信息與通信工程專業(yè)概論

第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系2第二部分電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)信息與通信工程專業(yè)概論第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系3電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)電子技術(shù)的作用和任務(wù)電子電路的基本原理和特點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系4終端終端傳輸媒介消息消息電信號電信號點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1,利用傳輸媒介的物理特性傳輸載有信息的信號。*工作頻率*信道帶寬*信號功率(信噪比）2,消息與電信號之間的對應(yīng)關(guān)系——編碼與調(diào)制3,信息的獲取與重現(xiàn)—實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段：方便、快捷、低成本、高可靠第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系5通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1,利用傳輸媒介的物理特性傳輸載有信息的信號。*工作頻率雙絞線同軸電纜光纜無線信道＜50MHz＜300MHz＜10THz＜30GHz*信號帶寬電話FMRadio電視E1300-3400Hz150KHz0-6MHz2Mbps*信號功率FMRadio電視GSM手機(jī)10mV（10dBm）58～68dBm-90~-103dBm模擬帶寬≠數(shù)據(jù)帶寬第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系6通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2,消息與電信號之間的對應(yīng)關(guān)系——調(diào)制與編碼調(diào)制的作用：基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l道傳輸信號基帶信號調(diào)制到發(fā)射頻帶，提高輻射效率（天線與信號波長可比較）。實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，多個(gè)基帶信號同時(shí)工作互不干擾。

編碼的作用：用二進(jìn)制信號描述信息信源編碼:(1)模數(shù)轉(zhuǎn)換（2）減少消息中的冗余度。信道編碼:(1)差錯(cuò)控制（2）加密。

第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系7通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3,信息的獲取與重現(xiàn)—實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段：方便、快捷、低成本、高可靠聲音-電信號-聲音=>電話、擴(kuò)音機(jī)、音響裝置；靜態(tài)圖像-電信號-靜態(tài)圖像=>照相機(jī)、顯示器；動(dòng)態(tài)圖像-電信號-動(dòng)態(tài)圖像=>攝像機(jī)、電視機(jī)所有這些功能的實(shí)現(xiàn)都要靠——電子技術(shù)第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系8電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)電子技術(shù)的作用和任務(wù)電子電路的基本原理和特點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系9電子技術(shù)的作用和任務(wù)利用電子管、晶體管等電子器件對電信號進(jìn)行加工和處理的技術(shù)。電子器件的特點(diǎn)：單向?qū)щ娦?非線性特性）正向受控作用開關(guān)特性電子技術(shù)：第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系10電子技術(shù)的作用和任務(wù)單向?qū)щ娦裕赫?、檢波、非線性變換、頻譜搬移RLuiuouiuott第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系11電子技術(shù)的作用和任務(wù)單向?qū)щ娦裕赫鳌z波、非線性變換、頻譜搬移第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系12電子技術(shù)的作用和任務(wù)單向?qū)щ娦裕赫鳌z波、非線性變換、頻譜搬移viii+Vi_ii+VccRb1Rb3Rb2Rb4Rb5Ra3Ra2Ra5Ra4vit第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系13電子技術(shù)的作用和任務(wù)單向?qū)щ娦裕赫鳌z波、非線性變換、頻譜搬移其中出現(xiàn)了w1+ws分量→把ws頻譜搬移到w1附近it第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系14電子技術(shù)的作用和任務(wù)正向受控作用：小信號放大，功率放大，信號發(fā)生微弱信號放大=>信號動(dòng)態(tài)范圍很小→晶體管特性線性化→微變等效電路指標(biāo)放大倍數(shù)帶寬噪聲系數(shù)RB+ECRCC1C2vitiBtiCtvCtvotviiCvCuoiB第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系15電子技術(shù)的作用和任務(wù)正向受控作用：小信號放大，功率放大，信號發(fā)生功率放大=>信號動(dòng)態(tài)范圍很大→晶體管工作在非線性區(qū)→采取電路措施合成波形ic1ic2vi-VEET1T2vo+VEERLiL第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系16電子技術(shù)的作用和任務(wù)正向受控作用：小信號放大，功率放大，信號發(fā)生信號發(fā)生=>正反饋實(shí)現(xiàn)振蕩→有源器件進(jìn)行換能→回路決定振蕩頻率第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系17電子技術(shù)的作用和任務(wù)開關(guān)特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大RETCREKCvBvBvCttRC較大時(shí)，短時(shí)間內(nèi)充電電流基本不變第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系18電子技術(shù)的作用和任務(wù)開關(guān)特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大直流（高）調(diào)寬降壓直流（低）效率與脈沖沿斜率有關(guān)，亦與脈沖頻率有關(guān)+Vi_+Vo_PC機(jī)中的穩(wěn)壓電源300V5VCPU頻率越高，發(fā)熱量越大第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系19電子技術(shù)的作用和任務(wù)開關(guān)特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大PWM(PulseWidthModulation)—在開關(guān)工作方式下實(shí)現(xiàn)線性放大,效率達(dá)90%以上第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系20電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)與終端（硬件）有關(guān)的課程：電路、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路、通信電子電路、微機(jī)、DSP、嵌入式系統(tǒng)、微波電路。通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)電子技術(shù)的作用和任務(wù)電子電路的基本原理和特點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系21電子電路的基本原理和特點(diǎn)晶體管的工作原理:載流子濃度擴(kuò)散方程PN結(jié)勢壘電壓晶體二極管伏安特性窄基區(qū)結(jié)構(gòu)基區(qū)復(fù)合集電結(jié)反偏vBE對iC有控制作用iB與iC成比例關(guān)系第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系22電子電路的基本原理和特點(diǎn)晶體管的特點(diǎn):輸入特性：指數(shù)型的伏安特性正向受控特性：線性區(qū)內(nèi)的放大特性飽和、截止特性：非線性開關(guān)特性溫度特性：第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系23通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)電子技術(shù)的作用和任務(wù)電子電路的基本原理和特點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系24數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)字信號的特點(diǎn)①時(shí)間上②取值上離散量化與邏輯事件對應(yīng)、用布爾代數(shù)處理二進(jìn)制邏輯門易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)=特殊的數(shù)字系統(tǒng)模擬信號數(shù)字信號采樣定理第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系25通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)電子技術(shù)的作用和任務(wù)電子電路的基本原理和特點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)電子電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系26集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)IntegratedCircuit，(IC)將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，采用特定的工藝和連接手段，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在有多個(gè)引腳的外殼內(nèi)，所得到的電子器件。第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系27集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)頭發(fā)絲組織細(xì)胞第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系28集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)集成電路的內(nèi)部電路CMOS與非門第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系29FatherofthesemiconductorJackKilbydisplaysthepocketcalculatorinventionmadepossible.Hisenormouscontributionwasbelatedlyrecognisedin2000whenhewasawardedtheNobelPrizeforPhysics.集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)TheFirstIntegratedCircuit.ThesizeofpenciltipJackKibly's"solidcircuit"wasfirstshowntothepressinMarch1959.第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系30集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)加工好的硅片第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系31集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)芯片的顯微照片第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系32集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)奔騰一代CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)（BugCPU再利用做成紀(jì)念章）

