光电子电路设计第一章2011(上)

第一章目前的微电子制造技术可以分为四个方面：双极型制造工艺、MOS制造工艺、Bi-CMOS制造工艺和SOI制造工艺。

双极型工艺的优缺点：（1）缺点：双极型工艺过程复杂、成本高、集成度低，在现在的超大规模集成电路中已经很少单独使用。

（2）优点：双极型工艺速度快、较大的电流驱动能力等特点是CMOS 工艺所达不到的。

在某些情况下，作为CMOS工艺的补充，双极型工艺仍然被少量地使用。

双极型三极管：是双极型工艺的典型器件，由两种载流子参与导电，由两个pn结组成，是一种电流控制电流源器件，分为PNP和NPN两种。

PN结隔离分为三种结构：（1）标准下埋集电极三极管（SBC）（2）集电极扩散隔离三极管（CDI）（3）三重扩散三极管（3D）典型的PN结隔离的双极型工艺流程复杂，总的工序一般有40多道（9次光刻，5次隔离）。

MOS场效应晶体管是金属—氧化物—半导体场效应晶体管的简称，它通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力。

MOS晶体管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单极型器件。

MOS晶体管可以分为增强型晶体管与耗尽型晶体管两种。

根据沟道掺杂不同，又可分为N沟道增强型晶体管、P沟道增强型晶体管、N沟道耗尽型晶体管、P沟道耗尽型晶体管。

MOS场效应晶体管利用栅极电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

P沟道MOS晶体管与N沟道MOS晶体管同时运用到一个集成电路中就构成了CMOS集成电路。

双阱工艺CMOS器件的结构示意图Bi-CMOS技术是一种将CMOS器件和双极型器件集成在同一芯片上的技术。

Bi-CMOS的制作工艺主要分为两大类：（1）低端Bi-CMOS工艺：以CMOS工艺为基础（2）高端Bi-CMOS工艺：以双极型工艺为基础，可进一步分为P阱Bi-CMOS工艺和双阱Bi-CMOS 工艺。

SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘层上覆硅)器件与体硅器件相比，除了具备良好的抗辐射性能还具有以下各项优点：（1）功耗低（2）工作速度快（3）静电电容小，寄生电容小（4）可进一步提高集成电路芯片的集成度、功能和可靠性，能在微功耗、低电压、高温、高压等方面发挥它的优势（5）耐高温环境SOI晶圆结构示意图SOI材料是在绝缘层上生长一层具有一定厚度的单晶硅薄膜的材料。

第一章习题解答题1.1 电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。

设二极管是理想的。

解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。

正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。

锗管的导通压降为0.2～0.3V 。

理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。

分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。

若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。

如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。

一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。

图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位N U 为-12V 。

VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。

理想情况为零，相当于短路。

所以V U AO 6-=；图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15-=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止V U AO 0=；或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位V U AO 0=，而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图（d ），断开VD1、VD2，∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <；∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。

课程设计报告课程设计题目：双路正交IQ信号发生器学院：专业：通信工程班级：姓名：学号：指导老师：2011年07月08日摘要电子线路中，在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为信号发生器。

