微电子电路分析与设计篇1
关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才
作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北武汉430068）
中图分类号：G642.423文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]
一、学科背景及问题分析
1.学科背景
21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。
湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
2.存在的问题与影响分析
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。
二、建设思路
电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：
第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。
第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。
第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。
第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。
三、建设内容
微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。
电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LeD封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。
（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其eXCeL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频moSC-V特性测试、pn结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、pn结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。
（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、moS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LeD光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。
（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。
（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LeD封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和部级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。
四、总结
本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
参考文献：
[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.
微电子电路分析与设计篇2
关键词：微电子学；实验室建设；教学改革；
1微电子技术的发展背景
美国工程技术界在评出20世纪世界最伟大的20项工程技术成就中第5项——电子技术时指出：“从真空管到半导体，集成电路已成为当代各行各业智能工作的基石”。微电子技术发展已进入系统集成(SoC—SystemonChip)的时代。集成电路作为最能体现知识经济特征的典型产品之一，已可将各种物理的、化学的和生物的敏感器(执行信息获取功能)和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能。这是一个更广义的系统集成芯片，可以认为这是微电子技术又一次革命性变革。因而势必大大地提高人们处理信息和应用信息的能力，大大地提高社会信息化的程度。集成电路产业的产值以年增长率≥15%的速度增长，集成度以年增长率46%的速率持续发展，世界上还没有一个产业能以这样的速度持续地发展。2001年以集成电路为基础的电子信息产业已成为世界第一大产业。微电子技术、集成电路无处不在地改变着社会的生产方式和人们的生活方式。我国信息产业部门准备充分利用经济高速发展和巨大市场的优势，精心规划，重点扶持，力争通过10年或略长一段时间的努力，使我国成为世界上的微电子强国。为此，未来十年是我国微电子技术发展的关键时期。在2010年我国微电子行业要实现下列四个目标：
(1)微电子产业要成为国民经济发展新的重要增长点和实现关键技术的跨越。形成2950亿元的产值，占GDp的1.6%、世界市场的4%，国内市场的自给率达到30%，并且能够拉动2万多亿元电子工业产值。从而形成了500~600亿元的纯利收入。
(2)国防和国家安全急需的关键集成电路芯片能自行设计和制造。
(3)建立起能够良性循环的集成电路产业发展、科学研究和人才培养体系。
(4)微电子科学研究和产业的标志性成果达到当时的国际先进水平。
在这一背景下，随着国内外资本在微电子产业的大量投入和社会对微电子产品需求的急骤增加，社会急切地需要大量的微电子专门人才，仅上海市在21世纪的第一个十年，就需要微电子专门人才25万人左右，而目前尚不足2万人。也正是在这一背景下，1999年以来，全国高校中新开办的微电子学专业就有数十个。2002年8月教育部全国电子科学与技术专业教学指导委员会在贵阳工作会议上公布的统计数据表明，相当多的高校电子科学与技术专业都下设了微电子学方向。微电子技术人才的培养已成为各高校电子信息人才培养的重点。
2微电子学专业实验室建设的紧迫性
我国高校微电子学专业大部分由半导体器件或半导体器件物理专业转来，这些专业的设立可追溯到20世纪50年代后期。办学历史虽长，但由于多年来财力投入严重不足，而微电子技术发展迅速，国内大陆地区除极个别学校外，其实验教学条件很难满足要求。高校微电子专业实验室普遍落后的状况，已成为制约培养合格微电子专业人才的瓶颈。
四川大学微电子学专业的发展同国内其它院校一样走过了一条曲折的道路。1958年设立半导体物理方向(专门组)，在其后的40年中，专业名称几经变迁，于1998年调整为微电子学。由于社会需求强劲，1999年微电子学专业扩大招生数达90多人，是以往招生人数的2倍。当时，我校微电子学专业的办学条件与微电子学学科发展的要求形成了强烈反差：实验室设施陈旧、容量小，教学大纲中必需的集成电路设计课程和相应实验几乎是空白；按照新的教学计划，实施新课程和实验的时间紧迫，基本设施严重不足；教师结构不合理，专业课程师资缺乏。
在关系到微电子学专业能否继续生存的关键时期，学校组织专家经过反复调研、论证，及时在全校启动了“523实验室建设工程”。该工程计划在3~5年时间内，筹集2~3亿资金，集中力量创建5个适应多学科培养创新人才的综合实验基地；重点建设20个左右基础(含专业及技术基础)实验中心(室)；调整组合、合理配置、重点改造建设30个左右具有特色的专业实验室。“523实验室建设工程”的启动，是四川大学面向21世纪实验教学改革和实验室建设方面的一个重要跨越。学校将微电子学专业实验室的建设列入了“523实验室建设工程”首批重点支持项目，2000年12月开始分期拨款275万元，开始了微电子学专业实验室的建设。怎样将有限的资金用好，建设一个既符合微电子学专业发展方向，又满足本科专业培养目标要求的微电子学专业实验室成为我们学科建设的重点。
3实验室建设项目的实施
3.1整体规划和目标的确立
微电子技术的发展要求我们的实验室建设规划、实验教改方案、人才培养目标必须与其行业发展规划一致，既要脚踏实地，实事求是，又必须要有前瞻性。尤其要注意国际化人才的培养。微电子的人才培养若不能实现国际化，就不能说我们的人才培养是成功的。
基于这样的考虑，在调查研究的基础上，我们将实验室建设整体规划和目标确定为：建立国内一流的由微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验及超大规模集成电路芯片设计综合实验两个实验系列构成的微电子学专业实验体系，既满足微电子学专业教学大纲要求，又适应当今国际微电子技术及其教学发展需求的多功能的、开放性的微电子教学实验基地。我们的目标是：
(1)建立有特色的教学体系——微电子工艺与设计并举，强化理论基础、强化综合素质、强化能力培养。
