芯片内部原理及应用完整版
芯片内部原理及应用
Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
555定时电路内部结构分析及应用
1 绪言
555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。
2555定时器功能及结构分析
555定时器的分类及管脚作用
555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL 型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管，常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图2-1），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。
2-1 555时基集成电路各管脚排布
555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。
555定时器的电路组成
图2-2为555芯片的内部等效电路
2-2 555定时器电路组成
5G555定时器内部电路如图所示，一般由分压器、比较器、触发器和开关。及输出等四部分组成，这里我们主要介绍RS触发器和电压比较器。2.2.1基本RS触发器原理
如图2-3是由两个“与非”门构成的基本R-S触发器, RD、SD是两个输入端，Q及是两个输出端。
2-3 RS触发器
正常工作时，触发器的Q和应保持相反，因而触发器具有两个稳定状态：
1）Q=1，=0。通常将Q端作为触发器的状态。若Q端处于高电平，就说触发器是1状态；
2）Q=0，=1。Q端处于低电平，就说触发器是0状态；Q端称为触发器的原端或1端，端称为触发器的非端或0端。
由图可看出，如果Q端的初始状态设为1，RD、SD端都作用于高电平（逻辑1），则一定为0。如果RD、SD状态不变，则Q及的状态也不会改变。这是一个稳定状态；同理，若触发器的初始状态Q为0而为1，在RD、SD为1的情况下这种状态也不会改变。这又是一个稳定状态。可见，它具有两个稳定状态。
输入与输出之间的逻辑关系可以用真值表来描述。
首先对该RS触发器Q端状态仿真。如图2-4
2-4 RS触发器Q端仿真电路图
Q端状态变化规律如图2-5
2-5 Q端状态变化规律仿真
此图中A即SD，B即RD.，再对该R—S触发器Q非端状态仿真，如图2-6
2-6 RS触发器Q非端仿真图
Q非端状态变化规律如图2-7
2-7 Q非端状态变化规律
此图中A即SD，B即RD.
R-S触发器的逻辑功能，可以用输入、输出之间的逻辑关系构成一个真值表(或叫功能表)来描述，由仿真可得以下结论。当RD =0，SD=1时，不论触发器的初始状态如何，一定为1,由于“与非”门的输入全是1，Q端应为0。称触发器为0状态，RD为置0端。当RD =1，SD=0时，不论触发器的初始状态如
何，Q 一定为1,从而使为0。称触发器为1状态，SD 置1端。当RD =1，SD =1时，如前所述，Q 及的状态保持原状态不变。当RD =0，SD =0时，不论触发器的初始状态如何，Q= =1，若RD 、SD 同时由0变成1，在两个门的性能完全一致的情况下, Q 及究竟哪一个为1，哪一个为0是不定的，在应用时不允许RD 和SD 同时为0。综合以上四种情况，可建立R-S 触发器的真值表如表4—
1。应注意的是表中RD = SD =0的一行中Q 及的状态是指RD 、SD 同时变为1后所处的状态是不定的，用Ф表示。 由于RD =0，SD =1时Q 为0，RD 端称为置0端或复位端。相仿的原因，SD 称置1端或置位端。
2.2.2简单电压比较器
电压比较器简称比较的大小，比较的结果通常
UHO 或低电平UOL 来表示。简单
图2-8所示
2-8 简单电压比较器
它的反相输入端和同
Ui 和参考电压Uref ，该电
器，显然电路中的运放工
由于开环电压增益
这时，只要输入信号ui 稍Uref ，输出即为高电平u0=UOH(U0,MAX),输出级处于正饱和状态；反之，只要ui 稍大于Uref ，输出即为低电平u0=UOL(-U0,MAX),输出级处于负饱和状态；只有uI 在非常接近Uref 的极小范围内，运放才处于线性放大状态，此时，才有
u0=A0d(Uref-uI). 通常把比较器的输出电压从一个电平变化到另一个电平时对应的临界输入电压称为阀值电压或门限电压，简称为阀值，用符号UTH 表示，对这里所讨论的简单比较器有UTH=Uref 。
我们知道了555定时电路的结构就可以在此基础之上制作出不同功能的电路，这里我们主要讨论平时常见的几种基于555芯片的功能电路如多谐振荡器，施密特触发器等。
RD SD Q 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 不定（Ф） 1 1 不变 表4-1 真值表
3多谐振荡器
电路组成及工作原理
下面图3-1时基于555的多谐振荡器连接图
3-1 基于555芯片的多谐振荡器
多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。
其工作原理时这样的：在刚接同电源时，由于电容C1两端的电压不能突变，使集成电路A的2脚电压为0V，这一低电压加到电压比较器D的同相输入端，使电压比较器D输出低电平，该低电平加到与非门B的一个输入端，这样，输出端Q输出高电平，即多谐振荡器输出电压U0为高电平，通电之后，直流电压+V 通过电阻R1和R2对电容C1充电，由于电容C1的充电要有一个过程，在C1两端的电压没有充到一定程度时，电路保持输出电压U0为高电平状态，这是一个暂稳态。随着对电容C1充电的进行，（C1上的充电电压极性为上正下负），当C1上的电压达到一定程度时，集成电路A的6脚电压为高电平，该高电平加到内电路中的电压比较器C的反相输入端，使比器C输出低电平，该低电平加到与非门A的一个输入端，使RS触发器翻转，即为Q端输出低电平，即U0为低电平，Q非为高电平，从图中所示波形中可看出，此时U0已从高电平翻转到低电平。Q非为高电平后，该高电平经过电阻RS加到VT1基极，使VT1饱和导通，由于VT1导通后集电极和发射极之间的内阻减小，这样电容C1上充到的上正下负电压开始放电，其放电回路是：C1的上端——R2——集成电路A的7脚——VT1集电极——VT1发射极——地端——C1的下端，在这放电的过程中，多谐振荡器保持U0为低电平状态，随着C1的放电，C1上的电压在下降，当C1上的电压下降到一定程度时，使集成电路的2脚电平很低，即电压较器D的同相输入端电压很低，使比较器D输出低电压，该低电压加到与非门B的一个输入端，使RS触发器再次翻转，翻转到Q为高电平的暂稳态，即U0为高电平，由于Q为高电平，Q非为低电平，使VT1管的基极电压很小，VT1截止，电容
C1停止放电，改变为+V通过电阻R1和R2对电容C1充电，这样电路进入第2个周期，如此反复达到振荡器的作用。
由仿真得该电路输出波形，如图3-2所示
3-2 多谐振荡器输出波形仿真
多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。
多谐振荡器应用实例
3.2.1 简易温控报警器
下图3-4是利用多谐振荡器构成的简易温控报警电路，利用555构成可控音频振荡电路，用扬声器发声报警，可用于火警或热水温度报警，电路简单、调试方便。
图中晶体管T可选用锗管3AX31、3AX81或3AG类，也可选用3DU型光敏管。3AX31等锗管在常温下，集电极和发射极之间的穿透电流I
CEO
一般在10～50μΑ，且随温度升高而增大较快。当温度低于设定温度值时，晶体管T的穿
透电流I
CEO 较小，555复位端R
D
（4脚）的电压较低，电路工作在复位状态，多
谐振荡器停振，扬声器不发声。当温度升高到设定温度值时，晶体管T的穿透
电流I
CEO 较大，555复位端R
