模擬電子技術(shù)發(fā)展

1、摘要: 本文將簡(jiǎn)單回顧模擬電子技術(shù)的發(fā)展歷史，主要介紹模擬電子技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用， 最后將對(duì)模擬電子技術(shù)與自動(dòng)化的聯(lián)系，進(jìn)行分析。Abstract:關(guān)鍵詞: 模擬電子技術(shù)、歷史、前沿、自動(dòng)化專業(yè)Abstract:This article will briefly review the history of the development of asimple electronic technology , introduces the status and application of analog electronics technology , and finally introduces

2、the relation with automation major,模擬電子技術(shù)是電子技術(shù)的一個(gè)方面，在這一領(lǐng)域里，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、信息 工程、電氣工程與自動(dòng)化控制工程等學(xué)科找到了一個(gè)和諧的結(jié)合點(diǎn)，其深厚的理 論基礎(chǔ)和廣泛的實(shí)際應(yīng)用使其具有旺盛持久的生命力。因而，對(duì)于許多有關(guān)的學(xué) 科來說，模擬電子技術(shù)是一門非常重要的基礎(chǔ)理論課。一般來說，模擬電子技術(shù)的是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。本課程主要 研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用。這門課程概念很多，并且深?yuàn)W難懂。 但是，在理工科學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的過程中，它起到了很重要的作用。它不僅為今后 的課程打下基礎(chǔ)，而且對(duì)于培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的能力

3、也非常重要。因 為當(dāng)今的模擬電子技術(shù)已從一門較單純的學(xué)科成了許多學(xué)科所共有的基礎(chǔ)理論， 這一演變過程充滿了人類智慧的結(jié)晶，充滿了科學(xué)思想甚至哲學(xué)概念上的進(jìn)化。 因此，模擬電子技術(shù)已被列為有關(guān)專業(yè)如電子信息工程、通信工程等電類專業(yè)的 專業(yè)必修課。二、模擬電子技術(shù)發(fā)展概況1（1）電子器件的產(chǎn)生電子技術(shù)是在通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生的。隨著新型電子材料的發(fā)現(xiàn)，電 子器件發(fā)生了深刻變革。自1906年，福雷斯特發(fā)明了電子管以來，世界電子技 術(shù)經(jīng)歷了電子管、晶體管和集成電路等重要發(fā)展階段。電子器件是按照“電子管 晶體管一一集成電路”的順序，布發(fā)展起來的。一、第一代電子器件一一真空電子管1904年美國(guó)Flem

4、ing發(fā)明了真空二極管。1906年美國(guó)Leede Forest發(fā) 明了真空三極管，是電子學(xué)發(fā)展史上的第一個(gè)里程碑。用電子管可實(shí)現(xiàn)整流、穩(wěn) 壓、檢波、放大、振蕩、變頻、調(diào)制等多種功能電路。二、第二代電子器件一晶體管1947年在貝爾實(shí)驗(yàn)室制成第一只晶體管電子技術(shù)進(jìn)入晶體管時(shí)代。1948年， 美國(guó)的W.Shocly等發(fā)明了半導(dǎo)體三極管，其性能明顯優(yōu)越于電子管，從而大大 促進(jìn)了電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。晶體管的發(fā)明是電子學(xué)歷史上的第二個(gè)里程碑。 盡管由晶體管組成的電路具有體積小、重輕、功耗低、電路性能穩(wěn)定可靠等一些 列優(yōu)于電子管的的特性，但成百上千只晶體賈娜和其他元件組成的分離點(diǎn)了體積 大、焊點(diǎn)多、可靠性