(2)保证宽口径的同时，培养专业技能。
(3)建立开放型实验室，适应跨学科人才的培养。
(4)在全国微电子学专业的教学中具有一定的先进性。
实践中我们认识到，要实现以上目标、完成实验室建设，必须以教学体系改革、教材建设为主线开展工作。
3.2重组实验教学课程体系，培养学生的创新能力和现代工业意识
实验课程体系建设的总体思路是培养创造性人才。实验的设置要让学生成为实验的主角和与专业基础理论学习相联系的主动者，能激发学生的创造性，有专业知识纵向和横向自主扩展和创新的余地。因此该实验体系将是开放式的、有层次的和与基础课及专业基础课密切配合的。实验教学的主要内容包括必修、选修和自拟项目。我们反复认真研究了教育部制定的本科微电子学专业培养大纲及国际上对微电子学教学提出的最新基本要求。根据专业的特点，充分考虑目前国内大力发展集成电路生产线(新建线十条左右)和已成立近百家集成电路设计公司对人才的强烈需求，为新的微电子专业教学制定出由以下两个实验系列构成的微电子学专业实验体系。
(1)微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验。
这是微电子学教学的重要基础内容，也是我校微电子学教学中具有特色的实验课程。这一实验系列将使学生了解和初步掌握微电子器件的主要基本工艺，工艺参数的控制方法和工艺质量控制的主要检测及分析方法，深刻地了解成品率在微电子产品生产中的重要性。同时，半导体材料特性参数的测试分析系列实验是配合“半导体物理”和“半导体材料”课程而设置的基本实验，通过整合，实时地与器件工艺实验配合，虽增加了实验教学难度，却使学生身临其境直观地掌握了工艺对参数的影响、参数反馈对工艺的调整控制、了解半导体重要参数的测试方法并加深对其相关物理内涵的深刻理解。这样的综合实验，对于学生深刻树立产品成品率，可靠性和生产成本这一现代工业的重要意识是必不可少的。
(2)超大规模集成电路芯片设计综合实验。
这是微电子学教学的重点基础之一。教学目的是掌握超大规模集成电路系统设计的基本原理和规则，初步掌握先进的超大规模集成电路设计工具。该系列的必修基础实验共80学时，与之配套的讲授课程为“超大规模集成电路设计基础”。除此而外，超大规模集成电路测试分析和系统开发实验不仅是与“超大规模集成电路原理”和“电路系统”课程套配，使学生更深刻的理解和掌握集成电路的特性；同时也是与前一系列实验配合使学生具备自拟项目和独立创新的理论及实验基础。
3.3优化设施配置，争取项目最佳成效
由于项目实施的时间紧迫、资金有限。我们非常谨慎地对待每一项实施步骤。力图实现设施的优化配置，使项目产生最佳效益。最终较好地完成了集成电路设计实验体系和器件平面工艺实验体系的实施。具体内容包括：
(1)集成电路设计实验体系。集成电路设计实验室机房的建立——购买CaDenCe系统软件(iC设计软件)、ZeniLe集成电路设计软件；集成电路设计实验课程体系由eDa课程及实验、FpGa课程及实验、pSpiCe电路模拟及实验、VHDL课程及实验、aSiC课程及实验、iC设计课程及实验等组成。
(2)器件平面工艺实验体系和相关参数测试分析实验。结合原有设备新购并完善平面工艺实验系统，包括：硼扩、磷扩、氧化、清洗、光刻、金属化等；与平面工艺同步的平面工艺参数测试，包括：方块电阻、C-V测试(高频和准静态)、i-V测试、Hall测试、膜厚测试(eLLipSometRY)及其它器件参数测试(实时监控了解器件参数，反馈控制工艺参数)；器件、半导体材料物理测试设备，如载流子浓度、电阻率、少子寿命等。
(3)与实验室硬件建设配套的软件建设和环境建设。实验室环境建设、实验室岗位设置、实验课程的系统开设、向相关学院及专业提出已建实验室开放计划、制定各项管理制度。
在实验室的阶段建设中，我们分步实施、边建边用、急用优先，在建设期内就使实验室发挥出了良好的使用效益。
3.4强化管理，实行教师负责制
新的实验室必须要有全新的管理模式。新建实验室和实验课程的管理将根据专业教研室的特点，采取教研室主任和实验室主任统一协调下的教师责任制。在两大实验板块的基础上，根据实验内容的布局进一步分为4类(工艺及测试，物理测试，设计和集成电路参数测试，系统开发)进行管理。原则上，实验设施的管理及实验科目的开放由相应专业理论课的教师负责，在项目的建立阶段，将按前述的分工实施责任制，其责任的内容包括：组织设备的安装调试，设备使用规范细则的制定，实验指导书的编写等。根据专业建设的规划，在微电子实验室建设告一段落后，主管责任教师将逐步由较年青的教师接任。主管责任教师的责任包括：设备的维护和保养，使用规范和记录执行情况的监督，组织对必修和选修科目实验指导书的更新，组织实验室开放及辅导教师的安排，完善实验室开放的实施细则等。
实验课将是开放式的。结合基础实验室的开放经验和微电子专业实验的特点，要求学生在完成实验计划和熟悉了设备使用规范细则的条件下，对其全面开放。对非微电子专业学生的开放，采取提前申请，统一完成必要的基础培训后再安排实验的方式。同时将针对一些专业的特点编写与之相适应的实验教材。
4取得初步成果
微电子学专业实验室通过近3年来的建设运行，实现或超过了预期建设目标，成效显著，于2002年成功申报为"；四川省重点建设实验室"；。现将取得的初步成果介绍如下：
(1)在微电子实验室建设的促进下，为适应新条件下的实验教学，我们调整了教材的选用范围。微电子学专业主干课教材立足选用国外、国内的优秀教材，特别是国外能反映微电子学发展现状及方向的先进教材，我们已组织教师编撰了能反映国际上集成电路发展现状的《集成电路原理》，选用了最新出版教材《大规模集成电路设计》，并编撰、重写及使用了《集成电路设计基础实验》、《超大规模集成电路设计实验》、《平面工艺实验》、《微电子器件原理》、《微电子器件工艺原理》等教材。
在重编实验教材时，改掉了"；使用说明"；式的教材编写模式。力图使实验教材能配合实验教学培养目标，启发学生的想象力和创造力，尤其是诱发学生的原发性创新能力乃至创新冲动。
(2)对本科微电子学的教学计划、教学大纲和教材进行了深入研究和大幅度调整，并充分考虑了实验课与理论课的有机结合。坚持并发展了我校微电子专业在器件工艺实验上的特色和优势，通过对实验课及其内容进行整合更新，使实验更具综合性。如将过去的单一平面工艺实验与测试分析技术有机的结合，将原来相互脱节的芯片工艺、参数测试、物理测试等有机地整合在一起，以便充分模拟真实芯片工艺流程。使学生在独立制造出半导体器件的同时，能对工艺控制进行实时综合分析。
(3)引入了国际上最通用、最先进的超大规模集成电路系统设计教学软件(如CaDenCe等)，使学生迅速地掌握超大规模集成电路设计的先进基本技术，激发其创造性。为了保证这一教学目的的实现，我们对
专业的整体教学计划做了与之配合的调整。在第5学期加强了电子线路系统设计(如eDa、pSpiCe等)的课程和实验内容。在教学的第4学年又预留了足够的学时，作为学生进一步掌握这一工具的选修题目的综合训练。
(4)所有的实验根据专业基础课的进度分段对各年级学生随时开放。学生根据已掌握的专业理论知识和实验指导书选择实验项目，提出实验路线。鼓励学生对可提供的实验设施作自拟的整合，促进学生对实验课程的全身心的投入。
在实验成绩的评定上，不简单地看实验结果的正确与否，同时注重实验方案的合理性和创造性，注重是否能对实验现象有较敏锐的观察、分析和处理能力。
(5)通过送出去的办法，把教师和实验人员送到器件公司、设计公司培训，并积极开展了校内、校际间的进修培训。推促教师在专业基础和实验两方面交叉教学，提高了教师队伍的综合素质。
(6)将集成电路设计实验室建设成为电子信息类本科生的生产实习基地，为此，我们参加了中芯国际等公司的多项目晶圆计划。
加入了国内外eDa公司的大学计划，以利于实验室建设发展和提高教学质量，如华大公司支持微电子实验室建设，赠送人民币1100万元软件(RFiC，SoC等微电子前沿技术)已进入实验教学。
5结语
微电子电路分析与设计篇3
关键词：线路板；微蚀刻废液；电解；循环利用
中图分类号：[o645.17]文献标识码：a文章编号:
引言：目前我国印制线路板（pCB）产业面临经济可持续发展与环境资源的矛盾，并且该矛盾呈现愈演愈烈的趋势。线路板生产中消耗大量的铜，据不完全统计，约占全国铜总消耗的三分之一，同时微蚀刻过程产生大量的高浓度含铜废液/废水外排，严重污染环境。
同时，随着公众环保意识的逐渐增强以及区域环境容量的日益缩减，地方政府法规对于印制线路板行业排放废水的各项指标限制日趋严格，因此，印制线路板行业尾水为达到铜离子的稳定达标排放标准，均以大量加药的手段来解决。但传统的加化学药剂，操作成本高，且造成大量铜污泥产生及排放废水导电度过高(溶解性盐类造成)，导致废水回用难度加大或者根本无法回收使用的后续问题。因此，线路板行业微蚀刻废液的循环利用和铜提取技术尤为值得关注。微蚀刻含铜废液处理及资源化综合循环利用既能产生可观的经济效益，更重要的是改善当前线路板产业的环境污染状况。
