前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇集成電路的原理范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

集成電路的原理范文第1篇

關(guān)鍵詞： 啟發(fā)式教學(xué) 學(xué)習(xí)能力 《半導(dǎo)體集體電路原理與實踐》課程教學(xué)

《半導(dǎo)體集成電路原理與實踐》是微電子技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，與前后課程聯(lián)系緊密。學(xué)好這門課程對于學(xué)生掌握專業(yè)知識來說非常重要。

從學(xué)生的情況來說，有些學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，特別是理科方面的基礎(chǔ)。對于基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)計算和電路分析方法有一定的了解，卻不能熟練掌握應(yīng)用。

從課程來說，這門課程本身有一定的難度，理論性比較強，包含了很多分析。這就使得學(xué)生在理解和掌握上往往存在困難。傳統(tǒng)教學(xué)方法是教師單向地講授，這種單向的講授只是枯燥地向?qū)W生灌輸，重點在于老師而不是學(xué)生，缺乏讓學(xué)生自己思考研究的過程，最終獲得的學(xué)習(xí)效果肯定不是很理想。

因此在目前的授課過程中，普遍采用啟發(fā)式的教學(xué)方法，這種教學(xué)方法更注重教與學(xué)的雙向溝通，重點在于學(xué)生。在教學(xué)中，通過老師開其意，實現(xiàn)學(xué)生達其辭的目的，重視學(xué)生受啟而發(fā)的過程。教學(xué)中，通過啟發(fā)讓學(xué)生展開研討，使學(xué)生在教學(xué)的過程中能更多地發(fā)表自己的觀點，更多地提出疑問。讓學(xué)生能夠主動思考，反復(fù)思考，加深理解。

課程中每個單元的教學(xué)過程都可以分為以下幾個步驟。

（1）明確教學(xué)目的。

（2）教師講授（啟）。

（3）學(xué)生討論，并自己完成相應(yīng)的練習(xí)。（發(fā)）

（4）總結(jié)練習(xí)過程中存在的問題，并讓學(xué)生再次通過討論完成更深入的練習(xí)。（加深）

（5）最終由學(xué)生自己得出相應(yīng)的結(jié)論，總結(jié)出適合自己的分析方法。

如在講授COMS邏輯門電路這個單元的時候，首先明確這個單元的學(xué)習(xí)目標：掌握CMOS邏輯門電路的一般電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計分析方法。然后教師先講授關(guān)于CMOS邏輯門電路的一些理論知識。如復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的關(guān)于CMOS互補對的知識，并根據(jù)CMOS互補對的特點提出CMOS邏輯門設(shè)計的一般方法。

圖1 MOS邏輯規(guī)則

*對每個輸入使用一個NMOS/PMOS互補對

*將輸出節(jié)點通過PMOS與電源VDD相連

*將輸出節(jié)點通過NMOS與地（0V）相連

*確保輸出總是一個正確定義的高電平或低電平

根據(jù)這個方法，給學(xué)生演示常用的二輸入與非門電路基本結(jié)構(gòu)是如何得到的，并根據(jù)電路中器件的工作狀態(tài)分析電路的功能與器件間連接方式之間的關(guān)系，進行驗證。

圖2 CMOS與非門

針對CMOS與非門電路，除了討論其電路工作原理外，另外還在簡單地討論其開關(guān)特性。結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的CMOS反相器，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)為了保證良好的開關(guān)特性，二輸入與非門中NMOS的尺寸應(yīng)該對應(yīng)CMOS反相器中NMOS尺寸的兩倍。并進一步得到結(jié)論：為保證開關(guān)特性，多個晶體管串聯(lián)時，晶體管的尺寸變大，芯片占用面積增加，因此電路設(shè)計中應(yīng)盡量避免多個晶體管串聯(lián)，特別是多個PMOS管串聯(lián)。

教師對二輸入與非門電路進行設(shè)計，分析過程的演示，讓學(xué)生自己設(shè)計分析一些其他的CMOS邏輯門。

圖3 CMOS或非門

這個可讓學(xué)生自己畫圖得到，可以叫一個同學(xué)在黑板上演示，并讓大家一起分析得到的電路有沒有錯誤。并根據(jù)巡查的結(jié)果，由教師總結(jié)存在的問題。

集成電路的原理范文第2篇

關(guān)鍵詞： 電源傳輸完整性; 優(yōu)選器件; 電源評估; 平面電容; 電源仿真

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）02?0132?05

Design process of hardware circuit based on PDN theory

REN Bing?yu

（GRG Banking Equipment Co.， Ltd.， Guangzhou 510663， China）

Abstract： Based on the power delivery network （PDN） theory， the detailed design process of hardware circuit is described. Difference from general circuit design method， PDN design process can greatly improve the hardware integration and effectively reduce the total number of components by establishment of preferred component list， power evaluation， plane capacitor construction， power supply simulation and construction of power frequency impedance simulation curves. The power supply integration test executed by professional tester proves that the hardware circuit designed by PDN can effectively limit the ripple， noise and other electric performance parameters， and resistor and capacitor on one board can be decreased by 30%. The products can fully meet hardware requirements of telecom servers.

Keyword： PDN; PPL; power supply evaluation; plane capacitor; power supply simulation

0 引 言

21世紀以來，隨著科技地不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品在功能、性能等方面得到了長足的發(fā)展。伴隨而來的是電子產(chǎn)品系統(tǒng)復(fù)雜、加工工藝難度增大、產(chǎn)品成本提升、單板故障率上升等問題，直接影響消費者的正常使用和公司的信譽。

目前單板電源設(shè)計的流程通常是確定好主芯片及其他用電芯片的輸入輸出電壓/電流，按照分支派生的方式標示電源架構(gòu)，匯總出產(chǎn)品所需的總功耗，確定供電芯片的型號和性能參數(shù)就開始設(shè)計電路中的電源。為了降低設(shè)計風(fēng)險，設(shè)計人員通常采用電源芯片供應(yīng)商推薦的參考電路來設(shè)計電源電路，經(jīng)過簡單加工測試驗證無問題后即投放市場。這種電源設(shè)計方式看似沒有重大設(shè)計風(fēng)險，但實際上卻存在很多隱患，無法滿足精細化設(shè)計的要求，會造成極大的設(shè)計冗余，導(dǎo)致產(chǎn)品升級換代困難，加大分析電路故障原因的難度，降低了產(chǎn)品實際效率，提高了產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和售后維護成本。本文從科學(xué)設(shè)計電路的角度出發(fā)，引導(dǎo)硬件工程師在充分理解單板芯片的實際電源需求后，通過正確評估電源需求、理清優(yōu)選阻容器件、優(yōu)化平面電容和層疊電容等設(shè)計方法，設(shè)計出高品質(zhì)、高集成度的優(yōu)秀電子產(chǎn)品。

1 優(yōu)選阻容器件

在單板開發(fā)設(shè)計過程中，硬件工程師使用最多的器件就是電容和電阻，電阻主要有限流、分壓、調(diào)節(jié)芯片驅(qū)動、限定電平輸入輸出、調(diào)整負載等作用;電容通常應(yīng)用于隔直、耦合、濾波、穩(wěn)壓、諧振等設(shè)計。阻容的器件原理和應(yīng)用范圍很明確，但為了縮短產(chǎn)品的交付進度，設(shè)計人員通常在電源設(shè)計上采取粗放型理念，對阻容器件的選擇缺少必要的科學(xué)管控。為保證無開發(fā)風(fēng)險，設(shè)計人員大多直接應(yīng)用芯片器件手冊上推薦的環(huán)路設(shè)計，增加了芯片間冗余設(shè)計。這種不規(guī)范選取阻容器件的現(xiàn)象會導(dǎo)致板上阻容器件的種類數(shù)、器件總數(shù)被人為增加，提高了制造、倉儲、維修等生產(chǎn)部門的運營難度，同時冗余設(shè)計會引起電路設(shè)計的不穩(wěn)定性和不確定性，引入噪聲、諧振、串擾、功耗上升等問題。故此，需要設(shè)計人員在設(shè)計前就必須徹底理清整個單板的系統(tǒng)架構(gòu)，明確阻容器件的功能，通過電路仿真和實際測試結(jié)果來指導(dǎo)正確的硬件電路設(shè)計，否則無法正確完成產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計[1]。

