集成电路的基本原理范文篇1

关键词：集成电路，移相电路元件参数发生变化，扭环形计数器，专用可控硅移相KJ004集成电路，单一移电路，快速同步压控振荡器

1.关于新型专用移相器件和触发器件的研发

即使目前有些科研单位及厂家研制出专用移相集成电路，使得三相桥式触发电路更简单，可靠性高大为提高。

如20多年前，西安交通大学自动化教研室曾经使用过的KJ系列专用触发集成电路是陕西航空部一间分公司在出品的，由KJ系列专用触发移相集成电路和六路双脉冲形成电路组成的三相桥式触发电路，使原来由普通公立元件组成的六块触发电路板比较来说已显得简单很多了，这种电路在脉冲输出端加功率扩展可以触发较大功率的可控硅。

这种由KJ004及KJ041组成的触发电路仍需要三块KJ004移相集成电路和三套电压过零采样变压器及其相关电路组成，这样必需存在三套电压过零采样变压器及其相关电路和三套移相电路。移相电路均由RC元件组成，每个移相电路由一个电阻和一个电容器组成RC时间常数电路，存在三个移相电路，即起码有六个RC元件及三块KJ004移相集成块，这样难免由六个RC元件参数变化及多块集成电路参数不一致性而引起三个移相电路存在不同的相位的差异，也同样会造成三相电压波头不平；采用三套电压过零采样变压器及其相关电路组成，其中一套电压过零采样变压器及其相关电路出故障，造成更大的输出电压波头不平，出现上面已讲过的故障原因。

2.国内企业应用经验

在20年前，己有行家想到这一问题，为了避免采用三套电压过零采样变压器及其相关电路和三套移相电路，曾经使用KC05组成的单一套电压过零采样变压器及其相关电路和单一移相电路。

例如以A相作为电压过零采样基准，KC05便得到+A、－A两脉冲，采用以A相作为同步电压作基准，通过延时电路得到其他两相的脉冲，根据相序关系，－C滞后+A60度，+B滞后+A120度，+C滞后－A60度，－B滞后－A120度，则60度相当于3.33ms，而120度相当于6.67ms，通过延时3.33ms及6.67ms得到B相和C相的脉冲，作为移相触发电路，可见此办法可行，但是要存在四套延时电路，这四套延时电路偏偏与B相和C相的移相有关，由于延时元件参数存在物理的差异及使用时间长了所产生的变值，也同样会造成三相电压波头不平，又可见没有真正解决存在问题。

3.本文采用单电压过零采样及单个移相电路的构思与实现

本文主要介绍如何实现及克服前面所述各种电路结构存在的问题，这里一举改变传统的做法，将前面陈述过的使用三组移相电路组成的三相桥式SCR触发电路的传统模式去掉，试图只采用A相作为单电压过零采样作基准、一块专用的可控硅移相KJ004集成电路、一块KJ041六路双脉冲电路及模拟集成电路和数字集成电路组成的三相桥式的一种新型的可控硅触发电路。

3.1电路组成见图1。

图1

电路结构将由一块而不再是三块KJ004移相集成电路和一块KJ041六路双脉冲集成电路及四块数字逻辑电路的CD4013双D触发器、二块CD4023三输入三与非门逻辑电路、一块带缓冲器的六反相CD4069集成电路、一块CD4070二输四异或门电路、一块双运放LM741线性集成电路、一块CD4029可预置十进制/十六进制可逆计算器和由九个线性电阻所组成的D/A转换电路由一块CD4029可预置十进制/十六进制可逆计算器和线性电阻所组成的D/A转换电路及一块VCO压控振荡等组成新的三相桥式SCR触发电路，这种电路几乎全数字化。各集成电路的详细的工作原理在这里不作介绍。

