導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇集成電路的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 數(shù)字集成電路 CMOS數(shù)字集成電路 邏輯功能 內(nèi)部設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1關(guān)于數(shù)字集成電路邏輯功能及其內(nèi)部設(shè)計(jì)的分析

日常生活中的數(shù)字集成電路產(chǎn)品是非常多的，通過(guò)對(duì)其電路結(jié)構(gòu)的分析，可以分為TTL系列及其MOS系列。TTL數(shù)字集成電路進(jìn)行了電子及其空穴載流子的導(dǎo)電，我們稱之為雙極性電路。MOS數(shù)字集成電路進(jìn)行了載流子導(dǎo)電電路的應(yīng)用，其中的電子導(dǎo)電部分，我們稱之為NMOS 電路，將那種空穴導(dǎo)電電路稱之為PMOS電路。PMOS電路及其NMOS的組合電路，我們稱之為CMOS電路。

相對(duì)于TTL數(shù)字集成電路，CMOS數(shù)字集成電路具備良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其工作電源的電壓范圍比較寬，并且其靜態(tài)功耗水平比較低，其抗干擾能力比較強(qiáng)，具備較高的輸入阻抗，并且其應(yīng)用成本比較低。介于這些優(yōu)勢(shì)，CMOS數(shù)字集成電路得到了廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，數(shù)字集成電路的品種是非常多的，包括門電路、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器、編譯碼器、存儲(chǔ)器等。

我們可以將數(shù)字邏輯電路分為時(shí)序邏輯電路及其組合邏輯電路。在組合邏輯電路的分析中，任意時(shí)刻的輸出取決于其當(dāng)時(shí)的輸入，這跟電路的工作狀態(tài)沒(méi)有關(guān)系。比較常見(jiàn)的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器及其數(shù)據(jù)選擇器。在時(shí)序邏輯電路中，任意時(shí)刻的輸出取決于該時(shí)刻的輸入，與電路的原先狀態(tài)存在聯(lián)系。時(shí)序邏輯電路具備記憶的功能，其內(nèi)部含有存儲(chǔ)單元電路，比較常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路有移位寄存器、計(jì)數(shù)器等。

實(shí)際上，不同組合的邏輯電路及其時(shí)序邏輯電路是非常多的，其應(yīng)用比較廣泛，并且有很多標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的集成電路產(chǎn)品，我們把這些產(chǎn)品稱之為通用集成電路。我們把那些專門用途設(shè)計(jì)制作的集成電路稱之為專用集成電路。

數(shù)字電路是由組合邏輯及其寄存器構(gòu)成的，組合邏輯是由基本門組成的函數(shù)，其輸出與當(dāng)前的輸入存在關(guān)系。比如組合邏輯的邏輯計(jì)算。時(shí)序電路包含基本門，也包括一系列的存儲(chǔ)元件，進(jìn)行過(guò)去信息的保存。時(shí)序電路的穩(wěn)態(tài)輸出與當(dāng)前的輸入有關(guān)，跟過(guò)去的輸入狀態(tài)也有關(guān)。時(shí)序電路在進(jìn)行邏輯運(yùn)算的同時(shí)，也會(huì)進(jìn)行處理結(jié)果的存儲(chǔ)，從而方便下一次的運(yùn)算。

從功能上來(lái)說(shuō)，數(shù)字集成電路分為數(shù)據(jù)通路及其控制邏輯部分。這些部分都由一系列的時(shí)序邏輯電路構(gòu)成，都是同步的時(shí)序電路，時(shí)序電路被多個(gè)觸發(fā)器及其寄存器分為若干的節(jié)點(diǎn)。這些觸發(fā)器在時(shí)鐘控制下會(huì)進(jìn)行同樣節(jié)拍的工作，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化。

2 CM0S系列集成電路的一般特性與方式

（1）CMOS系統(tǒng)集成電路是數(shù)字集成電路的主流模式。其集成電路的工作電源電壓范圍是3～18V，74HC系列是2～6V，黨電源電壓VDD=5V時(shí)，其CMOS電路的靜態(tài)功耗分別為：中規(guī)模集成電路類是25～100%eW，緩沖器及其觸發(fā)器類是5～20%eW，門電路類是2.5～5%eW，其輸入阻抗非常高，CMOS電路幾乎沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電路功率的消耗。

該電路也具備良好的抗干擾能力，其電源電壓的允許范圍比較大，其輸出高低電平的擺幅也比較大，其抗干擾能力非常強(qiáng)，其噪音容限值也非常的大，其電源電壓越高，其噪聲容限值非常的大，CMOS電路電源的利用系數(shù)非常的高。

CMOS數(shù)字集成電路也具備良好的扇出能力，在進(jìn)行低頻工作時(shí)，其輸出端可以進(jìn)行50個(gè)數(shù)量以上的CMOS器件的驅(qū)動(dòng)，其也具備良好的抗輻射能力。CMOS管是一種多數(shù)載流子受控導(dǎo)電器件，針對(duì)載流子濃度，射線輻射的影響不大。CMOS電路特別適合于進(jìn)行航天、衛(wèi)星等條件下的工作。CMOS集成電路的功耗水平比較低，其內(nèi)部發(fā)熱量比較小，集成度非常的高，電路自身是一種互補(bǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，環(huán)境溫度的不斷變化，其參數(shù)會(huì)進(jìn)行相互補(bǔ)償，因此，能夠保證良好的溫度穩(wěn)定性。