D
的电压升高到解除复位状态之电位，多谐振荡器开
始振荡，扬声器发出报警声。
3-4 多谐振荡器用作简易温控报警电路
需要指出的是，不同的晶体管，其I
CEO 值相差较大，故需改变R
1
的阻值来
调节控温点。方法是先把测温元件T置于要求报警的温度下，调节R
1
使电路刚
发出报警声。报警的音调取决于多谐振荡器的振荡频率，由元件R
2、R
3
和C
1
决
定，改变这些元件值，可改变音调，但要求R
2
大于1kΩ。
3.2.2 双音门铃
下图3-5是用多谐振荡器构成的电子双音门铃电路。
当按钮开关AN按下时，开关闭合，V CC经D2向C3充电，P点（4脚）电位迅速充至V CC，复位解除；由于D1将R3旁路，V CC经D1、R1、R2向C充电，充电时间常数为（R1+R2）C，放电时间常数为R2 C，多谐振荡器产生高频振荡，喇叭发出高音。
当按钮开关AN松开时，开关断开，由于电容C3储存的电荷经R4放电要维
持一段时间，在P点电位降至复位电平之前，电路将继续维持振荡；但此时V CC 经R3、R1、R2向C充电，充电时间常数增加为（R3+R1+R2）C，放电时间常数仍为 C，多谐振荡器产生低频振荡，喇叭发出低音。
R
2
当电容C3持续放电，使P点电位降至555的复位电平以下时，多谐振荡器停止振荡，喇叭停止发声。
调节相关参数，可以改变高、低音发声频率以及低音维持时间。
3-5 用多谐振荡器构成的双音门铃电路
4施密特触发器
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
电路组成及工作原理
4-1 555定时器构成的施密特触发器
其实，555内部电路就可以等效成一个施密特触发器，要清除其工作原理，我们必须再次研究其内部电路，如图4-2
4-2 施密特触发器主电路
上图中，a点电压为8V即2/3VS，b点电压为4V即1/3VS,当输入电压UI小于b点电压时，C输出高电平，D输出低电平，输出端3脚输出为高电平，并保持不变，当输入电压UI继续上升满足4V 4-3 电压传输特性图 主要静态参数 （1）上限阈值电压V T+-------UI上升过程中，输出电压U O由高电平V OH跳变到低电平V OL时，所对应的输入电压值。V T+=2/3VS。 （2）下限阈值电压V T-------------—U I下降过程中， U O由低电平V OL跳变到高电平V OH时，所对应的输入电压值。V T—=1/3VS. （3）回差电压ΔV T 回差电压又叫滞回电压，定义为 ΔV = V T+－V T— =1/3VS T 若在电压控制端（5脚）外加电压V CC，则将有V T+=V CC、V T—=V CC/2、ΔV T= V CC/2，而且当改变V CC时，它们的值也随之改变。 再来看它的输入和输出波形，我们就能更加了解该电路的功能如图4-4 4-4 输入和输出波形 图中蓝线代表输出信号UO，红线代表输入信号UI ．施密特触发器的应用举例 4.2.1 用作接口电路 将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。 4.2.2用作整形电路 把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。 4-5 慢输入波形的TTL系统接口 4-6 脉冲整形电路的输入输出波形 4.2.3 用于脉冲鉴幅 将幅值大于V 的脉冲选出。 T+ 4-7 用施密特触发器鉴别脉冲幅度 5 单稳态触发器 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。 电路组成及工作原理 5-1 单稳态触发器连接图 无触发信号输入时电路工作在稳定状态,当电路无触发信号时，v I保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端v O保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压v C为0V。当v I下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，v O由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，V CC经R向C 充电。其充电回路为V CC→R→C→地，时间常数τ1=RC，电容电压v C由0V开始 增大，在电容电压v C 上升到阈值电压cc V 32之前，电路将保持暂稳态不变。当v C 上升至阈值电压cc V 32时，输出电压v O 由高电平跳变为低电平，555内放电三极 管T 由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C 经放电三极管对地迅速放电，电压v C 由cc V 32迅速降至0V （放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。当暂稳态结束后，电容C 通过饱和导通的三极管 T 放电，时间常数τ2=R CES C ，式中R CES 是T 的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此τ2之值亦非常 小。经过（3～5）τ2后，电容C 放电完毕，恢复过程结束。 恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。 下面我们来看当VI 为一步规则脉冲时，VC 和VO 的波形，通过他们的波形我们会更加了解它的作用。 5-2 用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形 单稳态触发器输出脉冲宽度tW 仅决定于定时元件R 、C 的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R 、C 的取值，即可方便的调节tW 。 需要指出的是，在图所示电路中，输入触发信号v I 的脉冲宽度（低电平的 保持时间），必须小于电路输出v O 的脉冲宽度（暂稳态维持时间t W ），否则电 路将不能正常工作。因为当单稳态触发器被触发翻转到暂稳态后，如果v I 端的低电平一直保持不变，那么555定时器的输出端将一直保持高电平不变。 解决这一问题的一个简单方法，就是在电路的输入端加一个RC 微分电路，即当v I 为宽脉冲时，让v I 经RC 微分电路之后再接到v I2端。不过微分电路的电 阻应接到VCC ，以保证在v I 下降沿未到来时，v I2端为高电平。 单稳态触发器的应用 5.2.1 延时与定时 （1）延时 在图5-3中，v / O 的下降沿比v I 的下降沿滞后了时间t W ，即延迟了时间t W 。 单稳态触发器的这种延时作用常被应用于时序控制中。 （2）定时 在图5-3中，单稳态触发器的输出电压v / O ，用做与门的输入定时控制信 号，当v/O为高电平时，与门打开，v O= v F，当v/O为低电平时，与门关闭，v O为低电平。显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳态触发器输出脉冲v/O的宽度t W。 5-3 单稳态触发器用于脉冲的延时与定时选通 5.2.2整形 单稳态触发器能够把不规则的输入信号v I，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲v O。v O的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度t W决定于暂稳态时间。5-4是单稳态触发器用于波形的整形的一个简单例子。 5-4 单稳态触发器用于波形的整形 5.2.3 触摸定时控制开关 图5-5是利用555定时器构成的单稳态触发器，只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端（管脚3）输出高电平，灯泡（R L）发光，当暂稳态时间（t W）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。 