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現技術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電子電路實現技術通信系統的基本結構電子技術的作用和任務電子電路的基本原理和特點數字電子技術與計算機集成電路技術與微電子技術第三頁，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對點通信系統通信系統的基本結構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關系——編碼與調制3,信息的獲取與重現—實現技術手段：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通信系統的基本結構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10mV（10dBm）58～68dBm-90~-103dBm模擬帶寬≠數據帶寬第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系6通信系統的基本結構2,消息與電信號之間的對應關系——調制與編碼調制的作用：基帶信號轉變?yōu)轭l道傳輸信號基帶信號調制到發(fā)射頻帶，提高輻射效率（天線與信號波長可比較）。實現多路復用，多個基帶信號同時工作互不干擾。

編碼的作用：用二進制信號描述信息信源編碼:(1)模數轉換（2）減少消息中的冗余度。信道編碼:(1)差錯控制（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通信系統的基本結構3,信息的獲取與重現—實現技術手段：方便、快捷、低成本、高可靠聲音-電信號-聲音=>電話、擴音機、音響裝置；靜態(tài)圖像-電信號-靜態(tài)圖像=>照相機、顯示器；動態(tài)圖像-電信號-動態(tài)圖像=>攝像機、電視機所有這些功能的實現都要靠——電子技術第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系8電子電路實現技術通信系統的基本結構電子技術的作用和任務電子電路的基本原理和特點數字電子技術與計算機集成電路技術與微電子技術第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系9電子技術的作用和任務利用電子管、晶體管等電子器件對電信號進行加工和處理的技術。電子器件的特點：單向導電性(非線性特性）正向受控作用開關特性電子技術：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電子技術的作用和任務單向導電性：整流、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電子技術的作用和任務單向導電性：整流、檢波、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電子技術的作用和任務單向導電性：整流、檢波、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電子技術的作用和任務單向導電性：整流、檢波、非線性變換、頻譜搬移其中出現了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電子技術的作用和任務正向受控作用：小信號放大，功率放大，信號發(fā)生微弱信號放大=>信號動態(tài)范圍很小→晶體管特性線性化→微變等效電路指標放大倍數帶寬噪聲系數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電子技術的作用和任務正向受控作用：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電子技術的作用和任務正向受控作用：小信號放大，功率放大，信號發(fā)生信號發(fā)生=>正反饋實現振蕩→有源器件進行換能→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電子技術的作用和任務開關特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大RETCREKCvBvBvCttRC較大時，短時間內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電子技術的作用和任務開關特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大直流（高）調寬降壓直流（低）效率與脈沖沿斜率有關，亦與脈沖頻率有關+Vi_+Vo_PC機中的穩(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電子技術的作用和任務開關特性：脈沖波形變換，逆變電源，高效放大PWM(PulseWidthModulation)—在開關工作方式下實現線性放大,效率達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電子電路實現技術與終端（硬件）有關的課程：電路、模擬電子線路、數字邏輯電路、通信電子電路、微機、DSP、嵌入式系統、微波電路。通信系統的基本結構電子技術的作用和任務電子電路的基本原理和特點數字電子技術與計算機集成電路技術與微電子技術第二十頁，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晶體管的工作原理:載流子濃度擴散方程PN結勢壘電壓晶體二極管伏安特性窄基區(qū)結構基區(qū)復合集電結反偏vBE對iC有控制作用iB與iC成比例關系第二十一頁，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晶體管的特點:輸入特性：指數型的伏安特性正向受控特性：線性區(qū)內的放大特性飽和、截止特性：非線性開關特性溫度特性：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通信系統的基本結構電子技術的作用和任務電子電路的基本原理和特點數字電子技術與計算機集成電路技術與微電子技術電子電路實現技術第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系24數字電子技術與計算機數字信號的特點①時間上②取值上離散量化與邏輯事件對應、用布爾代數處理二進制邏輯門易于實現計算機=特殊的數字系統模擬信號數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通信系統的基本結構電子技術的作用和任務電子電路的基本原理和特點數字電子技術與計算機集成電路技術與微電子技術電子電路實現技術第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系26集成電路技術與微電子技術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”在一塊半導體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在有多個引腳的外殼內，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集成電路技術與微電子技術頭發(fā)絲組織細胞第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系28集成電路技術與微電子技術集成電路的內部電路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.集成電路技術與微電子技術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集成電路技術與微電子技術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集成電路技術與微電子技術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集成電路技術與微電子技術奔騰一代CPU內部結構（BugCPU再利用做成紀念章）

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集成電路技術與微電子技術集成電路的設計過程第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系34集成電路技術與微電子技術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集成電路技術與微電子技術晶圓氧化、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20～30次經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集成電路技術與微電子技術集成電路的剖面結構第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系37集成電路技術與微電子技術集成電路的分類

器件結構類型集成電路規(guī)模使用的基片材料電路形式應用領域第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系38集成電路技術與微電子技術雙極集成電路：主要由雙極晶體管構成。*NPN型雙極集成電路*PNP型雙極集成電路金屬-氧化物-半導體（MOS)集成電路：主要由MOS晶體管（單極晶體管）構成*NMOS*PMOS*CMOS(互補MOS)速度高、驅動能力強，功耗較大、集成度較低雙極-MOS（BiMOS)集成電路：同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路。綜合了兩種結構的優(yōu)點，但制作工藝復雜。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構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集成電路技術與微電子技術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集成電路技術與微電子技術小規(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集成電路技術與微電子技術（按每塊集成電路中所集成的元器件數目劃分）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集成電路技術與微電子技術按電路功能分類數字集成電路(DigitalIC):

以二進制方式進行數字計算和邏輯運算的集成電路，用于處理數字信號。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?；旌霞呻娐?Digital-AnalogIC):

如模數轉換器(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集成電路技術與微電子技術按應用方式分類通用集成電路：普遍適用于各種電子系統，具有某種通用的功能。如運放、三端穩(wěn)壓器、74系列TTL數字電路、4000系列CMOS數字電路等。專用集成電路（ASIC)：具有特殊用途的集成電路，用于特定的產品。半定制集成電路：基本結構確定，可由用戶編程修改以適應不同的應用需求。如CPLD、FPGA等。片上系統（SOC):單芯片中集成模擬、數字、微處理器等電路，構成完整的應用系統第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2023/3/13信息與通信工程系44集成電路技術與微電子技術IC的應用開發(fā)方法通用集成電路：根據用途選擇功能和性能能夠滿足要求的IC，與外圍電路配合構成系統半定制集成電路：根據用途選擇性能和容量能夠滿足要求的IC，用VHDL等硬件描述語言進行內部功能設計，構成應用系統。專用集成電路和片上系統：根據功能要求，利用CADENCE等設計工具軟件，集成各種IP核，進行芯片級設計，經過各種仿真檢驗后流片、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集成電路技術與微電子技術——第一支晶體管1958——第一塊集成電路1962——CMOS技術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發(fā)展的幾個里