為保證電源穩(wěn)定性，在設(shè)計芯片環(huán)路的時候都會給留有一定的余量，設(shè)計的余量與功耗評估、器件精度、電源仿真都存在關(guān)系。實際應(yīng)用的阻容器件與標稱的理論值存在一定偏差，阻容器件標稱值與實際值的偏差稱為誤差，器件允許的偏差范圍稱為精度。電容精度等級與允許誤差對應(yīng)關(guān)系通常為：超穩(wěn)定級（I類）的介質(zhì)材料為NPO，精度通常為1%;穩(wěn)定級（Ⅱ類）的介質(zhì)材料為X7R，精度通常為5%;能用級（Ⅲ類）的介質(zhì)材料Y5V，精度較低，不建議使用。在考慮通流和功耗的前提下，目前電阻精度主要是1%及5%兩種。

在實際設(shè)計過程中，建議設(shè)計人員選擇精度高（1%）的阻容器件。使用高精度的阻容器件可以準確控制硬件電路的功耗、電流、頻率、紋波、噪聲等電氣特性，有效控制單板穩(wěn)定性。為了降低單板阻容器件的種類數(shù)，應(yīng)該參照以下規(guī)則：電阻按照E12原則（10、12 、15 、18、 22 、27 、33 、39 、47 、56、 68、 82作為基數(shù)）來選擇器件，電容按照E3原則（10、22、47作為基數(shù)）來選擇器件。這些是設(shè)計中經(jīng)常用到的阻容值，以上述阻容值作為基數(shù)可以滿足電路設(shè)計中90%的阻容需求。如果芯片要求特殊阻容值，可以通過串并聯(lián)的方式實現(xiàn)所需阻容值，可以有效地控制環(huán)路的阻抗匹配、驅(qū)動調(diào)節(jié)、紋波控制等電氣特性。

選用高精度阻容阻容器件，建立優(yōu)選阻容器件表PPL，就可以在保證所有單板開發(fā)質(zhì)量的前提下，最大程度約束器件選擇的種類數(shù)，實現(xiàn)器件編碼的歸一化，提高單板阻容器件的簡潔度。

2 電源評估

設(shè)計人員選用一個芯片，需要明確芯片最大的應(yīng)用能力，即芯片管腳最大工作電流和目標工作頻率，理清芯片最大動態(tài)電流和設(shè)計所需的負載頻率范圍，約束trace走線分布來指導(dǎo)power rail的設(shè)計并選取適合的電容?？刂齐娫捶€(wěn)定性最重要的兩個環(huán)節(jié)就是阻抗匹配和頻率響應(yīng)，設(shè)計電路的時候會仿真出一個最優(yōu)通路的理想電路模型。理想電路要求在電路頻率變化范圍中走線鏈路阻抗是固定的，設(shè)計出的實際電路也要滿足這個特性，要求設(shè)計出的阻抗頻率特性曲線與理想電路阻抗頻率曲線接近，甚至一致。

以某網(wǎng)卡芯片為例，通過查詢器件手冊得出芯片在不同工作狀態(tài)下的最大電流如下。

表1 某網(wǎng)卡芯片工作狀態(tài)功耗表

通過表1知道網(wǎng)卡工作在1 000 Mb/s傳輸速率，從Active狀態(tài)到Idle狀態(tài)時候會產(chǎn)生最大的功耗變化，網(wǎng)卡實際工作中最大的電流變化是從Active狀態(tài)向Idle 狀態(tài)切換過程中發(fā)生的。網(wǎng)卡在這兩個狀態(tài)之前切換時候產(chǎn)生最大數(shù)據(jù)量變動，過大的數(shù)據(jù)量變化會產(chǎn)生額外的工作損耗。從芯片手冊上可以得知Active狀態(tài)到Idle狀態(tài)的工作電流變化為570 mA，由此可以計算得出網(wǎng)卡在1 000 Mb/s link狀態(tài)下從Active轉(zhuǎn)向Idle時的Transient Current百分比，即動態(tài)電流變化率[Istep]為570 mA。由表1可以看出，該網(wǎng)卡芯片在不同工作狀態(tài)下的功耗是不同的，相同電平下的工作電流不同。這是由于芯片高速信號傳輸引起傳輸線及傳輸介質(zhì)產(chǎn)生阻尼效應(yīng)，內(nèi)部工作頻率提升導(dǎo)致芯片管腳輸出功耗上升。信號傳輸是通過數(shù)據(jù)線中電平高低變化來實現(xiàn)的，不同電氣接口對于高低電平的閾值也是有嚴格要求的，為保證信號能夠在準確的數(shù)值下傳輸，需要確保芯片管腳上的信號在相同或不同的工作狀態(tài)下都能有穩(wěn)定的電平輸出。這就需要我們充分理解芯片的工作原理及產(chǎn)生功耗的原理后，提供最優(yōu)的電路來保證整個環(huán)路的穩(wěn)定性[5]。

特征阻抗[Ztarget]可以通過以下公式得到：

[Ztarget=ΔVΔI=Vmax?ΔVrippleImax?ΔItransient] （1）

式中[ΔVripple]為電壓紋波要求，通常為1%～3%，[ΔItransient]為電流有效傳輸效率，根據(jù)電源不同的設(shè)計方式和信號工作頻率，可以選擇10%～90%作為電流傳輸效率。

芯片都是在不同狀態(tài)之間進行工作的，管腳不可能一直保持工作在100%的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致實際輸出的電流不會一直處于峰值電流，而是最大值的一部分。對于對工作狀態(tài)沒有約束且工作頻率超過100 MHz的芯片，對電流傳輸效率Transient Current百分比可以選擇最大的90%。芯片的最大工作電流可以通過查找器件手冊得到，里面詳細介紹芯片所有的工作狀態(tài)及對應(yīng)的工作電流，得出芯片在不同狀態(tài)下的最大功耗。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)系芯片實際工作中可能出現(xiàn)的狀態(tài)變遷方式，計算出最大的動態(tài)電流變化率，即電流有效傳輸效率[ΔItransient]。

通過查看器件手冊得到芯片管腳的工作頻率作為目標頻率[Ftarget]，超過[Ftarget]范圍的信號都不必要處理。這是因為受到阻抗特性約束，這部分超出[Ftarget]的信號是無效的，故此不會產(chǎn)生損耗。芯片的目標頻率通常在器件手冊中沒有涉及，可以直接向供應(yīng)商詢問。如果廠商無法給出芯片的目標頻率可以憑借經(jīng)驗來推測：首先明確芯片消耗電源的模塊類型，通過模塊類型對比給出不同模塊的典型頻率，在結(jié)合芯片實際工作情況，找出所需要的目標頻率[Ftarget]。

通常以I/O電源80 MHz，core電源50 MHz作為標準基準頻率。將[Ftarget]帶入計算表格，得出所有需要分析的對象和仿真波形，完成電源評估工作。

3 平面電容

經(jīng)過實際測試，發(fā)現(xiàn)每個芯片的I/O管腳都無法按照理論模型構(gòu)建硬件電路，即直接通過芯片管腳與PCB板上銅箔pad相連接，不會產(chǎn)生任何額外的電氣特性。如圖1所示，在芯片I/O管腳與PCB相連的地方都會產(chǎn)生寄生電容，當I/O管腳輸出高電平時，相連部分上的寄生電容開始放電，如果管腳周圍沒有補償電容給管腳寄生電容及時充電，該I/O管腳上電平就會出現(xiàn)跌落。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼17t1.tif>

圖1 芯片I/O管腳實際等效示意圖

芯片廠商通常會在實際封裝中添加一部分[Cpkg]用于給寄生電容充電，但是由于容值過小，充電效果并不理想。芯片外部放置的鉭電容存在走線過長、層疊干擾及寄生電感的原因，更是難以給芯片I/O管腳上的寄生電容及時充電，所以我們要利用PCB來構(gòu)建出如圖2所示的等效平面電容[Cpcb]。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼17t2.tif>