（2）相對(duì)于TTL集成電路，CMOS集成電路的制造工藝更加的簡(jiǎn)單，其進(jìn)行硅片面積的占用也比較小，比較適合于進(jìn)行大規(guī)模及其超大規(guī)模集成電路的制造及其應(yīng)用。在CMOS電路的應(yīng)用過(guò)程中，不能進(jìn)行多余輸入端的懸空，否則就可能導(dǎo)致靜電感應(yīng)的較高電壓的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致器件的損壞情況，這些多余的輸入端需要進(jìn)行YSS的接入，或者實(shí)現(xiàn)與其它輸入端進(jìn)行并聯(lián)，這需要針對(duì)實(shí)際情況做好相關(guān)的決定。

CMOS電路輸入阻抗水平是比較高的，容易受到靜電感應(yīng)發(fā)生擊穿情況，為了滿足實(shí)際工作的要求，我們需要做好靜電屏蔽工作。在CMOS電路焊接過(guò)程中，需要做好焊接時(shí)間的控制，保證焊接工具的良好應(yīng)用，進(jìn)行焊接溫度的良好控制。

3結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多標(biāo)準(zhǔn)通用單元得到積累，比如選擇器、比較器、乘法器、加法器等，這些單元電路的形狀規(guī)則更加方便集成，這說(shuō)明數(shù)字電路在集成電路中得到更好的發(fā)展及其應(yīng)用，這是數(shù)字集成電路應(yīng)用體系的主要工作模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃越.數(shù)字集成電路自動(dòng)測(cè)試生成算法研究[D].江南大學(xué)，2012.

篇2

【關(guān)鍵詞】超導(dǎo)；熱膨脹；電子軌道；能量損失

1.背景介紹

超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是二十世紀(jì)科學(xué)界的最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。當(dāng)材料的溫度降到臨界溫度Tc以下時(shí)，它的電阻會(huì)變?yōu)榱?。零電阻現(xiàn)象的產(chǎn)生具有很大的實(shí)用意義，當(dāng)材料達(dá)到超導(dǎo)態(tài)之后，它所傳導(dǎo)的電流的能量損失變?yōu)榱?，如果遠(yuǎn)距離輸電采用超導(dǎo)材料作為導(dǎo)線的話，可以采用較低的輸電電壓以避免高壓輸電所帶來(lái)的安全隱患[1]。

目前超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度已經(jīng)從金屬汞的4.2K提高到了釔鋇銅氧超導(dǎo)材料的液氮溫度附近，但是對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這個(gè)溫度還是很低。對(duì)于超導(dǎo)現(xiàn)象的機(jī)理來(lái)說(shuō)，目前被認(rèn)可最多的是1957年由Bardeen，Cooper和Schrieffrer等提出的BCS理論[2]，該理論在一定程度上揭示了超導(dǎo)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理，但是該理論也有較大的局限性，目前尚有許多關(guān)于超導(dǎo)材料的問(wèn)題不能利用BCS理論來(lái)解釋。

2.理論分析

與溫度相關(guān)的材料的物理參數(shù)除了電阻之外，熱膨脹系數(shù)也是一個(gè)常見(jiàn)的參數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，材料晶格內(nèi)的點(diǎn)陣振動(dòng)幅度增大，材料的體積增大。同時(shí)，由于點(diǎn)陣振動(dòng)幅度的增大，載流子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)受到更大程度的影響，所以材料的電阻增大。

按照以上理論推斷，當(dāng)溫度達(dá)到0K時(shí)，晶格中點(diǎn)陣的振動(dòng)完全停止，此時(shí)晶格振動(dòng)對(duì)載流子傳遞的影響減弱為零，此時(shí)電阻的大小變?yōu)榱恪５沁@與超導(dǎo)材料臨界溫度存在的現(xiàn)象并不一致，因?yàn)榘凑站Ц裾駝?dòng)影響載流子傳遞所產(chǎn)生電阻的理論，電阻應(yīng)該會(huì)隨著溫度的下降而下降，直到溫度降為0K時(shí)才降為0。但是材料的超導(dǎo)態(tài)是在溫度降到低于臨界溫度之后突然達(dá)到的，所以說(shuō)，材料超導(dǎo)的臨界溫度的達(dá)到并不能完全利用晶格振動(dòng)對(duì)材料中電子傳播的阻礙作用來(lái)解釋。

3.結(jié)果與討論

對(duì)于普通的金屬材料來(lái)說(shuō)，它內(nèi)部的載流子是金屬電子層外部自由電子所形成的電子氣。相對(duì)來(lái)說(shuō)，金屬原子的最外層電子受到原子核的束縛最小，在電場(chǎng)存在的條件下容易被電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。大量的外層電子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)作用下附加了一個(gè)平行于電場(chǎng)的漂移運(yùn)動(dòng)，這樣體現(xiàn)在宏觀上是金屬外層自由電子所形成的電子氣整體上附加了一個(gè)漂移運(yùn)動(dòng)，這樣電流產(chǎn)生[3]。我們對(duì)金屬外層的單個(gè)自由電子進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電子在電場(chǎng)的作用下進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)電子在不同金屬原子之間的傳遞。金屬原子的最外層電子是金屬核外電子中具有最高能量的，當(dāng)單個(gè)電子在徹底離開(kāi)一個(gè)金屬原子核的束縛進(jìn)入另外一個(gè)金屬原子核的束縛范圍內(nèi)，需要吸收能量來(lái)脫離上一個(gè)金屬原子，這些能量來(lái)源于電場(chǎng)能[4]。當(dāng)這個(gè)電子進(jìn)入到下一個(gè)金屬原子核的束縛范圍之內(nèi)后，落入下一個(gè)金屬原子的最外層電子軌道。此時(shí)這個(gè)電子所吸收的多余能量會(huì)釋放出去，釋放的能量會(huì)變?yōu)闊崮軅鬟f給晶格。這樣消耗電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程是電阻的產(chǎn)生機(jī)理。如果按照晶格振動(dòng)干擾電子傳播的的理論，隨著溫度的升高，晶格之中點(diǎn)陣之間的距離減小，在電場(chǎng)的作用下，外層自由電子與晶格之中的點(diǎn)陣碰撞的幾率會(huì)大大的減小，溫度升高，電阻應(yīng)該下降，但是這與實(shí)際情況相反。如果按照金屬外層電子脫離外層軌道在原子間遷移的理論來(lái)解釋溫度與電阻的關(guān)系可以避免這一理論與事實(shí)不符的現(xiàn)象。