5-5触摸式定时控制开关电路 结论 多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。石英晶体多谐振荡器，利用石英晶体的选频特性，只有频率为f o的信号才能满足自激条件，产生自激振荡，其主要特点是f o的稳定性极好。 施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触发器 可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。 单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本RS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。 555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。 除了555定时器外，目前还有556（双定时器）和558（四定时器）等。 致谢 感谢辅导老师给予的大力支持，论文中可能有错误或不全面之处，请老师批评指导 参考文献 1 康华光. 电子技术基础. 第4版. 北京：高等教育出版社，1999 2 郑应光. 模拟电子线路. 南京. 东南大学出版社，2000 3 电子工程手册编委会. 标准集成电路数据手册——运算放大器. 北京：电子工业出版社，1994 4 电子工程手册编委会. 标准集成电路数据手册——稳压器电路. 北京：电子工业出版社，1994 5 陈松. 逻辑电路. 南京：东南大学出版社， 6 吴立新实用电子技术. 北京：电子机械出版社， 7 胡晓光. 数字电子技术基础. 北京航空航天大学出版社. 8 丁宁. 电子信息专业英语. 北京：机械工业出版社. 1、讨论集成运放稳定性与闭环增益的关系，并简述相位补偿的方法。 由于运放电路是一个多极点高增益放大器，且一般都工作在闭环状态，所以在实际应用中有时会出现自激振荡，而使运放电路不能正常工作。 产生自激振荡的条件：A(j ω)F(j ω)=－1 其中幅值条件： A(j ω)F(j ω)=1 相位条件：()()0F 2n φωφωππ +=±± 只有同时满足幅值条件和相位条件，运放才会产生自激振荡，只满足其中条件之一，运放不会产生自激振荡。要使集成运放在闭环下能稳定地工作，就必须破坏产生自激振荡的两个条件或两个条件之一。所以运放电路闭环稳定工作的条件应为 ()()A .F 1ωω≥时，相移φπ<± 相移φπ=±时，()()A .F 1 ωω< 单极点集成运放最大相移为0 90-，所以单极点运放电路在任何反馈深度下都不会产生自激振荡。对于两个极点的集成运放，只有在频率f →∞时，相移才能达到0180-，而此时增益d A 0→，也不会满足自激振荡的振幅条件，所以也不会产生自激振荡，但由于集成运放中分布电容的影响，对于两个极点的运放电路也有可能产生自激振荡。对于三个极点的 运放电路，其最大相移为0 270-，其幅频特性和相频特性曲线如图1所示。 图1 三极点放大器频率特性 假设环路增益是与频率无关的常数，则环路增一为d A F ，取对数后为 d 120lg A 20lg F ?? - ? ?? 其中，d 20lg A 是开环增益频率特性曲线，120lg F ?? ??? 是反馈曲线。 当负反馈系数m F F =时，反馈曲线为M ，当环路增益为0dB 时，开环频率特性曲线与反馈曲线M 相交于m 点。在m 点，环路增益为1，满足自激振荡的幅度条件，m 点对应的频率为如为m f ，相应的相移为0 m 180φ<，不满足自激振荡的相位条件，既当反馈系数m F F =时，满足闭环稳定条件，所以运放电路工作是稳定的。 当增加负反馈深度时，反馈系数s F F =时，这时120lg F ?? ??? 将减小，反馈曲线M 变为曲线S ，曲线S 与开环频率特性曲线相交于s 点，设s 点对应的频率为s f ，如果当s f f =时， 相移0 180φ=，这时就同时满足了自激振荡的两个条件，运放电路在闭环时工作是不稳定的。 当在增加负反馈深度时，反馈系数n F F =时，这时120lg F ?? ??? 将会更小，反馈曲线S 变为N ，在反馈曲线N 上，总可以找到相移0 180φ=时的频率s f ，当s f f =时，这时既满足 自激振荡的幅度条件，又满足自激振荡的相位条件，所以当反馈系数n F F =时，运放电路闭环更不稳定。 由以上分析可知，集成运放反馈越深，既闭环增益越小，越容易产生自激振荡。 相位补偿的作用是用补偿网络来改变集成运放开环的频响特性，以增加负反馈放大器的相位余量。相位补偿的方法有滞后相位补偿、超前相位补偿。滞后相位补偿是通过相位补偿网络使放大器开环增益的附加相移进一步滞后。常用的滞后相位补偿的方法有：简单电容补偿、电阻电容串联补偿、密勒电容补偿等。它们的共同点是压低第一个转折频率，结果使反馈放大器的上限频率受影响，这是用牺牲带宽换取放大器闭环工作的稳定性。超前补偿则是在不压低第一转折频率的前提下，设法引入一个超前相移的零点频率，这样既扩大了 20dB/10oct -的范围，又有效地扩展了反馈放大器的上限频率，也就扩大了反馈放大区的 稳定工作范围。因为补偿后，第二个转折频率推迟出现，所以比未补偿时相位超前，故称为 集成电路原理及应用（第2版）谭博学苗汇静主编 课后习题答案 第二章 模拟集成电路的线性应用 对 A 2 :由"虚断”和"虚短”得 i 3=i 4， v 2_=v 2 - =u i2， 代入 U o1 得U 。哙呱…）， 2.11 求图3所示电路的增益A f ，并说明该电路完成什么功能 则 u i1 = U 01 R 1 R 2 R 2 R 1 ，即 u o-(1 K )u i1 ， 则 U 。1 -U i2 R 3 U i2 -U o R 4 R 3 因两个输入信号均从同相端输入, 所以输入阻抗比较高。该电路为高输入阻抗的差动放 2.9 试分析图1所示电路是什么电路，有何特点？图中设 解：第一级运放为同相放大器。对 A 1 :由"虚断”和"虚短”得 i 1 =i 2， v^=v 1. =u ， 1)U i2 - U o1 解：该电路由两个集成运放构成， A1为主放大器接成反相运算放大器， A2为辅助放大器, A2也接成反相放大器，利用 A2对A1构成正反馈，是整个电路向信号源索取的电流极少。 主放大器A 1 :由“虚断”和“虚短”得 R i U i I i u i 01 u 。 R 2 R i R 2 u i u i 辅助放大器A2的电压放大倍数: o2 u o2 2R 1 该电路为自举电路, U i U i U i R i I i I i - I R 2 R 2 U i U i u i2 u 。 R 2 目的是提高电路的输入电阻。 2R 得 U^2U i RR 当 R = R 1 时，R t 2.12 求图4所示电路输出电压与输入电压的表达式，并说明该电路完成什么 功能 i1 -u o1 ，即u o1 =-u i1 。A 1为倒相器 解：对A 1 :由 摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头()生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片()中加工处理，再通过接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。 注：图像传感器()是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。 注：数字信号处理芯片( )功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号参数进行优化处理，并把处理后的信号通过等接口传到等设备。 