圖2 理想PCB平面電容示意圖

平面電容是利用PCB疊層的電源層和地層之間構(gòu)造的電容效用而形成的。這種平面電容的容值通常比較?。╬F級），可以用于濾除高速信號產(chǎn)生的高頻噪聲，同時由于離芯片管腳最近，可以最迅速有效地為芯片管腳上的寄生電容充電。在芯片周圍擺放濾波電容不能有效濾除高頻噪聲的原因就在于即使容值很小的濾波電容也只能濾除100 MHz以下的噪聲，而對于超過200 MHz的噪聲就不能有效濾除。以10 nF電容為例，按照電容阻抗特征曲線所示，只能有效濾除50 MHz左右的噪聲。如果再放置pF級的電容會顯得冗余，且電容本身的ESR和ESL會引入高頻諧振的問題。

綜合考慮，建議可以利用平面電容來對管腳寄生電容完成充電和高頻濾波[2]。電容頻率阻抗曲線如圖3所示。

3.1 估算平面電容值

平面電容值需要依據(jù)芯片管腳和對應(yīng)傳輸線上的寄生電容值來完成評估。通過芯片I/O管腳的寄生電容[Cio]以及芯片的I/O管腳數(shù)量得出芯片I/O管腳生成的總寄生電容大小。一般情況下，PCB微帶層每inch單端傳輸線（特征匹配阻抗為50 Ω）上的寄生電容為3.5 pF。以一組32位的傳輸線為例，傳輸線走線長度為6 inch，管腳寄生電容[Cio]為2 pF，可以推算出芯片管腳總寄生電容[Cswl]=（3.5 pF/inch×6 inch+2 pF）×32=736 pF。按照設(shè)計要求電源的紋波為2%，綜上條件就得到了所需要的平面電容[Cp]為36.8 nF。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼17t3.tif>

圖3 電容頻率阻抗曲線圖

當然，這里還提供了一種簡易評估平面電容的方法，即忽略管腳上的寄生電容。同樣以上述32位傳輸線為例，[Cswl]=3.5 pF/inch×6 inch×32=672 pF，電源紋波同樣要求為2%，得到平面電容為33.6 nF。這樣計算得到的[Cp]與理論值存在一定偏差，不是很準確，但管腳上的寄生電容可以通過芯片封裝上的[Cpkg]進行部分補償，可以滿足實際應(yīng)用的補充效果，故此不會產(chǎn)生很大的影響[3]。平面電容的布局由于需要考慮分層和跨層分布，實際上應(yīng)用的平面電容要比計算得到電容多。根據(jù)資料和實際測量，實際布局的平面電容[Ccomp]和理論的平面電容[Cp]二者的比例應(yīng)該是5～10倍之間，通常選用選取為8，即[Ccomp]=[Cp]×8。由此可以得到芯片實際需要補償平面電容值為[Ccomp]=36.8 nF×8=294.4 nF。

3.2 構(gòu)建平面電容

按照上面介紹的方法，通過計算得出芯片管腳需要補償?shù)碾娙葜担乱徊骄鸵_認如何構(gòu)建平面電容。PCB是由銅皮和綠油組成，PCB板上所有的電源和信號都需要通過銅皮完成布局和傳輸，故此確認并合理地分布銅皮就能決定如何構(gòu)建最適宜的平面電容。

如式（1）所示，銅皮的估算方式可以按照業(yè)界通用的公式：

[CPCB=E×Er×L×WT] （2）

式中：E=0.224 9×[10-12] F/inch，[Er]=3.8～4.2 （FR406材質(zhì)PCB吸收），L為走線長（inch），W為線寬（inch），T為銅厚。

在設(shè)計初期就已經(jīng)確定了PCB的層疊間距、材質(zhì)、走線距離、線寬和銅皮厚度等參數(shù)，可以根據(jù)式（2）評估出實際設(shè)計需要銅皮數(shù)量，由此構(gòu)建PCB銅皮布局，即構(gòu)建平面電容。構(gòu)建PCB平面電容需要經(jīng)過電路原理仿真、PCB信號仿真和電源仿真評測后方可落實。電源層和地層必須有效區(qū)分，原則上相同電平值的模擬和數(shù)字電源也需要單獨隔離，數(shù)字地和模擬地也需要隔離開。處理高速信號時，需要注意信號參考的電源平面或地平面布局需要盡量精簡，電源層平面和地層平面盡可能的靠近并對稱均勻布局，形成近似差分耦合電容的布局。這是由于提供給高速信號做參考層的電源平面和地平面在實際應(yīng)用的時候會附生一個很小的寄生阻抗（大致20 mΩ），為保證電平穩(wěn)定，通過這種緊急對稱布局來有效抵消寄生阻抗引起的電平跌落，而且可以有效抵消一部分電源紋波和噪聲的干擾[4]。

3.3 應(yīng)用實例

以一片單板為例，首先確定單板上工作時鐘頻率在100 MHz以上的單端信號，以表格的形式列對應(yīng)的芯片器件名稱、接口類型、工作頻率以及器件個數(shù)，再列出接口的個數(shù)、單個接口的負載電容以及接口工作電壓，按照列出的信息，參照本文提供式（1）計算出該關(guān)鍵I/O管腳需要補償?shù)碾娙葜?，?gòu)建平面電容。以Intel 82599網(wǎng)卡芯片為例，通過查閱廠家技術(shù)手冊列出信號對應(yīng)的電源網(wǎng)表名、電壓、紋波等信息，繪制出表2，用于指導(dǎo)下一步設(shè)計。

表2 某單板的管腳信息表

通過查看芯片手冊，得知芯片內(nèi)部時鐘主頻為100 MHz，可以倍頻至2.5 GHz，即[Ftarget]為2.5 GHz。管腳最大電流為3.5 A，應(yīng)用VCCP的管腳都為高速信號，需要使用high speed模型分析：電壓紋波要求1%，電流傳輸效率90%。

通過公式（1）所需要的平面電容值為[Cp=（3.5 pF/inch×15 inch+2 pF）×321%=174.4 nF]，即可規(guī)劃出平面補償電容。通過式（2）得到，[Ztarget=1.1×1%3.5×90%=3.492 mΩ]。再使用文中介紹的電源評估方式，繪制出如圖4所示的[Ftarget]與[Ztarget]曲線，依靠曲線協(xié)助評估出所需要的最優(yōu)環(huán)路。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼17t4.tif>

圖4 [Ftarget]與[Ztarget]仿真曲線

經(jīng)過電源評估、構(gòu)建平面電容和頻率阻抗特征曲線后，可以設(shè)計符合芯片管腳電氣需求的最優(yōu)電路。如圖5所示，通過泰克示波器TDS3012B量測信號噪聲發(fā)現(xiàn)，采用PDN設(shè)計理念優(yōu)化的電路可以有效抑制噪聲。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼17t5.tif>

圖5 PDN設(shè)計前后電路噪聲測試結(jié)果

4 結(jié) 語

本文通過原理分析和實例講解來介紹一種基于PDN原理設(shè)計硬件電路的方法。PDN可以有效指導(dǎo)硬件工程師在充分掌握芯片實際工作狀態(tài)信息后，精確地設(shè)計電路、優(yōu)化阻容選型，提升電路開發(fā)效率，解決冗余設(shè)計造成的干擾問題，提高單板簡潔度，提升產(chǎn)品品質(zhì)。同時，通過PDN原理來指導(dǎo)硬件電路設(shè)計的方法，已被愛立信、華為等電信業(yè)公司廣泛接受、應(yīng)用和推廣。

根據(jù)本人實際開發(fā)工作驗證，通過PDN原理設(shè)計電路的方法非?？茖W(xué)，采用PDN原理設(shè)計24 000 pin密集度的服務(wù)器單板，可以有效降低阻容器件種類數(shù)和總數(shù)各30%，降低原材料、加工成本和工藝制程成本12.5 RMB/pcs，提升生產(chǎn)直通率0.5%，改動前后的效果十分明顯。

本文在以下方面有所創(chuàng)新：

（1） 提出PDN設(shè)計理念，規(guī)范電路設(shè)計流程，能有效指導(dǎo)硬件工程師充分理解芯片的技術(shù)規(guī)格，設(shè)計出最優(yōu)電路;

（2） 建立優(yōu)選器件表，規(guī)范阻容器件種類數(shù)和總數(shù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量和管控水平;

（3） 構(gòu)建平面電容，繪制頻率阻抗曲線，指導(dǎo)硬件工程師設(shè)計理想硬件電路。

參考文獻

[1] 王殿超，鄭學(xué)仁.電路設(shè)計中元器件的使用可靠性[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2007，25（5）：8?11.