第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系33集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)集成電路的設(shè)計(jì)過程第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系34集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)集成電路的加工過程第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系35集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)晶圓氧化、沉積、離子注入或蒸發(fā)形成新的薄膜或膜層曝光刻蝕測試、封裝不同的掩模版重復(fù)20～30次經(jīng)20～30步工藝步驟第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系36集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)集成電路的剖面結(jié)構(gòu)第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系37集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)集成電路的分類

器件結(jié)構(gòu)類型集成電路規(guī)模使用的基片材料電路形式應(yīng)用領(lǐng)域第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系38集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)雙極集成電路：主要由雙極晶體管構(gòu)成。*NPN型雙極集成電路*PNP型雙極集成電路金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS)集成電路：主要由MOS晶體管（單極晶體管）構(gòu)成*NMOS*PMOS*CMOS(互補(bǔ)MOS)速度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，功耗較大、集成度較低雙極-MOS（BiMOS)集成電路：同時(shí)包括雙極和MOS晶體管的集成電路。綜合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但制作工藝復(fù)雜。功耗低、集成度高，隨著尺寸的縮小，速度也可以提高按器件結(jié)構(gòu)類型分類第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系39集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)各種類型所占比例第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系40集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC,SSI)中規(guī)模集成電路(MediumScaleIC,MSI)大規(guī)模集成電路(LargeScaleIC,LSI)超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIC,VLSI)特大規(guī)模集成電路(UltraLargeScaleIC,ULSI)巨大規(guī)模集成電路(GiganticScaleIC,GSI)按集成電路規(guī)模分類第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系41集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)（按每塊集成電路中所集成的元器件數(shù)目劃分）第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系42集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)按電路功能分類數(shù)字集成電路(DigitalIC):

以二進(jìn)制方式進(jìn)行數(shù)字計(jì)算和邏輯運(yùn)算的集成電路，用于處理數(shù)字信號。模擬集成電路(AnalogIC):處理連續(xù)變化的模擬信號的集成電路。線性集成電路：如運(yùn)算放大器、電壓跟隨器等。非線性集成電路：如比較器、振蕩器、乘法器等。數(shù)?；旌霞呻娐?Digital-AnalogIC):

如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、555電路等。第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系43集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)按應(yīng)用方式分類通用集成電路：普遍適用于各種電子系統(tǒng)，具有某種通用的功能。如運(yùn)放、三端穩(wěn)壓器、74系列TTL數(shù)字電路、4000系列CMOS數(shù)字電路等。專用集成電路（ASIC)：具有特殊用途的集成電路，用于特定的產(chǎn)品。半定制集成電路：基本結(jié)構(gòu)確定，可由用戶編程修改以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。如CPLD、FPGA等。片上系統(tǒng)（SOC):單芯片中集成模擬、數(shù)字、微處理器等電路，構(gòu)成完整的應(yīng)用系統(tǒng)第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系44集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)IC的應(yīng)用開發(fā)方法通用集成電路：根據(jù)用途選擇功能和性能能夠滿足要求的IC，與外圍電路配合構(gòu)成系統(tǒng)半定制集成電路：根據(jù)用途選擇性能和容量能夠滿足要求的IC，用VHDL等硬件描述語言進(jìn)行內(nèi)部功能設(shè)計(jì)，構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。專用集成電路和片上系統(tǒng)：根據(jù)功能要求，利用CADENCE等設(shè)計(jì)工具軟件，集成各種IP核，進(jìn)行芯片級設(shè)計(jì)，經(jīng)過各種仿真檢驗(yàn)后流片、封裝得到滿足要求的IC。第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系45集成電路技術(shù)與微電子技術(shù)——第一支晶體管1958——第一塊集成電路1962——CMOS技術(shù)1967——非揮發(fā)性存儲器1968——單晶體管DRAM1971——微處理器集成電路技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)里