5、差。三、第三代電子器件一一集成電路1958年，基爾白等提出將管子、元件和線路集成封裝在一起的設(shè)想，三年后， 集成電路實(shí)現(xiàn)了商品化。集成電路是通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二 極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件，按照一定規(guī)則的電路互連，集成在一 塊半導(dǎo)體單晶片上，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能。集成電路岸集成度可分作小規(guī)模 集成電路、中規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路。當(dāng)前，微電子已經(jīng)成為最具發(fā)展前途的產(chǎn)業(yè)，微電子水平已成為衡量一個(gè)國(guó) 家技術(shù)水平的重要標(biāo)志。模擬電子技術(shù)的發(fā)展歷史模擬電子技術(shù)是整個(gè)電子技術(shù)和電力技術(shù)的基礎(chǔ)，在信號(hào)放大、功率放大、 整流穩(wěn)壓、模擬量反饋、混頻、調(diào)制解調(diào)電路等領(lǐng)域具有無(wú)法

6、替代的作用。一：分立元件階段該階段主要由1905年一一1959年。在這幾十年中，真空三極管問世，且用 它構(gòu)成的電子電路能夠產(chǎn)生從低頻到微波范圍的振蕩，可以放大各種微弱的信號(hào)。 從而使電子技術(shù)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。時(shí)間推移至20世紀(jì)40年代末，出現(xiàn)了晶 體三極管，由于晶體管具有體積小，輕重量，功耗低，工作可靠性高等一系列優(yōu) 點(diǎn)，使它在許多領(lǐng)域中取代了電子管。自從晶體管出現(xiàn)，電子電路進(jìn)入了晶體管 電路階段。二：集成電路階段該階段從1959開始，即集成電路的問世開始，強(qiáng)烈地推動(dòng)了整個(gè)電子技術(shù) 的歷程。集成電路由起初的小規(guī)模集成電路(SSI)發(fā)展到中規(guī)模集成電路(MSI)、 大規(guī)模集成電路(LSI)、超

7、大規(guī)模集成電路(VLSI)。形成了集成度逐漸提高， 器件尺寸逐漸減小的格局。目前，單片集成度已經(jīng)能夠達(dá)到數(shù)千個(gè)元、器件，從 而可將器件、電路與系統(tǒng)融合于一體，構(gòu)成一個(gè)集成電子系統(tǒng)。大規(guī)模和超大規(guī) 模集成電路的出現(xiàn)，使電子技術(shù)裝置發(fā)生了根本變化。電子設(shè)備的功能、速率、 體積、功耗、可靠性諸方面都取得了驚人的成就。一場(chǎng)電子技術(shù)的革命已經(jīng)在當(dāng) 今科技的大環(huán)境中掀起，電子技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)進(jìn)入了 “微電子學(xué)”時(shí)代。這 是一個(gè)新紀(jì)元，也是新一代電子技術(shù)的起點(diǎn)！三、模擬電子技術(shù)現(xiàn)狀模擬電子技術(shù)的應(yīng)用2模擬技術(shù)主要應(yīng)用于和各種模擬量接口的場(chǎng)合。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，模擬技術(shù)有了 飛速的發(fā)展。這主要得益于消費(fèi)類

8、電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，不僅是和娛樂密切相關(guān)的音視頻 產(chǎn)品的快速發(fā)展，而且還有游戲類，保健類等產(chǎn)品的快速發(fā)展。音視頻的輸入輸出都是模 擬量必須采用模擬的接入，經(jīng)過數(shù)字處理，再變回模擬量以供人耳及人眼接收。除了人的 聽覺、視覺、觸覺都是接收模擬量以外，其他自然界的物理量也都是模擬量，過去像這些 溫度、壓力等等各種物理量主要是用在工業(yè)測(cè)量和控制中，而現(xiàn)在也開始廣泛地應(yīng)用到各 種個(gè)人消費(fèi)類產(chǎn)品中。例如電子體溫計(jì)、電子血壓計(jì)。最新的人機(jī)互動(dòng)的游戲機(jī)Wii以及 用于保健的Wii Fit，就是采用了最新的加速度測(cè)量芯片。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)消費(fèi)類產(chǎn)品都 是便攜式的，大多數(shù)都是電池供電，因而以電池為初級(jí)電源的各種電