[2] 劉麗娟，楊兵初，倪蘭，等.PDN電源地平面去耦電容網(wǎng)絡(luò)設(shè)計[J].中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013（10）：4088?4094.

[3] 林文彥.阻抗規(guī)格對電路板設(shè)計、制造之影響[EB/OL]. [2010?09?02].http：///link？url=Rhyy3dKz_BPN14MggknesIEG4zyV4e8lhRxttj?6jDkPdqeVZ0vDe73umxNWWiZwZNt

De5i7DJhEGyvRbqwdj6HQqKr6TOivCZt4hPxvBQu.

[4] 顧艷麗，熊繼軍，焦新泉.長線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ湓O(shè)計[J].國外電子元器件，2008（10）：8?9.

集成電路的原理范文第3篇

[關(guān)鍵詞] 民族院校；藥理學(xué)；案例教學(xué)法；計算機輔助教學(xué)；基于問題教學(xué)法

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] B[文章編號] 1674-4721（2014）06（b）-0141-05

Investigation of reform of the Pharmacology education based on the characteristic of Chinese higher institutions for minorities

DENG Xu-kun YUAN Lin CHEN Lv-yi TANG He-bin LIN Qin-xiong HU Xin HUANG Xian-ju YANG Guang-zhong

College ofPharmacology,South Central University for Nationalities,Wuhan 430074,China

[Abstract] Chinese higher institutions for minorities are the basic places to nurture the higher talents for the minorities in China.However,there are many characteristics and defect to hinder boosting its quality of pharmacology teaching, such as many students are from poorer and remote area andlow quality,as well as remarkable difference of them are very prominent.What is more,their intellectual context,comprehension and practical ability are not well.Therefore,reformation measures must be put forward to improve the quality of pharmacology education and cultivate interesting and the practical ability of students according to this situation of Pharmacology education in minority higher institutions.This paper was written to provide reference for the reform of Pharmacology teaching based on the characteristic of Chinese higher institutions for minorities.In this paper,multiple advanced methods of Pharmacology education were taken,such as adopting elicitation method of teaching (CBT,PBL,UTST,EL),reforming laboratory course and increasing multimedia teaching(CAI).Pharmacology education should be optimized and effective to cultivate interesting and autonomous learning ability of students, and to boost the quality in the teaching of Pharmacology in higher institutions for minorities

[Key words] Higher institutions for minorities;Pharmacology;Case-based teaching(CBT);Computer assisted instruction(CAI);Problem-based learning(PBL)

民族院校是國家為了解決國內(nèi)民族問題而設(shè)立的綜合性普通高等院校，是為我國少數(shù)民族和民族地區(qū)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要基地[1]。民族院校既有全國普通教育的共性，又具有很強的民族性特征，表現(xiàn)為生源質(zhì)量不高，層次差別較大，學(xué)習(xí)思維習(xí)慣有待提高，其發(fā)展基礎(chǔ)和綜合實力與重點綜合性大學(xué)相比差距仍然較大。這種狀況給其教學(xué)直接帶來很大的困難，限制了民族院校學(xué)生對知識的掌握和能力的培養(yǎng)[2]。近年來，不少民族院校相繼開設(shè)了醫(yī)藥學(xué)專業(yè)，作為其專業(yè)主干課程之一，《藥理學(xué)》課程的教學(xué)效果會直接影響學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量[3]。筆者作為中南民族大學(xué)藥理學(xué)課程的創(chuàng)建者和課程負責(zé)人，在民族院校專職教授藥理學(xué)（包括研究生課程）達八年之久，積累了一些適合民族院校特點的教學(xué)經(jīng)驗和體會。結(jié)合我國民族院校的特點，拋磚引玉，在此與同道們分享一下筆者在其藥理學(xué)的教學(xué)思路，希望給予批評指正。

1 我國相關(guān)民族院校的概況及特點

按照教育部和國家民族事務(wù)委員（國家民委）最新統(tǒng)計資料，截至目前，我國民族高等教育形成了15所普通高等民族院校共同培養(yǎng)少數(shù)民族人才的教學(xué)科研體系，在校學(xué)生突破20萬人。其中，中央民族大學(xué)、中南民族大學(xué)、西北民族大學(xué)、西南民族大學(xué)、大連民族學(xué)院、北方民族大學(xué)等6所院校是直屬國家民委管理的，另外，還有貴州民族大學(xué)、廣西民族大學(xué)、民族學(xué)院、湖北民族學(xué)院、云南民族大學(xué)、內(nèi)蒙古民族大學(xué)、北京民族學(xué)院、四川民族學(xué)院、呼和浩特民族學(xué)院等9所民族院校是由地方省級人民政府管理[4]。

藥理學(xué)（pharmacology）是研究藥物與機體（含病原體）相互作用規(guī)律及其機制的一門學(xué)科，其內(nèi)容涉及生理學(xué)、生物化學(xué)、病理生理學(xué)、內(nèi)科學(xué)等多門學(xué)科[5]。民族醫(yī)藥是民族文化的主要組成部分，而藥理學(xué)又是醫(yī)藥學(xué)類專業(yè)大學(xué)生的教學(xué)培養(yǎng)計劃中的核心主干課程[6-7]。因此，多數(shù)民族院校均把開設(shè)醫(yī)藥學(xué)類專業(yè)和藥理學(xué)課程列為辦學(xué)的重點方向。根據(jù)《中國藥學(xué)年鑒》最新統(tǒng)計，截至2013年，開設(shè)藥理學(xué)課程的有中南民族大學(xué)、青海民族大學(xué)、民族學(xué)院、西北民族大學(xué)、西南民族大學(xué)、北方民族大學(xué)、貴州民族大學(xué)、湖北民族學(xué)院、內(nèi)蒙古民族大學(xué)等9所民族院校。

民族院校既有全國普通教育的共性，又具有受各地區(qū)民族所特有的文化、生活習(xí)俗等因素影響的特性?；凇盀樯贁?shù)民族服務(wù)，為民族地區(qū)服務(wù)”的辦學(xué)宗旨，我國民族院校的招生生源主要以來自少數(shù)民族地區(qū)的少數(shù)民族學(xué)生為主，漢族學(xué)生為輔。不論從培養(yǎng)對象、學(xué)校校園文化、課程設(shè)置、還是人員組成、教育內(nèi)容、餐飲食宿、禮儀習(xí)俗等都在一定程度上表現(xiàn)出與其他高校不同的民族特點[2]。

民族院校的發(fā)展基礎(chǔ)和綜合實力與重點綜合性大學(xué)相比仍存在較大的差距。這是因為民族地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟模式、民族文化和風(fēng)俗、、人才素質(zhì)和結(jié)構(gòu)在一定程度上均存在某些特殊性，限制了學(xué)生對于知識的掌握[3]。其影響和特點具體表現(xiàn)在：民族院校的生源大部分來自少數(shù)民族地區(qū)，層次不齊，生源質(zhì)量較差；少數(shù)民族學(xué)生由于學(xué)習(xí)環(huán)境的差異，基礎(chǔ)較為薄弱，有些來自偏遠地區(qū)的少數(shù)民族如藏族、維吾爾族的學(xué)生對普通話的語言聽力表現(xiàn)較差，不利于聽課和交流；由于在大學(xué)入學(xué)前缺少系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，有些學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維習(xí)慣較差，如視野狹窄，固執(zhí)守舊，只注意對知識點的死記硬背等。另外，還有一些同學(xué)在入學(xué)前階段表現(xiàn)突出，但是，強中更有強中手，到了新的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)自己并不突出，甚至明顯差于其他同學(xué)，就會產(chǎn)生較大的心理落差，如果不及時調(diào)整，就會產(chǎn)生嚴重的自卑和自閉心理，這樣的學(xué)生通常表現(xiàn)為自尊心高度敏感、不合群，情緒波動大，有時郁郁寡歡，有時情緒激昂甚至有一些攻擊行為，這種狀況非常不利于課題討論和交流，從而造成討論式教學(xué)上的困難；再次，學(xué)生的生源層次參差不齊，接受知識的能力差別較大，部分同學(xué)難以跟上教學(xué)進度，直接影響了班級整體教學(xué)效果。因此，需要針對民族院校的學(xué)生生源、知識背景、學(xué)習(xí)思維習(xí)慣等特點，在教學(xué)中需要采取針對性的教學(xué)方法，同時還要注意分層次教學(xué)與個體化教學(xué)，以提高教學(xué)效果。