3.2这种电路的特点及优点

（1）本电路特点是只用单个电压过零采样变压器及其相关元件，并以A相电压过零采样作为基准，B相和C相脉冲通过逻辑电路分配而获得，在电路原理说明中再表述。避免了传统的采用三个电压过零采样变压器及其相关元件所组成的电压过零采样电路，传统的采用三个电压过零采样变压器及其相关元件中一个电压过零采样变压器及其相关元件的参数差异和变化所造成输出电压波头不平的缺点。

（2）本电路又一特点是用一块专用的可控硅移相KJ004集成电路，与由三块KJ004组成的移相电路相比，电路显待简单得多及可靠得多，并解决了传统、典型的三相桥式触发电路由六个RC元件参数变化及多块集成电路参数不一致性而引起三个移相电路存在不同的相位的差异所造成三相电压波头不平；移相电路只采用一块而不再是三块移相集成电路，故影响相位变化的元件只有两个RC元件及只有一块移相集成的变化，当它们发生参数变时，则三相电压波头都同时变化，不会出现波头不平的现象。

（3）用数字集成电路、模拟集成电路等组成A相、B相和C相的可控硅元件的触发脉冲，A相、B相、C相脉冲通过逻辑电路分配而获得，也是这一电路特点之一，其原理在电路原理说明中再表述。

（4）本电路再一特点是用一块KJ041六路双脉冲电路，这种电路做在一块电路板上，由于使用的是集成电路，分立元件少，外接线口十分少，故事故发生率也少，特别与分立元件所组成的触发电路比较来说，电路显得更简单可靠。

由于这里使用的集成电路都是采用插座式连接，更换集成电路很方便，如果集成电路发生故障更换很容易（比较分立元件来说），如果分立元件发生故障，只要将IC全部拔出，那么电路板所集成的分立元件很少，很容易查找问题，一般的电气技工也很容易处理故障等。论文大全。

（5）做多几块整体电路，当故障出现时，整块更换，能使故障停台时间为零。

3.3这种新型的可控硅触发电路的组成及工作原理

（1）只用单个电压过零采样变压器与移相集成电路KJ004内部部分电路组成电压过零采样电路，并以A相作为电压过零采样基准。

（2）同步电路与普通的触发电路相同。

（3）移相电路由专用移相集成电路KJ004组成，KJ004是国内生产的，移相相位起点取决于移相输入电压，实际上是一个压控移相电路。脉冲输出由输出端输出正、负两路方波：输出口OUT1及OUT2，即得到+A、－A两脉冲，但+A、－A两脉冲并不直接控制+A、－A两个可控硅，而是只将+A取出作为KJ041六路双脉冲电路的基准时钟，送到紧接连的内同步电路。

（4）这里设置了一个内同步电路，电路组成见2，其原理简介如下。

图2

该电路的主要作用是使高稳定度的压控振荡器的振荡频率通过扭环形计数器后取出六分之一即A1的作频率及相位反馈，并与外部基准频率Fref作精确地同步。

压控振荡器的振荡频率CP=3*A1=3x100=300Hz/s，A1=Fref。

电路由可预置可逆计数器CD4029、双D触发器CD4013、四异或门CD4070和运算放大器LM741等组成为快速同步压控振荡器。其中IC1：CD4013将外部基准频率Fref进行4分频，产生相位差为90度的二个信号分别送入IC3：CD4070的门1和门2，IC2：CD4013也将压控振荡器输出的频率Fout进行4分频后送入IC3：CD4070的门1和门2，门1和门2两个输出端输出信号之间的相位关系取决于压控振荡器的频率高于还是低于外部基准频率Fref，而频率取决于压控振荡器的频率与基准频率之差。

IC4、IC5：LM741组成施密特触发器为IC6：CD4029提供时钟CP及控制信号V/D。如果压控振荡器的频率低于外部基准频率，则IC4输出高电平1”状态，IC6按照与频率差成正比的速率进行加计数，虫IC6和2R-R梯形电阻网络组成的数/模转换器把增加的电压供给压控振荡器，从而提高振荡器的频率。如果压控振荡器的频率高于外部基准频率时其作用恰好相反。论文大全。

