集成电路应用范文

根据SIA预测,2008年全球半导体市场将只增长2.2%,在2007年2556亿美元的基础上增长到2612亿美元。中国的集成电路市场形势略好,全年产业整体销售额规模在1300亿元左右,增速为5%,但相比2007年中国集成电路市场24.3%的增速,还是有大幅度的回落。

三大行业均受影响

从我国国内的集成电路设计、芯片制造与封装测试三个行业的发展情况来看,2008年,这三个行业均不同程度地受到了市场低迷的影响,其中芯片制造业所受的影响最为明显。全年国内芯片制造业规模增速将仅为1%,各主要芯片制造企业均不同程度地出现产能闲置、业绩下滑的情况。封装测试业虽然也普遍遇到订单下降、开工率不足的问题,但情况相对较好,全年的行业增幅将在7%左右。集成电路设计业方面,虽然受到国内市场需求增长放缓的影响,但重点企业在技术升级与产品创新方面所做的努力在一定程度上克服了市场需求不振带来的困难。行业的全年增速仍将保持在7.5%左右,明显高于行业整体增幅。

整体来看,2009年国内集成电路产业仍将保持增长的态势,但增幅还将继续回落。预计2009年产业的整体增幅将在4%左右,其中IC设计业增速还将保持在7%左右,芯片制造与封装测试业增速相较于2007年将有一定程度的下滑。从未来发展来看,一年内,半导体行业仍然会持续受到金融危机导致的消费低迷的影响。预计2009年,全球半导体市场将出现六年以来的首次下滑。国内集成电路行业的经济效益也将出现明显下滑,并很可能出现全行业亏损的不利局面。

发展还看3C领域

从应用领域来看,3C领域(计算机类、消费类、网络通信类)占据了中国集成电路市场85%以上的市场份额,计算机类份额仍然最大。计算机类集成电路市场是2008年3C领域中发展最快的,2008年增速接近10%。通信类产品对集成电路的需求主要来自手机和其他通信产品,由于各类整机产量增长率下降较大,通信类集成电路市场的增长率也出现较大降幅,预计2008年增长率将在5%左右。消费类集成电路的表现一般,预计2008年增速在7%左右。其他领域(工控、汽车、IC卡和其他)的增速也有不同大小的降幅,IC卡领域受二代身份证市场大幅萎缩的影响将出现负增长。

在产品结构方面,存储器仍然是中国集成电路市场上份额最大的产品,2006年以来,DRAM和NAND的价格都处于下滑趋势,2008年,这个趋势依然延续。出货量增长对销售额的贡献被价格不断抵消,直接拖慢了整体集成电路市场的发展速度。受整机领域增速较快的影响,CPU和计算机器件的市场增长率相对较高,而ASSP和ASIC则由于受到手机等通信领域产品产量增长率大幅下降的影响而出现低速增长。逻辑器件、模拟器件、MCU(微控制器)和嵌入式CPU等产品则保持了相对平稳的增长速度。

新兴应用成强心剂

从整体市场来看,在某些领域发展出的新产品、新应用成为领先企业发展的重点,强劲的合力将加速市场回暖。产品主要集中在MCU和MEMS(微电子机械系统)方面。越来越多MCU厂商将医疗电子、工业控制、汽车电子领域作为新的市场增长点。这些新领域MCU产品的稳定性、可靠性要求相对较高,将带动中国16位/32位MCU市场快速增长。

集成电路应用范文篇2

关键词：液压监测；CPU226；LM331；高速计数器；V/F变换

引言

液压传感器是工业液压监测中最为常用的一种传感器，能将液体压力信号转换为直流4～20mA或直流0～10V电信号输出，在工业自动控制中通常配合专用模拟量输入模块应用于可编程序控制系统（PLC）。然而模拟量信号在传输过程中容易受到数字量信号、交流输入信号、外部强干扰源等的干扰，模拟量受干扰已经成为了自动控制系统的一个难题。基于此笔者提出了一种基于LM331集成电路的液压监测系统，将液压传感器输出电压信号转换为高速脉冲的数字量信号输出到PLC，既能够实现液压的实时检测，同时有效地解决模拟量抗干扰问题。

1LM331集成电路简介

LM331是美国NS公司生产的性价比较高的集成芯片，是一种非常理想的精密电压/频率转换器，可用于制作简洁、低成本的模数转换器。当作为压/频转换器使用时，LM331输出脉冲链的频率精确度与输入端施加的电压成比例变化，体现了压/频转换器的特有的优势，可轻松应用于所有的标准压/频转换场合。LM331为双列直插式8引脚的芯片，结构框图如图1所示。