结构框架: . ( )(镜像信号处理器) . (图像解码器) . (设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。摄像头镜头：五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了，笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成，摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有～的光损失，而塑料镜片的光损失高达～。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术，有效减少了光的折射并过滤杂波，提高了通光率，从而获得更清晰影像。 然而，现在很多小厂，为了节约成本、追求高利润，往往减少镜片的数量，或者使用廉价的塑料镜头。虽然这些产品在价格上便宜不少，看上去很有吸引力，但实际的成像效果却实在是令人无法恭维。现在市面上大多数摄像头采用的都是五玻镜头，但是不乏少数商家将塑料镜头说成五玻镜头的。因此消费者在选购一些杂牌摄像头时，一定要详细试用一下，谨防上当受骗。 另外，镜头还有一个重要的参数那就是光圈，通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少，除了控制通光量，光圈还具有控制景深的功能，即光圈越大，则景深越小 摄像头感光器件：一定比好吗？ 在选择摄像头时，镜头是很重要的。按感光器件类别来分，现在市场上摄像头使用的镜头大多为和两种，其中（，电荷耦合组件）因为价格较高更多是应用在摄像、图象扫描方面的高端技术组件，（－，附加金属氧化物半导体组件）则大多应用在一些低端视频产品中。 手机拍照内存大学问：摄像头参数解读 随着智能手机的普及和不断升级，用户对于手机拍照画质也就越来越高，好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置，而目前市面上手机摄像头的规格众多，参数各不相同，怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢？下面让我们一起来简单学习一下。 2000年11月，夏普联合日本当时第三大移动运营商J-photo推出了全球第一款拍照手机，像素仅有11万。时至今日，手机拍照已经成为手机必不可少的一个功能，手机摄像头历经多年发展，也已经不可同日而语。 随着智能手机的普及和不断升级，用户对于手机拍照画质也就越来越高，好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置，而目前市面上手机摄像头的规格众多，参数各不相同，怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢？下面让我们一起来简单学习一下。 手机摄像头的结构和工作原理 拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器上，然后光学图像被转换成电信号，电信号再经过模数转换变为数字信号，数字信号经过DSP加工处理，再被送到手机处理器中进行 处理，最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。 手机摄像头的简单结构 手机摄像头的工作流程 由于手机摄像头的工作原理基本都相同，对于我们选择好的手机摄像头并不产生影响，我们只需要简单了解即可。 影响手机摄像头拍照画质的几个因素 1、传感器的类型 传感器是决定手机摄像头成像品质最为重要的一部份，也经常被手机厂商作为宣传的重点，厂商也习惯采用传感器的分类来对手机摄像头的类型进行分类。 常见的摄像头传感器类型主要有两种，一种是CCD传感器，一种是CMOS传感器。 CCD的优势在于成像质量好，但是制造工艺复杂，成本居高不下，特别是大型CCD价格非常高昂，且耗电高，并不适合在移动设备上使用。在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜， 实验报告 课程名称：集成电路原理 实验名称： CMOS模拟集成电路设计与仿真 小组成员： 实验地点：科技实验大楼606 实验时间： 2017年6月12日 2017年6月12日 微电子与固体电子学院 一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真 二、实验学时：4 三、实验原理 1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。 2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。 3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。 4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。 5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。 6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。 图 1两级共源CMOS运放电路图 实验所用原理图如图1所示。图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。 其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系： 转换速率：SR=I5 I I 第一级增益：I I1=?I I2 I II2+I II4=?2I I1 I5(I2+I3) 第二级增益：I I2=?I I6 I II6+I II7=?2I I6 I6(I6+I7) 单位增益带宽：GB=I I2 I I 输出级极点：I2=?I I6 I I 零点：I1=I I6 I I 正CMR：I II,III=I II?√5 I3 ?|I II3|(III)+I II1,III 负CMR：I II,III=√I5 I1+I II5,饱和 +I II1,III+I II 饱和电压：I II,饱和=√2I II I 功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II) 四、实验目的 本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。 学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。 五、实验内容 1、根据设计指标要求，针对CMOS两级共源运放结构，分析计算各器件尺寸。 2、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC和瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法与仿真结果的查看方法。 3、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。 摄像头的工作原理说明加电路图 随着中国网络事业的发展（直接的说，电脑的外部环境的变化→宽带网络的普及），大家对电脑摄像头的需求也就慢慢的加强。比如用他来处理一些网络可视电话、视频监控、数码摄影和影音处理等。话说回来，由于其的相对价格比较低廉（数码摄象机、数码照相机），技术含量不是太高，所以生产的厂家也就多了起来，中国市场就是如此，产品的质量和指标也就有比较大的差距。 一、首先来看看感光材料 一般市场上的感光材料可以分为：（电荷耦合）和（金属氧化物）两种。前一种的优点是成像像素高，清晰度高，色彩还原系数高，经常应用在高档次数码摄像机、数码照相机中，缺点是价格比较昂贵，耗功较大。