课程名称数字集成电路

课程名称:数字集成电路

课程编码:7088001

课程学分:3学分

课程学时:48学时

适用专业:微电子学

《数字集成电路》

Principle of Digital Integrated Circuits

教学大纲

一、课程性质与目的

《数字集成电路》是微电子学科的专业基础必修课,该课程在《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》、《半导体物理》等课程的基础上,使学生了解集成电路的发展,对集成电路重要作用有清楚的认识。掌握CMOS和双极集成电路的结构特点及制造工艺;掌握CMOS和双极数字集成电路的基本电路结构、工作原理和电路分析方法;掌握简单电路的版图结构和版图设计,为学生今后从事集成电路的设计、制造及应用研究等工作打下坚实的基础。

二、教学基本内容及基本要求

第一章绪论

(一)课程基本要求

了解: 数字集成电路的发展历史及发展现状。

熟悉:版图设计软件和MOSIS概念。

掌握:集成电路的基本制设计和加工流程。

(二)教学基本内容

1.1 CMOS电路的发展历史、CMOS电路的发展现状

1.2 版图设计软件和MOSIS概念

1.3 BJT/CMOS/Bi-CMOS电路简介

第二章集成电路基本结构和制作工艺

(一)课程基本要求

了解:集成电路加工的基本工艺流程。

掌握: CMOS、BJT及BiCMOS结构和工艺,版图设计规则。

(二)教学基本内容

2.1 CMOS集成电路的基本制造工艺

2.2 BJT集成电路结构和工艺

2.3 Bi-CMOS制造工艺

2.4 版图设计规则

第三章集成电路中的元器件

(一)课程基本要求

了解: MOS和BJT基本原理和模型参数,集成电路中无源元件及寄生效应。

熟悉: MOS和BJT模型参数意义,集成电路中无源元件结构及寄生效应分析。

(二)教学基本内容

3.1 MOS晶体管的基本原理和模型参数

3.2 双极晶体管的基本原理和模型参数

3.3 集成电路中的无源元件

3.4 集成电路中互连线的寄生效应

第四章MOS反相器

(一)课程基本要求

了解:MOS反相器的差异和功能。

掌握:MOS反相器的作用和原理,以及SPICE仿真。

(二)教学基本内容

4.1 自举反相器

4.2 耗尽负载反相器(E/D)

4.3 CMOS反相器

4.4 CMOS反相器直流和瞬态特性

4.5 CMOS反相器直流和瞬态特性的SPICE模拟仿真

第五章静态CMOS逻辑电路

(一)课程基本要求

了解:CMOS与非门/或非门、组合逻辑及传输门的特性。

掌握: CMOS与非门/或非门的设计、CMOS逻辑门实现及传输门逻辑结构和特性。

(二)教学基本内容

5.1 CMOS与非门的分析与设计

5.2 CMOS或非门的分析与设计

5.3 任意组合逻辑的实现

5.3 类NMOS电路结构和特性

5.3 MOS传输门逻辑结构和特性

第六章动态CMOS逻辑电路

(一)课程基本要求

了解:各种CMOS逻辑电路结构及特点。

掌握: P-E动态CMOS逻辑电路、DominoCMOS电路、C2MOS电路结构及特性。

(二)教学基本内容

6.1 P-E动态CMOS逻辑电路结构及特性

6.2 DominoCMOS电路的结构及特性

6.3 C2MOS电路的结构及特性

第七章 CMOS逻辑电路的功耗

(一)课程基本要求

了解: CMOS逻辑电路的功耗。

掌握: CMOS逻辑电路的功耗来源及影响功耗的一些主要因素。

(二)教学基本内容

7.1 CMOS逻辑电路的功耗来源(动态功耗、短路功耗和静态功耗)7.2 影响功耗的一些主要因素的分析

第八章双极型逻辑电路

(一)课程基本要求

理解:双极型逻辑电路。

掌握: TTL/ECL逻辑电路。

(二)教学基本内容

8.1 TTL逻辑电路

8.2 ECL逻辑电路

第九章基本的BiCMOS逻辑电路

(一)课程基本要求

了解:基本的BiCMOS逻辑电路。

掌握:基本的BiCMOS逻辑电路结构与特性。

(二)教学基本内容

9.1 BiCMOS反相器的结构与特性

9.2 基本的BiCMOS逻辑门

9.3 BiCMOS与CMOS性能比较

第十章几种常用的组合逻辑电路分析与设计

(一)课程基本要求

了解:几种常用的组合逻辑电路。

掌握: 多路器和逆多路器,编码器和译码器,全加器电路分析与设计。

(二)教学基本内容

10.1 多路器和逆多路器

10.2 编码器和译码器

10.3 全加器

第十一章时序逻辑电路

(一)课程基本要求

了解:双稳态电路,几种触发器,移位寄存器,计数器。

掌握:这些时序逻辑电路的工作原理。

(二)教学基本内容

11.1 双稳态电路

11.2 几种触发器电路

11.3 移位寄存器

11.4 计数器

第十二章 CMOS集成电路的I/O设计

(一)课程基本要求

了解:输入缓冲器,输出缓冲器,ESD保护电路,三态输出和双向I/O缓冲器。掌握:这些电路结构的设计方法。

(二)教学基本内容

12.1 输入缓冲器,输出缓冲器

12.2 ESD保护电路

12.3 三态输出

12.4 双向I/O缓冲器

第十三章 MOS存储器

(一)课程基本要求

了解: MOS存储器的分类,存储器的总体结构。

掌握: DRAM和SRAM的单元结构。

(二)教学基本内容

13.1 MOS存储器的分类,存储器的总体结构

13.2 DRAM和SRAM的单元结构

三、本课程与其它相关课程的联系与分工

前修课程: 电路分析、半导体物理、数字电路、模拟电路。

后续课程:超大规模集成电路基础、专用集成电路、微电子毕业设计。

四、课程各教学环节和各篇章(节)学时分配(共48学时)

五、本课程采用的教学方法和教学手段

课程教学采用计算机多媒体投影,内容有Powerpoint、录像光盘放映等

六、教材及教学参考资料

教材: CMOS电路设计、布局和仿真,陈中建主译,机械工业出版社2005。

参考书:Jan M Rabaey “Digital Integrated Circuits, A Design Perspective”,1996。

七、本课程的的考核方法及成绩评定标准

总评成绩以百分制计算,由平时成绩和期末成绩两部分组成.平时成绩占30%,包括考勤、作业和实验三部分;期末考试成绩占70%,考试内容包括基本概念和基本原理,重点是集成电路的具体元件构成和功能模块及其作用原理。

八、其它问题的说明

课内外学时比: 1:1.5

课外作业: 每章后有2-3题.

大纲撰写人:杨兵

大纲审阅人:张晓波

系负责人:姜岩锋

学院负责人:王景中

制定(修订)日期:2007年6月

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