LM331各引脚功能如下：管脚1是脉冲电流输出端，内部相当于脉冲恒流源；管脚2是用于调节输出端脉冲电流幅度；管脚3是脉冲电压输出端OC门结构，输出脉冲宽度Tw；管脚7是提供给比较器的基准电压；管脚8是工作电压范围为4～40V的电源Vcc。LM331集成电路线性度好、外接电路简单、非线性失真小、变换精度高，数字分辨率可达12位，并且容易保证转换精度。

2液压监测系统架构

为了提高模拟量的抗干扰能力和节约成本，本液压监测系统使用基于LM331的V/F变换电路作为模拟量采集电路。液压传感器将接受到的压力信号转换为0～10V的直流电压信号，直流电压信号再通过V/F变换电路变换为脉冲信号，PLC接受到脉冲信号后，经过运算处理可采集到液压的实时数据，系统架构框图如图2所示，考虑到所选用的PLC有6组高速计数器，系统最大可同时采集6组液压数据，每一组数据都是脉冲信号，可以远距离传输而不受干扰。

3液压监测系统硬件设计

液压监测系统需使用电压/频率转换器进行采样，为了节约成本，在不牺牲采样精度的条件下，本系统使用了V/F转换器LM331集成电路芯片组成的A/D转换电路.V/F转换器LM331芯片能够把电压信号转换为频率信号，而且线性度好，经过PLC处理，把频率信号转换为数字信号，可以完成A/D转换。它具有接线简单，价格低廉，转换精度高、使用方便等特点。

3.1模拟量采集电路设计

系统模拟量采集电路设计为压频转换电路，如图3所示，LM331采用单电源供电，电源电压Vcc为15V，模拟信号Vin的输入范围为0V～10V，模拟信号Vin通过LM331芯片进行V/F转换后，变成与电压成正比的频率信号fout=（VIN/20.9V）×（RS/RL）×1/RtCt，fout端输出的频率信号送到PLC的计数端口，PLC对频率信号进行采集、处理、存储。从而实现模拟信号到数字信号的转换。

在电源与第7脚之间连接有电阻RIN为100k？赘，因此第7脚的偏置电流将抵消第6脚失调电流所起的作用，用于减少频率偏移。连接在第2脚的电阻RS由12k？赘的固定电阻和5k？赘电位器组成，用于调整LM331的增益偏差及Rt、RL和Ct的偏差。电容CIN作为VIN的滤波器取值为0.1uF，连接在第7脚和地之间，输出比较器较高的线性度取决于电路中47k？赘的电阻和1uF的电容CL产生的

差效果。电路所有的元器件都选用温度系数低，参数稳定的元器件，如金属膜电阻和陶瓷NPO电容等，能使模拟信号采集得到最佳效果。

3.2PLC信号采集电路设计

本系统选择的PLC是西门子S7-200系列PLC中的典型产品CPU226，其集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至256路数字量I/O点或64路模拟量I/O点。24K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。

液压传感器模拟量信号通过V/F变换电路处理后输出脉冲信号是数字量，本系统设计利用西门子CPU226高速计数器的输入点I0.0～I0.5直接采集V/F变换电路的输出脉冲信号，进而用CPU226程序对信号进行处理，信号采集电路如图4所示，能较好地解决模拟量在电磁环境下易受干扰的问题。

4系统程序设计

本系统选用的可编程序控制器CPU226有HSC0-HSC5共6个高速计数器，本系统设计将V/F变换电路的输出脉冲信号送入高速计数器HSC1的输入端，用于累计脉冲数，，控制高速计数器累计脉冲的时间通过设置定时中断的间隔时间来实现，根据累计脉冲数与预置的间隔时间，计算出被测模拟量值。

以液位测量为例子，首先把液位设定在100mm，读取每100MS的脉冲数H1，再把液位设定在200mm，读取每100MS的脉冲数H2，通过公式计算可以求得每mm对应的脉冲数X=主程序在第一个扫描周期调用初始化子程序SBR0，仅在第一个扫描周期标志位SM01=1。由子程序SBR0实现初始化。