后者缺点正好和前者互普，价格相对低廉，耗功也较小，但是，在成像方面要差一些。如果你是需要效果好点的话，那么你就选购元件的，但是你需要的￥就多一点了！ 二、像素也是一个关键指标 现在市面上主流产品像素一般在万左右，早些时候也出了一些万左右像素的产品，由于技术含量相对较低效果不是很好，不久就退出历史舞台了。这个时候也许有人会问，那是不是像素越高越好呢？从一般角度说是的。但是从另一个方面来看也就不是那么了，对于同一个画面来说，像素高的产品他的解析图象能力就更高，呵呵，那么你所需要的存储器的容量就要很大了。不然……我还是建议如果你选购的时候还是选购市面上比较主流的产品。毕竟将来如果出问题了保修也比较好。 三、分辨率是大家谈的比较多的问题 我想我没有必要到这里说分辨率这个东东了，大家最熟悉的应该就是： ：你的显示器什么什么品牌的。分辨率可以上到多高，刷新率呢？ ：呵呵，还好了，我用在* ，设计的时候就用在*。玩游戏一般就*了。 但是摄像头的分辨率可不完全等同于显示器，切切的说，摄像头分辨率就是摄像头解析图象的能力。现在市面上较多的的一般在*，有是也会在*。但是如果是的一般还要高些。 四、是摄像头，当然也要比较摄像的效果 摄像头的视频捕获能力是用户最关心的了，目前电脑摄像头所能够捕捉都是通过软件来实现的，因此对电脑要求比较高，一般情况下*他的速度可以到达帧，但当分辨率在*的状态下，速度稍微一快点。因而，自己在选购是，可以按照自己的作用选择一个合适自己的。 五、镜头是一个大问题 估计这么东东很多用户在购买的时候会忽视掉，但这却是摄像头对光线的最重要部位。光圈的大小、镜头可调焦的范围等等。一般按照材料分主要有中，有玻璃镜片；塑胶镜片和化合物的，这里最好的要算是玻璃的，他的通光系数大，一般好的镜头他的通光口径也会做的较大，在光线不是很好的时候也可以得到交好的效果，但是价格要高点（一分钱一分货）。塑胶的通光要差点，但是价格便宜，就这点也得到了一些中低端用户的认可。化合物的市面上不是很多，这里就不做详细介绍了。 六、其他数据 手机摄像头参数 1.结构、原理 2.像素， 像素是构成数码影像的基本单位，通常以像素的每英寸的PPI（pixels per inch）为单位来表示影像分辨率的大小。 从硬件方面来讲，如果传感器面积不变，而单纯提高像素，高像素密度的传感器相对对于低像素密度的传感器在拍照时更容易产生大量噪点 像素≠成像质量； 像素密度大→噪点多→影响清晰度 改善方法：增大单个感光像素面积→减小像素密度 3．传感器， CCD（成像好，价格高，功耗大，不适合手机） CMOS（大部分手机摄像头）分为：普通式、背照式、堆栈式。 普通与背照式区别 背照式对换了感光层与基质的位置，使感光层直接与透光面接触，减少了中间环 节光线的损失，并且在透光面上每个对应的像素表面都改为透镜的形式，更集中地汇聚了外界的光线到对应的像素点上，减少了像素之间多余的光线干扰(也简称增加了开口率)。在弱光环境下，提高约30%—50%的感光能力，能够在弱光下拍摄更高的质量的照片。（如下图） 搭载背照式摄像头的手机有 iPhone 4/4S、小米2S、魅族MX2、索尼LT26i等（如下图） 背照式与堆栈式区别 堆栈式实际是背照式的改良,原来传感器里的信号处理电路放到了原来的基板上（如下图） 优点； 1、在较小的芯片尺寸上行成大量的像素点，体积做到更小； 2、加入了RGBW的编码技术，就是是由原来的 R(红)，G(绿)，B(蓝) 三原色像素点中再加入W(白)像素点来提升画质， 3、堆栈式传感器更加支持硬件HDR功能，能够精确地单独控制每一 行像素的曝光时间，从而在传感器层面上就实现原生的高动态范 围渲染，有别于之前的软件HDR技术，照片生成的速度更快，而 且可以实现HDR录像。 使用堆栈式首款OPPO Find 5（如下图） 4、镜头参数 4.1焦距， 焦距是指从镜头的透镜中心到成像面（也就是感光元件）的距离（如下图）。 家电检修技术<资料版>2007第7期总页(?? 初 学者天地 压从0V 逐渐升高,刚开始可看到两个万用表的数 值都上升,当电压增高到某一值时,可以看到表1的电压值在增大,而表2的电流值却在减小,当电压继续增大到另一个值时,这时又可以看到两个表的电压、电流值都开始增大。如果测试过程与上述的一样,说明该管是好的。如果不一样或变化很不明显,表明该管是坏的。 (完 TD 表1 5V 表2 10mA 20k 图11(b 判断隧道二极管测试电路 功率放大集成电路原理及应用 !丁朋 要点提示: ▲功率放大集成电路的功能是对音频信号进行功率放大,其最大特点是具有较大的输出功率,能够推动扬声器等负载。 ▲功率放大集成电路的主要参数有:电源电压、静态电流、输出功率、电压增益、频响范围和谐波失真等。▲O TL 电路的优点是可以使用单电源,缺点是由于输出电容的存在,低频响应较差。 一、功能与参数 1.功能与特点 功率放大集成电路的功能是对音频信号进行功率放大。其最大特点是:具有较大的输出功率,能够推动扬声器等负载。 功率放大集成电路品种规格众多。按声道数可分为单声道音频功放和双声道音频功放;按电路形式可分为O TL 功率放大器、O CL 功率放大器和BTL 功率放大器等。其输出功率从数十毫瓦到数百瓦,具有很多规格,并具有多种封装形式。许多功率放大集成电路自带散热板,但由于自带的散热板一般较小,因此功率较大的功率放大集成电路在应用时仍应按要求安装散热器。功率放大集成电路自带的散热板有的与内部电路绝缘,有的与内部电路的接地点连通,有的与内部输出功放管集电极连通,安装散热器时应区别对待。对于自带散热板与内部电路不绝缘的功率放大集成电路,应在集成电路与散热器之间放置耐热绝缘垫片,如图1所示。 2.参数 功率放大集成电路的主要参数有:电源电压V CC 、静态电流I O 、输出功率P O 、电压增益、频响范围和谐波失真THD 等。 (1电源电压V CC ,包括最高电源电压和额定电源 电压,对于O TL 功率放大器一般为单电源(+V CC ,对于 O CL 功率放大器一般为双电源(±V CC 。最高电源电压是极限参数,使用中不得超过,推荐使用额定电源电压。 ■Dolumr CCS ￡f f I Analog Processirg //薄i 10oit A2C RESET I MCLK SDA SSL 敷醐ft% YLV RGB拍隹 PCLK VSYhC HSYNC 一、摄像头工作原理 上一篇我们讲了摄像头模组的组成，工作原理，作为一种了解。下面我们析摄像头从寄存器 角度是怎么工作的。如何阅读摄像头规格书（针对驱动调节时用到关键参数，以GT2005为例）。 规格书，也就是一个器件所有的说明，精确到器件每一个细节，软件关心的寄存器、硬件关心的电气特性、封装等等。单单驱动方面，我们只看对我们有用的方面就可以了，没必要全部看完。主要这些资料全都是鸟语，全部看完一方面时间上会用的比较多，找到关键的地方 就行了。 1、camera的总体示意图如下：控制部分为摄像头上电、I2C控制接口，数据输出为摄像头 拍摄的图传到主控芯片，所有要有data、行场同步和时钟信号。GT2005/GT2015是CMOS 接口的图像传感器芯片，可以感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。 我们需要通过MCLK给摄像头提供时钟，RESET是复位线，PWDN在摄像头工作时应 该始终为低。PCLK是像素时钟（这个应该是等同于CSI中的普通差分时钟通道），HREF是行参考信号，VSYNC是场同步信号。一旦给摄像头提供了时钟，并且复位摄像头，摄像头就开始工作了，通过HREF, VSYNC和PCLK同步传输数字图像信号。数据是通过D0~D7 这八根数据线并行送出的。 