业的上下班制度等要求自己。在为期一个月的实习过程中，学生开阔了眼界，增长了见识，掌握了实际生产中相关元件的版图实现方法，明白了集成电路产业中各个环节的作用和实现方法，为就业奠定了良好的基础。
其次，双向选择，深入了解。在暑假毕业实习完成之后，企业对实习的学生进行了综合评定，学生也对企业和集成电路产业有了进一步的认识。通过双向选择的方式，学生可以在大四下学期毕业设计阶段进入实习基地进行更深层次的学习。毕业设计实行双导师制，由学校的指导教师和企业的指导教师共同指导学生完成毕业设计和毕业论文，保障学生能够顺利毕业。这既能增加学生的工作经验，又能为企业本身培养所需的人才。
最后，除本科生的实习以外，还对集成电路工程的硕士生制定了实习计划，并聘请了北京芯愿景软件有限公司的两名高级工程师担任学校的兼职硕士生导师，对集成电路工程专业的硕士生进行联合培养。企业根据不同层次的学生提供不同的培训方案，以满足各自的需要。
定向培养方案 校企合作的目的不仅仅是为了提高学生的能力，为就业打好基础，也是为了为合作企业培养合格的人才，实现双赢。因此，在专业课程教学过程中，根据校企合作协议以及市场对人才培养的需要，高校应该适时地调整教学方案。结合学校的实际情况，在本科教学过程中，从专业课开始到专业选修课，都融入了实际生产中会用到的相关内容。
如在数字集成电路原理与设计以及模拟集成电路原理与设计两个专业课的讲授过程中，凡是涉及集成电路设计方法和版图设计部分的内容时，都融入了芯愿景有限公司的相关书籍或资料作为补充内容，让学生更加直观地了解企业在进行集成电路设计时是如何进行综合考虑的。在数字集成电路综合实验和集成电路CAD课程设计这两门实验课中，采用芯愿景公司的软件和素材进行案例教学，让学生直观地感受到芯片制作过程中模块安排、虚拟结构单元、数字单元、模拟单元、有源器件、无源器件以及布局布线的相关知识，加深对集成电路芯片设计的认识。在集成电路版图设计和集成电路版图设计实验两门课程的开始过程中，从企业聘请了经验丰富的工程师进入课堂帮助任课教师进行理论教学和实验教学。
以上一系列的培养方案，使学生对集成电路设计流程有了更清楚的认识，让学生了解到了企业对毕业生的需求，为合作企业培养了所需的人才，使企业减少了招聘风险，降低了成本。
3 结束语
校企合作的实践教学模式，带给学生的不仅是对书本知识的深化和技能技巧的训练，更是一次记忆深刻的体验，是一次写在记忆中的成长经历[2]。校企合作协议签订半年多来，经过2009级电子科学与技术专业学生在毕业设计环节中的检验，学生深刻地感受到在理论知识与实际应用相结合的过程中自己还存在哪些方面的欠缺，校园里所学习的理论知识在实际工作中发挥了哪些作用。实习经历虽然短暂，但是学生收获颇丰，最终都找到了理想的工作。
笔者深信，随着校企合作的进一步开展和合作的进一步深入，致力于把合作真真正正地落到实处，带给学生的将是更加丰富的工作经验和待遇优越的就业岗位，带给企业的将是源源不断的就业生力军和企业品牌的进一步推广。
参考文献
当今社会是信息化发展迅猛的社会，各种高新技术不断涌现出来，通信系统显得尤为重要，通信系统与集成电路已经密不可分了。如何利用集成电路工艺设计出高性能的集成电路是电子信息技术产业急需解决的问题。该文将要简要介绍光纤通信光电集成电路工艺设计分析。
关键词：
现代；光纤通信；光电集成；路集成电路；设计分析
随着国家的发展，社会的进步，人类的生活已经离不开通信方式了，各种各样的交流活动都是需要通讯的传递的。不管我们通过何种方式、何种途径，只要将我们想要传递的信息传递到另外一个地方，就是称为通信。古代所传递信息的方式方法也是多种多样的。但是它们相对来说特别落后，时间也会非常地久。而现代的通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。
1什么是光纤通信
近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的全面开放，光纤通信的发展呈现了一番全新的景象。所谓光纤通信就是一种以光线为传媒的通信方式，利用广播实现信息的传送。光纤通讯就是以光导纤维作为信号传输介质的通讯系统。具有抗干扰性好，超高带宽等特点。如今社会我们使用的光纤通信有许多的优点，例如，它可以传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，这样一来，节约了许多资源和能源，有利于资源合理地开发和使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，同时它也可以用在特殊环境或者军事行动中。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。随着信息技术传输速度日益更新，光纤技术已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中，光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用，大大提高了整个控制系统的反应速度，使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。