當(dāng)溫度足夠低時(shí)，相鄰的兩個(gè)金屬原子之間的距離減小，兩個(gè)金屬原子之間的外層軌道可能會(huì)無(wú)限接近以致重疊，此時(shí)在電場(chǎng)的作用下，最外層電子在兩個(gè)金屬原子之間遷移不存在電子吸收能量再釋放能量的過(guò)程，沒(méi)有能量損失，體現(xiàn)在宏觀上是電阻為零。

一般來(lái)說(shuō)，化合物比單質(zhì)金屬具有更高的臨界溫度，而對(duì)于具有較高的臨界溫度的高溫超導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，它們一般是具有類似鈣鈦礦的化合物結(jié)構(gòu)[5]。相對(duì)于金屬離子來(lái)說(shuō)，氧離子要小很多，并且在高溫超導(dǎo)材料中，至少含有兩種金屬元素，這些金屬元素可能存在于正八面體晶格的頂點(diǎn)或者正八面體晶格的中心，而氧離子處于晶面上[6]。這樣的話，各原子的外層軌道得失電子的情況比較復(fù)雜，最外層電子的分布排列已經(jīng)完全變化。氧離子的存在，填充了金屬離子之間的間隙，這樣的話，各離子最外層電子之間的能量差距變小，電子從一個(gè)金屬原子到另外一個(gè)金屬原子所需要的能量會(huì)減小。這樣體現(xiàn)在宏觀上，體系電阻變小。當(dāng)溫度足夠低，各離子的最外層軌道相重合的時(shí)候，電子在離子之間遷移消耗的能量減為零，此時(shí)體現(xiàn)在宏觀上電阻為零。

總結(jié)上文所述的理論，超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是隨著溫度的下降，晶格的振動(dòng)頻率與幅度減小，同時(shí)金屬原子之間的距離變小，原子的最外層參與導(dǎo)電的電子之間的最外層軌道重合，這樣電子在兩個(gè)原子之間遷移的能量損失為零。如圖1所示，在臨界溫度以上時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，A原子的最外層電子a從A原子遷移向B原子，電子a首先吸收電場(chǎng)能脫離原子A的束縛，而當(dāng)電子a到達(dá)原子B時(shí)，由于電子a所具有的能量要大于B原子的最外層電子所具有的能量，電子a進(jìn)入原子B的束縛范圍，首先要釋放出多余的能量，這些多余的能量會(huì)以熱能的形式傳遞給點(diǎn)陣，這就是電阻的的產(chǎn)生。當(dāng)溫度下降到臨界溫度以下后，兩個(gè)相鄰的原子之間的距離下降，原子的最外層電子之間的間隙變?yōu)榱悖藭r(shí)在電場(chǎng)的作用下，電子在兩個(gè)原子之間的遷移不存在能量的吸收與釋放，此時(shí)電場(chǎng)能的損失為零，體現(xiàn)在宏觀上為零電阻態(tài)。

按照以上的理論，導(dǎo)體內(nèi)的相鄰的原子參與導(dǎo)電的外層電子之間的距離越小，則該導(dǎo)體的電阻越小。這一理論可以利用某些元素的在常壓下難以獲得超導(dǎo)態(tài)，而在高壓的狀態(tài)下可以獲得超導(dǎo)態(tài)來(lái)解釋[7]。當(dāng)施加在材料上的壓力足夠大，相鄰的原子之間的距離被壓縮，這樣的話，某些即使降低到很低的溫度下依然不能得到超導(dǎo)態(tài)的材料才能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。

一般來(lái)說(shuō)單質(zhì)導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)換溫度不會(huì)太高，具有較高臨界溫度的超導(dǎo)體一定是化合物。這些化合物需要有如下的性質(zhì)，在一定的溫度下，參與導(dǎo)電的兩個(gè)原子的最外層導(dǎo)電電子的軌道應(yīng)該是重合的。已知?dú)湄?fù)離子由于其核外電子數(shù)是核電荷數(shù)的兩倍，具有比較大的半徑[8]，如果有合適的化合物中具有氫正離子，氫離子可能成為兩個(gè)相鄰的參與導(dǎo)電的原子的外層電子之間的“橋梁”，使得兩個(gè)相鄰的外層電子軌道之間沒(méi)有間隙，電子能夠在不消耗能量的條件下從一個(gè)原子遷移向另外一個(gè)原子，這樣就能夠得到較高的臨界溫度。

超導(dǎo)材料的應(yīng)用在集成電路方面的應(yīng)用潛力是巨大的。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，單一的微電子器件的線寬已經(jīng)變得越來(lái)越小。目前集成電路器件之間的互聯(lián)一般采用金屬鋁或者金屬銅，由于器件做的越來(lái)越小，單位面積內(nèi)的器件密度也變得越來(lái)越大，金屬互聯(lián)的密度也變得越來(lái)越大，這樣密集的金屬互聯(lián)具有極大的電阻，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，限制器件的工作頻率。如果采用超導(dǎo)材料的話，它的工作性能將大大的提高，線寬可以進(jìn)一步的減小?！?/p>

【參考文獻(xiàn)】

[1]裕恒.超導(dǎo)物理[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[2]Bardeen J et al.Theory of superconductivity[J].Physical Review，1957，108（5）： 1175.