当前，线路板微蚀刻废液处理方法主要有两种：化学沉淀法；离子交换法或电解法。前一类方法工艺落后，铜回收不彻底，有二次污染物排放。第二类方法工艺先进，铜回收彻底，废蚀刻液可再生回用，无二次污染物排放。
1、微蚀刻废液电解处理工艺简介
某电子线路板厂配套建设微蚀刻前处理工序，利用微蚀刻工艺，对铜箔板上附着铜箔进行蚀刻，生产所需的电路图形。该工序每天产生约8-12吨微蚀刻废液，主要成分为高含铜废液。
该电子线路板厂在废水处理站内新建了一套微蚀刻含铜废液电解处理装置。微蚀刻废液通过专用管道由生产线自流进入废水处理站的地下储存池，再由储存池泵入微蚀刻废液处理设施进行处理。该设施位于地下储存池上方的地板上，处理工艺为电解，整个设施由电解系统、废水循环系统（含循环管路和地下循环池）和自动加药系统组成，其中电解系统及废水循环系统组成一个闭路系统（即废水由循环池不断从底部泵入电解系统中，在电解系统上方有溢流口，废水在电解的同时也从溢流口流出，并通过回流管流入循环池）。
该处理装置工艺流程如图1、照片1所示，其基本原理是当电流通过电解质溶液时，溶液中的阳离子产生离子迁移和电极反应，即废水中的阳离子向阴极迁移，并在阴极上产生还原反应，使铜金属沉积。
废水在电解系统及循环系统中不断循环处理，当系统中的铜离子降到500mg/l时，即停止电解；电解后的废水全部排入循环池，由循环池再泵入废水处理站高浓度酸性废水集水井（厂内编号t100），与生产线排下来的高浓度酸性废水一起泵入高浓度酸性废水均质池中（厂内编号t101），用来预处理显影褪膜废水（该类废水呈碱性，在酸性条件下溶解的物质会析出成固体，余水进入废水处理系统继续处理）；而产生的含铜量为99%以上的铜板则循环利用，用来代替电镀工序的拖缸板或外售。
该微蚀刻含铜废液电解处理装置设计处理能力为12m3/d（12组电解槽，每组设计处理量为1m3/d），一个处理周期为24小时，处理完一个周期后再从地下储池中泵废水进入微蚀刻循环池，开始下一个周期的处理。
照片1微蚀刻废液处理设施
图1废水处理流程（：废水监测点位）
2、电解处理效率监测及结果分析
2.1监测内容
该微蚀刻含铜废液电解处理装置为间歇式处理，根据处理工序，在微蚀刻循环池中电解处理前、电解处理后各设一个监测点进行采样，每个监测点连续采样四次，监测2个处理周期。监测点位见图1，监测内容见表1，分析方法见表2。
表1废水监测内容
2.2监测结果分析
微蚀刻废液处理设施总铜污染物监测结果见表3。
微蚀刻废液处理设施电解处理前废水总铜均值浓度为5.83×103～5.99×103mg/L，处理后废水中总铜均值浓度为161～163mg/L，电解处理设施对总铜的去除率为97.2～97.3%。
表3微蚀刻废液处理设施监测结果单位：mg/L
3、电解处理微蚀刻含铜废液经济与环保效益分析
3.1处理装置未投入使用前
该厂每天产生15吨微蚀刻含铜废液，未建成微蚀刻含铜废液电解处理装置前，废液外委处理，外委处理费用为250元/吨，每月须投入11.25万元。
3.2处理装置投入使用后
微蚀刻含铜废液电解处理装置投入使用后，微蚀刻含铜废水被提出铜后一部分用作废酸处理脱膜显影废水(节约硫酸用量)，剩余废酸用氢氧化钠来沉淀。每天大约可节约硫酸1.5吨，每天需消耗氢氧化钠约6吨，每天可产出电解铜0.17吨，运营费用大约200元/天(含人工维护、用电，不含设备折旧费)。
3.3经济效益
微蚀刻含铜废液处理经济效益分析见表4。
电解处理装置投入使用后，按每天产生15吨微蚀刻含铜废液，每月运行30天，并根据当前硫酸、氢氧化钠、铜的市场价格进行统计分析，不仅每月可节省11.25万元外委处理费用，而且还可创造约10.55万元经济收入（处理装置购置、基建费未计入）。
表4微蚀刻含铜废液处理经济效益分析
3.4环保效益
通过本处理装置，微蚀刻含铜废液里的铜离子经吸附转化为金属铜板，处理后废水中铜离子浓度大大降低，达到降污减污的作用，很大程度上减轻了废水处理站后续废水的处理负担，确保处理后废水稳定达标排放。
4、电解处理工艺的局限性分析
微蚀刻废液中如含有机物、双氧水、络合物等杂质或废液中铜离子含量较低时，会影响铜离子的吸附速率及铜板品质，微蚀刻废液经电解后变成废酸，需考虑废酸的利用，剩余废酸的处理须消耗大量的氢氧化钠溶液进行中和。目前国内已有环保机构针对电解处理后的废酸回用于蚀刻液的研究。
5、总结与展望
电解处理技术既可处理蚀刻/微蚀刻含铜废液，处理后废酸返回生产线或用于后续废水处理再利用，又可回收其中的品质较高的铜板，后续处理后的废水甚至可达到排放标准。电解处理工艺灵活，易于控制，运营费用不高，尽管现有电解处理技术存在一些局限性，但应用前景仍然广阔。
微蚀刻/蚀刻含铜废液电解处理工艺未来的发展方向是：
（1）回用于酸性或碱性蚀刻液再生的新型电解研制。
（2）耐强酸、抗氧化的电解电极的开发使用，降低槽电压及电能消耗和延长使用寿命。
（3）新型电解反应槽的研究、设计与开发，主要用于印制线路板含铜溶液中铜的回收，并且使处理的废水能直接达到排放标准。
（4）低浓度含铜废液或含其它杂质含铜废水电解处理工艺研究，解决低浓度含铜废液电解富集效率问题及最大限度消除其它杂质对电解效率的影响。
参考文献：
[1]林金堵等，现代印制电路基础CpCa出版，2001.2
微电子电路分析与设计篇4
关键词微波电路；教学实践；教学效果
中图分类号：G642.4文献标识码：B文章编号：1671—489X（2012）30—0056—02
1课程特点
微波电子线路课程是一门研究在微波频段工作的电子器件及其电路组成的专业基础课。微波电子线路一般泛指构成微波系统中各种功能模块的元器件与电路结构，也称为微波有源电路。随着微波半导体材料技术和工艺水平的发展，先后出现半导体二极管、砷化镓金属半导体场效应管、pin二极管和变容管等微波半导体器件，并在微波系统中获得广泛的应用。这种以半导体为核心组成的微波电子线路称为微波固态电路。在微波半导体器件发展的同时，又研制出微波混合集成电路（miC）和单片微波集成电路（mmiC），同时，低噪声集成电路、大规模和超大规模微波集成电路发展迅速，中功率微波发射机实现固态化，但是大功率微波振荡和放大必须依靠微波电真空器件，比如行波管、速调管、磁控管等。这些微波器件在雷达、通信、导航、卫星地面站等得到广泛应用。
微波电子线路课程所学习的内容具有应用广泛、技术难度高、内容更新较快的特点，这要求微波电子线路课程的教学要不断地探索和研究，以适应微波频段电子装备教学和工作的需要。
该课程的学习可以采用微波技术的分析方法，从电磁场的角度去分析，但是比较复杂；也可以等效成电路去分析，这是习惯的分析方法，在分析过程中做一些等效和近似在工程上是允许的，是不影响本质的。学习过程中强调物理概念原理分析、重视实践能力的培养以及最新技术发展在课程中的体现。教学方法体现启发性，重视知识能力、素质的协调发展，注重实践能力和创新能力的培养。
2教学内容设计
根据人才培养方案的要求，该课程教学时间为30大纲学时。依据该课程的课程标准、课程设计，理论教学20学时，实践学时10学时；授课方式上采用理论和实践相结合的教学方式，理论教学上突出岗位任职所需的基础理论，借助实际微波器件的应用介绍，分析微波电子器件和微波设备的发展前景。通过边讲解边实践的方式，加深学员的理解。
具体进度：为了方便学习和知识的交流，首先对微波传输线理论和其他微波无源元器件组成微波无源电路进行回顾复习；对微波无源器件及等效电路，简要介绍一下微波电抗元件、连接元件、终接元件、衰减器和移相器、阻抗匹配器和变换器以及定向耦合器、微波滤波器谐振器、微波铁氧体等的特点和运用。
对微波有源器件分4个模块进行学习。
第一个模块的内容是微波频率变换器（混频器），主要介绍频谱搬移的原因、原理及工作过程。采用数学的方法对频率变换的原理进行定量分析，并结合实际的频率变换电路进行讲解。进而介绍微波混频器件即微波二极管工作原理，重点分析微波混频器的特性和主要技术指标，介绍各种微波混频器的工作原理，最后讨论微波混频器的镜像回收。
第二个模块内容是微波晶体管放大器，主要介绍微波晶体管低噪声放大器。与低频放大器相比，微波放大器是采用S参量作为分析和设计放大器的主要网络参数，说明S参数（分布参数）与集总参数的区别、微波双极型晶体管低噪声放大器和微波场效应管低噪声放大器设计方法、使用特点与应用场合，讨论以双极型晶体管放大器为主。
第三个模块内容是微波控制器件与微波控制电路。微波控制器件是组成微波控制电路的重要部件，主要讲述微波控制电路及其应用，包括微波开关、数字移相器、电调衰减器、微波调制器及限幅器等。微波控制元件有微波半导体器件和微波铁氧体器件，重点内容是微波pin二极管的原理及其组成。
最后一个模块内容是微波电真空器件。尽管近年来微波半导体器件得到迅速发展，微波电真空器件仍然有存在的必要性。主要介绍三大电真空器件即磁控管、速调管、行波管的结构、工作原理和应用特点。
3教学方法设计