2集成电路的实现
集成工艺技术也就是在最近的一二十年取得了飞速的发展。随着元器件尺寸大小的不断减小，集成电路的集成速度也在不断地提高。发展迅速的集成电路工艺技术为通信系统的发展奠定了坚实的基础。当下，利用光电集成电路实现的光的发射和接收装置已经被各个实验室所广泛使用。光电集成电路在单片上集成的光和电元件越来越多了，这就是光电集成电路速度越来越快的原因。
3光纤通信现状
光纤通信技术的发展带动了光纤产业的进步。想要实现光发射与光电集成电路是非常容易的，但是想要实现高速系统的混合集成是非常困难的。由于毫米波信号是狭窄的，所以可以使用混合集成工艺来实现毫米波系统，我们可以这样来设计集成电路及其组成部分，使其波段上的输入和输出阻抗保持在大约50欧姆左右，即使用50欧姆的传输线来连接元器件和集成电路。此外，例如激光驱动、时钟恢复、数据判决、复接、光接收放大等各种类型的模拟、数字、混合集成电路依然可以轻松实现，这是因为电路也可以设计成输入输出是50欧姆的阻抗。想要利用混合方法实现高速光发射机与接收机的真正困难所在是激光二极管和光检测器的阻抗不是50欧姆。尤其是激光二极管，他的非线性无法进行混合集成的。没有合适的匹配网络将基带数据信号从激光二极管连接到驱动器或者从光检测器连接到前置放大器上，就会大大地降低了系统的操作性能。这样相比利用光发送和光接收的集成电路来实现是十分简便的。利用光集成电路实现光发射和接收不仅可靠性高而且成本低。但是用光电集成电路也是具有一定的挑战性的，制作光元件和电子电路所需要的材料是存在一定的差别的。现在制造高速光发射和接受光电集成电路在光传输系统中是十分必要的。这个设计工艺的难点在于要形成材料，即适合制造光电器件和电子电路所需要的制作材料，此外还要设计出光电集成电路。现实很残酷，大家仍需努力。
4光电集成电路
光发射机光电集成电路一般是由同一底上的激光二极管和驱动电路构成的。集成电路其中包括了电子元器件结构的生长、激光、激光二极管、电阻器、晶体管等电子元件的制造，其中光电元件和金属化连接是比较困难的。在外延生长的衬底上，大概需要三个工序来集成光电集成电路，分别为制作激光二极管、制作电子电路、进行光电元件之间的连接。首先要制作激光二极管，激光二极管的P型区域欧姆接触层通过蒸发形成金属状态，随后利用光刻法来生成激光二极管的大概区间，然后进行湿法刻蚀形成接触激光二极管的N区区间，最后在活性离子刻蚀体系中完成刻蚀过程，直到遇到AGAAS层后停止刻蚀过程。AGAAS层能隔离电子电路机构和激光结构，形成一种薄膜电阻，从而形成第一金属层和空气桥两个连接层。我们通常采用空气桥连接激光二极管的P区，采用第一金属层连接激光二极管的N区，这样就能很好地实现激光二极管和电子电路层的连接。这就实现了一个量子激光器的光电集成电路了。制作光电集成电路的芯片也是存在一定的难度的，目前端面反射激光镜的干腐蚀技术尚未成熟，只能用解离的方法来完成，所以说集成激光驱动器电路还有很大的空间有待开发。光电集成电路分别是由光检测器、前置放大器以及主放大器构成的，这其中包括数据判决器、时钟恢复和分接电路。光检测器的集成是光电集成电路中最重要的一个部分，而金属-半导体-金属光检测器（MSM）因为只需要少步骤的追加工艺，和如名字一般较为实惠且广泛的材料在雪崩类型光电检测器和p-i-n被广泛运用的同时也被单片集成光接收机广泛的使用着。在设计中第一级为基本放大单元，是共源放大电路且带有源负载，电阻的反馈由电压并联负反馈，电平位移级使用的是两级源级跟随器，它被接入到后面，与此同时，又需要引进一个肖特基二极管，这样就起到了一个降低反馈点的直流电平所特需的水平的作用，达到了这样一个效果后，在偏低压的条件下，电路同样可以正常工作。
5主要工艺流程