该D/A转换电路将由九个电阻及CD4029可预置十进制/十六进制可逆计算器四位输出端组成，由电阻组成的D/A转换电路价格较便宜，即简单的数模转换。该电路可用DAC0808，8位数/模电路代替。进行D/A转换后控制压控振荡器（VCO），由VCO发出脉冲，送给扭环形计数器构成的顺序脉冲发生器。论文大全。压控振荡器（VCO）的振荡频率fout=3fin=3x100=300Hz/s。

（5）扭环形计数器构成的顺序脉冲发生器。

由3个D触发器（实际上由两块二D触发器的CD4013集成电路）和两块三入三与非门的CD4023集成电路及一块带缓冲器的六反相器CD4049集成电路所组成；采用扭环形计数器构成的顺序脉冲发生器是不存在数字脉冲竟争冒险现象。

电路采用了上升沿触发，触发信号是由VCO发出的脉冲串作扭环形计数器的时钟，由于交流电每一个周期采样有两次过零，50个周期共有100次过零采样脉冲，即fin=100Hz/s，所以fout=3fin，fin是已经实施了相位移动的+A相的触发脉冲，并以此作为内快速同步器的基准时钟。

使得VCO每两次同步后就发出六个时钟信号去控制扭环形计数器，使扭环形计数器所发出的六路脉冲间隔相等而发生时间不同的脉冲信号，再送到KJ041C实行双脉冲发生，以触发六个可控硅。

该电路每次发出六个脉冲信号，且每次从A1取出一个脉冲送回内同步电路作比较，所以该电路的脉冲次数每次都相等并以后保证相位同步。

整个电路还未画出是六个脉冲信号与六个可控硅的直流电路隔离部份，直流电路隔离可用光电方式隔离或用脉冲变压器方式电感隔离，该电路还可以扩展使用。

4.结论

1）此电路是基于各种技术知识综合而设计而成的。如模拟电子技术、数字电路技术、可控硅技术、集成电路开发应用等知识所组成。本电路是否完善，请专家们批评指出。本人利用业余时间及用自己出资购买的元件对本电路做了实验。

2)可控硅触发电路还有电路组成更简单的，就是采用单片微机即单片机IC组成。采用单片微机组成的可控硅触发电路可谓简单可靠而且成本低廉，但必须遍写控制程序，其程序也十分简单，但必须依赖计算机程序员，一般技工无法完成，这是使用单片机的缺点。

3)不采用专用移相IC及双脉冲IC，用普通数字IC及运算放大器和定时器等也可以组成与用专用移相IC及双脉冲IC组成的可控硅触发电路有相同的效果。

【参考资料】

[1]阎石主编.数字电子技术基础第五版,清化大学电子教研室编,2006.

[2]童诗白主编.模拟电子技术基础第二版.清华大学教研组编,2006.

[3]童诗白，徐振英编.现代电子学及应用.高等教育出版社，1994.

[4]龙忠琪,贾立新.数字集成电路教程.科学出版社，2003.

集成电路的基本原理范文

Abstract:Thepaperdescribesthedisadvantagesoftraditionaltextbookandteachingof"digitalelectronictechnique"inthevocationalschool.Startingfrompointssuchascultivatingofhigh-quality，skillstypetalentsandafteryearsofteachingpractice，thepaperproposestheteachingreformopinionsof"digitalelectronictechnique"forourreference.

关键词：高职；高素质；技能型；改革

Keywords:vocationalschool；highquality；skilled-type；reform

中图分类号：G43文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0185-01

1传统《数字电子技术》课程教学的现状及弊端

传统《数字电子技术》课程教学目标不符合高职教育的人才培养要求。受传统教学模式的影响，教学内容是本科教育内容的压缩版。教学方式仍然采用理论+实验的教学模式。“学”与“用”严重脱节，有些内容“学的用不上”，有些内容“学了不会用”，而有些要用的内容却没有学。

