电子设计与开发项目.ppt
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集成电路分析与设计PPT课件
Intel公司微处理 器—Pentium® 4
25
2 集成电路发展
Intel公司微处理 器—Pentium® 6
26
2 集成电路发展 Intel Pentium 4微处理器
27
2 集成电路发展 Intel XeonTM微处理器
28
2 集成电路发展 Intel Itanium微处理器
29
2 集成电路发展
集成电路发展里程碑
30
2 集成电路发展
集成电路发展里程碑
31
2 集成电路发展
晶体管数目
2003年一年内制造出的晶 体管数目达到1018个，相 当于地球上所有蚂蚁数量 的100倍
32
2 集成电路发展
芯片制造水平
2003年制造的芯片尺寸控制 精度已经达到头发丝直径的1 万分之一，相当于驾驶一辆 汽车直行400英里，偏离误差 不到1英寸！
33
2 集成电路发展
晶体管的工作速度
1个晶体管每秒钟的开关 速度已超过1.5万亿次。 如果你要用手开关电灯 达到这样多的次数，需 要2万5千年的时间！
34
2 集成电路发展
半导体业的发展速度
1978年巴黎飞到纽约的 机票价格为900美元，需 要飞7个小时。如果航空 业的发展速度和半导体业
1960年，Kang和Atalla研制出第一个利用硅半导体材料制成的MOSFET
1962年出现了由金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管组成的MOS 集成电路
早期MOS技术中，铝栅P沟MOS管是最主要的技术，60年代后期，多晶 硅取代铝成为MOS晶体管的栅材料
1970’s解决了MOS器件稳定性及工艺复杂性之后，MOS数字集成电路 开始成功应用
一个有关集成电路发展趋势的著名 预言，该预言直至今日依然准确。
电子电路设计方法PPT教学课件
集成电路的选择
• 集成电路的种类繁多，选用方法一般是“先粗后 细”，即先根据主体方案考虑应选用什么功能的 集成电路，再进一步考虑它的具体性能，然后再 根据价格等因素选用什么型号。选择的集成电路 不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满 足功耗、电压、温度、价格等多方面的要求。
阻容元件的选择
• 电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很 重要的，不同的电路对电阻和电容性能要求也不 同，有些电路对电容漏电要求很严格，还有些电 路对电阻和电容的精度要求很严，设计时要根据 电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并 要注意功耗、容量、频率、耐压范围是否满足要 求。
分立元器件的选择
• 分立元器件包括二极管、三极管、场效应管和晶 闸管等，选择器件的种类不同，注意事项也不同。 例如三极管，在选用时应考虑是NPN管还是PNP 管，是大功率管还是小功率管，是高频管还是低 频管，并注意管子的电流放大倍数、击穿电压、 特征频率、静态功耗等是否满足电路设计的要求。
元器件的参数计算
• ⑵ 尽量把总电路图画在同一张图上，如果 电路比较复杂，一张图画不下，应把主电 路画在同一张图上，而把一些比较独立或 次要的部分(例如直流稳压电源)画在另一张 或者几张图上，并用适当的方式说明各图 之间的信号联系。
• ⑶ 电路图中所有的连线都要表示清楚，各元器件 之间的绝大多数连线应在图上直接画出。连线通 常画成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通 的交叉线，应在交叉处用圆点标出。连线要尽量 短。电源一般只标出电源电压的数值(例如+5V， +15V，-15V)。电路图的安排要紧凑、协调，疏 密恰当，避免出现有的地方画得很密，有的地方 却空出一大块。总之，要清晰明了，容易看懂， 美观协调。
电子电路的安装
EDA技术概述PPT课件
现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动 化技术 EDA（Electronic Design Automation）技术。
20世纪70年代
EDA技术雏形
20世纪80年代
EDA技术基础形成
20世纪90年代
EDA技术成熟和实用
2021/4/7
5
第5页/共46页
EDA技术发展分为三个阶段 ：
2021/4/7
21
第21页/共46页
1.4 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
使得产品设计效率大幅度提高。
2021/4/7
14
第14页/共46页
2.半定制或全定制ASIC
1）全定制-----芯片完全由厂家按特定 电路功能制造
设计人员从晶体管的版 图尺寸、位置和互连线 开始设计,以达到芯片面 积利用率高、速度快、 功耗低的最优性能
优点：
性能最佳 物理成本最低
可模数混合 设计成本大
2021/4/7
1
第1页/共46页
1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA技术的涵义 广义的EDA技术、狭义EDA技术
广义定义： 以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借
鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、 计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制的商品 化EDA通用支撑软件和应用软件包。 广义的EDA技术 : 1）计算机辅助分析CAA( 如PSPICE EWB MATLAB等）
20世纪70年代
EDA技术雏形
20世纪80年代
EDA技术基础形成
20世纪90年代
EDA技术成熟和实用
2021/4/7
5
第5页/共46页
EDA技术发展分为三个阶段 ：
2021/4/7
21
第21页/共46页
1.4 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
使得产品设计效率大幅度提高。
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2.半定制或全定制ASIC
1）全定制-----芯片完全由厂家按特定 电路功能制造
设计人员从晶体管的版 图尺寸、位置和互连线 开始设计,以达到芯片面 积利用率高、速度快、 功耗低的最优性能
优点：
性能最佳 物理成本最低
可模数混合 设计成本大
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1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA技术的涵义 广义的EDA技术、狭义EDA技术
广义定义： 以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借
鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、 计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制的商品 化EDA通用支撑软件和应用软件包。 广义的EDA技术 : 1）计算机辅助分析CAA( 如PSPICE EWB MATLAB等）
电子技术课程设计(PPT39页)
六、确定实际的总体电路
通过电路调试和技术指标的检测， 达到了预期的设计要求，即可确 定所要设计的总体电路，并画出 实际的总体电路图。
按规定还要列出所用的元器件名 细表。
课程设计报告书主要内容
1.设计题目； 2.主要指标和要求； 3.方案选择及电路工作原理； 4.单元电路设计计算，元器件的选择
，画出电路图等； 5.安装、调试中遇到的问题，解决的
方法以及实验效果等； 6.电路性能指标测试结果，是否满足
要求及对成果的评价； 7.收获、体会和改进设计的建议。
课题一
多功能数字钟电路设计
一、设计目的
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒 计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准 确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的 使用寿命，因此得到了广泛的使用。
在proteus软件中画出相应的电路图，将编好的程序 编译后的文件下载到电路图中的单片机中，进行仿真 ，对温度传感器设置不同的参数，如若不能达到预
期效果，则进行修改直至成功，于此同时，将编译好 的程序下载到单片机开发板中，进行测试。
课题五：智能交通灯设计
一、设计任务及要求： 1、设计一交通灯控制系统，控制东西方向的红、黄
三、选择器件与参数计算
单元电路确定之后，根据其工作原理 和所要实现的功能，首先要选择在性 能上能满足要求的集成器件。
每个单元电路的结构、形式确定之后， 需对影响技术指标和参数的元器件进 行计算。这种计算有的需根据电路理 论的有关公式、有的按照工程估算方 法，还有的需要用经验数据。
四、画出预设计总体电路图
12移动班课程设计安排表（第2/4/6周）
12光信班课程设计安排表（第10、12周）
12光信班课程设计安排表（第11、13周）
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
电子产品设计与开发
负责产品的软件编程、调试、优化等 工作。
其他支持人员
包括市场分析师、采购人员、生产人 员等，为设计团队提供必要的支持和 协助。
05
04
测试工程师
负责产品的测试验证工作，确保产品 质量符合标准。
02
电子产品需求分析
市场需求调研
01
02
03
研究市场趋势
分析当前市场的发展趋势 ，包括技术革新、消费者 偏好等，以预测未来市场 的可能变化。
对电路板进行性能测试 ，包括电气性能、环境
适应性等。
可靠性测试
进行长时间运行测试， 以验证电路板的可靠性
和稳定性。
故障分析与排除
对测试过程中出现的问 题进行分析和排除，确 保产品顺利进入下一阶
段。
04
电子产品软件设计
软件架构规划
需求分析与梳理
01
明确软件功能、性能、接口等需求，梳理出关键业务流程和数
06
电子产品生产与发布
生产流程规划
01
工艺流程设计
根据产品特性和生产需求，制定详细的生产工艺流程，包括电路板制作
、元器件采购、SMT贴片、组装、测试等环节。
02
生产线布局
合理规划生产线布局，确保生产过程中的物流、人流、信息流顺畅，提
高生产效率。
03
生产计划制定
根据订单需求和产能情况，制定生产计划，合理安排生产顺序和生产周
数据分析与整理