2 《藥理學(xué)》學(xué)科特點、研究內(nèi)容及任務(wù)

《藥理學(xué)》是聯(lián)系藥學(xué)與醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)與臨床的橋梁學(xué)科[2]。《藥理學(xué)》研究的內(nèi)容包括藥物效應(yīng)動力學(xué)（pharmacodynamics，簡稱藥效學(xué)）和藥物代謝動力學(xué)（pharmacokinetics，簡稱藥動學(xué)）。藥效學(xué)主要研究藥物對機體的作用規(guī)律及作用機制，為臨床合理用藥、避免藥物不良反應(yīng)和新藥研究提供依據(jù)；藥動學(xué)主要是定量研究藥物在生物體內(nèi)的過程（吸收、分布、代謝和排泄），通過運用數(shù)學(xué)原理和方法闡述藥物在機體內(nèi)的動態(tài)規(guī)律。確定藥物的給藥劑量和間隔時間等給藥方案的依據(jù)。在創(chuàng)新藥物研制過程中，藥動學(xué)研究已與藥效學(xué)研究、毒理學(xué)研究一起，共同成為藥物臨床前研究和臨床研究的重要組成部分。該學(xué)科任務(wù)是要為闡明藥物作用及作用機制、保證臨床用藥安全有效提供理論依據(jù)[5-6]；研究開發(fā)新藥、發(fā)現(xiàn)藥物新用途并為探索細胞生理生化及病理過程提供實驗資料。學(xué)習(xí)藥理學(xué)的最終目的是將理論知識應(yīng)用于臨床實踐，指導(dǎo)臨床合理用藥[7]。

3 《藥理學(xué)》教育方法研究進展

《藥理學(xué)》是一門實踐性很強且高速發(fā)展的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，其涉及知識面面廣、內(nèi)容多，加之新藥物、新理論、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，而且民族院校大多數(shù)沒有醫(yī)學(xué)專業(yè)的支撐，在開設(shè)藥理學(xué)課程時，這些院校的學(xué)生缺乏醫(yī)學(xué)和藥學(xué)的知識支持，尤其對臨床疾病知之甚少，讓學(xué)生普遍感覺學(xué)習(xí)《藥理學(xué)》的難度很大。在傳統(tǒng)的以教師講授為主體的教學(xué)模式（lecture-based learning，LBL）中，學(xué)生普遍反映藥理學(xué)內(nèi)容繁瑣、枯燥、難以記憶，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，學(xué)習(xí)被動，對知識的理解、運用能力不足。隨著科學(xué)知識的爆炸和時代的進步，《藥理學(xué)》教育衍生出很多新型的方法，使學(xué)生對于《藥理學(xué)》的認知趨于充分，學(xué)習(xí)起來變得較為輕松和高效[8-12]。

3.1 計算機輔助教學(xué)

計算機輔助教學(xué)（computer assisted instruction，CAI）是將計算機手段和技術(shù)有機地整合到教學(xué)中，運用視頻、MP3、動畫、圖片以及文字等多種海量信息，以圖文并茂、聲像結(jié)合、動靜皆宜的表現(xiàn)特點進行教學(xué)，使學(xué)生建立起全面、多感知、形象化及多維的知識體系，從而取得良好教學(xué)效果的一種教學(xué)手段。CAI的教學(xué)優(yōu)點：①便于制作，操作簡便；②信息量大，知識更新快；③層次多維，效率高[13]。在《藥理學(xué)》的教學(xué)中采用CAI，是實現(xiàn)教學(xué)改革的重要手段之一，不僅提高了教學(xué)水平和效率，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，有利于培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。CAI的優(yōu)點已得到廣大師生的普遍認同，絕大多數(shù)的高校都已普遍采用了CAI教學(xué)方式。

3.2 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法（case-based teaching，CBT）是指針對課堂內(nèi)容選取恰當?shù)呐R床病例，在教師指導(dǎo)下，組織學(xué)生討論、 解決相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生分析、 解決問題的能力[14]。該種教學(xué)模式1969 年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授 Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，現(xiàn)已成為國際上較為流行的教學(xué)模式，也逐漸成為我國醫(yī)學(xué)和藥學(xué)教育模式改革的趨勢[15]。CBT教學(xué)法內(nèi)容包括教師課前準備、案例的選擇和導(dǎo)入、優(yōu)化問題情境設(shè)計、課堂討論與總結(jié)等環(huán)節(jié)。CBT教學(xué)法的優(yōu)點：①有利于調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力；②有利于培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維能力，增進學(xué)生間的交流與協(xié)作；③有利于提高教師的綜合素質(zhì)。針對少數(shù)民族學(xué)生存在交流與協(xié)作能力較差的弱點，筆者有意識地在授課過程中增加2～3次的CBT教學(xué)活動，并且有意識地鼓勵和引導(dǎo)部分平時課堂活動中不活躍的少數(shù)民族學(xué)生互換角色（醫(yī)患雙方）參與討論和分析，結(jié)果收效甚好，這些學(xué)生經(jīng)過互動以后，其交流與協(xié)作能力大大提升。學(xué)生踴躍參與，此教學(xué)形式深受歡迎。

3.3 啟發(fā)式教學(xué)法

啟發(fā)式教學(xué)法（elicitation method，EM）就是根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和認識規(guī)律，運用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)引導(dǎo)的辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，以促進其身心發(fā)展[8]。EM不拘一格，沒有固定的模式。這種教學(xué)方法對教師的綜合素質(zhì)和教學(xué)技能有很高的要求，教師可根據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象的不同，靈活組合各種教學(xué)素材，形式多樣。EM在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用包括設(shè)問式啟發(fā)、對比啟發(fā)、關(guān)鍵問題啟發(fā)、聯(lián)系跨學(xué)科基礎(chǔ)知識啟發(fā)等方法。EM優(yōu)點很明顯，它不僅可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、 理解和應(yīng)用的能力；EM還能極大地激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情，全面培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生獨立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣和多角度的思維能力。

3.4 PBL教學(xué)法

PBL（problem-based learning，PBL）教育是“以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式，以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以小組討論為形式，在授課教師的參與和輔導(dǎo)下，圍繞某一藥理學(xué)專題等問題進行分析、討論和歸納研究的學(xué)習(xí)過程。與傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法相比，PBL內(nèi)涵、設(shè)計理念、教學(xué)形式、實施方式、評估體系、實際效果等方面均有很大的區(qū)別。PBL教學(xué)法強調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的問題情境中，通過讓學(xué)習(xí)者以小組合作的形式共同解決復(fù)雜、實際或真實性的問題，來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識，以促進他們解決問題、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。目前 PBL 教學(xué)法已成為國際上流行的一種教學(xué)方法，也逐漸成為我國高等院校藥理學(xué)教育模式改革的趨勢[16]。PBL教學(xué)法的優(yōu)點：①學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性及求知欲望得到有效提高；②學(xué)生的能力和素質(zhì)得到很大提升；③有利于學(xué)生對藥理專業(yè)知識的理解、解疑和記憶。