Pixel Array 161SH x 1215V ilGOOH x 1200V} Timing11 Contra A7-r B 3 C Gamma EJcp enhancs Configuration Registers 1 mage Signal Procking fntH 叩就＜i「C& - noise H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 集成电路测试原理及方法简介 院系：电气工程及自动化学院 姓名： XXXXXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXXXX 设计时间： XXXXXXXXXX 摘要 随着经济发展和技术的进步，集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节，是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术，而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状，接着介绍了数字集成电路的测试技术，包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样，最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词：集成电路；研究现状；测试原理；测试方法 目录 一、引言 (4) 二、集成电路测试重要性 (4) 三、集成电路测试分类 (5) 四、集成电路测试原理和方法 (6) 4.1.数字器件的逻辑功能测试 (6) 4.1.1测试周期及输入数据 (8) 4.1.2输出数据 (10) 4.2 集成电路生产测试的流程 (12) 五、集成电路自动测试面临的挑战 (13) 参考文献 (14) 一、引言 随着经济的发展，人们生活质量的提高，生活中遍布着各类电子消费产品。电脑﹑手机和mp3播放器等电子产品和人们的生活息息相关，这些都为集成电路产业的发展带来了巨大的市场空间。2007年世界半导体营业额高达2.740亿美元，2008世界半导体产业营业额增至2.850亿美元，专家预测今后的几年随着消费的增长，对集成电路的需求必然强劲。因此，世界集成电路产业正在处于高速发展的阶段。 集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中，集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。如：集成电路设计原型的验证测试、晶圆片测试、封装成品测试，只有通过了全部测试合格的集成电路才可能作为合格产品出厂，测试是保证产品质量的重要环节。 集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的，它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚，虽有一定的发展，但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距，特别是在一些关键技术上难以实现突破。国内使用的高端大型自动测试系统，几乎是被国外产品垄断。市场上各种型号国产集成电路测试，中小规模占到80%。大规模集成电路测试系统由于稳定性、实用性、价格等因素导致没有实用化。大规模/超大规模集成电路测试系统主要依靠进口满足国内的科研、生产与应用测试，我国急需自主创新的大规模集成电路测试技术，因此，本文对集成电路测试技术进行了总结和分析。 二、集成电路测试重要性 随着集成电路应用领域扩大，大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用，其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性。 如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题，良好的测试流程，可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰，这对于提高产品质量，建立生产销售的良性循环，树立企业的良好形象都是至关重要的。次品的损失成本可以在合格产品的售价里得到相应的补偿，所以应寻求的是质量和经济的相互制衡，以最小的成本满足用户的需要。 作为一种电子产品，所有的芯片不可避免的出现各类故障，可能包括：1.固定型故障；2.跳变故障；3.时延故障；4.开路短路故障；5桥接故障，等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题，测试工程师进行失效分析，提出修改建议，从工程角度来讲，测试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。 集成电路原理及应用(第3版) 谭博学 苗汇静 主编 课后习题答案 第二章 模拟集成电路的线性应用 2.9 试分析图1所示电路是什么电路，有何特点？图中设 3 4 21R R R R =。 （图1） 解：第一级运放为同相放大器。对A 1：由“虚断”和“虚短”得 i 1=i 2，v -1=v +1=u 1i ， 则u 1i = 1211R R R u o +，即11 21)1(i o u R R u +=， 对A 2：由“虚断”和“虚短”得 i 3=i 4，v -2=v +2=u 2i ， 则 4 2321R u u R u u o i i o -=-，即1342 34)1(o i o u R R u R R u -+= 代入u 1o 得))(1( 123 4 i i o u u R R u -+=， 因两个输入信号均从同相端输入，所以输入阻抗比较高。该电路为高输入阻抗的差动放大器。 2.11 求图3所示电路的增益A f ，并说明该电路完成什么功能。 解：该电路由两个集成运放构成，A1为主放大器接成反相运算放大器，A2为辅助放大器，A2也接成反相放大器，利用A2对A1构成正反馈，是整个电路向信号源索取的电流极少。 主放大器A 1：由“虚断”和“虚短”得 2 1R u R u o i -= ,则A f =121o o i i u u R u u R ===- 辅助放大器A2的电压放大倍数：221222 2o o VF i o u u R A u u R = ==- 该电路为自举电路，目的是提高电路的输入电阻。 由1i i i i U U R I I I = = - 由 12i o U U R R =-和321 2o U U R R =-得32i U U = 所以 1i i i U U I R R = - 因此1 1 i i i U RR R I R R = = - 当1R R =时，i R →∞，1I I = 2.12 求图4所示电路输出电压与输入电压的表达式，并说明该电路完成什么功能。 JMK MODEL: JK-316 1/4 索尼高清CCD 内置自动变焦、自动光圈镜头 16倍光学变焦镜头 12倍数字变焦 可调视频传输距离（3步骤） 最低照度：0.001 Lux(DSS) RS-485协议and PTZ 控制器接口 监控摄像头的分类 分类包括： 枪形摄像机 半球形摄像机 一体化摄像机 红外摄像机 智能高速球型摄像机 智能中速球型摄像机 数字视频会议摄像机 微型针 从色彩分为：彩色，黑白，彩转黑从外形分为：枪击，半球，球机从原理分为：模拟，数字 摄像头工作原理 摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。 注1：图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。 注2：数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器) 2. JPEG encoder(JPEG图像解码器) 3. USB device controller(USB设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。 