9、源功率器件也得到飛 速發(fā)展。例如充電管理器、線性低壓降穩(wěn)壓器、各種直流變換器等。模擬電子技術(shù)發(fā)展前景2一：高集成化、大容量化、超小型化、大型化半導(dǎo)體集成電路是信息化社會(huì)的“神經(jīng)”電路。設(shè)計(jì)尺寸15年縮小1個(gè)數(shù)量級(jí)，1970 年為10Rm，1985年1m，1995年0.3Rm，2000年0.1Rm。此外卜，已有能夠工作的0.04m 器件。雖然似乎還沒有達(dá)到物理極限，但人們已在討論后微米時(shí)代DRAM集成度的提高， 繼續(xù)保持3年4倍的速度。1970年DRAM集成度為1kb，1980年64kb，1995年64Mb， 2000年1Gb2014年單片256Gb的存儲(chǔ)芯片可付諸實(shí)用。1970年使用50mm的

10、晶圓片，1980 年125mm，1995年200mm，2001年300mm，400mm晶圓片已開始研發(fā)，未來晶圓片可 望達(dá)1m。非揮發(fā)性存儲(chǔ)器之EPROM的集成度從1992年的4M開始，1996年64M量產(chǎn)， 2017年可望出現(xiàn)100Gb以上的非揮發(fā)性RAM。二：低功耗、易使用性和高生產(chǎn)率當(dāng)前的信息化，無(wú)論它的傳輸、存儲(chǔ)，還是加工處理，一切都使用半導(dǎo)體，半導(dǎo)體技術(shù) 無(wú)疑是信息社會(huì)的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體LSI的發(fā)展方向有兩方面：開發(fā)新的芯片結(jié)構(gòu)：引入新 材料。為防止地球升溫正積極開發(fā)太陽(yáng)電池清潔能源。在減少功耗方面，計(jì)劃開發(fā)功耗不 到10mW，而性能達(dá)10GIPS的處理器。電話之后是可視電話，寬帶無(wú)線終

11、端前途可期，語(yǔ) 音識(shí)別、自動(dòng)翻譯等功能將一一實(shí)現(xiàn)。三：高速化、超平列化、高感度化LSI的開關(guān)速度可提高到1皮秒以下，高頻寬帶固體放大器將達(dá)1001000GHz。取代晶 體管的新器件課題有“具有放大功能的超導(dǎo)3端器件”，“單原子工作的超高速、超高集成開 關(guān)器件”，“TIPS(103GIPS)級(jí)微處理器”，“10100nm分辨率的x射線顯微鏡”，“100萬(wàn)神經(jīng) 元規(guī)模的半導(dǎo)體神經(jīng)芯片”以及“高溫超導(dǎo)材料”，等等。當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3當(dāng)今電子技術(shù)領(lǐng)域著眼于綠色環(huán)保與節(jié)能方向的產(chǎn)品研發(fā)。2009年10月，日本最大的電子展“CEATECTAPAN2009”在幕張國(guó)際會(huì)展中心開幕，以“數(shù) 字融合：創(chuàng)造明

12、天連通未來為主題的展覽，向世界展示了當(dāng)今最領(lǐng)先的電子元件產(chǎn)品。例 如村田研發(fā)的鋰離子二次電池，可以更加充分地利用原有鋰離子電池進(jìn)行二次供電。同時(shí)， 村田公司亦展示了最新產(chǎn)品在燃料電池和太陽(yáng)光發(fā)電等清潔能源領(lǐng)域中的應(yīng)用。增加設(shè)備附 加功能的展區(qū)重點(diǎn)展示了通信模塊和傳感器技術(shù)，包括低功耗藍(lán)牙、WirelessHD視頻傳輸模 塊、WiFi、RFID應(yīng)用等模塊產(chǎn)品以及各種最新傳感器技術(shù)。特別是指紋認(rèn)證和生物特征傳感 器令人眼前一亮。展示還包括只能通過放大鏡觀看的最小陶瓷電容器等節(jié)省空間的元件以及 抗噪聲和ESD保護(hù)解決方案技術(shù)。而目前節(jié)能的最大特點(diǎn)就是模擬和數(shù)字相結(jié)合。具體來說，過去的電源幾乎是完全模