教学改革的核心是教学方法的改革，教学方法要体现在整个课堂教学过程中。在教学方法上，基于任职教育学员底子薄、基础差、学习水平参差不齐的现状，力求避免单纯的注入式，改用启发式、讨论式、答辩式的教学方法。将课堂讲授、课内讨论、课外自学、技能训练等合理结合，把教学过程分为课题引入、设疑激学、讲练结合、精选例题、总结巩固等环节进行教学实践。课题引入阶段尽量由设计实例或工程实际问题引入课题，即在介绍一些重要章节前，列举一个设计实例或工程实际问题，通过分析、设计，引入相关知识和理论，等学员的兴趣被调动起来，并产生诸多疑问时再进行内容讲解。而有实验条件的内容要争取进行现场教学，讲练结合。即将课堂讲授与技能训练合理结合起来，有些教学内容可以安排在实验、实训中进行，边讲边练，讲练结合。边讲边练主要用于介绍微波电路工作原理后，由学员对电路的功能及外部特性进行测试；讲练结合则是由学员根据微波电路的功能对电路进行测试后，由教师和学员对测试结果进行讨论，归纳总结，以加深对理论的理解。这样，将教学过程放在实验、实训中，有利于学员实现由感性到理性的自然过渡，在边学边练中更深刻地领会所学知识，在头脑中建立起理论与实际的联系，使学员逐步提高学习能力和实践技能，引导学员将基本理论、基本分析方法应用于解决实际问题。
4考核方式设计
该课程的教学以提高学员的综合能力素质为最终目标，考核方式采用对教学全过程综合评估，具体考核环节包括4个环节：课堂表现、实验成绩、创新能力和课程结束考试。在4个方面进行加权，综合评估后得出学习成绩。
1）课堂表现：根据学员的课堂表现进行评价，包括学员功能的积极性、互动性、课堂回答问题的质量等。重点考查学员学习态度、课堂表现等情况。
2）实验成绩：实验环节的定位在于使学员加深对理论的理解和增强实践能力。通过观察学员实验的科学性、规范性，根据实验科目的完成情况进行评价。
3）创新能力：由于微波电子线路是一门实践性很强的课程，创新能力通过学员的小制作和参与科技创新活动等情况来评估。考核重点在于学员对理论知识的掌握以及相应的实践能力。
4）课程结束考试：课程结束考试主要考查对微波器件、电子电路的理论知识的理解掌握情况和综合应用能力。
5教学效果分析
微波电子线路课程已经在雷达、通信等专业的多个教学班进行讲授，从教学效果来看，学员对微波电子线路的有关理论有了深入的认识，顺利地从集总参数的低频电子线路跨入分布参数的微波器件和微波电子线路的分析运用，实验技巧、动手能力得到锻炼和加强。存在的问题主要是有的课易放难收，学员在讨论中思维纵横捭阖，天马行空，致使教学任务完不成；课堂教学的内容丰富了，学员的基础知识掌握得又不够牢。但总的说来，收获总是多于问题。该课程教学设计的实施培养了学员的创新精神和多元化思维，学员的成长与进步非常显著。
参考文献
[1]周道雷.任职教育理论与实践研究[m].北京：军事科学出版社，2009.
微电子电路分析与设计篇5
关键词：实验教学设计性实验微分电路
前言
实验教学对提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊的不可替代的作用，实验教学质量的好坏直接关系到人才培养质量的高低。我院电工电子实验室改革了实验室管理体制，优化了实验室布局结构，多渠道筹资改善了基础教学实验条件，修订了教学计划，优化了实验课程体系，更新了实验教学内容，开出了综合性、设计性实验，实验室开放也逐步实现并取得了良好的效果，在2007年被评为陕西省省级电工电子实验教学示范中心。笔者在此谈谈实验教学改革中设计性实验的方法和效果。
电路分析基础实验课程没有独立设课，它与相应的课程内容密切相关，其特点是实验内容多而广，主要为验证性实验，所以在实验课程中主要是把课本中学到的理论知识搬到实验课上，按照实验讲义中给出的实验内容和步骤按部就班地进行实验，学生虽然动手做了实验，但只是“被动实验”，学生的创新能力没有得到充分发挥，教学效果不尽如人意。因此本实验课采取强化基本技能训练，增加综合性实验，增设创新性实验设计的实验教学方法，以进一步深化电路实验教学改革。同时，在基本技能扎实准确的基础上充分调动学生学习的积极性和主动性，培养学生的综合能力和创新意识。设计性实验的改革主要确定学生在实验过程中的主体地位，这样更加体现了学生预习实验的重要性，学生熟悉实验原理后，设计属于自己的实验，从设计实验内容、步骤，计算实验元器件参数，到使用实验器材都是由学生自行完成，充分激发了学生的实验兴趣和创新思维，学生自己完成实验任务，让学生的动手能力及创新能力得到了发挥。下面以微积分电路的设计与实现为例论述。
1.微积分电路的设计与实现原理简述
1.1微分电路设计原理
微分电路是RC充放电电路，但微分电路必须满足两个条件：
a.输出电压必须从电阻两端取出。
b.时间常数τ=RC?垲t，t为方波脉冲脉宽，即t=t。通常应使脉冲脉宽t至少比时间常数τ大5倍以上，即5τ=5RC≤t。
若取R=R，则C≤t/5R,u=u=i•R≈RC。
表明输出电压u与输入电压u对时间的微分成正比，电路称之为微分电路。
1.2积分电路设计原理
积分电路也是RC充放电电路，积分电路也必须满足两个条件：
a.输出电压必须从电容两端取出。
b.时间常数τ=RC?垌t，t为方波脉冲脉宽，即t=t。通常应使时间常数τ至少比脉冲脉宽t大5倍以上，即τ=RC≥5t。
若取R=R，则C≥5t/R，u=u=?蘩idt≈?蘩udt。
可见输出电压和输入电压成积分关系，因此称这种电路为积分电路。
2.实验要求
做实验前复习微分电路和积分电路的有关内容，熟悉响应的性质、响应曲线的画法。在做本次实验前必须有完整的实验预习设计报告，清楚地写出本次实验的原理内容，有关电子元件在直流状态、交流状态的工作情况，熟悉常用实验仪器的作用和使用方法及注意事项，提出实验中所需设备、用途、数量，简述测试原理。实验报告中写出实验的测试及分析过程（用流程框图说明元器件的辨别过程），绘出电路原理图，列出参数的计算过程，画出实验中所观察到的波形，并和预习报告中的波形作比较。在实验的过程中注意用电安全，实验教师为学生提供所需的仪器和元件，实验由学生自主设计完成。
3.设计任务
3.1设计任务
设计一个简单的RC微分电路，将方波变换成尖脉冲波。设计一个简单的RC积分电路，将方波变换成三角波。
3.2设计条件
3.2.1输入信号频率为1kHz、输入信号电压U为1.6V的方波信号。
3.2.2给定元件参数范围（从下列参数中选择满足实验条件的一个电阻和一个电容）。
电阻：功率1/8w阻值1K5.1K10K100K1mΩ
功率1/4w阻值1K5.1K10K100K1mΩ
功率1/2w阻值1K5.1K10K100K1mΩ
电容：耐压值1.6V容量1000p3300p0.01μF0.1μF1μF
耐压值4V容量1000p3300p0.01μF0.1μF1μF
耐压值6.3V容量1000p3300p0.01μF0.1μF1μF
微分电路实现条件，确定电阻的阻值大小，电容的容量大小。
根据以上所给出的条件学生可以自行设计实验参数，下列为其中一组参考值，
f=1kHz?圯t=0.001s?圯t==0.0005s
τ=RC?垲t
5RC≤t，5RC≤0.0005s
从参数表中取定R值或C值求另一参数。
说明电阻的功率和电容的耐压要求或电阻的功率为1/8w，电容的耐压值为4V。
依据积分电路实现条件，确定电阻的阻值大小，电容的容量大小。
下列为参考值：
f=2kHz?圯t=0.005s?圯t=0.00025s
τ=RCk?垌t
RC≥5t，RC≥5×0.0005s
从参数表中选取R值或C值，求另一参数。说明电阻的功率和电容的耐压要求或电阻的功率为1/8w，电容的耐压值为6.3V。
学生设定好参数后，就可以根据实验原理选择实验仪器，设计实验步骤，完成实验内容，记录实验数据和波形，最后完成实验报告。
学生在做此类实验前要做好设计工作，实验前指导教师要仔细检查学生设计报告的合理性，指出方案中的不足、缺陷与错误，并提出修改意见，然后分组组织学生讨论，交流设计方案，互相取长补短，集思广益，开拓思路。
4.经验与体会
学生自主设计实验，能增强学生的动手能力和工程设计能力，调动学生的积极性，通过设计实验参数和选择实验仪器，增强学生对理论知识的理解，掌握常用实验仪器的使用。据了解，目前国内一些重点学校的实验正从验证性实验过渡到设计性实验，以利用实验课程充分使学生的动手能力和创新能力上一个新水平。我实验室结合我校的实际情况，已经在两届学生中实施了设计性实验教学改革，学生的反映良好，对电路分析基础实验课程的兴趣很高，受到了学生普遍欢迎，也收到了良好的教学效果。实践证明，这种实验教学改革是成功的，它具有以下几个优点：学生对于这种新的实验教学模式感兴趣，能充分调动学生学习的积极性；学生要设完成设计任务就必须复习课本中的理论知识，加深了对理论知识的理解；能够培养学生创造性思维的能力，使学生的个性得到充分的展示。
结语
本文为立足电路分析基础实验课程改革，以微分电路设计与实现为例，讨论了设计方案、思路，目的是提高学生的综合设计和创新能力。希望能和广大实验教师交流此类实验，从而达到提高实验教学水平的目的。
参考文献：
［1］杨绍斌.指导学生自行设计实验，启发学生创造思维.实验教学与改革.陕西示范大学出版社，2004，（4）.