第一步，我们要准备好充足的材料，对材料进行结构和参数方面的设计计算，并确定材料的外延生长，来确定集成方式及集成所需要的元器件。第二步，对PD台面进行腐蚀，首先腐蚀掉INP层露出HEMT的帽层，把MSM保留在芯片上，即通过把PD台面以外的PD层材料腐蚀掉来露出HEMT层。第三步就是进行器件的隔离工作，仍然使用台面腐蚀的办法将HEMT和PD元器件之间隔离起来，想要实现比较好的隔离效果就一定要准确的腐蚀到半绝缘衬底上。最后就是保护芯片的工作了，在芯片表面沉淀一层介质，这样不仅保护了芯片表面还成为了源漏的辅助剥离介质。
6结束语
光纤通信技术作为通信产业中的支柱，是我们现如今社会中使用最多的通信方式。即使在现在的社会当中，光纤通信技术得到了十分稳定有效的发展，但是现在科技发展如此之快，越来越多的新技术涌现出来，我国的通信技术水平也得到了明显的改善与提高，光纤通信的使用范围和价值也在悄悄地扩张。但是光纤通信技术为了迎合网络时代，必须有更高层次的发展，才能占据市场的主流地位。我相信随着光通信技术更加深入地发展，光纤通信一定会对整个通信行业甚至社会的进步起到举足轻重的作用。
参考文献：
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集成电路作为关系国民经济和社会发展全局的基础性和先导性产业，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。鉴于我国集成电路市场持续快速的增长，对集成电路设计领域的人员需求也日益增加。集成电路是知识密集型的高技术产业，但人才缺失的问题是影响集成电路产业发展的主要问题之一。据统计，2012年我国对集成电路设计人才的需求是30万人。为加大集成电路专业人才的培养力度，更好地满足集成电路产业的人才需求，2003年教育部实施了“国家集成电路人才培养基地”计划，同时增设了“集成电路设计和集成系统”的本科专业，很多高校都相继开设了相关专业，大力培养集成电路领域高水平的骨干专业技术人才。黑龙江大学的集成电路设计与集成系统专业自2005年成立以来，从本科教学体系的建立、本科教学内容的制定与实施、师资力量的培养与发展等方面进行不断的探索与完善。本文将结合多年集成电路设计与集成系统专业的本科教学实践经验，以及对相关院校集成电路设计专业本科教学的多方面调研，针对黑龙江大学该专业的本科教学现状进行分析和研究探索，以期提高本科教学水平，切实做好本科专业人才的培养工作。
一、完善课程设置
合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突。在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SARADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要。其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
近年来，北京电子协会着手主办了“全国大学生集成电路设计大赛”，为各高校的在校大学生提供了一个集成电路设计专业竞赛的良好平台。通过大赛的举办，不仅提高了本科教学工作的积极性和教学质量，更加有利了提高学生的实践能力和创新能力。同时，大赛以集成电路产业为背景，联合各高校与企业参与其中，促进了高校间和校企间的交流与合作，并且通过大赛可以帮助企业发掘有潜力的优秀专业人才，而对于参赛学生而言亦是为其就业拓宽了渠道。2012—2015年期间，黑龙江大学连续参加多届“全国大学生集成电路设计大赛”，本科生及研究生组都分别取得过特等奖和一、二、三等奖的好成绩，并获得了华润上华0.35umCMOS工艺的多次流片机会，这对于本科阶段的学生来说是弥足珍贵的学习和积累经验的机会。通过参加大赛，学生不仅积累了实践操作经验，完善了知识结构，更对竞技精神有了一种新的认识与体会，增强了创新创业的意识和能力。同时，在竞赛过程中，令学生对自身的优势和劣势有了明确的认识，对于其专业能力和发展潜质也是一次很好的发掘。在今后的赛事中，我们会借鉴以往的大赛经验，对参赛的本科生和研究生进行合理的培训和实践训练，成员以高年级带低年级、老队员带新队员、理论型学生与实践性学生相结合的模式组队，以实现经验传承、知识共享与交流、创新实践、团队合作等优势，有利于专业的发展以及各届学生专业能力和创新能力的提高。
作者：卜丹 邱成军 窦雁巍 单位：黑龙江大学
【关键词】数字钟；振荡器；分频器；CD4060；LM8560
引言
数字钟是用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，以显示直观、精确、制作方便而受到电子爱好者们的青睐。数字钟电路系统由振荡器、分频器、时分秒计数器、LED显示电路和定时报警电路部分组成，其设计与制作，有利于加强学生运用数字集成电路进行设计电路的能力，提高学生分析解决问题的能力。