本课程设计中要求实现一频率为10Mhz的信号源，故为高频信号发生器。

高频信号发生器主要是产生高频正弦震荡波，电路主要由高频振荡电路构成。

振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。

它无需外加激励信号。

常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。

其中LC振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波。

正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成。

根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。

前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。

使用运算放大器组成的微分电路可实现正弦波相移90度，产生余弦波，两路信号形成双路正交信号。

在本课程设计中，着眼于无线电通信的基础电路——LC正弦振荡器的分析和研究。

通过对电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（西勒电路）的分析、对比和讨论。

以求得到一些对实际应用电路有帮助的结论。

在课程设计中，使用的仿真软件为protel99se。

该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。

能够让使用者全面的收集电路的相关数据，进而有助于对电路进行改进。

总体来说，课程设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。

但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。

本设计最终选用西勒振荡器。

目录第一章设计要求与总体框图1.1 设计目的 (3)1.2 题目要求 (3)1.3 设计总体框图 (3)第二章各部分设计方案及工作原理2.1 LC正弦波振荡部分 (4)2.1.1 LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则 (4)2.1.2 电容三点式振荡器 (4)2.1.3西勒振荡器 (5)2.2 相位调整网路部分 (8)2.3总体设计及仿真 (10)第三章结论 (11)第四章展望 (12)第五章致谢 (12)第六章参考文献 (12)第一章设计要求与总体框图1.1 设计目的（1）了解通信系统功能模块电路的工作原理（2）熟悉通信系统功能电路的设计方法（3）掌握利用仿真软件对电路功能进行分析（4）学会通信电路的器件选型，参数调节，功能测试1.2 题目要求1 基于LC振荡器设计一频率为10Mhz的信号源，并利用相位调整网络获得双路正交信号。

电子信息行业电子电路设计与仿真方案第一章电子电路设计基础 (2)1.1 电子电路设计概述 (2)1.2 电子电路设计流程 (2)1.2.1 需求分析 (2)1.2.2 电路方案设计 (3)1.2.3 电路原理图绘制 (3)1.2.4 电路仿真与优化 (3)1.2.5 电路板设计 (3)1.2.6 生产与调试 (3)1.3 电子电路设计原则 (3)1.3.1 功能优先原则 (3)1.3.2 优化设计原则 (3)1.3.3 可靠性原则 (3)1.3.4 可生产性原则 (4)1.3.5 简洁性原则 (4)第二章电路仿真技术 (4)2.1 电路仿真概述 (4)2.2 电路仿真软件介绍 (4)2.3 电路仿真方法与步骤 (5)第三章模拟电路设计与仿真 (5)3.1 模拟电路基本元件 (5)3.2 模拟电路设计要点 (6)3.3 模拟电路仿真案例分析 (6)第四章数字电路设计与仿真 (6)4.1 数字电路基本元件 (7)4.2 数字电路设计方法 (7)4.3 数字电路仿真案例分析 (7)第五章混合电路设计与仿真 (8)5.1 混合电路特点 (8)5.2 混合电路设计策略 (8)5.3 混合电路仿真案例分析 (9)第六章信号处理电路设计与仿真 (10)6.1 信号处理电路概述 (10)6.2 信号处理电路设计方法 (10)6.3 信号处理电路仿真案例分析 (10)第七章电源电路设计与仿真 (11)7.1 电源电路基本原理 (11)7.2 电源电路设计要点 (11)7.3 电源电路仿真案例分析 (12)第八章高频电路设计与仿真 (12)8.1 高频电路基本概念 (12)8.2 高频电路设计原则 (13)8.3 高频电路仿真案例分析 (13)第九章电子电路测试与优化 (14)9.1 电子电路测试方法 (14)9.1.1 功能测试 (14)9.1.2 功能测试 (14)9.1.3 故障诊断 (14)9.2 电子电路功能优化 (14)9.2.1 电路拓扑优化 (15)9.2.2 元件参数优化 (15)9.2.3 布局优化 (15)9.2.4 电路仿真与优化 (15)9.3 电子电路测试与优化案例分析 (15)9.3.1 案例背景 (15)9.3.2 测试与诊断 (15)9.3.3 优化方案 (15)9.3.4 优化结果 (15)第十章项目管理与团队协作 (16)10.1 项目管理概述 (16)10.2 项目管理流程与方法 (16)10.3 团队协作与沟通技巧 (17)第一章电子电路设计基础1.1 电子电路设计概述电子电路设计是指利用电子元件，如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等，按照预定的功能要求，设计出满足特定功能指标的电路系统。

总第 节 授课时间： 年 月 日星期 第 节一、组织教学清点学生人数，整顿常规 二、引入一个手电筒基本的组成包括哪些东西？ 三、讲授新课1. 电路：一个基本的电流回路。