要使高速计数器能正常工作，设置正确的参数是关键。首先要激活HSC1，设置正方向计数，可更新预置值（PV），可更新当前值（CV），把高速计数器HSC1的控制字节MB47置为16进制数FC。采集信号的高速计数器不需复位或启邮淙耄也没有外部的方向选择，因此用定义指令HDEF设置成工作模式0。然后将定时中断0间隔时间SMB34置为100ms，中断程序0分配给定时中断0，并允许中断，当前值SMD48复位为0，预置值SMD52置为FFFF（16进制）。最后用指令HSC1启动高速计数器，每100ms调用一次中断程序0，读出高速计数器的数值后，将其置零，通过HSC1计数值及变换关系来求被测的液位值。

5结束语

基于LM331集成电路的液压监测系统运用LM331实现A/D转换，具有电路简单、测量精度高、抗干扰性强，运行可靠并且转换位数可调的特点，能够实现对液压进行实时检测，可以节省大量的成本，因此在液压监测中具有广泛的应用前景。当然，基于LM331集成电路的液压监测系统只是液压监测系统的一种，使用者可以根据现场环境、精度的要求和成本的控制来选择合适的液压监测系统。

参考文献

[1]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2014.

[2]林俊，章兢，佘致廷.利用S7-200PLC的高速计数器进行数据采集[J].现代电子技术，2004，27（8）：104-106.

集成电路应用范文

关键词：启发式教学学习能力《半导体集体电路原理与实践》课程教学

《半导体集成电路原理与实践》是微电子技术专业的一门重要的专业课程，与前后课程联系紧密。学好这门课程对于学生掌握专业知识来说非常重要。

从学生的情况来说，有些学生的专业基础比较薄弱，特别是理科方面的基础。对于基础的数学计算和电路分析方法有一定的了解，却不能熟练掌握应用。

从课程来说，这门课程本身有一定的难度，理论性比较强，包含了很多分析。这就使得学生在理解和掌握上往往存在困难。传统教学方法是教师单向地讲授，这种单向的讲授只是枯燥地向学生灌输，重点在于老师而不是学生，缺乏让学生自己思考研究的过程，最终获得的学习效果肯定不是很理想。

因此在目前的授课过程中，普遍采用启发式的教学方法，这种教学方法更注重教与学的双向沟通，重点在于学生。在教学中，通过老师开其意，实现学生达其辞的目的，重视学生受启而发的过程。教学中，通过启发让学生展开研讨，使学生在教学的过程中能更多地发表自己的观点，更多地提出疑问。让学生能够主动思考，反复思考，加深理解。

课程中每个单元的教学过程都可以分为以下几个步骤。

（1）明确教学目的。

（2）教师讲授（启）。

（3）学生讨论，并自己完成相应的练习。（发）

（4）总结练习过程中存在的问题，并让学生再次通过讨论完成更深入的练习。（加深）

（5）最终由学生自己得出相应的结论，总结出适合自己的分析方法。

如在讲授COMS逻辑门电路这个单元的时候，首先明确这个单元的学习目标：掌握CMOS逻辑门电路的一般电路结构和设计分析方法。然后教师先讲授关于CMOS逻辑门电路的一些理论知识。如复习已经学过的关于CMOS互补对的知识，并根据CMOS互补对的特点提出CMOS逻辑门设计的一般方法。

图1MOS逻辑规则

*对每个输入使用一个NMOS/PMOS互补对

*将输出节点通过PMOS与电源VDD相连

*将输出节点通过NMOS与地（0V）相连

*确保输出总是一个正确定义的高电平或低电平

根据这个方法，给学生演示常用的二输入与非门电路基本结构是如何得到的，并根据电路中器件的工作状态分析电路的功能与器件间连接方式之间的关系，进行验证。

图2CMOS与非门

针对CMOS与非门电路，除了讨论其电路工作原理外，另外还在简单地讨论其开关特性。结合已经学过的CMOS反相器，引导学生发现为了保证良好的开关特性，二输入与非门中NMOS的尺寸应该对应CMOS反相器中NMOS尺寸的两倍。并进一步得到结论：为保证开关特性，多个晶体管串联时，晶体管的尺寸变大，芯片占用面积增加，因此电路设计中应尽量避免多个晶体管串联，特别是多个PMOS管串联。

教师对二输入与非门电路进行设计，分析过程的演示，让学生自己设计分析一些其他的CMOS逻辑门。

图3CMOS或非门

这个可让学生自己画图得到，可以叫一个同学在黑板上演示，并让大家一起分析得到的电路有没有错误。并根据巡查的结果，由教师总结存在的问题。