2高职高专《数字电子技术》课程项目化教学改革实践

2.1课程标准的制定。结合高职高专学生的实际情况，从对专业基本能力的要求出发，采用项目化结构体系，以实际电路设计项目为载体，遵循理论适度、够用的原则，采用理论实践一体化的教学模式，确定了课程的基本要求，在此基础上编写并反复修订，确定课程标准。

2.2教学内容的选择。本课程教学内容的选择与专业需求、就业导向接轨。我们在调研的基础上，根据高技能人才培养目标和职业岗位的任职要求，由行业和企业技术与管理专家和教师共同制定培养方案，构建课程体系，选择教学内容，确保教学内容符合行业、企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务的需要。

2.3教材的选择。适合高职院校《数字电子技术》课程的教材很多，但是采用项目教学法的不多，最好是根据长期教学的经验及高职高专学生的实际情况自己编写教材，为课程的改革奠定良好的基础。

2.4教学方法的选择。对课程内容进行整体教学设计，采用项目教学法。

项目一：全加器电路设计

①所需学时：10。②基本知识：基本逻辑运算和复合逻辑运算、基本门电路逻辑功能、逻辑函数的基本表示方式、TTL集成门电路和CMOS集成门电路主要参数的比较、逻辑代数的基本定律和规则、逻辑函数的化简方法、逻辑函数表达式、组合逻辑电路的分析方法、用基本门电路实现组合逻辑功能。③能力训练：实验室安全用电常识、常用集成门电路及其封装形式、TTL门电路和CMOS门电路的使用注意事项、数字电路实验箱的组成及使用方法、数字万用表的使用方法。

项目二：同步计数器电路设计

①所需学时：10。②基本知识：复习D触发器的原理、逻辑功能、时序电路的表示方法、同步时序电路的分析和设计方法、D触发器实现模4同步加法计数器、D触发器实现8进制异步加法计数器、JK触发器的原理、逻辑功能。用时序电路的表示方法描述JK触发器逻辑功能、用JK触发器实现模4加法计数器、介绍二进制计数器电路74161、74163的逻辑功能和使用方法、介绍同步置数、异步清零的概念、介绍计数器模数转换的方法。③能力训练：复位端功能及使用方法介绍、上电复位电路介绍、如何查阅集成电路芯片资料，如何通过集成电路芯片资料了解电路的逻辑功能、通过查阅集成电路芯片资料，了解74160、74162、74191、74192等计数器的逻辑功能及使用方法。

项目三：数字钟电路设计

①所需学时：18。②基本知识：74LS290二－五－十进制计数器的逻辑功能及使用方法、用74LS390实现24进制计数器、60进制计数器、CMOS石英晶体振荡电路简介、14级分频电路简介、基本RS触发器的工作过程，及基本RS触发器消抖动的原理、校时电路的工作原理及正确接入电路的方法、用NE556双时基电路构成振荡电路的工作原理、鸣叫控制电路的工作原理及鸣叫电路的设计过程、数字钟电路工作原理。③能力训练：如何理解74LS290二－五－十进制计数器不同接法时的时序图、分频器电路的应用、与或非门的应用、门电路输入输出特性在实际电路中的应用。

项目四：A/D和D/A转换功能仿真

①所需学时：18。②基本知识：A/D转换的基本原理、A/D转换器的类型、ADC0809、ADC0804芯片的使用方法、D/A转换的类型、DAC0832的使用方法。③能力训练：利用ADC0809进行8路模拟信号转换的实际实验电路、将DAC0832输出电流信号转换为电压信号的方法。

2.5考核办法。①项目结果――看电路的整体效果，看参数是否正确。25?\。②数据测试――看仪器的使用方法，数据的测试过程与测量结果。25?\。③焊接技能――看焊点的光洁度、焊点的大小及元件的整体布置是否美观。20?\。④回答问题――看对原理电路的理解程度，对测量参数的理解程度。20?\。⑤项目报告――看数据处理方法与项目结论。10?\。

