电子书-数字集成电路物理设计_[陈春章]302页随着电子计算机的普及，人 类 社 会 巳 经 进 入 了 信 息 化 社 会 。以集成电路 为代表的微电子技术是信息科学技术的核心技术。集成电路产业是关系经济 建 设 、社会发展和国家安全的战略性产业。集成电路技术伴随着半导体技术、 计算机技术、多媒体技术、移 动 通信等技术的不 断创新 ，得 到 了 迅猛发展 。从 1958年美国的基尔比发明世界上第一块集成电路以来，集成电路巳经从初期 的小规模集成电路(SSI)发 展 到 今 天 的系统芯片（SoC)，集成电路一直按摩尔 定律(Moore law )向前演进。集成电路产业包含了相对独立的集成电路设计、 集成电路加工制造、集成电路封装测试、集成电路材料、集成电路设备 业等，而 其中的集成电路设计是集成电路产业发展的龙头。 ^ 近 年 来 ，我国的集成电路产业迅速发展。2000年以来我国的集成电路产 值 年 平均增长率达 到 30%左 右 。坚 持 自 主发展，增强技术创新能力和产业核 心竞争力，掌握集成电路的核心技术，提高具有自主知识产权产品的比重是我 们的历史性任务。 发 展 集成电路技术的关 键 是 培养具 有 创 新 和 创 业 能 力 的专业人 才 ，因此 高质量、较快速度地培养集成电路人才是我们的迫切任务。毫无疑 问 ，大学和 大学老师义不容辞地要担负起这一历史责任。2003年 以 来 ，教育部先后在全 国部分重点高校建设了“ 国家集成电路人才培养 基地”，国务院学位委员会又 在 2006年批准设立集成电路工程领域培养工程硕士学位课程，
标签： 集成电路
上传时间： 2022-02-20
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随着半导体技术的发展，模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）作为模拟与数字接口电路的关键模块，对性能的要求越来越高。为了满足这些要求，模数转换器正朝着低功耗、高分辨率和高速度方向快速发展。在磁盘驱动器读取通道、测试设备、纤维光接收器前端和日期通信链路等高性能系统中，高速模数转换器是最重要的结构单元。因此，对模数转换器的性能，尤其是速度的要求与日俱增，甚至是决定系统性能的关键因素。在分析各种结构的高速模数转换器的基础上，本文设计了一个分辨率为6位，采样时钟为1GS/s的超高速模数转换器。本设计采用的是最适合应用于超高速A/D转换器的全并行结构，整个结构是由分压电阻阶梯，电压比较器，数字编码电路三部分组成。在电路设计过程中，主要从以下几个方面进行分析和改进：采用了无采样/保持电路的全并行结构；在预放大电路中，使用交叉耦合对晶体管作为负载来降低输入电容和增加放大电路的带宽，从而提高比较器的比较速度和信噪比；在比较器的输出端采用时钟控制的自偏置差分放大器作为输出缓冲级，使得比较输出结果能快速转换为数字电平，以此来提高ADC的转换速度；在编码电路上，先将比较器输出的温度计码转换成格雷码，再把格雷码转换成二进制码，这样进一步提高ADC的转换速度和减少误码率。
上传时间： 2022-06-22
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原版英文PDF电子书免费下载：Digital Integrated Circuit Design From VLSI Architectures to CMOS Fabrication，891页 本书从架构和算法讲起，介绍了功能验证、vhdl建模、同步电路设计、异步数据获取、能耗与散热、信号完整性、物理设计、设计验证等必备技术，还讲解了vlsi经济运作与项目管理，并简单阐释了cmos技术的基础知识，全面涵盖了数字集成电路的整个设计开发过程。 本书既可以作为高等院校微电子、电子技术等相关专业高年级师生和研究生的参考教材，也可供半导体行业工程师参考。 现代电子系统日益复杂，随着半导体工艺水平的提高，单芯片的集成度和功能得以不断增强，其设计复杂度和各种风险也随之变大，甚至影响到投资者对研发新的更复杂系统芯片的信心。但是，为了有效降低便携式移动系统的产品单位成本和能量消耗，同时为了在产品独特性方面有竞争力，越来越多的电子产品仍然必须采用专用芯片解决方案。因此，深入了解数字集成电路设计的基本方法和关键问题，并明确开发过程的各个实践环节存在的风险，就变得十分必要。 本书是一本将超大规模数字电路基本概念原理与工程实践管理相结合的综合性教材。