13、擬 式的。以后出現(xiàn)了開關(guān)電源，就大大提高了它的效率。同樣，過去的功率放大器幾乎全部是 模擬式的。自從出現(xiàn)了 D類功率放大器以后，其效率提高了 35倍。因此，可以認(rèn)為，在 功率放大器方面，目前正在經(jīng)歷著一場(chǎng)從模擬到數(shù)字的革命。當(dāng)然不論是開關(guān)電源或是D 類功率放大器也完全不同于一般意義上的數(shù)字技術(shù)。所以這實(shí)際上是一種模擬和數(shù)字相結(jié)合 的產(chǎn)品。為降低黑色家電能耗的D類功率放大器和用于LCD液晶屏的LED背光恒流驅(qū)動(dòng)。這兩種 技術(shù)對(duì)于黑色家電的節(jié)能起著極其重要的作用。具體技術(shù)舉例一：EDA 技術(shù)3電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心就是EDA技術(shù)EDA是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合應(yīng) 用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最

14、新成果而研制成的電子CAD通用軟件包， 主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作，即IC設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。目前設(shè)計(jì)人員按照“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功 能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路(ASIC)實(shí)現(xiàn)，然后采用硬 件描述語(yǔ)言(HDL)完成系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì)，最后通過綜合器和適配器生成最終的 目標(biāo)器件。二：納米電子技術(shù)4納米電子學(xué)主要在納米尺度空間內(nèi)研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性， 研究納米尺度空間內(nèi)的納米膜、納米線。納米點(diǎn)和納米點(diǎn)陣構(gòu)成的基于量子特性 的納米電子器件的電子學(xué)功能、特性以及加工組裝技術(shù)。其性能涉及放大、振蕩、 脈沖技術(shù)、運(yùn)算處理和讀寫等基本

15、問題。其新原理主要基于電子的波動(dòng)性、電子 的量子隧道效應(yīng)、電子能級(jí)的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)和統(tǒng)計(jì)漲落特性等。三：新一代蜂窩技術(shù)pCell，要顛覆無(wú)線產(chǎn)業(yè)5新一代蜂窩技術(shù)pCell能夠讓人們擁有隨身手機(jī)信號(hào)，不僅速度是現(xiàn)今其他移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商 信號(hào)速度的1000倍，而且這個(gè)信號(hào)只屬于個(gè)人，不用與他人分享共用。“大家的手機(jī)上都將裝備一個(gè)大小約一厘米的小型單元，其將為你帶去驚人的單元密度。 在一厘米的小空間里，每個(gè)人都能夠獲得頻道全光譜?！迸翣柭忉尩?。其實(shí)也就是，借助當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)，每條天線都會(huì)生成一個(gè)龐大的無(wú)線信號(hào)單元，即覆蓋幾 個(gè)街區(qū)并且由該區(qū)域內(nèi)所有手機(jī)共同享有的巨大無(wú)線電波。但是，帕爾曼的技術(shù)摒棄了

16、以往 的排列布置，讓每一部手機(jī)擁有自己的小型單元，手機(jī)到哪信號(hào)就跟到哪。帕爾曼表示，這 個(gè)“個(gè)人單元”所提供的服務(wù)，就像是寬帶網(wǎng)絡(luò)單元，但是人們不需要與任何人分享。結(jié)果 就是，速度更加快的無(wú)線信號(hào)。四：Maxim推新型環(huán)路供電溫度變送器 實(shí)現(xiàn)高精度工廠溫度測(cè)量6Maxim Integrated Products, Inc.推出 Novato (MAXREFDES16#)參考設(shè)計(jì) 采用 HART 通信協(xié)議的4-20mA環(huán)路供電溫度變送器，可以在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)便捷、超高精度的工業(yè)溫度測(cè) 量和傳送。溫度值一直是工業(yè)過程控制和自動(dòng)化應(yīng)用中測(cè)量最為頻繁的參數(shù)之一。Novato參考設(shè)計(jì)通過高速可尋址遠(yuǎn)程發(fā)送器