对收集到的用户反馈进行数据分析，整理出用户 需求和问题点。
反馈结果应用
将用户反馈结果应用于产品设计和开发中，为产 品优化提供有力支持。
设计优化方案制定
针对问题点进行优 化
根据用户反馈和市场需求，针对产品存在的问题点进行优 化设计。
其他支持人员
包括市场分析师、采购人员、生产人 员等，为设计团队提供必要的支持和 协助。
05
04
测试工程师
负责产品的测试验证工作，确保产品 质量符合标准。
02
电子产品需求分析
市场需求调研
01
02
03
研究市场趋势
分析当前市场的发展趋势 ，包括技术革新、消费者 偏好等，以预测未来市场 的可能变化。
对电路板进行性能测试 ，包括电气性能、环境
适应性等。
可靠性测试
进行长时间运行测试， 以验证电路板的可靠性
和稳定性。
故障分析与排除
对测试过程中出现的问 题进行分析和排除，确 保产品顺利进入下一阶
段。
04
电子产品软件设计
软件架构规划
需求分析与梳理
01
明确软件功能、性能、接口等需求，梳理出关键业务流程和数
06
电子产品生产与发布
生产流程规划
01
工艺流程设计
根据产品特性和生产需求，制定详细的生产工艺流程，包括电路板制作
、元器件采购、SMT贴片、组装、测试等环节。
02
生产线布局
合理规划生产线布局，确保生产过程中的物流、人流、信息流顺畅，提
高生产效率。
03
生产计划制定
根据订单需求和产能情况，制定生产计划，合理安排生产顺序和生产周
数据分析与整理
对收集到的用户反馈进行数据分析，整理出用户 需求和问题点。
反馈结果应用
将用户反馈结果应用于产品设计和开发中，为产 品优化提供有力支持。
设计优化方案制定
针对问题点进行优 化
根据用户反馈和市场需求，针对产品存在的问题点进行优 化设计。
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其它 20%
装调 35%
电路设 计
45%
主要涉及知识（1）
模拟/数字电路、高频电路、传感器、电力电子 等相关知识及其应用
— 模拟电路：放大电路、集成运放运算电路、信号变 换、信号产生电路、稳压电路等 — 数字电路：组合逻辑电路、时序逻辑电路 — 高频电路：高频振荡电路等 — 传感器：常见的声、光、力、温度等传感电路 — 电力电子：整流滤波、常见驱动电路等
主要芯片介绍
— 单时基芯片NE555
◆ 1地GND ◆ 2触发 ◆ 3输出 ◆ 4复位 ◆ 5控制电压 ◆ 6门限(阈值) ◆ 7放电 ◆ 8电源电压
电子设计与开发模拟题分析
主要芯片介绍
— 单时基芯片NE555的主要应用
◆ 单稳类：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等 ◆ 双稳类：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等 ◆ 无稳类：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时
D N G 38 KK P fgedcDba DS1DpyBlue-CC 90124567 1 abcdefg 0000000 0000000 3333333 45689 RRRRRR11R12 VCC 3210546 11119111 f abcdeg D D V D N EIT ABCDLBLG 3 UCD4511BCN 71265438 D D N N G 1234 G DDDD VCC
触摸调光灯电路工作
1分
二级指标
分数 得分
二级指标
分数 得分
往届评分细则分析
其它
— 元器件识别、选型、电路板焊接
— 往届评分细则样例
元件选择 一级指标 可控硅检测 光敏电阻 直流电机检测 2W色环功率电阻识别 自锁开关检测与识别 电路板焊接 一级指标 少于5处 5-10处 10-20处 20处以上
分数 1分 每空1分，共2分 1分 每空1分，共2分 5分
主要涉及知识（2）
电子元器件知识及其应用
— 电阻、电容、电感等元器件识别：命名方法、分类、参数等 — 焊接技能
常用仪器使用方面的知识
— 稳压电源、数字万用表、通用示波器等
原理图绘制方面的知识
— 使用工具软件绘制原理图
电子设计与开发模拟题分析
电路功能简述
计时器： 设计并制作一个数字式定时开关，从“0”开始以一秒为间隔计时，当数码管显 示为“9”时，发出开关信号，继电器开始工作；继电器工作2 秒后，自动关闭。 计时过程中，可通过按键随时清除数据，数码管显示“0”。 计数器： 光敏电阻及其相关电路取代脉冲发生单元，实现在“亮”、“暗”状态切换时， 计数器计数；当计数到“9”后，发出开关信号；继电器开始工作，继电器工作
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— 74HC192计数器电路 ◆ 正向计数 ◆ 带复位控制 ◆ 计到“9”时输出控制脉冲， 可以把进位信号作为控制信号
1234 DDDD VCC TC/UP 236 2367111 1023 QQQQ VCC TCUP TCDWN D R N 132L0 CNTDWNCNTUP PGPPPMP 1 USN74LS192N 0145 14589 1111 D N CNTUP G VCC 3 2 SSW-PB2.2kR D N VCC G
电子设计与开发模拟题分析
设计要求简述
— 模拟电路设计部分
1. 使用适当的元器件设计继电器驱动电路，使之能够稳定工作 2. 完成光敏电阻及其相关电路设计
电子设计与开发模拟题分析