3高职高专《数字电子技术》课程的建设目标

3.1根据高职教育的特点，对课程进行整体规划和设计，提高和完善课程内容。将《数字电子技术》建设成符合教育规律，具有科学性、先进性，并体现本学科特色课程。

3.2培养和造就一支高水平的教师队伍，力求结构合理，基础宽厚坚实，学术水平和教学水平高。

3.3符合现代教育、素质教育和创新教育要求，形成与高职特色相适应的教学方法和教学手段。

3.4优化课程体系，改革教学内容，进一步引入数字电子新技术、新器件、新方法。

3.5建设开放型实验室，进一步培养学生创新实践能力和自主知识形成的能力。

教学改革是历史赋予我们教育者的永恒的使命，但是在培养人才的道路上教育者要做的工作是无止境的。我们只能不断质疑教学中的问题，不断总结教学中的经验，不断突破旧的教学模式尝试新的教学方法和考核制度，为培养出具有高水平实践能力和创新精神的人才而继续探索前行。

参考文献：

集成电路的基本原理范文

“模拟电子技术”是电子信息类专业的重要学科基础课程。该课程内容丰富，既有模拟电子技术的理论分析，又强调模拟电路的工程性和实践性；既要掌握模拟电子电路的基本概念、基本电路及其分析方法，又要求对电路进行定性分析和近似分析，学会辩证、全面地分析问题和解决问题。通过本课程的学习，培养学生继续深入学习和接受电子技术专业知识的能力，培养学生系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。因此，普遍认为该课程“入门难”，在教学过程中各个知识点的衔接以及各个教学环节的配合十分重要。

二、课程结构与基本教学要求

“模拟电子技术”是电子信息类专业及其重要的学科基础课程之一，“电路分析基础”是与其直接相关的先修课程，此外还包括“高等教学”和“普通物理学”等相关课程。“数字电子技术”、“电子线路课程设计”、“高频电子电路”、“半导体集成电路基础”等后续课程与本课程密切相关，传感器原理、嵌入式系统以及毕业设计等也与本课程的联系比较紧密。结合电子科学与技术、微电子科学与工程的专业特点，在本课程教学过程中，我们注意本课程与后续课程的内容衔接，尽量避免复杂的公式推导，注重分析问题能力的培养。

1.课程的基本结构。为使学生对电子电路建立起系统的观念、工程的观念和创新意识。首先，要培养学生分析问题的能力，使其“会”读图，能对电路进行性定性分析，其次，要求能够进行定量计算。以我院电子科学与技术，微电子科学与工程两个专业为例，“模拟电子技术”教学计划共64学时，其中56学时为课堂理论教学，8学时为实验教学。为进一步培养学生的动手能力，随后安排2周的电子电路课程设计，作为实践环节的补充。经过比较甄别，采用文献[1]作为基础教材。教材遵循“先器件后电路，先小信号后大信号，先基础后应用”的规律编排内容，为相关课程的学习打下较好基础。在应用方面，是围绕信号的放大、运算、处理、转换和产生来介绍。

2.本课程的教学内容。在教学内容安排上，除去绪论部分，笔者将课程内容分成4个单元，如表1所示。第一单元讲述常用半导体原理，及其与分立元件组成的放大电路的原理；二、三单元分别为集成运算放大电路的原理及其应用；关于直流稳压电源的内容为第四单元。其中每个单元安排2学时的实验课程，分别为三极管放大电路（单级、差分）、运算电路、反馈放大电路和直流电源，考虑与实践环节“电子线路课程设计”的衔接，仅安排验证性实验。