17、（HART）通信協(xié)議，經(jīng)由4 - 20mA 電流環(huán)將遠(yuǎn)端傳感器的溫度測(cè)量值發(fā)送至中央控制單元。該智能變送器能夠以 極低功耗傳送-200C至+850C、精度優(yōu)于土 0.1%或1.0C的溫度測(cè)量信號(hào)。 Novato設(shè)計(jì)靈活，支持2線、3線或4線電阻溫度傳感器（RTD）輸入，適用于 PT100至PT1000各種類型的RTD,是多種工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。五：CMOS工藝技術(shù)7近年來，隨著CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展和集成電路設(shè)計(jì)水平的提高，單個(gè)芯片上所集成的 電路功能也越來越多、越來越復(fù)雜，集成電路向SoC （System-on-on-Chip）發(fā)展的趨勢(shì)也越 來越明顯。這類高集中度的SoC芯片一般是一個(gè)復(fù)雜

18、的數(shù)字、模擬甚至射頻混合信號(hào)集成系 統(tǒng)，雖然模擬電路所占的芯片面積一般小于整個(gè)芯片面積的10%。但由于模擬電路設(shè)計(jì)的復(fù) 雜性，模擬集成電路部分的開發(fā)往往成為整個(gè)SoC系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵和瓶頸。但此趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)， 工業(yè)界對(duì)模擬集成電路設(shè)計(jì)人才有巨大的需求，而且隨著集成電路應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，這 種需求將在不久的將來還會(huì)逐漸增加。六：電子技術(shù)在汽車工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用典例8汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn) 代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來開發(fā)新車型。改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施，就應(yīng)該按照 時(shí)代的趨勢(shì)，將電子技術(shù)融入到汽車的各設(shè)備中，使汽車智能化。目前，電子技術(shù)已

19、經(jīng)深入 到汽車的所有系統(tǒng)，電子門窗，動(dòng)力轉(zhuǎn)向，更有當(dāng)今技術(shù)先進(jìn)的電子全球定位。在此，著重 介紹ABS防抱死系統(tǒng)。ABS防抱死系統(tǒng)是一個(gè)全電子化自動(dòng)控制系統(tǒng)，是針對(duì)車輛產(chǎn)生側(cè)滑造成事故所研制的。 針對(duì)這種產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象的根本原因，汽車專家就研制出車用ABS這樣一套防滑制動(dòng)裝置。 該系統(tǒng)的問世!正是為了改變汽車因車輪抱死而引起的危害。ABS是英文Anti-lock Brakes System的縮寫，中文意思為防抱死制動(dòng)裝置。顧名思義，就是制動(dòng)時(shí)防止車 輪抱死的裝置。它的工作原理是：當(dāng)車輪制動(dòng)時(shí)，安裝在車輪上的傳感器或者是測(cè)速雷達(dá)立 即能感知車輪是否抱死，并將信號(hào)傳給電腦。對(duì)抱死的車輪，電腦馬上相應(yīng)降

20、低該車輪的制 動(dòng)力!車輪又繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度，電腦又控制其施加制動(dòng)，保證車輪既受到制動(dòng)又 不致抱死。這樣不斷重復(fù)，直至汽車完全停下來。在制動(dòng)過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn) 速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)判定有車輪趨于抱死時(shí)，ABS才進(jìn)入防抱死制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過程， 電腦在一秒鐘之間對(duì)車輪進(jìn)行幾百次的檢測(cè)，并同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)十次乃至數(shù)百次的制 動(dòng)操縱。也就是不停的瞬間剎車，保證輪胎不抱死的情況下不停的操作。在這里，電子設(shè)備 充當(dāng)著完全控制的角色。例如在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，電子技術(shù)的綜合應(yīng)用得到了體現(xiàn)，比如電源 轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)用了模擬電子技術(shù)：同時(shí)，也運(yùn)用了數(shù)字電子技術(shù)，采用了芯片:從這個(gè)例子中，可以看