作者根据自己多年的教学和工程实践经验，从工程实践的关键问题出发，对超大规模数字电路的全部讲授内容进行了一次全新的梳理，形成了清晰的解决思路。在数字集成电路设计的各个环节，作者重点阐述了设计研制中必须考虑的关键因素，在丰富经验基础上对设计中常常出现的问题进行了详尽的讨论，可以帮助研究生和资深工程师完善自身的设计经验和能力，也可以帮助项目管理者明确各个环节的工作重点，规避研发环节的风险。 本书和其他数字集成电路教科书相比，有两个突出的特点。第一是自顶向下的组织方式，从算法的架构设计开始，讨论了同步设计的各种时钟技术、设计验证、散热和封装问题，还讨论了VLSI（超大规模集成电路）经济学与项目管理。读者可以根据自身需要直接阅读感兴趣的章节，而不需要很多半导体物理与器件方面的知识。第二是实用性。本书用了相当多的篇幅讨论了工程实践的问题，例如给出了一个很好的设计数据组织方法，还有很多检查列表与提醒。 在目前的集成电路项目里，大量使用了重用的虚拟元件，通常有十几个到几十个时钟，验证工作量也要占到整个项目周期和投资的50%~70%，关于虚拟元件、时钟方案、VLSI经济学、项目管理、功能验证、设计验证等内容的讨论都可以直接作为实际项目实践的参考。总之，本书的内容相当全面并有一定深度，基本涵盖了数字集成电路设计的各个方面，非常适合用作学习数字集成电路设计的高年级本科生与研究生的教科书，也适合作为正在从事数字集成电路开发的工程人员的参考书。
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上传时间： 2022-06-30
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MOS集成运算放大器的版图设计 集成电路设计综合实验指导书
上传时间： 2013-04-24
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本文完成了对MIPS-CPU的指令集确定，流水线与架构设计，代码编写，并且在x86计算机上搭建了称为gccmips_elf的仿真系统，完成了对MIPS-CPU硬件系统的模拟仿真，最终完成FPGA芯片的下载与实现。 @@ 本文完成了包含34条指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整个MIPS-CPU的架构设计与5级流水线级数的确定。制定了整个CPU的主控制模块的状态转移图；根据MIPS-CPU的指令集的模式，完成了对不同模式下的指令的分析，给出了相应的取指，译码，产生新的程序存储器寻址地址，执行，数据存储器与寄存器文件回写的控制信号，完成取指令模块，译码模块，执行模块，数据回写等模块代码的编写，从而完成了流水线模块的代码设计。 @@ 重点分析了由于流水线设计而引入的竞争与冒险，分析了在不同流水线阶段可能存在的竞争与冒险，对引起竞争与冒险的原因进行了确定，并通过增加一些电路逻辑来避免竞争与冒险的发生，完成了竞争与冒险检测电路模块以及数据回写前馈电路模块的代码编写，从而解决了竞争与冒险的问题，使设计的5级流水线得以畅顺实现。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系统平台的搭建，该仿真器用来对应用程序进行编译，链接与执行，生成相应汇编语言程序以及向量文件(16进制机器码)；并且同时产生相关的Modelsim仿真，及Quartus II下载验证的文件。本设计利用该仿真系统来评估设计的MIPS-CPU的硬件系统，模拟仿真结果证明本文设计的MIPS-CPU可以实现正常功能。本论文课题的研究成功对今后从事专用RISC-CPU设计的同行提供了有益的参考。 @@ 最终将设计的MIPS-CPU下载到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II软件进行了编译与验证，对设计的MIPS-CPU的资源使用，关键路径上的时序，布线情况进行了分析，最终完成各个指标的检查，并且借助Quartus II软件内嵌的Signal Tap软件进行软硬件联合调试，结果表明设计的MIPS-CPU功能正常，满足约束，指标正确。 @@关键词 MIPS；流水线；竞争与冒险；仿真器；FPGA
上传时间： 2013-07-31
