模擬集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)探討

廖午陽(yáng)

【摘 要】闡釋了一種實(shí)例教學(xué)法，旨在幫助學(xué)生有效的理解模擬集成電路設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握就業(yè)技能。類(lèi)似的教學(xué)思路可以借鑒到各個(gè)工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

【關(guān)鍵詞】模擬集成電路設(shè)計(jì)；實(shí)例教學(xué)法；仿真；帶隙基準(zhǔn)源

【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.

【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0 引言

模擬集成電路設(shè)計(jì)常常被稱(chēng)為一種“藝術(shù)”，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)要在各種指標(biāo)、規(guī)范中間尋求適當(dāng)?shù)恼壑校@需要經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造力。但它更是一種“科學(xué)”，因?yàn)樾枰欢ǖ脑O(shè)計(jì)方法和深入研究來(lái)指導(dǎo)這樣的折中和創(chuàng)造。

這種“藝術(shù)”和“科學(xué)”的結(jié)合使教與學(xué)都充滿(mǎn)了挑戰(zhàn)。一方面，學(xué)生由于缺乏對(duì)模擬IC設(shè)計(jì)整體上的認(rèn)識(shí)而覺(jué)得公式推導(dǎo)言之無(wú)味；另一方面，由于其藝術(shù)性，很難總結(jié)出具有普遍適應(yīng)性的設(shè)計(jì)步驟，使學(xué)生感到迷茫困惑。

怎樣達(dá)到更好的教學(xué)效果？理論與實(shí)踐需要更緊密的結(jié)合！具體說(shuō)來(lái)，筆者主張以“實(shí)例項(xiàng)目”為支撐的三個(gè)層次的學(xué)習(xí)。類(lèi)似的教學(xué)思路可以借鑒到各個(gè)工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

1 三層次的工程學(xué)習(xí)

第一階段，理論課學(xué)習(xí)和基本仿真實(shí)踐相結(jié)合。二者應(yīng)該同步進(jìn)行！在理論課中講授了一個(gè)基本的電路模塊之后，應(yīng)及時(shí)針對(duì)該模塊的常見(jiàn)特性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)（用Hspice等工具仿真），以實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)解釋、應(yīng)對(duì)書(shū)上的常用公式和結(jié)論！這時(shí)的實(shí)驗(yàn)以演示性實(shí)驗(yàn)、誘導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)為主，目的是基本方法和重點(diǎn)結(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是講練結(jié)合，讓仿真工具成為重要的學(xué)習(xí)工具。

第二階段，在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)和仿真工具的基礎(chǔ)上，成立學(xué)習(xí)興趣小組，完成接近實(shí)際情況、但是經(jīng)過(guò)一定簡(jiǎn)化的工程項(xiàng)目，“實(shí)例項(xiàng)目”。這時(shí)的目標(biāo)是把項(xiàng)目的全貌展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到做項(xiàng)目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對(duì)工程的興趣。可以模擬以下工作環(huán)節(jié)：性能指標(biāo)的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析和選擇；電路各項(xiàng)指標(biāo)的仿真；仿真報(bào)告的撰寫(xiě)；項(xiàng)目分析和總結(jié)。在整個(gè)過(guò)程中有兩點(diǎn)值得強(qiáng)調(diào)：一是團(tuán)隊(duì)交流與合作。比如對(duì)于討論、確定某項(xiàng)指標(biāo)，學(xué)生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結(jié)論，再“教”給其他團(tuán)隊(duì)成員。教別人是最好的學(xué)習(xí)！這對(duì)學(xué)生表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力會(huì)有很好幫助。二是數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)告的撰寫(xiě)。這是對(duì)學(xué)生的技術(shù)文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應(yīng)用能力），分析總結(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)不僅使學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計(jì)這一工程方向上受益，也提高了學(xué)生總體的工程人才素質(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。

“實(shí)例項(xiàng)目”應(yīng)該給出適度的引導(dǎo)和參照。因?yàn)閷W(xué)生是初學(xué)者，學(xué)習(xí)是從模仿開(kāi)始的！讓學(xué)生做能力以外的事情而不給予引導(dǎo)，不僅會(huì)事倍功半，挫傷學(xué)習(xí)動(dòng)力，也不符合科學(xué)的、講究效率的工程精神。當(dāng)然引導(dǎo)是適度的，不能包攬。

第三階段，選取對(duì)于這個(gè)工作方向有濃烈興趣的優(yōu)秀學(xué)生，嘗試做一些具有實(shí)用性、創(chuàng)新性的項(xiàng)目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實(shí)際的產(chǎn)品，讓學(xué)生的勞動(dòng)與智慧能夠真正開(kāi)花結(jié)果。

以上總述了以實(shí)例項(xiàng)目為支撐的工程學(xué)習(xí)的三個(gè)階段，可在思路上為廣大工程相關(guān)的老師同學(xué)們提供參考。各個(gè)階段具體的的設(shè)計(jì)與實(shí)施，需要不同細(xì)分行業(yè)的老師同學(xué)根據(jù)自己的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。在本文的續(xù)篇“模擬集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)探討（二）”中，會(huì)以模擬集成電路設(shè)計(jì)中低壓帶隙基準(zhǔn)源為例，闡述一個(gè)具體的“實(shí)例項(xiàng)目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。

2 結(jié)束語(yǔ)

模擬電路設(shè)計(jì)像很多工程學(xué)科一樣，許多方法、結(jié)論需要反復(fù)實(shí)踐才能掌握。“給學(xué)生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學(xué)。”應(yīng)該成為工程師培養(yǎng)的核心思想。本文描述了一個(gè)“實(shí)例項(xiàng)目”為支撐的工程學(xué)習(xí)教學(xué)思路，以供廣大教育、培訓(xùn)人士參考。希望更多的學(xué)生能夠有良好的實(shí)踐平臺(tái)，了解相關(guān)工作方向和工作方法，獲得所需的工程素質(zhì)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：劉展]