[3]王海東等.金屬中的熱質(zhì)運(yùn)動(dòng)―電子氣的熱質(zhì)狀態(tài)方程[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2010 （5）：817-820.

[4]王貴昌等.主族金屬元素電子脫出功的計(jì)算[J].金屬學(xué)報(bào)，2000，36（8）：790-792.

[5]Tarascon J M，et al.3d-metal doping of the high-temperature superconducting perovskites La-Sr-Cu-Oand Y-Ba-Cu-O[J].Physical Review B， 1987，36（16）： 8393.

[6]康振晉等.鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型的功能材料的結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)演變[J].化學(xué)通報(bào)，2000，4：23-26.

篇3

關(guān)鍵詞：納米尺度互連線 集總參數(shù)模型 電路仿真 CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0176-02

1 引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業(yè)、科技、醫(yī)藥醫(yī)療的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，且其工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應(yīng)用等[1]。然而，當(dāng)電路的工作頻率進(jìn)入到這種高頻頻段時(shí)，電路模型的精度是電路能否成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。在電路版圖設(shè)計(jì)之后，通常是利用Assura和Calibre等工具來(lái)獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而，由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復(fù)雜且精度低，很難利用版圖驗(yàn)證設(shè)計(jì)工具得到寄生電感值，因此，需要借助于電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)傳輸線進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。然而，在電路設(shè)計(jì)初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對(duì)電路性能的影響，傳統(tǒng)單純利用電磁場(chǎng)仿真軟件進(jìn)行參數(shù)提取的方法無(wú)法準(zhǔn)確根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。本文構(gòu)建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數(shù)通過(guò)傳輸線物理特性和電磁場(chǎng)仿真軟件得到，易于計(jì)算和電路設(shè)計(jì)分析。同時(shí)，該模型的參數(shù)和頻率無(wú)關(guān)，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設(shè)計(jì)。最后，論文詳細(xì)論述了將模型用于集成電路設(shè)計(jì)中的流程。

2 互連線寄生參數(shù)仿真模型

射頻集成電路設(shè)計(jì)中使用的互連線結(jié)構(gòu)按照其類別可分為兩類：第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面，第二類是互連線是以某一金屬層（通常是第一層金屬M(fèi)1）作為其地平面。對(duì)于這兩類互連線結(jié)構(gòu)而言，采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M(fèi)1作為公共地的互連線更加靈活，因?yàn)樵趯?shí)際電路設(shè)計(jì)中受限于電路結(jié)構(gòu)，其底層金屬需要作為信號(hào)線進(jìn)行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)互連。然而，使用底層金屬M(fèi)1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設(shè)計(jì)中兩種傳輸線結(jié)構(gòu)相互并存。

圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數(shù)模型，與常規(guī)的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯(lián)部分表示寄生電容和電阻，串聯(lián)部分表示寄生電感和電阻。在設(shè)計(jì)窄帶寬的電路時(shí)，尤其是進(jìn)行放大器電路設(shè)計(jì)，關(guān)注的是工作頻率附近的參數(shù)。所以，方框模型可以視為獨(dú)立于工作頻率，即模型在窄帶電路設(shè)計(jì)中依舊可以使用。模型中，電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻，包含了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對(duì)電路的影響，而并聯(lián)電容和電阻為導(dǎo)線和襯底之間等效電容和等效電阻。

對(duì)于該傳輸線模型，其離散參數(shù)的矩陣近似于模擬值和實(shí)際測(cè)量值。根據(jù)等效規(guī)則，電路的參數(shù)都可由Y參數(shù)推導(dǎo)得出[3]。在得到每一模塊的參數(shù)后，串聯(lián)電感值，電阻值和并聯(lián)電容值都可以求出。

根據(jù)等效規(guī)則，工作頻帶的S參數(shù)應(yīng)該與模擬和測(cè)試值相同。根據(jù)對(duì)Y矩陣的定義，可以推導(dǎo)出以下公式：

式中，為工作頻率，函數(shù)real（）和函數(shù)imag（）分別代表著復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部。

以上的公式對(duì)于大多數(shù)傳輸線是可用的，無(wú)論傳輸線是否對(duì)稱。在大多數(shù)情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結(jié)構(gòu)上并不對(duì)稱。但是，當(dāng)兩端口的反射系數(shù)的值相同時(shí)，將出現(xiàn)對(duì)稱的特殊情況。此時(shí)傳輸線可化簡(jiǎn)為相同的部分，且可從電報(bào)方程中得出各元件的值。

在以上的分析中，電容，電感和電阻分別是頻率的參數(shù)，而本模型中各部分?jǐn)?shù)值處理成和頻率無(wú)關(guān)的數(shù)值，這將在電路設(shè)計(jì)中產(chǎn)生誤差。由于替換產(chǎn)生的誤差可有下面公式得出：

是仿真實(shí)際S參數(shù)值，是模型的S參數(shù)值。

通常，當(dāng)電路的頻率與正常工作頻率差異較大時(shí)，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，這個(gè)誤差將會(huì)造成更加嚴(yán)重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場(chǎng)仿真軟件ADS-Momentum構(gòu)建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結(jié)構(gòu)，該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號(hào)工藝的第6層金屬上，金屬線寬6um，線長(zhǎng)115um。工作頻率為10GHz，根據(jù)公式（2）得到集總參數(shù)模型各個(gè)參數(shù)如下：