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随着社会的发展，人们对电力需求特别是电能质量的要求越来越高。但由于非线性负荷大量使用，却带来了严重的电力谐波污染，给电力系统安全、稳定、高效运行带来严重影响，给供用电设备造成危害。如何最大限度的减少谐波造成的危害，是目前电力系统领域极为关注的问题。谐波检测是谐波研究中重要分支，是解决其它相关谐波问题的基础。因此，对谐波的检测和研究，具有重要的理论意义和实用价值。 目前使用的电力系统谐波检测装置，大多基于微处理器设计。微处理器是作为整个系统的核心，它的性能高低直接决定了产品性能的好坏。而这种微处理器为主体构成的应用系统，存在效率低、资源利用率低、程序指针易受干扰等缺点。由于微电子技术的发展，特别是专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)设计技术的发展，使得设计电力系统谐波检测专用的集成电路成为可能，同时为谐波检测装置的硬件设计提供了一个新的发展途径。本文目标就是设计电力系统谐波检测专用集成电路，从而可以实现对电力系统谐波的高精度检测。采用专用集成电路进行谐波检测装置的硬件设计，具有体积小，速度快，可靠性高等优点，由于应用范围广，需求量大，电力系统谐波检测专用集成电路具有很好的应用前景。 本文首先介绍了国内外现行谐波检测标准，调研了电力系统谐波检测的发展趋势；随后根据装置的功能需求，特别是依据其中谐波检测国标参数的测量算法，为系统选定了基于FPGA的SOPC设计方案。 本文分析了电力系统谐波检测专用集成电路的功能模型，对专用集成电路进行了模块划分。定义了各模块的功能，并研究了模块间的连接方式，给出了谐波检测专用集成电路的并行结构。设计了基于FPGA的谐波检测专用集成电路设计和验证的硬件平台。配合专用集成电路的电子设计自动化(EDA)工具构建了智能监控单元专用集成电路的开发环境。 在进行FPGA具体设计时，根据待实现功能的不同特点，分为用户逻辑区域和Nios处理器模块两个部分。用户逻辑区域控制A/D转换器进行模拟信号的采样，并对采样得到的数字量进行谐波分析等运算。然后将结果存入片内的双口RAM中，等待Nios处理器的访问。Nios处理器对数据处理模块的结果进一步处理，得到其各自对应的最终值，并将结果通过串行通信接口发送给上位机。 最后，对设计实体进行了整体的编译、综合与优化工作，并通过逻辑分析仪对设计进行了验证。在实验室条件下，对监测指标的运算结果进行了实验测量，实验结果表明该监测装置满足了电力系统谐波检测的总体要求。
上传时间： 2013-04-24
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互联网、移动通信、星基导航是21世纪信息社会的三大支柱产业，而GPS系统的技术水平和发展历程代表着全世界卫星导航系统的发展状况。目前，我国已经成为GPS的使用大国，卫星导航产业链也已基本形成。然而，我们对GPS核心技术的研究还不够深入，我国GPS产品的核心部分多数还是靠进口。 GPS接收机工作时，为了将本地信号和接收到的信号同步，要完成复杂的信号处理过程。其中，如何捕获卫星信号并保持对信号的跟踪是最重要的核心技术。很多研究者提出了多种解决方法，但这些方法多数都只停留在理论阶段，无法应用于GPS接收机系统进行实时处理。 本课题在分析了多种现有算法的基础上，研究设计了基于FPGA的GPS信号捕获与跟踪系统。在研究过程中，首先利用Nemerix公司的GPS芯片组设计制作了GPS接收机模块，它能正常稳定地工作，并可用作GPS基带信号处理的研究平台；该平台可实时地输出GPS数字中频信号；本课题在中频信号的基础上深入研究了GPS信号的捕获与跟踪技术。先详细分析比较了几种GPS信号捕获方法，给出了步进相关的捕获方案；接着分析了跟踪环路的特点，给出了锁频环和锁相环交替工作跟踪载波以及载波辅助伪码的跟踪方案，并最终实现了这些方案。 本课题设计的GPS信号捕获与跟踪处理系统是通过硬件和软件协同工作的方式实现的。硬件电路主要实现数据速率高、逻辑简单的相关器功能；而基于MicroBlaze软处理器的软件主要实现数据速率低、逻辑复杂的功能。本文给出了硬件电路的详细设计、仿真结果以及软件设计的详细流程。 本课题最终在FPGA上实现了GPS信号的捕获与跟踪功能，而且系统的性能良好。由此可以得出结论：本设计能够满足系统功能和性能的要求，可以直接用于实时GPS接收机系统的设计中，为自主设计GPS接收机奠定了基础。 本课题的研究得到了大连市信息产业局集成电路设计专项的资助，项目名称是“定位与通信集成功能的SOC设计”，研究成果将在2008年上半年投入试用。
上传时间： 2013-04-24