［2］刘德文.实验室管理［m］.西北大学出版社，1986.
［3］唐胜安.建立新型实验教学课程体系［J］.实验室研究与探索，2002.21，（4）：13-14.
微电子电路分析与设计篇6
关键词：特色专业建设；复旦大学；微电子学；创新人才培养
复旦大学“微电子学与固体电子学”学科有半个多世纪的深厚积累。20世纪50年代，谢希德教授领导组建了全国第一个半导体学科，培养了我国首批微电子行业的中坚力量。60年代研制成功我国第一个锗集成电路。1984年，经国务院批准设立微电子与固体电子学学科博士点，1988年、2001年、2006年被评为国家重点学科。所在一级学科于1998年获首批一级博士学位授予权，设有独立设置的博士后流动站和长江特聘教授岗位，建有“专用集成电路与系统”国家重点实验室，1998年和2003年被列入“211”工程建设学科，2000年被定为“复旦三年行动计划”重中之重学科得到学校重点支持，2005年获“985工程”二期支持，建设“微纳电子科技创新平台”。
长期以来复旦大学微电子学教学形成了“基础与专业结合，研究与应用并重，创新人才培养国际化”特色。近年来，在教育部第二批高等学校特色专业建设中，我们根据国家和工业界对集成电路人才的要求，贯彻“国际接轨、应用牵引、注重质量”的教学理念，制定了复旦大学“微电子教学工作三年计划大纲”并加以实施，在高端创新人才培养方面对专业教学的特色开展了深层的挖掘和拓展。
一、课程体系的完善和课程建设
微电子技术的高速发展要求微电子专业课程体系在相对固定的框架下不断加以更新和完善。
我们设计了“复旦大学微电子学专业本科课程设置调查表”，根据对于目前工作在企业、大学和研究机构的专业人士的调查结果，制定了新的微电子学本科培养方案。主要修改包括：
（1）加强物理基础、电路理论和通信系统课程。微电子学科，特别是系统芯片集成技术，是融合物理、数学、电路理论和信息系统的综合性应用学科。因此，在原有课程基础上，增加了有关近代物理、信号与通信系统、数字信号处理等课程，使微电子学生的知识覆盖面更宽。
（2）面向研究、应用和学科交叉的需要，增加专业选修课程。如增加了电子材料薄膜测试表征方法、射频微电子学、铁电材料与器件、perl语言、计算微电子学、实验设计及数据分析等课程，为本科生将来进一步从事研究和应用开发打下基础。
（3）强调能力和素质训练，高度重视实验教学。开设了集成电路工艺实验、集成电路器件测试实验、集成电路可测性设计分析实验及专用集成电路设计实验等从专业基础到专业的多门实验课。
在课程体系调整完善的同时，还对于微电子专业基础课和专业必修课开展了新一轮的课程建设。包括：
（1）精品课程的建设。几年来，半导体物理、集成电路工艺原理、数字集成电路设计经过建设已经获得复旦大学校级精品课程。其中半导体物理和集成电路工艺原理课程获得学校的重点资助，正在建设上海市精品课程。另有半导体器件原理和模拟集成电路设计正在复旦大学校级精品课程建设之中，有望明年获得称号。
（2）增加全英语教学和双语教学课程。为了满足微电子技术的高速发展和学生尽快吸收、学习最新知识的需求，贯彻落实教育部“为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”的要求，在本科生专业课的教学中新增全英语教学课程3门，双语教学课程4门。该类专业课程的开设也为微电子专业的国际交流学生提供了选课机会。
（3）教材建设。为了配合课程体系的完善和补充更新专业知识，除了选用一些国际顶级高校的教材之外，还依据我们的课程体系组织编写了一系列专业教材和论著。有已经出版的《深亚微米FpGa结构与CaD设计》、《modernthermodynamics》、《现代热力学－基于扩展卡诺定理》，列入出版计划的《半导体器件原理》、《超大规模集成电路工艺技术》和《计算机软件技术基础》。另外根据课程体系的要求对实验用书也进行了更新。
为了传承复旦微电子学的丰富教学经验和保证教学质量，建立了完备的教学辅导制度，如课前试讲、课中听课及聘请经验丰富的退休老教师与青年教师结对子辅导等。每学期听课总量和被听课教师分别均超过所授课程和任课教师人数的50%以上。对所有听课结果进行了数据分析，并反馈给任课教师，为教师改进教学提供了有益的帮助。在保证教学内容的情况下，鼓励教师尝试新的教学手段，实现所有必修课程的电子化，建立主要必修课程的网页，完全公开提供所有课件信息，部分课件获得超过15000次的下载量。青年教师还独创了“移动课堂”的授课新方法，该方法能够完整复制课堂教学，既能高清晰展示教学课件的内容，又能把教师课上讲解的声音、动作及临时板书全部包含在内，能够使用大众化的多媒体终端进行播放，随时随地完美重现课堂讲解全过程。
通过国际合作的研究生项目及教师出国交流，复旦大学微电子学专业教师的教学水平得到进一步提升。在研究生的联合培养项目（如复旦-tUDelft硕士生项目、复旦-KtH硕士生/博士生项目等）中海外高校教师来到复旦全程教授所有课程，复旦配备青年教师跟班听课和担任课程辅导。这使得青年教师的授课理念、授课方式及授课水平都有大幅提高。同时，由于联合培养项目及其他合作项目，复旦的青年教师也被邀请参与海外高校的教学，担任对方课程的主讲，青年教师利用交流的机会，引进海外高校的一些课程用于补充复旦微电子的培养方案。这些都为集成电路专业特色的挖掘和拓展起到重要的作用。
经过几年的努力，微电子专业的教学水平普遍得到提升，在教学评估中得到各个方面的好评。
二、培养方法的改进和创新
培养适应时代要求的微电子专业创新人才也需要在培养方法上加以改进和创新。
针对微电子工程的特点，在坚持扎实的理论的基础上，强调理论联系实际，开展实践能力训练。在学校的支持下，教学实验室环境得到及时更新，几个方面的实验教学在国内形成特色。
（1）本科的集成电路工艺实验可以在学校自己的工艺线上完成芯片的清洗、氧化、扩散、光刻、蒸发、腐蚀等基本工艺制作步骤，为学生完整掌握集成电路制造的基本能力提供了很好的实际训练。
（2）在集成电路测试方面，结合自动化测试机台（安捷伦SoC93000ate），开设了可测性设计课程，附带实验。
（3）集成电路设计课程都附带课程项目实践，培养了学生实际设计能力和素质，取得很好效果。
通过课程教学训练学生创新思维和分析问题的能力。尝试开设了部分本科生和研究生同时共同选修的研讨型课程。在课程学习的过程中，本科生不仅可以得到研究生的指导，在课堂上就某些课程内容进行探究，还可以在开展课程设计时在小组内和研究生同学共同开展小型项目研究，对于提高本科生进一步学习微电子专业的兴趣和培养他们发现问题解决问题的能力有很大的帮助。
参加科研无疑是培养学生创新能力的一个最为有效的途径。配合复旦大学的要求，微电子学专业在本科阶段，持续设置多种科研计划，给予本科生进实验室开展科研以支持。
（1）大一的“启航”学术体验计划。计划鼓励大一学生在感兴趣的领域进行探究式学习和实践，为学生打造一个培养创新意识，锻炼学术能力的资源平台。“启航”学术体验计划的所有学术实践项目均来自各个微电子专业的导师，学生通过对感兴趣的项目进行申报与自荐的形式申请加入各学术实践小组。引导学生领略学科前沿，体验研究乐趣。
（2）二、三年级曦源项目。项目建立在学生自主学习和创新思想的基础上，鼓励志同道合的同学组成研究团队，独立提出研究方向，寻找合适的指导教师。加入自己感兴趣的研究方向的团队。在开放课题列表中寻找合适的课题方向，并向该课题指导教师进行申请。还有更多的学生在大三甚至更早就进入各个研究小组，参与教授领导的各类部级、省部级项目及来自企业、海外等的合作项目的研究。在完成的计划和项目成果之外，学生们还在收集文献资料、获取信息的能力，发现问题、独立思考的能力，运用理论知识解决实际问题的能力，设计和推导论证、分析与综合的能力，科学实验、发明创造的能力，写作和表说的能力等方面，都有不同的收获。
通过学生参加国际交流活动及外籍教师讲授课程给学生提供国际化的培养，提供层次更高、路径多元的培养方案，培养了学生的国际化眼光，开拓了学生的培养渠道。