1.基本组成及工作原理
该数字钟主要由CD4060对晶振产生30720Hz的频率进行分频，为大规模集成电路LM8560提供60Hz的基准时钟源。电源由220V市电经变压、整流、滤波后获得，其电路框图如图1所示。
2.功能模块设计
2.1 振荡器和分频器
振荡器用来产生时间的基准信号，是数字钟的核心，它的准确度直接关系到电子钟的精度，因而一般选用石英晶体构成振荡器电路作为时基信号源，经过分频可得到一时间脉冲信号，从而保证了走时的精度。本电路使用了30720Hz晶体振荡器，送到CD4060的9脚和11脚进行分频，从CD4060的13（Q9）引脚输出，其输出振荡频率为：fQ9=f/29=30720/512=60Hz，送到LM8560的25脚作为输入时间计数器的时基频率，其电路如图2所示。
另外，由于CD4060内含振荡器和一个14位的二进制异步计数器，所以其振荡器的结构也可以是RC电路，其振荡器的振荡频率公式为：f=1/(2.2RC)，通过调整电路中R和C的参数也可得到30720Hz的振荡频率。计数器位均为主从触发器，在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数，当清零信号CR（12引脚）为高电平时，计数器全部置零且振荡器使用无效，当CR为低电平时，允许计数并对振荡器解除封锁。同时，在其内部还设有施密特整形电路。
在制作过程中我们选用了频率为30720HZ的晶体振荡器，产生信号送到CD4060进行分频处理，CD4060的工作电压通常为4.5V
-18V，如上图2电路所示，电阻R2为1MΩ，电容C2使用20pF的瓷介电容。这样，晶体振荡器产生的信号经过CD4060经9分频后从13（Q9）脚输出60Hz的信号送到LM8560的25脚。
2.2 LM8560数字钟集成电路
LM 8560是一种大规模50或60Hz的时基24小时专用数字钟集成电路，内含分频器、校时器、12进制计数器、六十进制计数器、译码器、显示驱动器等，可与双阴极显示屏组合制成数字钟钟控电路，其引脚功能如图3所示。LM8560共有28引脚，1-14引脚是显示笔划输出，与4位显示屏LED FTTL-655SB的5-30引脚依次相连接，15脚为正电源输入端，20脚接地，27脚为内部振荡器RC输入端，16脚为报警输出端，经VT1（8050）连接到蜂鸣器进行报警输出，其电路如图4所示。
如图5所示，LM8560是28引脚双列直插封装形式，CD4060是16引脚，也为双列直插封装，为了焊接与调试的方便，在制作中，通常只需将管座焊接在PCB上，而将集成电路安装在相应的管座上即可。
2.3 电源电路
该数字钟电源电路可以用交流经过整流滤波后转换为直流供电，也可以直接用电池来供电。如图6数字钟电路的整体电原理图所示，其电源部分电路由220V交流电经变压器T1降压，再经VD6、VD7、VD8、VD9组成的桥式整流电路整流，形成脉动的直流，经电解电容C3、C4滤波给LED显示屏和主电路供电。如果在交流供电不方便的情况下，还可以用四节1.5V的电池串联为6V的直流电通过VD5给整个电路供电。
此外，在T1变压器的输入端接入一个三相插座，用于定时输出，可以对大功率电器进行定时。
3.组装与调试
数字钟时间的显示由LED FTTL-655G显示屏来显示，由图6可以分析出，晶振(30720Hz)通过CD4060的分频为LM8560提供了60Hz的基准频率，并通过两个三极管VT2（9012）、VT3(9013)来实现对双阴极显示屏的两阴极(26、29脚)的控制，驱动显示屏冒号闪烁。
在安装过程中，最容易出错的部分是显示屏与LM8560引脚的连接顺序，如果顺序有误则显示出的时间不正确，应用排线准确将LM8560的笔划输出焊接到显示屏给出的焊盘上，如图7排线连接所示。若装配无误，通电显示的时间如图8所示为“12:00”。在屏幕上有定时控制开关，调时控制开关，以及闹铃（报警）开关等，操作方便，简单易用，例如，按下“调时键”的同时，再按下“小时键”，可以调整具体的小时显示；按下“调时键”的同时，再按下“分钟键”，可以调整具体的分钟显示，如图9所示，把时间校对为“5:10”。同理，按下“定时键”的同时，再按下“小时键”和“分钟键”可以调整定时输出或闹铃报警的时间。
4.结束语
数字钟是一种采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，其电路是一种对标准频率进行计数的电路。该制作主要运用CD4060分频器对晶体振荡器的频率进行分频处理和LM8560数字钟集成电路对笔划显示进行输出，送到四位LED显示屏进行显示时间。同时，该数字钟电路除了可实现计时功能还具有报警和定时控制交流电源开启的扩展功能。