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本论文主要对无线扩频集成电路设计中的信道编解码算法进行研究并对其FPGA实现思路和方法进行相关研究。 近年来无线局域网IEEE802.11b标准建议物理层采用无线扩频技术，所以开发一套扩频通信芯片具有重大的现实意义。无线扩频通信系统与常规通信相比，具有很强的抗干扰能力，并具有信息荫蔽、多址保密通信等特点。无线信道的特性较复杂，因此在无线扩频集成电路设计中，加入信道编码是提高芯片稳定性的重要方法。 在了解扩频通信基本原理的基础上，本文提出了“串联级联码+两次交织”的信道编码方案。串联的级联码由外码——(15，9，4)里德-所罗门(Reed-Solomon)码，和内码-(2，1，3)卷积码构成，交织则采用交织深度为4的块交织。重点对RS码的时域迭代译码算法和卷积码的维特比译码算法进行了详细的讨论，并完成信道编译码方案的性能仿真及用FPGA实现的方法。 计算机仿真的结果表明，采用此信道编码方案可以较好的改善现有仿真系统的误符号率。 本论文的内容安排如下：第一章介绍了无线扩频通信技术的发展状态以及国内外开发扩频通信芯片的现状，并给出了本论文的研究内容和安排。第二章主要介绍了扩频通信的基本原理，主要包括扩频通信的定义、理论基础和分类，直接序列扩频通信方式的数学模型。第三章介绍了基本的信道编码原理，信道编码的分类和各自的特点。第四章给出了本课题选择的信道编码方案——“串联级联码+两次交织”，详细讨论了方案中里德-所罗门(Reed-Solomon)码和卷积码的基本原理、编码算法和译码算法。最后给出编码方案的实际参数。第五章对第四章提出的编码方案进行了性能仿真。第六章结合项目实际，讨论了FPGA开发基带扩频通信系统的设计思路和方法。首先对FPGA开发流程以及实际开发的工具进行了简要的介绍，然后给出了扩频通信系统的总体设计。对发射和接收子系统中信道编码、解码等相关功能模块的实现原理和方法进行分析。第七章对论文的工作进行总结。
上传时间： 2013-07-07
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数据采集系统是整个地震勘探物理模拟实验系统的关键环节。文章介绍运用FPGA 芯片控制，实现对高速模拟地震信号的数据采集技术，以及USB.2.0 接口总线软硬件的实现技术。该系统具有采集精度高，传输速度
上传时间： 2013-04-24
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随着星载电子系统复杂度、小型化需求的提高，SoC已经成为应对未来星载电子系统设计需求的解决途径。为了简化设计流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC设计中引入了称之为平台的体系结构模板，用它来描述采用已有的标准核来开发SoC的方法。在星载电子系统中常用部件的分类设计，最终建立一个包括多种功能部件，互连部件和处理部件的设计平台，从而有效的提高星载电子系统的设计能力。在当前NASA和ESA的空间应用中，PCI总线广泛作为背板总线和局部总线，有鉴于此，本研究选择PCI总线作为星载电子系统设计平台要提供的一个互连部件对其进行设计。 针对这一需求，本论文采用自项向下的设计方法对PCI总线从设备控制器的设计与实现进行了研究，对PCI总线协议做了深刻的分析，完成了PCI总线目标设备控制器的设计，采用Verilog HDL对其进行了RTL级的描述。 在该课题的研究中，采用了目前集成电路设计中常见的自顶向下设计方法，使用硬件描述语言Verilog HDL对其进行描述，重点分析了PCI总线设备控制器的设计。以PCI总线协议的分析和理解为基础，对PCI总线设备控制器进行了功能分析和结构划分。根据PCI总线设备控制器的功能和结构划分，对PCI总线目标设备控制器的设计思路和各个子模块电路的设计和实现进行了详细的分析阐述，并且通过编写测试激励程序完成了功能仿真。应用FPGA作为物理验证和实现载体，进行了面向FPGA的电路综合，进行了布局布线后的时序仿真，证明所实现的PCI目标设备控制器符合基本功能要求，在以上基础上完成了PCI目标设备控制器的FPGA实现。通过这整个论文的工作，按照设计、仿真、综合验证及布局布线的步骤，完成了PCI总线目标设备控制器IP软核的设计。
上传时间： 2013-06-07
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