几年来，微电子学专业学生的出国交流人数逐年增长，从2008年起，共有20位本科生赴国外多个高校交流学习。交流的项目包括双学位、长学期和暑期项目等，交流时间从3个月到2年不等，交流学校包括美国（耶鲁、UCLa等）、欧洲（伯明翰、赫尔辛基等）、日本（早稻田、庆应等）及我国港台高校。大多数同学在交流期间的学习成绩达到交流学校的优秀等级，同时积极参加交流学校教授小组的科研工作，得到了很好的评价。个别同学由于表现优异在交流结束回国后被对方教授邀请再次前去完成毕业论文；也有同学交流期间）参加国际级大师的科研小组工作，获益匪浅，直研后表现出强于一般研究生的科研能力。可以看到，国际交流不仅为同学们提供了专业知识和研究能力的不同培养模式，也为他们提供了更加广阔的视野和体验多种文化的机会，为他们今后的发展和进步打下了很好的基础。自特色专业建设以来，每学期均新开设“前沿讲座”课程，课程内容不固定，授课人为聘请的海外教师，有的来自海外高校，有的来自海外企业，课程均为全英语课程或双语教学课程。这类课程直接引进了海外高校的课程和教学方式，不仅学生受益，同时也培养了复旦微电子专业的青年教师。企业还提供与课程内容直接相关的软件，在改善教学环境的同时，还为学生参加科研提供了培训。
经过2年多特色专业项目的建设，复旦微电子学专业在巩固已有教学特色基础上，在高端创新人才培养方面进行了深层的挖掘和拓展，取得了一系列的成果。
微电子电路分析与设计篇7
关键词：微电网；LabView；数据监测；实时控制
中图分类号：tm76文献标识码：a
0.引言
中国现阶段的环境问题日益严重，过多地依赖于不可再生的能源是其中的一个重要原因。新能源的科学利用可以有效地减缓环境污染和能源枯竭带来的一系列不良影响。科学合理地整合利用可再生能源成了当前的重要议题。微电网的出现可以将风能、太阳能、光能等可再生的新能源转换为电能，并且可以行使统一、集中使用。
在微电网系统中，负荷结构复杂多变。数字控制器件和功率电子器件的使用使得现在的电力设备对电磁干扰十分敏感。对于传统设备来说电压扰动等微小的变化是无关紧要的，但是对于现代的用电设备会造成很大的影响，会影响电子控制系统的正常工作，影响生产并造成不可逆转的损失。因此对微电网系统中的电能进行实时地监控，可以及时发现系统中的问题，为深入研究微电网系统的电能质量问题提供科学的依据，因此对微电网实验平台监控系统的研究具有重大的意义。徐瑞等提出了一种基于电力线载波通信的Lonworks控制网络，并用组态王实现的微电网监控系统。张海峰等提出了3个逻辑层构成的微电网监控系统。本文针对微电网实验平台的具体结构特点，提出了基于LabView的监控系统设计方案并实现了设计方案。
1.微电网实验平台介绍
本文所述的实验平台为小型微电网实验平台，其结构图为图1所示。实验平台的支路硬件包含3条单相光伏发电支路，分别为单晶光伏阵列（最大功率3150w）、多晶光伏阵列（最大功率3150w）和薄膜光伏阵列（最大功率2940w），电动汽车支路（额定功率5kw，输出电压aC220v+-5%），可编程交流RLC负载aCLt-3803H支路（总装机容量99.99kVa），可编程交流电源支路（Chroma61512），和单相负载aCLt-2202H支路。母线电压为aC380V，接线方式为三相四线制。上位机监控系统作为实验平台的监控核心，实时监控整个平台的运行状况确保其稳定安全运行，其硬件包含研华工控机1台、飞利浦液晶显示屏1台、研华pCi-1680研华pCi-1762数据采集卡两块，软件采用LabView进行编程。
2.微电网实验平台监控系统的需求分析
根据本文的微电网实验平台的具体要求，本监控系统需求包括可编程交流电源监控、可编程交流负载监控、三相交流负载监控、RLC单相负载监控、电动汽车单相负载监控、1-3号光伏单相负载监控、三相交流负载及故障实验监控以及微电网实验平台的整体监控等功能。确保微电网实验平台可以在孤岛和并网模式下稳定安全地运行。
2.1微电网实验平台各支路监控
文章标题中尽量避免使用生僻的英文缩写。各个支路的监控设计要满足微电网实验平台具体要求，支路的监控模块要对支路的实时运行信息进行全面地监控。对各支路的数据信息进行有效地采集和分析，这些信息包括各支路的电流数据、电压数据、有功功率、无功功率、功率因数等。还要根据各支路的数据信息控制各支路的运行状况。此外根据各个支路的具体特点，支路的监控设计要满足其具体要求。
2.2微电网实验平台整体监控
整体监控系统要对微电网实验平台运行进行综合监控，包括整体运行模式的选择，采集公共接触点电压、母线电压、母线电流、母线输出功率、母线输入功率、外网与实验平台的交换功率等一系列数据信息。整体监控系统还要根据采集上来的信息对实验平成实时可靠地控制。此微电网实验平台采用主从控制，具体实现为孤岛运行时可编程交流电源作为主控电源，其中电动汽车双向变换器采取U/f控制，其他变换器为p/Q控制。并网运行时连接在母线上的变换器均采用p/Q控制。
3.监控系统设计及实现
本监控系统是根据微电网实验平台的功能进行分析和设计的，监控系统要具备的功能包括微电网实验平台感知控制保护系统电气主接线远控、状态监控、电力参数采集以及数据存储。初步确立程序中的各个子模块、子程序，进一步确立它们之间的配合关系，在设计的过程中，主要确立的是模块的构成，为具体的开发打下基础。本设计中所开发的LabView程序项目中应该有监控主界面、远程控制程序、状态监测程序、串口通信程序和数据库程序等。在主界面上可以控制其他用于分析的子程序模块，各个模块组合支撑整个监控系统，从而能够通过上位机实现各支路的断路器及单相支路接触器的远程控制，即通过监控主界面的开关按键实现远程分合闸操作；可以对断路器及单相支路接触器分合闸状态进行监控，断路器脱扣时，监控界面发出警告信号；完成投入运行的支路的数显多功能表的电流、电压、有功无功等数据采集，最后对相应的数据进行存储以便随时查看历史数据并进行数据分析。QF1-8为实验平台中断路器，pt1-8为各个支路电表，具体的监控系统流程图如图2所示。
3.1软件平台LabView
LabView是一个面向用户的编程工具，可以灵活地设计系统的界面。图形化的控件对应于实际仪器的控件，在软件平台中使用线条将他们连接起来就能完整实现代码的编写。其可以在系统的远程控制、数据采集、传输和显示存储等环节提供开发工具，在使用它进行系统设计、测试和监控时，应该对要进行测试的目的和实现的顺序有一个清晰的认识，然后根据设计选择相应的图形化控件进行编程，能提高工作效率，减少程序开发的时间。
在监控系统中，大部分的功能是实现数据的采集与控制，使用数据流模式来处理这些数据最为方便，也降低流程图的复杂度，因此利用LabView编写监控系统是合理的选择。
3.2数据采集及控制设备
为了使LabView设计的虚拟仪器能够获取到实际仪器的数据，基于计算机的数据采集板卡产品有很好的应用前景。在本研究实验平台的监控系统设计中，为了实现人机交互，能够在上位机控制开关的开合及显示开关的状态，需要以pCi-1762板卡为硬件平台，借助研华公司的LabView驱动程序提供的子函数，设计数据采集模块程序。接口针脚定义和实物接线如图3所示。图4为LabView数据采集具体程序图和开关远程控制程序图。
3.3数据存储
在微电网实验平台监控系统中应该首先生成access数据库表格，所以在系统初始化时就要建立数据库的表格，初始设置子Vi中包含存储的位置和存储的周期，这个存储位置和存储周期可以根据自己的需要和系统的要求自定义设定，设定的存储位置为D：＼＼交流微电网数据库，数据库存储周期为1000ms。在系统运行时就会将创建的数据库.mdb格式文件存储在相应文件夹中。建立数据库的程序框图如图5所示。
3.4监控系统实现及运行
微电网实验平台监控上位机包括本实验平台的各个分支器件，以及综合监控。主监控界面如图6所示。
下面以隔离变压器支路为例介绍监控系统实际运行状况，系统运行中查看波形，并网运行时，接入光伏支路和可编程交流负载支路，隔离变压器支路的实时电压和电流曲线如图7和图8所示。
由于pt1电表采集的是连接大电网的数据，所以三相的电压值保持在226V左右。
通过实验存储的数据库，可以查看已保存的历史数据，存储的周期为1000ms，所以每1秒钟写入的数据都可以查询到，以便进行分析处理。图9为运行时可编程交流负载支路生成的数据表，通过对生成的数据表中的数据处理可以绘制出其具体的功率曲线图。
结论
本文针对微电网实验平台系统，通过对系统的实际需求分析设计了合理的监控系统，并基于labview实现了所设计的系统。经过实际的运行验证了所设计系统具有运行稳定，安全可靠的特点。可以为实验平台的安全运行提供科学的保障。
参考文献
[1]陈昌松，段善旭，殷进军.基于发电预测的分布式发电能量管理系统[J].电工技术学报，2010，25（3）：150-156.