為比較模型和實(shí)際電磁場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)之間差別，公式（4）中各個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)模型的S參數(shù)和電磁場(chǎng)仿真軟件得到的S參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，圖2是采用電磁場(chǎng)仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數(shù)對(duì)比，從圖中可以看出，電磁場(chǎng)仿真軟件的模型和本模型S參數(shù)的誤差遠(yuǎn)離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對(duì)頻率進(jìn)行了近似處理，遠(yuǎn)離工作頻率的點(diǎn)采用工作頻率來(lái)代替，由于這種代替，數(shù)據(jù)之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數(shù)據(jù)的差異低于5%。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)，通常需要電路設(shè)計(jì)師關(guān)注于傳輸線寄生參數(shù)對(duì)電路性能影響，此時(shí)工作頻率點(diǎn)附近模型簡(jiǎn)易、準(zhǔn)確是電路設(shè)計(jì)重點(diǎn)，而偏離工作頻率點(diǎn)的模型誤差在窄帶電路設(shè)計(jì)是可以接受的。

3 模型在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用

CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)是利用已有的有源器件和無(wú)源器件模型進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)首先進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行電路版圖設(shè)計(jì)，再進(jìn)行參數(shù)提取，在參數(shù)提取中主要利用Cadence系統(tǒng)自身已有的仿真工具Assura來(lái)實(shí)現(xiàn)，在參數(shù)提取結(jié)束后再進(jìn)行后仿真。當(dāng)電路設(shè)計(jì)不滿足要求時(shí)，需要重復(fù)上述過(guò)程，然而，在上述的傳統(tǒng)集成電路中，由于參數(shù)提取過(guò)程的參數(shù)為分布參數(shù)，難以直接用于電路O計(jì)參數(shù)調(diào)整。同時(shí)，傳統(tǒng)的參數(shù)提取方法只進(jìn)行了電阻和電容的參數(shù)提取，而對(duì)寄生電感沒(méi)有進(jìn)行提取，這將導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果出入較大。

為克服傳統(tǒng)的射頻集成電路設(shè)計(jì)的上述不足，可以將本論文的參數(shù)模型和集成電路設(shè)計(jì)相互結(jié)合。圖4是本論文的模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)中流程圖，在原理圖和版圖設(shè)計(jì)中依然類似于傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)方法，但版圖設(shè)計(jì)及參數(shù)提取時(shí)將版圖中的互連線單獨(dú)分離出來(lái)，利用電磁場(chǎng)仿真軟件ADS-Momentum電磁場(chǎng)仿真，仿真結(jié)束后利用模型將其中的各個(gè)互連線參數(shù)提取出來(lái)，由于互連線的寬度、長(zhǎng)度和圖1中模型的各個(gè)參數(shù)密切相關(guān)，故將互連線得到的各個(gè)參數(shù)代入到版圖后仿真設(shè)計(jì)中，檢測(cè)互連線參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求。如果互連線參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，則電路設(shè)計(jì)完成；否則，根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)整互連線參數(shù)，并判斷調(diào)整后參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，如果滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)重新設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行版圖調(diào)整，完成電路設(shè)計(jì)。如果調(diào)整后的互連線參數(shù)依然不滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)要求進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)調(diào)整，然后依次重復(fù)上述過(guò)程。如圖3所示。

從上述的電路設(shè)計(jì)流程可以看出，在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用本模型可以及時(shí)了解電路中的各個(gè)互連線參數(shù)，根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)，滿足電路設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，首先根據(jù)互連線提取參數(shù)判斷是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)來(lái)滿足電路設(shè)計(jì)要求，這將簡(jiǎn)化傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)循環(huán)，減少電路設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)通過(guò)互連線參數(shù)調(diào)整將互連線作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型，該模型基于物理意義而構(gòu)建，模型的各個(gè)參數(shù)皆為集總參數(shù)，各個(gè)參數(shù)都可以通過(guò)電磁場(chǎng)仿真軟件而獲得并在集成電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行調(diào)整。該集總參數(shù)的模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)分析中使用，同時(shí)文中給出了該模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)的流程并分析了其特點(diǎn)，分析表明采用文中模型可以根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整互連線的尺寸，并可將互連線參數(shù)作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。

參考文獻(xiàn)

[1]A.Niknejad， “Siliconization of 60 GHz”， IEEE Microw. Mag.， pp.78-85，F(xiàn)eb.2010.

[2]J.Rong， M.Copeland，“The modeling， characterization， and design of monolithic inductors for silicon RFICs”，IEEE Journal of Solid-state Circuits， Vol.32，No.3，pp.357-369，March 1997.

[3]廖承恩.微波技g基礎(chǔ)，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994.12.

收稿日期：2016-09-28

篇4

「關(guān)鍵詞SLE4520SPWM變頻電路應(yīng)用

一、SLE4520的引腳排列及功能

SLE4520為雙列直插式28腳大規(guī)模集成電路，如圖1所示。它有13個(gè)輸入端、5個(gè)控制端、8個(gè)輸出端、2個(gè)電源端。

1．輸入端

(1) XTAL1 （引腳2）、XTAL2（引腳3）：外接晶振輸入端?？赏饨?2MHz晶振，為SLE4520內(nèi)部各單元電路提供一個(gè)外接參考時(shí)鐘。

(2) P7～P0（引腳4～11）：8位數(shù)據(jù)輸入端，其功能是將單片機(jī)輸出的指令或數(shù)據(jù)送入SLE4520，實(shí)際接線與單片機(jī)CPU的8位數(shù)據(jù)總線相連。