参考文献
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关键词：八路优先抢答器；抢答主体电路；定时CP电路
1 引言
作为现代技术人员只掌握和了解模拟电路的运用与设计，已经远远不能适应当代社会的经济和人们生活娱乐的需求。因此作为现代技术人员要掌握数字电路的运用与设计是必需的。且数字信号和模拟信号相比具有抗干扰能力强，信号失真小等优点。
2 八路优先抢答器电路所用元器件
（1）集成电路：74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 1片，74LS00 1片。
（2）电阻： 510Ω 23只，10KΩ 10只，6.8 kΩ l只，68kΩ l只。
（3）电容： 0.1μF 1只，1μf 1只。
（4）开关：轻触开关 10个，拨动开关1个。
（5）其它：发光二极管2只，共阴极LED数码管3只。
3 主要集成块介绍
3.1 集成电路74LS148
74LS148 优先编码器为16脚的集成芯片其中I0―I7为输入信号，A2，A1，A0为三位二进制编码输出信号，是使能输入端，是使能输出端，为片优先编码输出端。
当使能输入=1时，禁止编码、输出（反码）： A2，A1，A0为全1，当使能输入=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余优先级别依次为：I6，I5，I4，I3，I2，I0。
3.2 集成电路74LS192
74LS192引脚排列如图4.2.1所示，74LS192逻辑图如图4.2.1所示：
3.3 集成电路74LS279
74LS279为四个RS基本触发器，其中的两个RS基本触发器有两个S输入端。同时触发器也是够成具有记忆功能的时序电路基本单元，反过来说时序电路之所以能完成在没有输入的时候保持原有状态的输出，就是因为它当中含具有记忆功能的触发器。
74LS279为四个RS 触发器。四个锁存器中有两个具有2个置位端（，），1Q～4Q 为四个输出端，1 （，）～4为置位端（低电平有效），1～4为四个复位端（低电平有效）。
3.4 集成电路74LS48
74LS48是译码显示驱动集成电路，是用来驱动共阴极LED数码管显示相对应的十进制数。
输入端A～D是四个输入端用来接受BCD8421码的，经过其内部电路的译码将输入的BCD8421码翻译成能驱动LED数码管显示的高低电平，并通过a～g七个输出端将其高低电平输出。
3.5 集成块74LS00的介绍
74LS00其实就是将我们数字电路中四个常用的逻辑“与非门”电路集成在一个有十四个引脚的集成块中。其逻辑功能和“与非门”一样，逻辑功能是“有0出1，全1出0”即输出Y=。
4 系统框图以及各部分的作用
4.1 各部分的作用
（1）抢答按键：抢答按钮是提供八个参赛者和八个代表队抢答使用，并把优先抢答的信号即第一个抢答的信号输送给下一级。
（2）优先编码电路：对抢答按键输入的信号进行编码，由于不可能有两个人同时同点按下抢答按键，所以优先编码器只对一路信号进行编码这也是完全符合优先编码器74LS148的工作特点。
（3）锁存器是对编码后的信号进行锁存，让其在编码器没有信号输送过来的情况下维持原有的信号输出。
（4）译码电路的作用是对输送进来的信号进行译码并驱动LED数码管显示。
（5）LED显示的作用是显示相对应的十进制数码。
（6）主持人开关的作用是主持人通过开关来控制抢答比赛的进程从而控制比赛。
（7）结束提示电路的作用是在抢答结束时，提示主持人这轮抢答比赛结束。
（8）秒脉冲产生电路的作用是产生一个时基秒脉冲，并提供给CP定时电路做计数定时输出。
5 电路原理图以及功能和工作原理
5.1 电路主要功能
（1）能提供八个参赛者或者八个代表队进行抢答使用。
（2）能根据比赛的要求确定是否需要定时抢答。
（3）有定时抢答的功能。在定时时间到时若还没有人抢答则提示主持人宣布此轮抢答比赛结束。
（4）只有首先（优先）抢答的人抢答才会有显示，后续抢答无效。且抢答成功后，CP计时停止。
（5）能完成抢答清零的工作和重新定时的工作，能多次循环使用。
5.2 CP定时输出电路的工作原理
5.2.1 NE555组成的秒脉冲多谐振荡器。
当接通电源时，由于电容的两端的电压不能突变，低电平触发端2脚为低电平，输出端3脚为高电平。