3.5 P+L BL雙軌教學(xué)法

PBL和LBL雙軌教學(xué)法（problem-based learning and lecture-based learning method，P+L BL），強調(diào)傳統(tǒng)與創(chuàng)新有機結(jié)合的教學(xué)理念，這樣可以相互取長補短，提高教學(xué)效果[17]。在前期理論學(xué)習(xí)時，教師針對專題內(nèi)容采用LBL教學(xué)法講授理論知識，隨后與PBL教學(xué)法相結(jié)合，筆者選擇嗎啡、糖皮質(zhì)激素等臨床用藥信息多的典型案例，編寫成用藥討論病例，列出系列討論題如作用機制、主要特點、臨床適應(yīng)證、不良反應(yīng)以及禁忌證供學(xué)生討論使用。教師要發(fā)揮積極的引導(dǎo)作用，并相應(yīng)地通過競賽給予學(xué)生適當?shù)莫剟睢W(xué)生為解決一個實際問題，獲得一個理想的結(jié)果，就會通過積極查閱教科書和參考文獻以及通過小組為單位相互交流，加深對所獲得知識的印象和提高解決問題的能力，在討論過程中可以反復(fù)循環(huán)地查找資料-交流-討論，直到問題得到解決。該教學(xué)法的優(yōu)點：該方法既引入了PBL教學(xué)法在教學(xué)內(nèi)容、方法和手段上的創(chuàng)新性，又避免了PBL教學(xué)法可能存在的知識面不全面、基礎(chǔ)不扎實的局限性，培養(yǎng)和增強了學(xué)生多方面的能力，大大提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

通常筆者還會針對班級中不同民族同學(xué)的數(shù)量多少，以編組的方式，對于民族地區(qū)常見的多發(fā)病，如有機磷農(nóng)藥中毒、風(fēng)濕性疾病、疼痛、癌癥等，選擇某種特定疾病，請各組根據(jù)所學(xué)知識，比較本民族和西醫(yī)治療相關(guān)疾病的異同點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生反響強烈，參與的積極性很高。通過P+L BL雙軌教學(xué)法的初步嘗試，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性極大地調(diào)動起來，學(xué)習(xí)效果令人滿意。

3.6 《藥理學(xué)》其他教學(xué)法

筆者所在的《藥理學(xué)》教研團隊自2008年開始，還另外對《藥理學(xué)》嘗試采取了中英雙語教學(xué)法（bilingual teaching method）、本科導(dǎo)師制教學(xué)（undergraduate tutorial system teaching，UTST）和探究式學(xué)習(xí)法（ enquiry learning，EL）等方法。由于大部分學(xué)生的基礎(chǔ)較差，教學(xué)效果不太理想。由此，筆者對中國高等院校盲目推崇雙語教學(xué)一直是反對的，對于生源質(zhì)量較高的名校來說，推行雙語教學(xué)是件錦上添花的事情，但是對于民族院校的學(xué)生，這種做法很值得商榷，因為有些學(xué)生連普通話的水平都比較低下，再采取中英雙語教學(xué)，學(xué)生無異于聽天書，很難確保教學(xué)效果，正如總理批評“形象工程”所說的“撿了面子（形式），丟了里子（教學(xué)效果）”，希望民族院校高等教育管理者不要為了“面子”工程進行盲目指導(dǎo)和安排，否則，真正受害者是學(xué)生。藥理學(xué)是一門實驗學(xué)科，其實踐性很強，如果授課教師能把自己的科研成果納入到教學(xué)中來，引導(dǎo)學(xué)生采取探究式學(xué)習(xí)法，有助于將掌握理論知識和培養(yǎng)實驗動手技能完美結(jié)合。因此，本科導(dǎo)師制教學(xué)和探究式學(xué)習(xí)法的教學(xué)效果要顯著優(yōu)于雙語教學(xué)?？蒲写龠M教學(xué)，筆者在學(xué)生處于大二階段時就開始接納對藥理實驗研究感興趣的同學(xué)，幫助他們申請大學(xué)生各項創(chuàng)新課題，并且使他們在老師和研究生的指導(dǎo)下全面加入到老師承擔的相關(guān)課題的研究中去。結(jié)果顯示，學(xué)生參與的積極性很高，有的還主動放棄寒暑假的休息時間進行藥理學(xué)相關(guān)的科研實驗，并取得了累累成果。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實踐與改革，還發(fā)現(xiàn)任何一種教學(xué)方法都會有或多或少的缺陷，只有多管齊下，有機結(jié)合一些先進的教學(xué)理念和方法，教學(xué)效果才比較明顯。這與許多教學(xué)有識之士的觀點不謀而合[18-19]。

4 民族院?！端幚韺W(xué)》教育改革的實踐與體會

筆者自2006年9月正式從事民族院?！端幚韺W(xué)》教育改革與實踐以來已經(jīng)有8年。在此期間，帶領(lǐng)藥理教研室相關(guān)老師編寫了適合民族院?！端幚韺W(xué)》教學(xué)培養(yǎng)方案和實驗教材，筆者教學(xué)團隊創(chuàng)建的《藥理學(xué)》課程被評為中南民族大學(xué)校級精品課程（jpx08024）。本人承擔的《藥理學(xué)》教改項目“民族院校藥理學(xué)及其實驗教學(xué)的研究與改革（2008～2011年）”以優(yōu)秀成績結(jié)題。仔細梳理這8年的《藥理學(xué)》教學(xué)效果，筆者發(fā)現(xiàn)收獲還是非常令人滿意的，如歷年《藥理學(xué)》考試成績顯示，優(yōu)秀率在50%以上，及格率超過了92%，歷年來學(xué)生在參加研究生入學(xué)考試中，藥理學(xué)的成績都明顯高于其他科目；課題組指導(dǎo)的畢業(yè)論文先后有20多人次獲得了湖北省優(yōu)秀學(xué)士論文獎；筆者指導(dǎo)的趙麗君和陶珊珊同學(xué)分別獲得2013級全國大學(xué)生藥學(xué)專業(yè)實驗技能競賽一等獎和二等獎；還有蔡儉和米雪分別獲得了教育部高等學(xué)校藥學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會組織的2013年第六屆全國大學(xué)生“藥苑論壇成果創(chuàng)新”三等獎。目前本課題組還承擔著6名國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目，其中有2項已經(jīng)順利結(jié)題。從教研結(jié)果來看，民族院校的《藥理學(xué)》只要堅持正確的教學(xué)方法，努力開拓，持之以恒，學(xué)生就一定能給你一個驚喜結(jié)果。

總之，民族院校存在學(xué)生生源質(zhì)量較差、層次參差不齊、基礎(chǔ)薄弱、知識背景欠缺、學(xué)習(xí)和溝通能力較差等特點，只要針對這些問題，對癥下藥，積極尋找適合民族院校特點的《藥理學(xué)》教學(xué)規(guī)律和方法，改變傳統(tǒng)教學(xué)中填鴨式的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力及創(chuàng)新思維和意識[20]，民族院校的《藥理學(xué)》教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果完全可以達到與全國普通高校甚至是重點大學(xué)同等的程度。

[參考文獻]

[1]楊勝才.論民族院校獨特的文化功能[J].高等教育研究，2006，27（10）：12-16.

[2]蘇德，呂佩臣.民族院校辦學(xué)特色發(fā)展之若干思考[J].中央民族大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2010，37（3）：67-71.

[3]金鳳，徐尚福，聶晶，等.促進藥理學(xué)教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型醫(yī)藥人才[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2014，16（5）：345-347.

[4]祝琴.論地方民族院校研究生思想政治教育存在的問題及對策[J].繼續(xù)教育研究，2014，（1）：64-66.

[5]陳光亮，甘亞麗，李莉，等.對藥學(xué)專業(yè)藥理學(xué)教學(xué)的幾點建議[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2010，18（2）：326-329.

[6]尹桂華.淺談藥理學(xué)教學(xué)改革[J].中國藥房，2011，22（16）：1533-1534.

[7]楊秀芬.提高高等中醫(yī)藥院校藥理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的策略探討[J].時珍國醫(yī)國藥，2008，19（2）： 770-771.

[8]蔡際群.學(xué)習(xí)哈佛教學(xué)新理念搞好藥理學(xué)課整合教育[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2002，（2）：57-58.

[9]Srinivasan M，Wilkes M，Stevenson F，et paring problem-based learning with case-based learning： effects of a major curricular shift at two institutions [J].Acad Med，2007， 82（1）：74-82.