摄像头镜头：五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了，笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成，摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%～9%的光损失，而塑料镜片的光损失高达11%～20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术，有效减少了光的折射并过滤杂波，提高了通光率，从而获得更清晰影像。 目录 1、手机镜头产业链及发展历程 (1) 1.1手机镜头工作原理 (1) 1.2手机镜头产业链 (1) 1.3镜头产业技术演进历程 (3) 1.4手机摄像头发展趋势---注重画质与轻薄化 (5) 2、镜头行业市场规模情况 (7) 2.1近几年镜头市场概况 (7) 2.2近年来市场容量快速增长的因素分析 (10) 2.2.1因素一：搭载率上升与出货量上升 (10) 2.2.2因素二：高像素使用比例的提升 (10) 2.3棱镜市场规模测算 (12) 3、镜头产业链主要厂家与最新动态 (13) 3.1蓝玻璃滤光片市场 (13) 3.1.1 蓝玻璃滤光片的快速发展 (13) 3.1.2 蓝玻璃滤光片的相关公司情况 (14) 3.2棱镜市场 (17) 3.2.1片数增加、工艺难度变高 (17) 3.2.2棱镜厂商情况 (17) 3.3 CMOS传感器市场 (19) 3.3.1 产业集中化，寡头优势明显 (19) 3.3.2 四大厂商垄断市场，其他厂商难以介入 (20) 3.4 镜头模组市场 (21) 3.4.1模组封装发展趋势 (21) 3.4.2模组市场三大阵营技术差距明显 (25) 概要 2012年，手机镜头中棱镜的市场规模约为70亿元，其中5M以上的市场占70%左右，且有持续上升的趋势。算上其他用途的棱镜头（平板电脑、汽车、电视等）市场约100亿。 根据IDC预计，2011-2016全球2011-2016年智能手机的出货量综合增长率约20.5%。中低端的智能手机增长率快于高端手机。如果算上搭载率的提升以及高像素的使用比例提升，手机镜头中棱镜的市场规模预计复合增长率预计在30%以上，2016 1、课程代码 0700559 2、课程名称 集成电路原理及应用 Integrated Circuit Principle and Application 3、授课对象 电子科学与技术专业 4、学分 3 5、修读期 第七学期 6、课程组负责人 主讲教师：刘威、讲师、硕士 7、课程简介 《集成电路设计与应用》是电子科技的一门应用课程，也是进入物理学其它学科学习的先导课程。本课程内容包括集成电路发展历史、集成电路器件原理与模型、反相器的原理、反相器的功耗与延迟分析和模拟、集成电路的基本逻辑门原理、逻辑门的功耗和延迟分析及优化、集成电路的寄生效应、时序集成电路的分析和设计、加法器模块设计、移位器模块设计、存储器模块的设计和优化、模拟电路模块的设计和优化。除了课程讲授之外，还安排了上机时间进行集成电路的模拟实验。学习利用软件模拟合设计集成电路，以及对其进行分析。 通过对本课程的学习，使学生不仅掌握集成电路的设计原理，还能运用自己动手设计集成电路，并能对其性能进行分析和优化。为进行相关工作较好的基础。 8、实践环节学时与内容或辅助学习活动 上机时间课6 学时，利用软件Hspice 和Tannar pro 设计集成电路，并对其功耗、延迟进行分析。 9、课程考核 平时成绩、上机成绩、期末成绩、 10、指定教材 《半导体集成电路》朱正涌编著，张开华主审，清华大学出版杜2001年，高等学校工科电子类规划教材11、参考书目 11、参考书目 《数字集成电路》, 2ndEdition.Rabaey et. al. 2002 Berkeley 《数字集成电路分析与设计》,3rdEdition.David et.al.2005 Berkeley 《模拟CMOS集成电路设计》,Razavi. 2001 Stanford 12、网上资源 网络摄像机的原理与应用 2011-07-11 14:51:15| 分类：默认分类|字号大中小订阅 网络摄像机的定义 网络摄像机，也叫IP摄像机，即IP Camera，简称IPC，在近几年得益于网络带宽、芯片技术、编码算法、存储技术的进步而得到大力发展。IPC的特点主要体现在“IP”上，即支持网络协议的摄像机，IPC可以看成是模拟摄像机与视频编码器的结合体，从图像质量指标讲，又可以实现高于模拟摄像机与视频编码器的效果。IPC是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能，再结合网络视频存储录像系统及管理平台软件，就可以构建成大规模、分布式的智能网络视频监控系统。 相对于模拟摄像机加DVS的架构，IPC是真正的即插即用纯网络设备，IPC可以部署在局域网，也可以部署在广域网下的任何位置，允许用户通过浏览器在任何地方对摄像机视频进行显示及控制，这种相对独立的工作模式使得IPC既适用于大规模视频监控系统项目中，也可以独立分散应用在如商店、学校、家庭的分布式、需要远程视频监控应用中。 图1 IPC在网络监控系统中角色示意图 IPC的主要功能： 视频编码：采集并编码压缩视频信号 音频功能：采集压缩音频信号，实现音频实时播放或录音 网络功能：编码压缩的视音频信号通过网口传输 云台、镜头控制功能：通过网络控制云台、镜头的各种动作 缓存功能：可以把压缩的视音频信号临时存储在本地存储介质 报警输入输出：能接受、处理报警输入输出信号，即具备报警联动功能移动检测报警：检测场景内移动物体并产生报警，灵敏度可调 视频分析：自动对视频场景进行分析，比对原则并触发报警 集成电路原理及应用(第2版) 谭博学 苗汇静 主编 课后习题答案 第二章 模拟集成电路的线性应用 2.9 试分析图1所示电路是什么电路，有何特点？图中设 3 4 21R R R R = 。 （图1） 解：第一级运放为同相放大器。对A 1：由“虚断”和“虚短”得 i 1=i 2，v -1=v +1=u 1i ， 则u 1i = 1211R R R u o +，即11 21)1(i o u R R u +=， 对A 2：由“虚断”和“虚短”得 i 3=i 4，v -2=v +2=u 2i ， 则 4 2321R u u R u u o i i o -= -，即134234)1(o i o u R R u R R u -+= 代入u 1o 得))(1( 123 4 i i o u u R R u -+=， 因两个输入信号均从同相端输入，所以输入阻抗比较高。该电路为高输入阻抗的差动放大器。 2.11 求图3所示电路的增益A f ，并说明该电路完成什么功能。 解：该电路由两个集成运放构成，A1为主放大器接成反相运算放大器，A2为辅助放大器，A2也接成反相放大器，利用A2对A1构成正反馈，是整个电路向信号源索取的电流极少。 主放大器A 1：由“虚断”和“虚短”得 2 1R u R u o i -= ,则A f = 121o o i i u u R u u R ===- 辅助放大器A2的电压放大倍数：221222 2o o VF i o u u R A u u R = ==- 该电路为自举电路，目的是提高电路的输入电阻。 由1i i i i U U R I I I = =- 由 12i o U U R R =-和321 2o U U R R =-得32i U U = 所以 1i i i U U I R R = - 因此1 1 i i i U RR R I R R = =- 当1R R =时，i R →∞，1I I = 2.12 求图4所示电路输出电压与输入电压的表达式，并说明该电路完成什么功能。 解：对A 1：由“虚断”和“虚短”得 R u R u o i 1 1-=，即u 1o =-u 1i 。