电源通过电阻R1和R2对电容器C充电，当电容电压充到电源电压的2/3时，高电平触发端6脚为高电平，输出端3脚为低电平。同时放电管（第7脚）导通，2脚上的电容经过电阻R2放电。
当电容器电压下降到电源的1/3时，输出端3脚为高电平。电容器放电停止，电源通过电阻R1和R2再次对接2脚上的电容CT充电，如此反复，形成振荡，输出连续矩形脉冲。
5.2.2 CP定时电路的主要工作原理
由电阻和LED发光二极管组成的电路接在电源和NE555的3脚，每当NE555产生一个秒脉冲，LED闪烁一次并输出秒脉冲给74LS192组成的计数器中，我们可以通过对74LS192的预置来实现定时的功能。在=0（低电平）时，通过对74LS192的D0～D3来预置时间，此次电路设定为30秒，在开关S10按下时给由两个74LS192组成的计数器预置数。即有30个秒脉冲输入时CP定时输出端输出CP定时信号。
6 电路实践与校检
用2块实验电路板分别做成主体电路与CP定时电路并通过导线将2块实验电路板按一定的方式连接在一起。根据电路原理图的可操作性布置芯片、元件、导线等。
在焊接过程中，由于经验不足多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故。
制作的第一块板即主体电路一开始测试时不能工作，又由于没有稳压电源而不能检验。情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点。找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作。
第二块板由于有了第一块板的的经验一试就成功。
最后把二块实验电路板按一定的方式连接在一起实现了优先抢答的功能。
7 小结
通过以上论述与介绍本次设计的数显八路优先抢答器能满足普通比赛的要求。电路的功能齐全，同时主体电路与定时电路还能拆开使用。电路价格便宜。本电路使用的集成块较多，电路成本大大降低。与之由分立原件组成的电路相比成本大大降低。因电路的构造原因需要主持人掌握一定的操作能力。
参考文献
（1）谢自美《电子线路设计.实验.测试》（第一版）.武汉： 华中科技大学出版社，2014。
关键词：数字电路； 量程自动转换； 智能化； 数字信号； 电压表
中图分类号：TN919-34； TP216+.1 文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2011)20-0184-03
Development of Intelligent Digital Voltmeter Based on Digital Integrated Circuit
LI Huai-fu
（Sichuan Information Technology College, Guangyuan 628017, China）
Abstract： In order to solve the intelligentization difficulties existing in ordinary digital voltmeter, such as range automatic convertion, polarity judgment of measured voltage, amplitude transformation, overrange display and alarm signal intelligentization, the digital circuit chip is adioted to realize the intelligentization of voltmeter functions according to digital logic control relation. The design principle of the circuit is elaborated. The circuit system composition, function and characteristics of each part in the circuit, selection of circuit components, and signal processing process are introduced. The design functions are verified by an actual product. A homemade intelligent digital voltmeter with the design functions has been put into practice.