(3) SYNC（引腳27）：來(lái)自微機(jī)的觸發(fā)脈沖信號(hào)輸入端。該引腳控制著SLE4520內(nèi)部的3個(gè)可預(yù)置8位計(jì)數(shù)器是否開(kāi)始進(jìn)行遞減運(yùn)算，應(yīng)用中接單片機(jī)的輸出。

(4) （引腳24）：來(lái)自微機(jī)的脈沖信號(hào)輸入端，與單片機(jī)的線相連。當(dāng)該端為低電平時(shí)，將單片機(jī)輸出的地址數(shù)據(jù)信號(hào)寫(xiě)入SLE4520內(nèi)部的鎖存器中。

(5) ALE（引腳25）：地址鎖存允許輸出端，與單片機(jī)的ALE線相連。其功能是與來(lái)自單片機(jī)的WR信號(hào)一起決定SLE4520內(nèi)部的三個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器與兩個(gè)4位控制寄存器根據(jù)程序中設(shè)定的地址信號(hào)進(jìn)行選擇，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，端寫(xiě)入的是地址信號(hào)，否則寫(xiě)入的為數(shù)據(jù)信號(hào)。

2．控制端

(1) CLEAR STATUS（引腳21）、SET、STATUS（引腳22）：通斷狀態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端，即清零端與置位端，可接保護(hù)電路的輸出或接微機(jī)的輸出。清零端有效則開(kāi)通SLE4520的SPWM信號(hào)輸出端；置位端有效則關(guān)斷SPWM信號(hào)輸出端。

(2) RES（引腳23）：SLE4520的復(fù)位端，可與微機(jī)復(fù)位電路的輸出相連。該引腳為高電平時(shí)，使SLE4520內(nèi)部各狀態(tài)鎖存器、計(jì)數(shù)器等復(fù)位，保證開(kāi)機(jī)時(shí)從相同的狀態(tài)開(kāi)始工作。

(3) CS（引腳26）：SLE4520的片選信號(hào)輸入端，可與微機(jī)系統(tǒng)的譯碼電路輸出端相連。該端為高電平時(shí)，SLE4520芯片被選通工作；為低電平時(shí)，該芯片不工作。

(4) INHI BIT（引腳19）：脈沖封鎖端，接保護(hù)電路的輸出。該端為高電平時(shí)，SLE4520的輸出全被封鎖，可用作變頻器各種故障保護(hù)的封鎖脈沖端。

3．輸出端

(1) PHl/1（引腳18）、PHl/2（引腳17）、PH2/1（引腳16）、PH2/2（引腳14），PH3/1（引腳13）、PH3/2（引腳12）：分別為變頻器A、B、C三相上、下橋臂開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)輸入端，接三相變頻器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，提供驅(qū)動(dòng)三相變頻器的SPWM信號(hào)。

(2) STATUS（引腳20）：通斷狀態(tài)觸發(fā)器的輸出端，可接一個(gè)指示器，用以指示SLFA520的狀態(tài)是在輸出驅(qū)動(dòng)變頻器狀態(tài)還是在封鎖輸出狀態(tài)。

(3) CLK OUT、（引腳28）：晶振頻率輸出端，接微機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，使微機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘與SLE4520的時(shí)鐘保持同步。

4．電源端

(1) （引腳1）：電源正端，接+5V電源。

(2) （腳15）：電源負(fù)端，接地。

二、SLE4520電路結(jié)構(gòu)及工作原理

1．電路結(jié)構(gòu)

SLE4520的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。它的內(nèi)部有一個(gè)死區(qū)時(shí)間形成及封鎖單元，一個(gè)四位死區(qū)（互鎖）時(shí)間寄存器，三個(gè)過(guò)零檢測(cè)器，三個(gè)可預(yù)置計(jì)數(shù)器，三個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)4分頻鎖存器和一個(gè)1n預(yù)置分頻器，一個(gè)14地址譯碼鎖存器及一個(gè)通斷控制觸發(fā)器等共17個(gè)單元線路。這些單元線路分別與SLE4520的內(nèi)部數(shù)據(jù)或控制總線相連。

2．工作原理

當(dāng)STATUS和INHIBIT信號(hào)無(wú)效時(shí)，在信號(hào)為有效低電平時(shí)，單片機(jī)輸出的地址數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線P0～P7寫(xiě)入 SLE4520內(nèi)部的地址譯碼寄存器，接著單片機(jī)分別輸出對(duì)應(yīng)SPWM脈沖寬度的數(shù)據(jù)給A、B、C相的8位數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)ALE和單片機(jī)的有效時(shí)，再令A(yù)、B、C相中的某個(gè)8位寄存器將SPWM脈寬數(shù)據(jù)裝入對(duì)應(yīng)的可預(yù)置計(jì)數(shù)器。進(jìn)而由死區(qū)時(shí)間生成及輸出寄存器根據(jù)死區(qū)寄存器設(shè)置的互鎖時(shí)間輸出該相主開(kāi)關(guān)元件的SPWM脈沖控制信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用的初始化設(shè)置中，INHIBIT端應(yīng)置高電平，使六路輸出脈沖全被封鎖（置1），SLE4520的SPWM信號(hào)有效電平為低電平，最大可提供20mA的輸出電流。下面列出SLE4520部分應(yīng)用數(shù)據(jù)，SLE4520各內(nèi)部寄存器的地址見(jiàn)表1；死區(qū)寄存器取值及產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間見(jiàn)表2；外接晶振為12MHz時(shí)，分頻控制寄存器的取值見(jiàn)表3。