[10]來麗娜，鄭王巧，郭春花.案例教學(xué)法在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及體會[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版），2010，12 （2）：149-151.

[11]Azer SA，Hasanato R，Al-Nassar S，et al.Introducing integrated laboratory classes in a PBL curriculum： impact on student's learning and satisfaction[J].BMC Med Educ，2013，13：71.

[12]馬行，谷淑玲，夏安周，等.多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段在藥理學(xué)教學(xué)中合理應(yīng)用的探討[J].中華醫(yī)學(xué)教育雜志，2006，12（26）：57.

[13]黃展勤，石剛剛.計算機輔助教學(xué)在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2003，17（4）：48-49.

[14]符麗娟，楊育紅，劉婉珠.案例教學(xué)法在藥理學(xué)教學(xué)中的實踐與探索[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2011，21（14）：1688-1690.

[15]Neville AJ，Norman GR.PBL in the undergraduate MD program at McMaster University： three iterations in three decades [J].Acad Med，2007，82（4）：370-374.

[16]曲香芝.啟發(fā)式教學(xué)法在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2010，18（3）：528-530.

[17]藍星蓮，潘龍瑞，龔新榮，等.PBL教學(xué)法在藥理學(xué)教學(xué)中的實踐和探索[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2007，6（12）：1133-1135.

[18]于麗君，張福中.PBL+LBL雙軌教學(xué)模式在臨床藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報，2010，12（3）：210-212.

[19]廖長秀，韋健全，賴術(shù)，等.以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)向的藥理學(xué)教學(xué)模式[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2011，19（5）：1010-1012

集成電路的原理范文第4篇

【關(guān)鍵詞】集成電路 理論教學(xué) 改革探索

【基金項目】湖南省自然科學(xué)基金項目（14JJ6040）;湖南工程學(xué)院博士啟動基金。

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0255-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電子產(chǎn)品向著智能化、小型化和低功耗發(fā)展。集成電路技術(shù)的不斷進步，推動著計算機等電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，同時也推動著整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。因此，對集成電路相關(guān)人才的需求也日益增加。目前國內(nèi)不僅僅985、211等重點院校開設(shè)了集成電路相關(guān)課程，一些普通本科院校也開設(shè)了相關(guān)課程。課程的教學(xué)內(nèi)容由單純的器件物理轉(zhuǎn)變?yōu)榘M集成電路、數(shù)字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測試等[2]。隨著本科畢業(yè)生就業(yè)壓力的不斷增加，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型以及可發(fā)展型的本科人才顯得日益重要。然而，從目前我國各普通院校對集成電路的課程設(shè)置來看，存在著重傳統(tǒng)輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題，進而導(dǎo)致學(xué)生對集成電路敬而遠之，退避三舍，學(xué)習(xí)積極性不高，繼而導(dǎo)致學(xué)生的可發(fā)展性不好，不能適應(yīng)企業(yè)的要求。

本文結(jié)合湖南工程學(xué)院電氣信息學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實際，詳細闡述了本校當前“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)中存在的問題，介紹了該課程的教學(xué)改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

1.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)存在的主要問題

1.1理論性強，課時較少

對于集成電路來說，在講解之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)了以下課程，如：“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強，公式較多，要求學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要好。這對于數(shù)學(xué)不是很好的學(xué)生來說，就直接導(dǎo)致了其學(xué)習(xí)興趣降低。由于目前嵌入式就業(yè)前景比較好，在我們學(xué)校，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生更喜歡嵌入式方面的相關(guān)課程。而集成電路相關(guān)企業(yè)更喜歡研究生或者實驗條件更好的985、211高校的畢業(yè)生，使得我校集成電路方向的本科畢業(yè)生找到相關(guān)的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展方向定位為嵌入式，這就導(dǎo)致一些跟集成電路相關(guān)的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導(dǎo)體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”這兩門基礎(chǔ)課程。這對于集成電路課程的講授更增加了難度?！凹呻娐吩砼c應(yīng)用”課程只有56課時，理論課46課時，實驗課10課時。只講授教材上的內(nèi)容，沒有基礎(chǔ)知識的積累，就像空中架房，沒有根基。在教材的基礎(chǔ)上額外再講授基礎(chǔ)知識的話，課時又遠遠不夠。這就導(dǎo)致老師講不透，學(xué)生聽不懂，效果很不好。

1.2重傳統(tǒng)知識，輕科技前沿

利用經(jīng)典案例來進行課程教學(xué)是夯實集成電路基礎(chǔ)的有效手段。但是對于集成電路來說，由于其更新?lián)Q代的速度非?？?，故在進行教學(xué)時，除了采用經(jīng)典案例來夯實基礎(chǔ)外，還需緊扣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿。只有這樣才能保證人才培養(yǎng)不過時，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與社會需求不脫節(jié)。但目前在授課內(nèi)容上還只是注重傳統(tǒng)知識的講授，對于集成電路的發(fā)展動態(tài)和科技前沿則很少涉及。

1.3不因校施教，因材施教

教材作為教師教和學(xué)生學(xué)的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據(jù)，是學(xué)生獲得知識的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應(yīng)用”課程采用的教材還沒有選定。如：2012年采用葉以正、來逢昌編寫，清華大學(xué)出版社出版的《集成電路設(shè)計》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫，西安交通大學(xué)出版社出版的《模擬CMOS集成電路設(shè)計》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學(xué)出版社出版的《半導(dǎo)體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生實際情況的教材，這就導(dǎo)致教師不能因校施教、因材施教。

2.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)改革

2.1選優(yōu)選新課程內(nèi)容，夯實基礎(chǔ)

由于我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關(guān)基礎(chǔ)課程，因此理想的、適用于我校學(xué)生實際的教材應(yīng)該包括半導(dǎo)體器件原理、模擬集成電路設(shè)計、雙極型數(shù)字集成電路設(shè)計、CMOS數(shù)字集成電路設(shè)計、集成電路的設(shè)計方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設(shè)計等內(nèi)容，如表1所示。因此，在教學(xué)實踐中，本著“基礎(chǔ)、夠用”的原則，采取選優(yōu)選新的思路，盡量選擇適合我校專業(yè)實際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學(xué)生實際的理論教學(xué)講義，理順了理論教學(xué)，實現(xiàn)了因校施教，因材施教。

表1 “集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容

2.2提取科技前沿作為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)專業(yè)興趣

為了提高學(xué)生的專業(yè)興趣，讓他們了解“集成電路原理與應(yīng)用”課程的價值所在，在授課的過程中穿插介紹集成電路設(shè)計的前沿動態(tài)。如：從IEEE國際固體電路會議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容按照門類進行分類和總結(jié)，穿插至傳統(tǒng)的理論知識講授中，讓學(xué)生及時了解當前集成電路設(shè)計的核心問題。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3開展雙語教學(xué)互動，提高綜合能力

目前，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)相對于國外來說，還存在著相當?shù)牟罹?。要開展雙語教學(xué)的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業(yè)術(shù)語都是由英文翻譯過來的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發(fā)表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應(yīng)商都集中在歐美國家，軟件的操作語言與使用說明書都是英文的。因此，集成電路課程對學(xué)生的英語能力要求很高，在課堂上適當開展雙語教學(xué)互動，無論是對于學(xué)生繼續(xù)深造，還是就業(yè)都是非常必要的。

3.結(jié)語

集成電路自二十世紀五十年代被提出以來，經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模，目前已經(jīng)進入到了片上系統(tǒng)階段。雖然集成電路的發(fā)展日新月異，但目前集成電路相關(guān)人才的學(xué)校培養(yǎng)與社會需求存在很大的差距。因此，對集成電路相關(guān)課程的教學(xué)改革刻不容緩?；诖?，本文從“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)出發(fā)，詳細闡述了“集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)所存在的主要問題，并有針對性的提出了該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施，這對培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的集成電路相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)生具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