Keywords： digital circuit; range automatic convertion; intelligentization; digital signal; voltmeter
0 引 言
在现在市场上广泛使用的一般数字电量测量电表都没有解决量程自动转换问题，测量操作时仍然靠人工拔动开关转换量程，测量电表的智能化设计是一个难点。在现有的智能电表中，智能化功能大多采用单片机控制电路或双向移位寄存器来实现，其缺点是电路系统、量程控制信号的产生比较复杂，调试与制作难度大，可靠性较差等。实际上,电路系统完全可以用常用数字集成电路组成，通过组合逻辑功能来实现多个量程之间的自动转换等功能。
1 电路系统的方框结构
电路系统由被测输入电压极性检测与变换电路、电压幅度变换电路、量程自动控制转换信号产生电路、多路模拟开关切换电路、量程控制放大电路、A/D转换电路和显示电路等组成，如图1所示［1-2］。
图1中各部分电路的功能分别是：
(1)电压极性显示信号产生电路：由电压比较器根据被测电压极性产生“+”或“-”极性显示信号。
(2) 电压通道选择与极性转换电路：有2个通道，对于正极性电压由通道1通过，若为负极性电压由通道2通过，再变换为正极性后输出。
(3) 量程自动控制信号产生电路：根据被测电压的高低确定各段的测量范围（量程）,产生量程自动转换控制信号、超量程显示与报警信号，并控制各量程小数点的位置。
图1 数字式智能电压表电路结构方框图
(4)程控放大器与模拟开关切换电路：在量程自动转换控制信号的作用下选择不同的通道，将某个量程的输入电压放大或衰减一定比例后送入A/D转换器。
(5) A/D转换电路：将模拟电压信号转换为数字信号。
(6) 译码与显示电路：将数字信号译码后，由数码管显示出测量结果。
2 电路原理图简介
根据图1构建的数字式智能电压表电路原理［3-5］如图2所示。图中主要元器件的作用如下：
U1（LM324）为四运放IC1，U1-1/4与U1-2/4的作用是产生被测电压极性识别信号与控制U2的信号通道。U1-3/4构成程控放大电路，对被测电压进行10，1，1/10，1/100的放大或衰减。U1-4/4为反相放大器，用于调整输出电压幅度以满足A/D转换器正常工作要求；
U2（SGM522）为二通道模拟开关IC，实现正、负极性的被测电压分通道传输，以便对负极性信号实施反相处理；
U3（C4066）为四通道模拟开关IC，在量程自动控制信号的作用下，实现让不同量程的电压分通道传输，以便配合U1-3/4电压进行幅度变换；
U4（LM339）、U5（74LS05）、U6与U7（74LS21）组成自动量程控制信号产生电路。其中，U4为四比较器IC，用于确定各量程的测量范围，U5为四反相器，对高或低电平实施反相变换，U6、U7均为四输入双与门IC，通过逻辑运算获得自动量程控制信号；
图2 数字式智能电压表电路原理图
U8（C14433）为双积分式A/D转换器（又称双斜式A/D转换器），转换输出结果与输入信号的平均值成正比，对叠加在输入信号上的交流干扰有良好的抑制作用，具有零漂补偿的3位半（BCD码）单片双积分式A/D转换功能，转换速率为3～10 Hz，转换精度为±1 LSB，模拟输入电压范围0～±1.999 V或0～±199.9 mV，输入阻抗大于100 MΩ。MC14433转换结果以BCD码形式，分别按千、百、十、个位由Q0～Q3端输出，相应的位选通信号由DS1～DS4提供；
U9（MC14511B）为译码集成电路，将BCD码译码成十进制信号，控制数码管的位显示；
U10（MC1413）为7路反相缓冲集成电路，用于实现高低电平间的转换，增强对数码显示管的驱动能力。
3 电路工作原理
（1） 被测电压的Ux极性判断与变换电路工作原理：电路由2个过零电压比较器、一个反相器和双向限幅电路组成［6］，当Ux极性为“+”时，U1-1/4输出高电平，在C＋的控制下被测电压通过U2的第一通道。U1-2/4输出低电平，C―也为低电平，U2的第二通道不通；当Ux极性为“-”时，U1-2/4输出高电平，在C―的控制下被测电压通过U2的第二通道，并通过U5-1/4完成反相变换。U1-1/4输出低电平，C＋使U2的第一通道不通。V1,V2为双向限幅二极管，用于限制加到U1-1/4与U1-2/4输入端的电压幅度。