电路如图1.1所示。

图1.1 电路的基本结构2. 电路的组成：电源、负载、导线、开关。

（1）电源：将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。

（2）负载：将电能转换成非电能形态的用电设备。

（3）连接导线：传送信号、传输电能。

（4）辅助设备：保证电路安全、可靠地工作（例如控制电路通、断的开关及保障安全用电的熔断器），而且使电路自动完成某些特定工作成为可能。

3.电路的作用（1）电能的传输与转换； （2）电信号的传递与处理。

4.电路的工作状态 （1）通路：（闭路） （2）断路：（开路） （3）短路：（捷路）看手电筒组成学生举例哪些是电源哪些是负载熟记电路符号总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节如图，图中的R1 R2 R3 R4 R5就是混联形式总第节授课时间：年月日星期第节2 基尔霍夫第一定总第节授课时间：年月日星期第节总节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节图3 基尔霍夫第二定律应用总第节授课时间：年月日星期第节总第节授课时间：年月日星期第节图1。

基于Verilog语言的8位数字密码锁设计本科学生学年论文题目：8位数字密码锁设计学院：电子工程学院年级：2011级专业：电子科学与技术（光电子）姓名: 李思远学号：20112508指导教师：林连东2011年5月28日8位数字密码锁设计摘要本文简述了VHDL语言的功能及其特点，并以8位串行数字锁设计为例，介绍了在QUARTUS II 6. 0开发软件下，利用VHDL硬件描述语言设计数字逻辑电路的过程和方法。

关键词:VHDL语言数字锁QUARTUS II 6.0 硬件描述语言数字逻辑电路AbstractThis paper describes the function and characteristics of VHDL language, and eight serial number lock design as an example, this paper introduces QUARTUS II 6・ 0 software development in of VHDL hardware design of digital logic circuit process and method.Keywords: VHDL language QUARTUS II 6・ 0 hardware description language, digitallogic circuit8位数字密码锁设计第一章前言Abstract第二章密码锁系统的设计2.1设计要求2.2设计分析 (5)第三章软件设计 (6)第四章软件仿真及验证 (10)12参考文献 (13)致谢 (14)第一章前言电子密码锁系统主要由电子锁体、电子密匙等部分组成，一把电子密匙里能存放多组开锁密码，用户在使用过程中能够随时修改开锁密码，更新或配制钥匙里开锁密码。

一把电子锁可配制多把钥匙。

语音方面的广泛应用，使得具有语音播放的电子密码锁使用起来更加方便。

评语：封面、任务书参见超标准格式。

同组人的报告打不开，请转告。

课程设计说明书课程设计名称：数字电路课程设计课程设计题目：光电式报警器的设计学院名称：信息工程学院专业：电子信息科学与技术班级： 100431学号： 10043104 姓名：黄琳评分：教师：彭嵩20 12 年 11 月 7 日数字电路课程设计任务书20 11 －20 12 学年第一学期第 6 周－ 8 周题目光电式报警器的设计内容及要求1.采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警2.采用LED显示被遮栏的路数，无报警显0，l路显1，2路显2，同时遮挡显33.采用5V供电进度安排1.方案设计，绘制电路图并仿真（2天）2.电路布线和焊接（3天）3.电路的调试（3天）4.课程设计总结和报告（2天）学生姓名：黄琳指导时间：第8 周指导地点：南楼 508室任务下达2012年9 月 28日任务完成2012 年 10 月22 日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□√指导教师彭嵩系（部）主任陈琼注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

报警器的应用非常广泛。

在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。

本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转换成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。

利用了部分数字逻辑电路，实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。

其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。

整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。

该报警器的设计采用模块化结构，有三个模块即光电转换模块、定时模块以及显示模块组成。

各模块功能独立，可扩充性强，很有经济利用价值。