21、到了電子技術(shù)的綜合運(yùn)用，其實(shí)我們生活中遇到的大多數(shù)電路是 電子電路知識(shí)的綜合應(yīng)用。分立運(yùn)用在實(shí)際中不常見，就像在現(xiàn)實(shí)中很少見到電子電路中的 分立元件一樣，我們都是使用集成產(chǎn)品的。同時(shí)，也可看出集成電路的高集成復(fù)雜性。所以， 電路的調(diào)試也是一項(xiàng)龐大的工程。電子電路的設(shè)計(jì)需要扎實(shí)的基礎(chǔ)，耐心的開發(fā)，以及對(duì)科 研執(zhí)著的求知精神。四：電子技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用(1)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDAElectronic Design Automation)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展為先導(dǎo)，匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、微電子工藝與結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)等多 種計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科最新成果的先進(jìn)技術(shù)，

22、它是在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)上開發(fā)出來的一整套 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件工具。EDA技術(shù)是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì) 算機(jī)輔助工程(CAE)等技術(shù)發(fā)展來的。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議 等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能 分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程在汁算機(jī)上自動(dòng)處理完成。設(shè)計(jì)者的工作僅限 于利用軟件的方式，即利用硬件描述語(yǔ)言和EDA軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)。由于 設(shè)計(jì)的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這既有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤， 避免設(shè)計(jì)工作的浪

23、費(fèi)，又減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計(jì)的一次性成功率。在 EDA技術(shù)使用ASIC芯片，它可以很容易地轉(zhuǎn)由掩模ASIC實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也大為降低。硬件描述語(yǔ)言(HDL)是EDA技術(shù)的重要組成部分，是用文本的形式來描述數(shù)字電路的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)和信號(hào)連接的一類語(yǔ)言，類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言形式和結(jié)構(gòu)形式。超高速集成 電路硬件描述語(yǔ)言(VHDL-VHSIC Hardware Description Langnage)具有很強(qiáng)的電路描述和建模 能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，用VHDL 進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不

24、需要對(duì)不 影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過多的時(shí)間和精力。采用硬件描述語(yǔ)言作為設(shè)計(jì)輸入和庫(kù) (LibraIy)的引人，由設(shè)計(jì)者定義器件的內(nèi)部邏輯和管腳，將原來由電路板設(shè)計(jì)完成的大部分 工作故在芯片的設(shè)計(jì)中進(jìn)行。由于管腳定義的靈活性，大大減輕了電路圖設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì) 的工作量和難度，有效增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性，提高了工作效率。并且可減少芯片的數(shù)量，縮 小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高了系統(tǒng)的功能和可靠性。EDA技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和研究方向：把邏輯綜合和布圖工藝結(jié)合起來進(jìn)行高層次的綜合。布 圖研究向縱深發(fā)展，時(shí)延約束、性能優(yōu)化、時(shí)鐘偏差以及噪聲串?dāng)_等成為布圖算法的必須考 慮因素。在深亞微米工藝下互連線的延遲已

25、超過了門的延遲，在對(duì)芯片進(jìn)行電氣性能模擬時(shí) 必須考慮傳輸線。傳輸線的延遲模型、關(guān)鍵路徑的延遲估算和時(shí)延分析是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。 傳輸線本身也推動(dòng)了模擬技術(shù)的發(fā)展，其中AWE(AsymptoticWaveform Evaluation)方法及其 改進(jìn)是針對(duì)互連線模擬的有效方法。此外，低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、模擬電路的EDA工具的發(fā)展 和軟硬件IP核也是EDA技術(shù)未來的發(fā)展方向。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展以及EDA設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，在單個(gè)芯 片上集成CPU、DSP存儲(chǔ)器和其他控制功能的片上系統(tǒng)正處于高述發(fā)展中。未來的電子技術(shù) 開發(fā)方式必然是高度層次化、綜合化和自動(dòng)化的，新器件的涌現(xiàn)和新的開