[2]王志霞，张会民，田伟.微网研究综述[J].电气应用，2010（6）：76-80.
[3]张丹，王杰.国内微电网项目建设及发展趋势研究[J].电网技术，2016（2）：451-458.
[4]刘畅，袁荣湘，刘斌，等.微电网运行与发展研究[J].南方电网技术，2010（5）：43-47.
微电子电路分析与设计篇8
随着工业技术的快速发展,特别是微电子技术的深入推广及应用,微电子制造工程作为一个新兴的人才培养专业涌现并得到了广泛关注。近年来,电子制造业已逐步成为我国的支柱产业之一,已成为全球电子信息产品的主要制造基地,社会对各类高级电子制造工程师需求强劲,微电子组装与封装人才需求迅猛增长,电子制造飞速发展对人才培养模式提出了新的要求。
1微电子制造工程专业人才培养目标
微电子制造工程人才培养的目标是力求使学生具有微电子工程学、电子组装、电子封装、微电子元件制造、集成电路制造、微焊接互连工程学与基板工程学的基本理论,掌握微电子制造过程的系统设计、工艺设计、系统检测、设备运行与可靠性、可维护性设计、复杂设备的运行与维护等专业知识和技能,可在微电子元器件制造、集成电路制造、微电子封装、电子组装以及印制电路板制造等电子制造服务领域,从事研究、设计、开发、运行保障、生产组织管理及其它工作的具有实践创新能力的工程技术人才。
微电子制造工程人才培养具体应获得以下几方面的知识和能力:(1)较系统的掌握微电子制造工程的技术理论基础,主要包括工程力学、微电子工程学、电路分析基础、电子设备精密机械设计、电子工程材料、微电子元件与半导体制造技术、微电子封装技术、电子组装技术、可测试性、可维护性等;(2)具有较强的实际动手能力,能对复杂的微电子制造设备进行基本的运行操作、调试维护和初步的故障诊断分析;(3)具有本专业必需的设计、制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能;(4)具有较宽的知识面与知识更新能力,了解本技术领域的学科前沿及发展趋势;(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力;(6)具有较强的自学能力和创新意识。
2微电子制造工程专业人才培养方法
由于微电子制造工程具有的专业跨度大、知识更新快、实践性强等特点,因此,在微电子制造工程人才培养过程中需要打破现有人才培养手段,体现以实践为主体的教学理念,在专业教学体系中引入以创新性试验设计为主、以科研为辅的教育理念,倡导实行以工艺为主线的实践创新教学体系,以理论学习为基础、重点改革试验设计、引入创新性设计试验、引入科研,通过边学习、边设计、边实践、边创新的教育过程,培养学生的系统开发、技术研究与认知能力、创新意识和创造能力,提高其综合素质。
具体说来,从以下方面着手培养学生的能力:(1)在构建微电子制造工程为主线的实践创新教学体系的基础上,引入创新性设计试验,提供创新的氛围,培养创新意识。即在教学过程中,鼓励教师把创新性设计试验引入课堂,通过设置符合学生创新能力培养的试验内容,引导学生进行探索式学习,培养学生的创新意识。(2)设置创新情景,培养创新技能。建设学生创新实验室,为学生科技活动提供实验环境。实验室实行开放式管理方式,学生在一个真实的创新环境中,充分利用课余时间到实验室进行创新活动。(3)提供多样化的学习方式,培养学生的创新思维。即在专业课程中,教师划定一些范围,支持和鼓励学生通过自学思考提出问题并自行解决问题,有利于发挥学生的想象能力,培养学生的创造性思维。
3微电子制造工程专业人才培养的教学改革
微电子制造工程是理论性与实践性都很强的一门学科,要求培养的人才必须具有创新精神和实践能力,现有的纯理论式教学方式难以让学生具备实际的操作技能,无法培养出满足企业用人的要求的具有创新精神的优秀人才。因此,微电子制造工程人才培养的教学改革方法具体如下。
(1)创新实践教学体系。
在微电子制造工程的教学体系改革中,包括理论知识和实践教学两大部分内容,以理论学习为基础、同时强调实践教学,实践教学提倡的是以微电子制造工艺为主线的实践创新教学体系。改革的指导思想是:强调就业方向,注重技能培养,强调行业特点,注重企业需求。“教室——试验室一体化”、“教学——生产一体化”、“教材——技术文件一体化”、“教师——工程师一体化”的教育理念。
(2)打造面向产业链的知识体系。
微电子制造工程的知识体系科研从“纵向”整合与“横向”整合两个方面精心设计,顺应先进电子制造技术内在要求,在“纵向”上依据电子制造产业链这条主线来设立相关主干课程,主要包括半导体制造技术、微电子封装技术、印制板设计与制造技术、电子工程材料、电子组装技术、电子制造专用设备等,在“横向”上突破学科界限,为配合“纵向”主线设立相关课程,主要包括微电子可靠性工程、热设计、电磁兼容设计、电路设计等。
(3)突出创新能力培养,把科研引入课堂。
充分结合教师科研项目,有效进行项目分解,将具有一定基础理论及较强实践性的子课题向学生,吸收本专业学生参与科研项目的研究工作,激发学生的科技能力、工程意识和创新能力,从而形成一套有利于培养学生的工程实践能力、技术开发能力、创新精神的教育新机制。
(4)构建校企联合培养环境。
普适人才培养和定制人才培养相结合,在普适人才培养中,学生可充分涉及教师科研项目、校企联合实验室等实践环境,培养出一定普适性的人才,其优点是基础面宽,人才可塑性强;在定制人才培养中,可依托校企联合培养环境,预先签订人才就业意向,根据企业需求,设计人才培养方案。在课程体系中紧密结合企业需求,增加应用性的新课程,拓宽学生的应用知识面;通过整合课程设计系列,强化学生的工程意识和实践能力的培养;通过生产实习与毕业设计环节直接与企业实际课题的结合,加强学生综合运用专业知识解决实际问题的能力。
4微电子制造工程专业人才培养实践
桂林电子科技大学是我国首先设置该专业的工科高等院校。自2003年专业设置以来,国内外许多知名企业与科研机构纷纷关注,使得本专业在业界享有盛誉,成为桂林电子科技大学的特色专业和优势专业。通过上述培养模式,桂林电子科技大学与国内著名的部分电子制造企业(如纬创资通(中山)有限公司、伟创力电子科技(上海)有限公司)等知名企业建立良好的校企联合培养关系,构建了科泰、VaLoR等多个联合实验室,培养的学生理论基础扎实,创新性强,就业率高,得到了企业的广泛欢迎。
微电子电路分析与设计篇9
关键词：课程开发；工作过程；能力；产品设计制作；实训项目
中图分类号：G423.07文献标志码：a文章编号：1674-9324（2012）04-0241-02
教高200[6]16号文作为我国高等职业教育的重要指导性文件明确指出，高职高专教育要突出学生实践能力的培养[1]。作为建筑行业类院校，我院开设的应用电子技术专业采取“411”人才培养模式，其中两个“1”分别是指第五学期在校内开展的专业能力综合训练课程（包括《智能建筑电子产品设计与制作》、《智能建筑设备施工与调试》两门课程）和第六学期的校外顶岗实习。《智能建筑电子产品设计与制作》课程通过项目实训使学生在具备一定理论基础和专业技能后，培养三大能力：综合运用知识和技能设计、制作电子产品的专业能力，分析问题、解决问题的方法能力，在特定职业环境下协作完成任务的社会能力。以此帮助学生养成良好的职业道德和职业态度，树立终身学习理念[2]。电子产品设计制作能力是专业的核心能力，需基于工作过程，以“工学结合”职教理念为指导对其进行整体开发，以利于学生电子技术应用核心能力的形成。