集成電路的原理范文第5篇

文章編號：1671-489X（2014）18-0094-03

集成電路測試是集成電路產(chǎn)業(yè)不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，其貫穿了集成電路設(shè)計、生產(chǎn)與應(yīng)用的整個過程。集成電路測試技術(shù)的發(fā)展相對滯后于其他環(huán)節(jié)，這在一定程度上制約了集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。集成電路測試產(chǎn)業(yè)不但對測試設(shè)備依賴嚴重，對測試技術(shù)人員的理論基礎(chǔ)和實踐能力也有著較高要求。為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，加強電子類學(xué)生的就業(yè)競爭力，就要求學(xué)生在掌握集成電路工藝、設(shè)計基礎(chǔ)知識的同時，還需具備集成電路測試與可測性設(shè)計的相關(guān)知識[1-2]。

目前，國內(nèi)本科階段開設(shè)集成電路測試與可測性設(shè)計課程的高校較少，學(xué)過的學(xué)生也多數(shù)反映比較抽象，不知如何學(xué)以致用。究其原因，主要是教學(xué)環(huán)節(jié)存在諸多問題[3]。為了提高該課程教學(xué)質(zhì)量，本文對該課程教學(xué)內(nèi)容、方法進行了初步的探索研究，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，加深對該課程的理解和掌握。

1 理論教學(xué)結(jié)合實際應(yīng)用

在理論教學(xué)中結(jié)合實際應(yīng)用，有助于學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，提升學(xué)習(xí)興趣。因此，講授測試重要性時可以結(jié)合生活中的應(yīng)用實例來展開。如目前汽車中的ABS電路如果不通過測試，將會造成人員和汽車的損傷；遠程導(dǎo)彈中的制導(dǎo)電路不通過測試，將無法精確命中目標；制造業(yè)中的數(shù)控機床控制電路，交通信號燈的轉(zhuǎn)向時間顯示電路，家電產(chǎn)品中的MP3、MP4解碼電路等，均需進行測試等。通過這些介紹，可以使學(xué)生了解測試的重要性，從而能更加主動地去掌握所學(xué)知識。

2 合理安排教學(xué)內(nèi)容

針對集成電路測試與可測性設(shè)計的重要性，電子類專業(yè)在本科生三年級時開設(shè)集成電路測試與可測性設(shè)計課程。該課程的教材采用以中文教材《VLSI測試方法學(xué)和可測性設(shè)計》（雷紹允著）為主、以英文原版教材《數(shù)字系統(tǒng)測試與可測性設(shè)計》（Miron Abramovici著）為輔的形式，結(jié)合國外高校的授課內(nèi)容和可測性設(shè)計在工業(yè)界的應(yīng)用，對課程內(nèi)容進行設(shè)計。課程定為48學(xué)時，課程內(nèi)容大致分為集成電路測試、可測性設(shè)計和上機實驗三個部分。

集成電路測試 這部分內(nèi)容安排20個學(xué)時，主要講解集成電路的常用測試設(shè)備、測試方法、集成電路的失效種類、常用的故障模型以及故障檢測的方法。組合邏輯電路測試著重講解測試圖形生成方法，主流EDA軟件核心算法，包括布爾差分法、D算法、PODEM以及FAN算法等。時序電路測試講解時序電路的測試模型和方法，介紹時序電路的初始化、功能測試以及測試向量推導(dǎo)方法。

集成電路可測性設(shè)計 這部分內(nèi)容安排16個學(xué)時，主要講解集成電路專用可測性設(shè)計方法如電路分塊、插入測試點、偽窮舉、偽隨機等一些較為成熟的可測性設(shè)計方法。同時講解工業(yè)界較為流行的可測性設(shè)計結(jié)構(gòu)。

上機實驗 這部分內(nèi)容安排12學(xué)時。目前主流測試與可測性設(shè)計EDA軟件Synopsys屬于商業(yè)軟件，收費較高，難以在高校普及使用。為此，本課程選取開源軟件ATALANTA和FSIM并基于ISCAS85標準電路，進行故障測試圖形生成實驗。此外，通過在實驗手冊中編排基于Quartus軟件的電路可測性結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容，將實驗和理論講解有機結(jié)合。

3 培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力

創(chuàng)設(shè)問題情境，啟發(fā)學(xué)生自主利用已學(xué)知識，積極思考、探索。如在講授組合邏輯故障測試向量生成時，以較為簡單的組合邏輯為例，對圖1提出以下問題[4]。

1）為了能夠反映在電路內(nèi)部節(jié)點所存在的故障，必須對故障節(jié)點設(shè)置正常邏輯值的非量，這個步驟稱為故障激活。對應(yīng)于圖1，如何激活故障G s-a-1？

2）為了能夠?qū)⒐收闲?yīng)G傳播到輸出I，則沿著故障傳播路徑的所有門必須被選通，也就是敏化傳播路徑上的門。對應(yīng)圖1，如何傳播故障G s-a-1？

3）根據(jù)激活和敏化故障的要求，如何設(shè)置對應(yīng)的原始輸入端的信號值？

通過提問思考和共同探討，問題得以解決，學(xué)生印象深刻，對后續(xù)理解各種測試向量生成算法奠定基礎(chǔ)。

4 實例講解

集成電路測試與可測性設(shè)計是一門理論化較強的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能會產(chǎn)生“學(xué)以何用”的疑問。為消除這些疑問，加強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目的，需要授課教師在課程講解過程中穿插一些測試實例。為此，本課程以科研項目中所涉及的部分測試實例為樣本，結(jié)合學(xué)生的掌握和接受能力加以簡化，作為課堂講解實例。

下面以某個整機系統(tǒng)中所涉及的一款數(shù)字編碼器為例，進行功能和引腳規(guī)模的簡化，最終形成圖2所示的簡化編碼器原理圖。針對該原理圖和具體工作原理，講解該編碼器的基本測試方法和過程。

圖2所示編碼器有四個地址輸入引腳（A0～A3），一個電源引腳VDD（5 V），一個時鐘輸入引腳CLK，一個輸出引腳DOUT和一個接地引腳GND。在地址端（A0～A3）輸入一組編碼，經(jīng)過編碼器編碼，在DOUT端串行輸出。編碼的規(guī)律如圖3所示，編碼輸出順序（先左后右）：A0編碼A1編碼A2編碼A3編碼同步位。

該測試實例主要圍繞功能測試來進行具體講解。功能測試通過真值表（測試圖形）來驗證編碼器功能是否正確。編碼器輸入引腳可接三種狀態(tài)：高電平（1）、低電平（0）和懸空（f）。本實例只列舉三組真值表來對該編碼器進行測試，即輸入引腳分別為1010、0101、ffff。真值表中的每一行代表一個時鐘周期（T）。H（高電平）和L（低電平）代表編碼器正確編碼時DOUT引腳的輸出電平。針對1010的輸入，參照圖3編碼規(guī)律和表1編碼順序，DOUT輸出按A0 A1 A2 A3（1010）順序?qū)崿F(xiàn)編碼，具體真值表如圖4所示。

圖4中Repeat n（n為自然數(shù)）代表重復(fù)驗證該行n個時鐘。該測試圖形通過測試系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境編譯器編譯成測試機控制碼，發(fā)送給測試系統(tǒng)控制器。測試系統(tǒng)發(fā)出被測電路所需的各種輸入信號并捕獲被測電路的輸出引腳DOUT信號。當實際測試采樣DOUT引腳所得信號與測試圖形中的期望輸出完全相符時，表示被測電路功能正確，測試通過。反之，則提示有錯，編碼器功能失效。同樣，當輸入分別為0101和ffff時，測試圖形如圖5、圖6所示。

實際數(shù)字集成電路測試的過程遠比上述過程復(fù)雜，本例中所講解的功能測試是一種不完全測試，測試的故障覆蓋率和測試效果有待商榷。然而，無論多復(fù)雜的功能測試，其主要測試原理基本類似。通過這樣的測試實例講解，能夠讓學(xué)生了解測試圖形的功能，熟悉數(shù)字電路測試的大體過程和基本原理，加深對理論知識的理解。

5 重視與相關(guān)學(xué)科的交叉銜接

作為電子類的專業(yè)課，本課程橫跨計算機軟件技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理等多個領(lǐng)域。有鑒于此，在教學(xué)中應(yīng)盡可能地體現(xiàn)集成電路測試與可測性設(shè)計與其他課程的關(guān)系，在教學(xué)中為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。