A 1为倒相器 对A 2：由“虚断”和“虚短”得 摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理，再通过USB 接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。 注1：图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。 注2：数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器) 2. JPEG encoder(JPEG图像解码器) 3. USB device controller(USB设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。摄像头镜头：五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了，笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成，摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%～9%的光损失，而塑料镜片的光损失高达11%～20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术，有效减少了光的折射并过滤杂波，提高了通光率，从而获得更清晰影像。 然而，现在很多小厂，为了节约成本、追求高利润，往往减少镜片的数量，或者使用廉价的塑料镜头。虽然这些产品在价格上便宜不少，看上去很有吸引力，但实际的成像效果却实在是令人无法恭维。现在市面上大多数摄像头采用的都是五玻镜头，但是不乏少数商家将塑料镜头说成五玻镜头的。因此消费者在选购一些杂牌摄像头时，一定要详细试用一下，谨防上当受骗。 另外，镜头还有一个重要的参数那就是光圈，通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少，除了控制通光量，光圈还具有控制景深的功能，即光圈越大，则景深越小 摄像头感光器件：CCD一定比CMOS好吗？ 在选择摄像头时，镜头是很重要的。按感光器件类别来分，现在市场上摄像头使用的镜头大多为CCD 和CMOS两种，其中CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合组件）因为价格较高更多是应用在摄像、图象扫描方面的高端技术组件，CMOS（Complementary Metal－Oxide Semiconductor，附加金属氧化物半导体组件）则大多应用在一些低端视频产品中。 手机摄像头参数解析-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 手机摄像头参数解析 2000年11月，夏普联合日本当时第三大移动运营商J-photo推出了全球第一款拍照手机，像素仅有11万。时至今日，手机拍照已经成为手机必不可少的一个功能，手机摄像头历经多年发展，也已经不可同日而语。 随着智能手机的普及和不断升级，用户对于手机拍照画质也就越来越高，好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置，而目前市面上手机摄像头的规格众多，参数各不相同，怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢下面让我们一起来简单学习一下。 手机摄像头的结构和工作原理 拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器上，然后光学图像被转换成电信号，电信号再经过模数转换变为数字信号，数字信号经过DSP加工处理，再被送到手机处理器中进行处理，最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。 手机摄像头的简单结构 手机摄像头的工作流程 由于手机摄像头的工作原理基本都相同，对于我们选择好的手机摄像头并不产生影响，我们只需要简单了解即可。 影响手机摄像头拍照画质的几个因素 1、传感器的类型 传感器是决定手机摄像头成像品质最为重要的一部份，也经常被手机厂商作为宣传的重点，厂商也习惯采用传感器的分类来对手机摄像头的类型进行分类。 常见的摄像头传感器类型主要有两种，一种是CCD传感器，一种是CMOS传感器。 CCD的优势在于成像质量好，但是制造工艺复杂，成本居高不下，特别是大型CCD价格非常高昂，且耗电高，并不适合在移动设备上使用。在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但图像质量相比CCD来说要低一些。 CMOS影像传感器相对CCD具有耗电低的优势，加上随着工艺技术的进步，CMOS的画质水平也不断地在提高，所以目前市面上的手机摄像头都采用CMOS传感器。 1.什么是差动放大电路？什么是差模信号？什么是共模信号？差动放大器对差模信号和共模信 号分别起什么作用？ 差动放大电路是把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端，然后在输出端取出两个信号的差模成分，而尽量抑制两个信号的共模成分的电路。 共模信号：双端输入时，两个大小相同，极性相同的信号。 差模信号：双端输入时，两个大小相等，极性相反的信号。 对差模输入信号的放大作用、对共模输入信号的抑制作用 2.集成运放有哪几部分组成？各部分的典型电路分别是什么？ 输入级、中间级、输出级、偏置电路四大部分组成 输入级的典型电路是差动放大电路, 利用它的电路对称性可提高整个电路的性能，减小温漂； 中间级的典型电路是电平位移电路, 将电平移动到地电平，满足零输入时零输出的要求； 输出级的典型电路是互补推挽输出放大电路，使输出级输出以零电平为中心，并能与中间电压放大级和负载进行匹配； 偏置电路典型电路是电流源电路，给各级电路提供合适的静态工作点、所需的电压 3.共模抑制比的定义？ 集成运放工作于线性区时，其差模电压增益Aud与共模电压增益Auc之比 4.集成运放的主要直流参数： 输入失调电压Uos、输入失调电压的温度系数△Uos/△T、输入偏置电流、输入失调电流、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰--峰电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压 5.集成运放主要交流参数： 开环带宽、单位增益带宽、转换速率、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。 6.理想集成运放的基本条件。 1.差模电压增益为无穷大 2.输入电阻为无穷大 3.输出电阻为0 4.共模抑制比CMRR为无穷大 5.转换速率为无穷大即Sr=00 6.具有无限宽的频带 7.失调电压·失调电流极其温漂均为0 8. 干扰和噪声均为0 7.理想集成运放的两个基本特性：虚短和虚断。代表的实际物理意义。 其实，虚短和虚断的原因只有一个，那就是：输入端输入电阻无穷大。 虚短：集成运放两输入端的电位相等。 集成运放的两个输入端好像短路，但不是真正的短路，所以成为虚短，只有集成运放工作于线性状态时，才存在虚短 虚断：集成运放两输入端的输入电流为零。 由于集成运放输入电阻为无穷大，不可能吸收任何电流，就像输入端被剪断了，跟断路了一样。但是绝对不是真的断路，这大概就是虚断的由来。 1. 集成运放的线性电路包含哪些？非线性电路又包含哪些？ 线性电路包括：模拟集成电路的基本放大电路（反相放大器，同相放大器，差动放大器）积分电路，微分电路。 非线性电路包括：对数器和指数器，乘法器，二极管检波器和绝对值变换器，限幅器，二极管函数变换器，电压比较器集成电路原理与应用.
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