表1SLE4520內(nèi)部寄存器地址表

表2SLE4520死區(qū)寄存器取值及產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間

表3分頻控制寄存器的取值表

三、SLE4520應(yīng)用舉例

如上所述，SLE4520是一個(gè)可編程三相PWM集成電路，與微機(jī)配合使用能把三路8位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成三路脈寬調(diào)制信號(hào)，形成三相SPWM波，驅(qū)動(dòng)三相功率開(kāi)關(guān)器件。下面介紹SLE4520與8031微機(jī)系統(tǒng)配合使用形成SPWM波，驅(qū)動(dòng)IGB'I、變頻器的例子。系統(tǒng)框圖如圖3所示，電路結(jié)構(gòu)分析如下。

(1) 將SLE4520的引腳1接+5 V，引腳15接地，引腳2與引腳3間接12 MHz晶振。將SLE4520的引腳23與8031的供電復(fù)位電路的輸出相連，保證開(kāi)機(jī)時(shí)以相同的狀態(tài)開(kāi)始工作。

(2) 8031的P0 8個(gè)I/O口與SLE4520的P0～P7相連，為數(shù)據(jù)總線。SLE4520的六路輸出口（引腳18、17，引腳1 6、14，引腳13、12）接到驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端（接光耦合器發(fā)光二極管的陰極），以輸出SPWM脈沖。

(3) SLE4520的SYNC端接至8031的P1．0口，由9031的CPU控制SLE4520內(nèi)部的三個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器同時(shí)啟動(dòng)。

(4) SLE4520的SET、STATUS接至外部故障電路的輸出端，一旦故障出現(xiàn)時(shí)，該端口將對(duì)SLE4520的六路輸出進(jìn)行封鎖。

(5) 將SLE4520的STATUS（20腳）與8031的相連，當(dāng)保護(hù)電路中有任一故障出現(xiàn)，SLE4520被封鎖時(shí)，將進(jìn)行8031的中斷服務(wù)程序，進(jìn)行軟件封鎖和故障顯示及報(bào)警。

(6) 給定頻率由電位器RP設(shè)定，經(jīng)積分電路和ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀入8031中。

篇5

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;數(shù)字電路;課程改革;教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力,因此,生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開(kāi)放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識(shí)和理論形象地表現(xiàn)出來(lái),有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。

二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡(jiǎn)稱VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺(jué),并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。

計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。

三 課程教學(xué)的若干問(wèn)題及改革研究

對(duì)于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說(shuō)明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒(méi)用,用的沒(méi)學(xué)?，F(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時(shí)多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。

其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無(wú)非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對(duì)有些課程很有效,但是對(duì)計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過(guò)程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說(shuō)明某個(gè)定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對(duì)某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對(duì)于學(xué)生理解和掌握此部分知識(shí)非常有用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,就是教師布置一些運(yùn)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里做出來(lái),并檢查完成情況。這樣學(xué)生對(duì)該節(jié)課所學(xué)知識(shí)從理論到應(yīng)用有了一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí),而且對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來(lái)比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對(duì)提升教學(xué)效果有顯著作用。

再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對(duì)芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識(shí)和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個(gè)別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問(wèn)題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時(shí)間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會(huì)阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個(gè)問(wèn)題,利用這個(gè)軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時(shí),可以現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過(guò)程,使學(xué)生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過(guò)程是由原理到應(yīng)用,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對(duì)于大部分同學(xué)來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn),如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會(huì)獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說(shuō)明TTL與非門工作原理的課堂實(shí)例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對(duì)電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個(gè)層次,在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開(kāi)設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法滿足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時(shí)利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個(gè),綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個(gè)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。

要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺(tái),集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開(kāi)關(guān)若干。

提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖,并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?

五 總結(jié)

論文對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問(wèn)題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無(wú)需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂,鄧春健等.利用EDA技術(shù)全面改進(jìn)數(shù)字電路課程教學(xué)[J].福建電腦,2008,(6).

[2] 劉靜,邊曉娜等.基于EDA平臺(tái)的虛擬電子實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2007,(7).

[3] 黃培根等著.multisim 10 計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[4] 黃荻.融入EDA技術(shù),深入數(shù)字電路課程改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2008,(2).

[5] 江曉安等編著.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.

[6] 房建東,李巴津等.關(guān)于改進(jìn)電子技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)的思考[J].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2004,(1).

篇6

關(guān)鍵詞：高速公路工程，機(jī)電一體化，施工機(jī)械，模塊化作業(yè)

中圖分類號(hào)： TH-39 TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1 公路工程機(jī)電一體化

機(jī)電一體化從字面上理解就是電氣和機(jī)械統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)上的新型的工業(yè)生產(chǎn)模式。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)的結(jié)合，機(jī)電一體化已經(jīng)從傳統(tǒng)即“機(jī)械自動(dòng)化”模式中走出，進(jìn)入了智能化、電子自動(dòng)化的時(shí)代。這種機(jī)電一體化是建立在智能化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上的工業(yè)生產(chǎn)流速的改進(jìn)，將原有的人工化的加工過(guò)程交給了“無(wú)人”生產(chǎn)線，并利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，以網(wǎng)絡(luò)信息傳遞和集成化的電子終端實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化的控制，以此形成了一種新型的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，即自動(dòng)化的生產(chǎn)線。

高速公路的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜工程，而高速公路的最突出特點(diǎn)就是作業(yè)的強(qiáng)度大、環(huán)境影響大、人為因素對(duì)質(zhì)量影響大等。而機(jī)電一體化的發(fā)展使得流程化的作業(yè)技術(shù)推廣到了工程機(jī)械上，利用機(jī)電一體化的技術(shù)移植，將多種作業(yè)功能不同設(shè)備組合在一起，從而構(gòu)建公路施工的移動(dòng)的“流水線”，這也是機(jī)電一體化在工程施工方面的重要貢獻(xiàn)。