一、基于工作过程的电子产品设计制作课程整体开发
电子产品设计制作课程的整体开发思路是：将电子产品设计制作岗位及其工作过程所要求的能力从行动领域转化到学习领域，选取由浅入深、由简单到复杂的项目编排成教学内容体系，并将职业教育规律和实际工作过程中任务的实施组织方式相结合，开发基于工作过程的课程教学模式，细化为实训教学过程。课程整体开发实践经历以下环节：专业社会需求调研与能力分析、岗位工作过程分析与典型工作任务归纳、行动领域的典型任务转化为学习目标和学习内容、选取教学项目和设计微观教学方法等。
1.社会调研分析与课程能力目标。由于珠三角智能家居企业市场的蓬勃发展，使得这些工程应用领域产品的性能和技术尚处于开发改进阶段[3]，为电子专业毕业生在产品设计、样机制作、调试维修、制程技术指导、质量成本控制等岗位提出需求。我们根据这些岗位的工作过程，归纳出典型工作任务，包括产品方案选择、原理设计、编程、调试与测试、文件编写；能力目标包括产品功能和组成结构分析、方案比较与选择、电路设计、pCB图绘制、元件选型与参数计算、焊接组装、单片机编程、样机调试、功能测试、故障诊断维修、技术文件编写等。
2.课程内容体系。将上述典型工作任务和能力目标转化为学习领域的对应方案选择与设计、电路设计与制作、程序设计与调试、功能测试、技术报告撰写等实训环节，针对这五个环节设计了从简单到复杂的四个项目展开教学（见表1）。
每个实训项目划分为若干任务，例如门口机、用户机子系统设计制作项目划分为七个任务，包括模块功能分析、方案与设计，控制器接口及电路设计，接口协议及控制命令制订，人机交互、机电控制、通信程序编写，电路装配制作，软硬件联调，功能测试及技术报告撰写。
3.课程微观教学设计。在课程的微观设计上，从开发仿真到模仿真实产品项目开发，为学生提供真实的电子产品开发工作环境，在电子创新设计工作室进行，配备pC机、单片机开发工具、pCB板雕刻及热转印加工设备、测试设备等，能够施行以下环节：设计任务书下达，产品功能分析，运用pRoteL软件设计电路，运用KeiL、pRoteUS软件进行单片机的开发和仿真，制作电路板，焊接装配，调试，测试。实施过程中模拟企业真实项目部的任务开发组织形式，将学生分组，根据每个学生的特点为其分配角色，注重团队协作和最终任务的实现，培养学生掌握合理选择加工手段、设备和方法完成设计制作任务。
二、课程整体开发实践效果
智能建筑电子产品设计与制作课程基于工作过程的整体开发设计理念符合工学结合，全方位培养学生的专业能力、方法能力、社会能力，课程实施取得了良好效果。例如学生在职业资格证书（pRoteL）考试中，2007级75名学生参加考试通过72名，通过率达到96%；2008级59名学生通过57名，通过率达到96.61%；毕业生的就业率逐年提高，2009年未施行课改的毕业生就业率89%，在2007、2008两个年级实施课改项目，就业率均达到98%。另外，学生在各类电子设计竞赛中获得奖项多次，并且毕业生受到用人单位的好评。
参考文献：
[1]关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[Z].教高[2006]16号文件.
[2]戴谷芳.德国职业教育能力目标培养及其启发[J].中国现代教育装备，2009，（16）．
微电子电路分析与设计篇10
由双极型三极管和单极型场效应晶体管构成的混合多级放大电路，由于其优良的放大能力和输入输出特性，是一种常见的模拟电路。对多级放大电路进行的静态分析和动态分析是“模拟电子技术”课程的核心内容之一，是学生必须掌握的知识点。以往的多级放大器考核题目是这样的：以分析题的形式给出电路图，让学生进行静态分析和动态分析，学生只要能够写出公式或计算电路参数就认为学生掌握了这部分知识。常规命题方法导致学生不能真正掌握晶体管的使用方法与放大电路的设计方法，真正进行工程设计时，不知道怎么搭建电路结构和选择元器件型号。采用逆向思维对晶体管多级放大电路进行教学和考核的例题如下：设计一个低频小信号两级放大电路，要求由一个增强型n沟道moS管（gm=1mS，Uth，on=2V）和一个npn型硅三极管（β=100，rbb’=300Ω）构成；晶体管工作在共源或共射组态；级间采用电容耦合；ri’≈1mΩ，ro’≈1kΩ，au≈40dB。要求学生设计电路图，给出在电路图中所有电阻的电阻值，并画出设计电路的微变等效电路。
二、系统设计
题目要求分别使用moS管和三极管两种晶体管，但是题目中并没有说明将哪种晶体管作为第一级，哪种晶体管作为第二级，这就要求学生综合学过的知识进行深入思考，然后进行系统框架设计，再进行具体的电路设计，最后计算设计电路的性能参数，从而实现题目中关于输入电阻、输出电阻和电压增益的要求。题目要求输入电阻为1mΩ，输出电阻为1kΩ。放大电路的输入电阻大、输出电阻小在实际工程中有很多好处。输入电阻大可以减小放大电路由前级电路或信号源索取的电流，对提高电路的放大能力、降低功耗都有好处。输出电阻小可以提高放大电路的带负载能力，提高了放大电路的输出功率和效率；输出电阻小同时能够加速对后级容性负载的充放电速度，有利于提高放大电路的工作速率。使用晶体管设计放大电路时，如果采用场效应晶体管共源放大电路作为输入级，可以最大程度地提高输入电阻。例如采用moSFet晶体管的栅极作为输入端时，理论上绝缘栅的输入电阻为无穷大，实际栅极输入电阻也可达到1012Ω以上。通过设计合适的外接偏置电阻，可以实现的题目中ri’≈1mΩ的要求。第二级采用三极管共射放大电路，具有较高的电压增益和电流增益。考虑外接偏置电阻，可以实现题目中ro’≈1kΩ的要求。
三、单级放大电路的设计
1.第一级放大电路的设计因为增强型n沟道moSFet晶体管不存在原始导电沟道，栅源电压UGS需要高于阈值电压Uth，on才能导通，所以第一级放大电路需要连接正确的外加偏置电路。选取的moS放大电路结构如图1所示。图1的moSFet晶体管工作在共源组态，栅源电压为：栅源电压满足增强型n沟道moSFet晶体管的导通条件，保证了第一级放大电路能够正常工作。
2.第二级放大电路的设计在设计第二级放大电路的外接偏置电路时，需要满足三极管发射结正偏、集电结反偏的基本放大条件，这就需要学生仔细设计电阻的阻值，选取合适的静态工作点。为了使输出电压具有最大不失真幅度，应该使集电极电压处于电源电压和地电位的中间值，防止过早出现截止失真或饱和失真。三极管放大电路设计如图2所示。基极电阻和集电极电阻的阻值对静态工作点的影响很大。根据图2所示电阻值，计算三极管的静态基极电流、集电极电流和集电极电压：由以上计算可知，静态工作点满足三极管的基本放大条件。因为集电极静态电压UCQ=6.35V，电源电压UCC=12V，保证了足够的最大不失真输出电压幅度。
四、总体电路的设计与分析
为了防止两级放大电路之间静态工作点相互影响，级间耦合采用电容耦合。因为两级放大电路工作在低频小信号环境，所以对耦合电容的选取要求不高，本题选取0.1μF电解电容。学生设计的两级放大电路总体电路如图3所示。对应的h参数微变等效简化模型如图4所示。根据图4微变等效电路，计算两级放大电路动态分析的三个重要参数输入电阻ri’、输出电阻ro和两级电压放大倍数a将电压放大倍数换算为分贝，即：20lg=40dBu(a)。经过计算，所设计的两级放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻参数完全满足题目要求。
五、结束语