主要芯片介绍
— 十进制同步加减计数器74HC192
◆ CPU：加计数时钟输入端，CPD：减计数时钟输入端 ◆ PL：预置输入控制端，异步预置 ◆ MR：复位输入端，高电平有效，异步清除 ◆ TCU：进位输出，1001状态后负脉冲输出 ◆ TCD：借位输出，0000状态后负脉冲输出
第八期全国电子专业人才 师资培训班
电子设计与开发项目
主要内容
电子设计与开发竞赛规则 主要涉及知识 电子设计与开发模拟题分析
— 电路功能、设计要求简述 — 基本元件介绍 — 电路设计（原理图）
往届评分细则分析
竞赛规则
预/决赛均采用封闭、限时方式
按竞赛试题要求完成电路设计、组装及调试 任务
竞赛分值比例
电子设计与开发模拟题分析
主要芯片介绍
— 双运放LM358
◆ 1IN-,2IN-：反向输入端 ◆ 1IN+,2IN+：同向输入端
— 主要应用电路
◆ 反馈放大 ◆ 运算电路：比例、积分、微分电路等 ◆ 电压比较器
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— CD4060脉冲发生电路 频率： f ≈ 1/(2.2RC)
C ≈ 1/(2.2*16*10uF)=2.84K
VCC 3546 15741162131 954678 D QQQQQQ D Q10Q12Q13Q14 V D N CLK0CLK0CLK1 GRST 4 UCD4060BCM 021 89 111 D N G k 0k 00 F 11 u 0 1 D N G R15R17 4 C
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— 光敏检测、比较电路 ◆ 采用迟滞比较器，提高抗干扰能力
往届评分细则分析
电路设计
— 原理图设计正确、各功能模块实现、材料成本的考虑
— 往届电路设计评分样例
电路设计 一级指标
电路图
波形 成本
分数
10分
8分 2分
功能
10分
二级指标 降压稳压 4分频 蜂鸣器发生
分数 4分 4分 2分
得分
JK4开关
1分
T7脉冲
1分
4分频
4分
降压稳压
2分
蜂鸣器发生 2分
往届评分细则分析
装调
— 各功能模块逐一评分
— 往届装调评分细则样例
产品装配
一级指标
分数
少于5处
扣1分
5-10处
扣3分
10-20处
扣5分
20处以上
扣10分
电路调试
一级指标
1分
直流电机控制电路、转速检测电路工作 1分
2 秒后，自动关闭。计数过程中，可通过按键随时清除数据，数码管显示“0”。
电子设计与开发模拟题分析
电路功能简述
系统框图：
光敏电阻+比较器
数码管显示
外部开关操作
计数器
单稳态电路
秒脉冲发生单元
继电器及驱动
电子设计与开发模拟题分析
设计要求简述
— 数字电路设计部分
1. 完成CD4060 脉冲发生单元的制作，并使之输出1Hz 脉冲信号； 2. 使用74HC192 完成脉冲计数电路设计； 3. 完成数码管显示单元的制作，使之能够稳定工作； 4. 设计按键功能，当按键按下后，能够清零当前计数值； 5. 使用NE555 及其它阻容元件设计一个暂稳态维持2 秒的单稳态电路。
电子设计与开发模拟题分析
主要芯片介绍
— 共阴驱动BCD码—七段码译码器CD4511
◆ a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效 ◆ A1、A2、A3、A4：8421BCD码输入端 ◆ LT：测试输入端，用来检测数码管是否损坏 ◆ BI：消隐输入控制端 ◆ LE：锁定控制端
电子设计与开发模拟题分析
电子设计与开发模拟题分析
主要芯片介绍
— 14位二进制计数器/振荡器电路CD4060
◆ 0：时钟输出端， /0：反向时钟输出端，1：时钟输入端 ◆ Q4-Q10,Q12-Q14：计数器输出端 ◆ 典型应用
D N G 38 KK P fgedcDba DS1DpyBlue-CC 0 9124567 1 abcdefg 0000000 0000000 3333333 45689 RRRRRR11R12 VCC 3210546 11119111 f abcdeg D D V D N EIT ABCDLBLG 3 UCD4511BCN 71265438 D D N N G G VCC
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— 数码管驱动
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— 单稳延时电路 ◆ 2秒延时 tw ≈ 1.1RC
R ≈ 2/(1.1*10uF) =182K
暂稳态："1" VCC 378 T U VCC O DISC k 0 0 2 D N R13 TRIGRSTCVOLTTHRG 5 UNE555N 24561 F u 3 0 1C D N G
分数 扣1分 扣3分 扣5分 扣10分
二级指标 二级指标
分数
得分
分数
得分
D N G 3 DLED0 0 1 0 KRelay-DPST3R14 VCC 1 QNPN D N VCC G 2 DDiode 2.2kR16
电子设计与开发模拟题分析
电路设计、分析
— 继电器驱动电路 ◆ PNP三极管、高电平有效
1 U2ALM358N 84 32 7 U2BLM358N D N VCC G 84 k 56 0 k 7 0 0 1R 0 1R18 Vref k 0 2 0 R 1R10 D N VCC G