（2） 多路模拟开关和程控放大电路工作原理：电路由C4066，U1-3/4、R4～R7等组成。设R1~R3通道等效电阻为R1～3，其大小可设置为100kΩ，当B1为高电平时，多路模拟开关C4066的i1~O1通道接通，运放U1-3/4的反馈电阻R4取1 MΩ，对Ux放大10倍后送入A/D转换器的输入端。若A/D转换的电压满度值为2 V，则可测量0～±200 mV的电压。同理，当量程转换控制信号B2,B3,B4分别为高电平时，C4066对应的通道接通，当U1-3/4的反馈电阻R5，R6，R7分别取100kΩ、10kΩ、1kΩ时，R5使±200 mV～±2 V的电压直接通过，R6使±2～±20 V的电压衰减10倍后通过，R7使±20～±200 V的电压衰减100倍后通过。再将某┮宦肥涑龅缪咕U1-4/4反相放大，使与实际被电压极性一致，并可通过R16调节电压放大倍数（-R16/R15），保证A/D转换电路正常工作所需的输入电压。
（3）量程自动转换控制电路工作原理：量程自动转换电路由四4比较器U4、3个反相器（U5内）、2个四输入双与门U6与U7、分压电阻R10～R14等组成。由于设置R1～3为100kΩ，选择R8（470kΩ可调）与R9（5kΩ）使ux在R9上的分压比为1/100，经分压后加到各比较器的反相输入端。当ux分别为±200 mV，±2 V，±20 V，±200 V时，分电压值分别为2 mV,20 mV,0.2 V,2 V。同时，由R10～R14（电阻值如图2中所示）对VCC分压获得各比较器的参考电平也分别为2 mV,20 mV,0.2 V,2 V，并分别加至各比较器的同相输入端。当被电压Ux达到某量程的满刻度值时，使比较器的输出电平由高变低，通过组合逻辑电路产生量程自动控制与标志信号（高电平有效）。若Ux位于0～±200 mV，U6-1/2输出高电平，获得有效量程控制信号B1，其余B2～B3为低电平；同理，当被测电压分别在±2 V，±2～±20 V，±20～±200 V范围时，U6-2/2、U7-1/2、U7-2/2分别输出高电平，获得量程控制信号B2、B3和B4，状态转换表如表1所示。
逻辑表达式分别为：B1＝W•X•Y•Z，B2＝┆WX•Y•Z，B3＝WX•Y•Z，B4＝WXYZ。Z＝0为超量程标志信号。
（4） 被测电压极性、小数点位置与超量程的指示信号：被测电压极性显示控制信号由U1-2/4提供，用输出的高或低电平控制“-”或“+”号的显示；小数点位置控制信号由量程自动转换控制信号实现，B1的高电平用于显示测量范围为0～±200 mV的小数点位置，B2的高电平用于显示测量范围为±200 mV～±2 V的小数点位置，B3的高电平用于显示测量范围为±2～±20 V的小数点位置， B4的高电平用于显示测量范围为±20～±200 V的小数点位置，当被测量电压范围在±200 V以外时，不用小数点；超量程指示信号由B4的低电平实现，当B4为低电平时，表明被测电压超过了±200 V的最高上限。
（5） A/D转换、译码、显示电路工作原理：用U1-2/4输出的信号控制数码管最高位“g”段的亮与不亮，实现极性“-”显示。当U4的4个比较器都输出高电平量，便发生了超量程情况，可用它们产生报警与超量显示信号（本系统未考虑）。当程控放大器输出的信号加到U8的3脚，将模拟电压转换为BCD码，并由20、21、22、23脚输出，经U9译码为千、百、十、个四位十进制数，同时，由U8的16、17、18、19脚输出对应的选通信号，共同控制数码管显示测量结果。
4 结 语
本测量系统运用与门、反相器、比较器、多路模拟开关集成电路（C4066）等数字集成电路巧妙组合获得了被电压极性判断、量程自动转换、信号幅度变换、小数点位置显示控制、超量程显示与报警信号。电路结构设计看似复杂，但分立元件少，成本低。具有设置量程方便、电压测量范围宽、功能相对独立且容易扩展、工作稳定可靠等优点，值得借鉴。
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