三、教学模式的改革思路

1.优化教学内容。我们以所选用教材为根本，考虑教学学时有限，以及相关知识点的衔接，对教学内容做了一些优化。如表1所示，第一单元内容包括半导体器件及其基本放大电路，以双极性器件为主，单极性器件的学习做好与后续课程衔接即可。其中多级放大电路部分主要讲述差分放大电路；考虑知识点的连贯性，特别是把教材第9章关于功率放大电路的内容作为分立元件放大电路的应用，与多级放大器的输出级部分一起讲授。在此，要特别注意本课程“入门难”在该部分教学内容中充分体现；例如关于PN结单向导电特点，应避免复杂的理论和公式推导，在教学时可先由线性电阻的双向导电性对比PN结的单向导电性，比较其伏安特性曲线，使其特点一目了然。随着信息技术的发展，集成放大电路的应用越来越广泛。学习第二单元集成放大电路的原理及特点，特别要注意与后续课程“半导体集成电路基础”的衔接，关于集成放大电路的原理此处应重视其外特性，重点分析集成放大电路的频率响应和放大电路中的反馈。第三单元，集成运算放大电路的应用，包括基于集成运算放大器的信号运算与处理以及波形发生与转换电路。此处应注意与“高频电子线路”课程的衔接，波形发生电路重点讲述RC正弦波振荡电路即可，在内容上要避免不必要的重复。第四单元，直流稳压电源，讲述小功率整流滤波电路和串联反馈式稳压电路，并安排2学时的实验。考虑到在本课程的教学过程中，已将关于电子线路读图的方法穿插到相关章节；没有单独安排第11章“模拟电子电路的读图”的教学内容。

2.合理安排相关知识点的教学顺序。为培养学生综合应用所学知识解决问题的能力，要明确“学以致用”的道理；即学习器件原理的目的是为了组成功能电路。遵循这个理念，合理安排相关知识点的教学顺序，深刻领会知识点的内涵是教学过程中一个重要环节。首先，针对第一单元知识点的教学顺序做了一些调整。在学习三极管基本原理后，接下来便是三极管基本放大电路的学习；其次，考虑为CMOS集成电路的学习打下基础，关于场效应管原理其基本放大电路的学习虽非重点内容，但却是必不可少的。另外，关于差分放大电路以及互补输出电路的学习，需注意与集成运算放大电路的关系。第三单元分析非正弦波发生电路是一个难点，在教学过程中应引导学生应用“电路分析基础”课程“RC电路三要素法”定理分析非正弦波发生电路工作原理，则问题可迎刃而解。“电路分析基础”课程中所学“电流节点定律”、“电压回路定律”、“线性电路叠加原理”、“戴维宁定理”和“诺顿定理”等理论是从事模拟电子线路分析的基本定理，必须牢记。

3.完善多媒体教学课件，做好板书与多媒体教学相结合。多媒体教学以信息量大、图文并茂等优点，在当前电子信息类专业课的教学已普遍采用，很多教材配套多媒体课件，甚至出现在课教学过程中完全丢弃板书的现象。但必须注意多媒体教学节奏快，学生很难有时间做课堂笔记，容易产生“夹生饭”。对此，我们首先完善了与教材配套的多媒体教学课件，根据上文3.1和3.2所述优化教学内容和知识点顺序，特别参考相关文献对一些知识难点分解、细化，经过近3年的不断完善基本形成具有特色的“模拟电子技术基础”多媒体课件。同时，对一些比较适合板书讲解的知识点，注意做好传统板书与多媒体相结合；例如二极管整流滤波、放大电路图解分析法、放大电路交流等效电路、非正弦波发生电路的过程分析等，在讲解过程中通过板书一步步地画出相关波形有利于充分理解其内涵，培养学生的学习兴趣、增强学生的自主学习和实践动手能力。

4.以能力培养为导向，充分调动学习主动性。以能力培养为导向，注重学生的综合素质与创新能力的提高。探索师生互动的课堂教学模式，提倡和鼓励学生自主学习，让学生真正参与教学。以应用为背景，采用提问的方式，激发学生学习兴趣，破解本课程“入门难”的问题。在一轮教学过程，按照“回顾要点—提出问题—分析问题—当堂小结”的顺序组织授课内容，除了要求完成相应的作业题目，每个知识点均设计1~2题小结性质的问题进行提问，并引导学生当堂解答，或作为课后作业在下次课随机抽取学生讲述该题目的解答，鼓励学生发表见解，大胆质疑。以此使学生充分参与教学，激发学习兴趣，调动其学习积极性。