26、發(fā)方式的進(jìn)步是相 互依存、相互促進(jìn)的，它們會(huì)隨著科學(xué)的發(fā)展不斷的更新和完善。(2)爐溫控制系統(tǒng)10爐溫控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)一個(gè)典型的實(shí)際應(yīng)用例子。加熱爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)常用 于工業(yè)生產(chǎn)中控制的任務(wù)是保持顱內(nèi)溫度T在某個(gè)期望溫度上。被控制對(duì)象是加熱爐，被控量是爐內(nèi)溫度T。當(dāng)實(shí)際爐溫恰好等于給定爐溫時(shí)，熱電偶 (測(cè)溫元件)測(cè)量的實(shí)際爐溫，經(jīng)放大器(放大元件)轉(zhuǎn)化為電壓Tu等于給定電位器(給 定元件)的輸出電壓ru (相當(dāng)于期望爐溫)，比較電路(比較元件)的輸出電壓Tuuu-=A， 電動(dòng)機(jī)連同調(diào)節(jié)閥門(執(zhí)行元件)靜止不動(dòng)，煤氣流量一定，實(shí)際爐溫保持恒定。如果改變 工件的數(shù)量，使加熱爐的符合改變，而

27、煤氣流量一定時(shí)未改變，實(shí)際爐溫就要發(fā)生變化，于 是0更-=ATruuu，經(jīng)放大后的電壓加在電動(dòng)機(jī)兩端，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)即帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度2。變化， 從而使煤氣供給量發(fā)生變化，使實(shí)際爐溫改變，最終回到期望溫度。其中工件數(shù)量、環(huán)境溫 度及煤氣壓力的變化都是影響實(shí)際爐溫的干擾因素。(3)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)11變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站二次設(shè)備包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng) 裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等1經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、 通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)控、動(dòng)控制和 微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。該系統(tǒng)利用多

28、臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模 集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)、常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn) 動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變了常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺 陷。通過利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等，提供先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，可改變傳統(tǒng)的二次設(shè) 備模式，實(shí)現(xiàn)信息交換，數(shù)據(jù)共享，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少電纜，減少占地面積，是提高變電站 安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，降低運(yùn)行 成本、以便更好地實(shí)施無(wú)人值班，達(dá)到減人增效的目的。在社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)下，物價(jià)快速上漲，電力建設(shè)場(chǎng)地征用工作難度大、費(fèi)用高，人 工、機(jī)械、材料等費(fèi)用都在大幅增長(zhǎng)，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)

29、高，定額材機(jī)調(diào)整系數(shù)大，而且用戶對(duì) 電能質(zhì)量的要求也越來越高。所以變電站采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，能更好地實(shí)施無(wú)人值班，其 減員增效的優(yōu)勢(shì)尤為突出。五：未來發(fā)展前景12觀察家們聲稱，中國(guó)提出以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，并以電子政務(wù)帶動(dòng)信息化。電子政務(wù)的 實(shí)施推廣，將使政府成為推進(jìn)社會(huì)信息化的主導(dǎo)性力量，也必將加速中國(guó)社會(huì)信息化進(jìn)程， 最終實(shí)現(xiàn)信息化帶動(dòng)工業(yè)化的目標(biāo)?，F(xiàn)今社會(huì),科技日新月異，世界正在不斷地變化與發(fā)展。 我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)要快速地發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門必須要和新技術(shù)特別是電子技術(shù)密切結(jié)合， 以此來提高經(jīng)濟(jì)效率。與此同時(shí)，也必然會(huì)促進(jìn)我國(guó)電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。人類社會(huì)已 經(jīng)開始慢慢進(jìn)入數(shù)字化經(jīng)濟(jì)時(shí)代。電子技術(shù)作為信息化產(chǎn)業(yè)的其中一種，是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)，也是我國(guó)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了順應(yīng)世界信息技 術(shù)的發(fā)展，面向市場(chǎng)的需求,推進(jìn)體制的創(chuàng)新努力實(shí)現(xiàn)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展我們要把 推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的任務(wù)放在優(yōu)先位置。以振興我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)制造業(yè)、通信業(yè)和軟 件業(yè)做出新的貢獻(xiàn)為目標(biāo)，努力去適應(yīng)并滿足市場(chǎng)與用戶的需求。參考文獻(xiàn)：張建平.北京交通大學(xué)電子工程學(xué)院模擬電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用概述 HYPERLINK /link?url=YD7T-vtxG2crrh0vvEwoy