2 高速公路中的機(jī)電一體化

高速公路工程中的機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)的主要方式就是利用工程機(jī)械制造和電子控制系統(tǒng)相融合的思路，打造可在施工中自行作業(yè)、自行檢測(cè)的智能化施工機(jī)械。從某個(gè)方面看，高速公路的機(jī)電一體化更像是對(duì)工程機(jī)械的自動(dòng)化改造，并將某個(gè)施工工藝結(jié)合在一起，使之利用一組工程機(jī)械完成某些施工工藝。因此，高速公路的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用就是將工程機(jī)械的控制由原來(lái)的人工操作改為自動(dòng)化控制，如給料、高度調(diào)整、鋪設(shè)質(zhì)量檢測(cè)等都由計(jì)算機(jī)控制的終端設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化智能控制，這也是機(jī)電一體化對(duì)公路施工的最大貢獻(xiàn)。同時(shí)隨著控制模塊、微處理器技術(shù)的提高，尤其是一些工程機(jī)械的控制方式的電子化智能化轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了機(jī)電一體化在工程作業(yè)機(jī)械中的結(jié)合，使之成為適應(yīng)公路施工的自動(dòng)化，智能化機(jī)械，以此實(shí)現(xiàn)了施工的機(jī)電一體化。下面就施工機(jī)械機(jī)電一體化的應(yīng)用作簡(jiǎn)要介紹：

1)電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自檢。機(jī)電一體化的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自我檢測(cè)，這就給工程機(jī)械的運(yùn)行帶來(lái)動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控模式，并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的合理操作，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以解決。突出的功能就是在設(shè)備運(yùn)行中對(duì)設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等進(jìn)行全面的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，這里要的是電子技術(shù)中數(shù)據(jù)傳感的原理，這也是機(jī)電一體化在工程機(jī)械中應(yīng)用的最佳實(shí)例。這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控和信息處理、報(bào)警系統(tǒng)組成，一旦工程機(jī)械在作業(yè)中發(fā)生機(jī)械性工作或者工作異常就會(huì)向控制人員發(fā)出警報(bào)，并指明故障位置，幫助檢修人員進(jìn)行核實(shí)和調(diào)整，避免更大的事故出現(xiàn)而影響施工作業(yè)。

2)機(jī)電一體化的應(yīng)用提高了作業(yè)的精度。隨著高速公路的等級(jí)不斷提高，對(duì)質(zhì)量的要求也不斷提高，因此一些施工工藝在人為的操作下很難滿足設(shè)計(jì)的高標(biāo)準(zhǔn)，而利用儀器反復(fù)檢測(cè)也相當(dāng)?shù)暮馁M(fèi)人力和物力，因此需要一種技術(shù)提高作業(yè)的精度，還可以隨時(shí)檢測(cè)問(wèn)題。這時(shí)機(jī)電一體化就成功的解決了這樣的問(wèn)題，首先，機(jī)電一體技術(shù)可以設(shè)定機(jī)械的作業(yè)模式，而且這種模式一旦確定，在各自機(jī)械的配合下，就會(huì)形成一個(gè)固定的作業(yè)順序和標(biāo)準(zhǔn)，而且不會(huì)輕易的發(fā)生變化，這樣保證了公路施工的精確性。

另外，在施工中利用傳感器與電子控制技術(shù)的結(jié)合，可以在施工的同時(shí)對(duì)施工的成果進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，這樣既可以確保施工成果的質(zhì)量，而且一旦出現(xiàn)問(wèn)題也可以就地解決，而無(wú)需等待后期檢測(cè)的結(jié)果出來(lái)后再進(jìn)行補(bǔ)救，提高了施工的效率。

3)機(jī)電一體化可以降低工程施工的能源消耗。傳統(tǒng)的工程機(jī)械在使用中往往是通過(guò)人的操作來(lái)調(diào)整工作的輸出功率，而這種調(diào)整是粗獷性的調(diào)整，就簡(jiǎn)單的換擋或者轉(zhuǎn)速變化，可以選擇的變換工況很少，這樣就制約了對(duì)能源消耗的控制。在這樣的基礎(chǔ)上，一些機(jī)械生產(chǎn)廠商利用電子控制技術(shù)有效的提高了挖掘機(jī)的工作效率，使其工作中的燃油使用效率提高了一倍還多，所以機(jī)電一體化對(duì)降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。

4)機(jī)電一體化可實(shí)現(xiàn)施工的自動(dòng)化。機(jī)電一體化在工程中的應(yīng)用不僅僅局限在對(duì)某種機(jī)械的改造和工藝精度的提高上，而是向著某一施工工藝的自動(dòng)化作業(yè)方向發(fā)展。即利用一臺(tái)機(jī)械的電子化控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一組機(jī)械的電子化控制，并使得這一組機(jī)械有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，來(lái)完成某些施工作業(yè)，類似鐵路自動(dòng)化鋪裝設(shè)備的組合型機(jī)械設(shè)備也逐步出現(xiàn)在公路施工中，這就使機(jī)電一體化給公路工程帶來(lái)更多的幫助。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用前景

1)系統(tǒng)的智能化程度將提高。所謂智能化就是機(jī)械可以在不同的情況下利用預(yù)先設(shè)計(jì)好的工況分析系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前的工況進(jìn)行評(píng)估，并作出簡(jiǎn)單的運(yùn)行模式的變化，這就是智能化的基本需求。而隨著模擬智能、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展和結(jié)合，將推動(dòng)機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)，最終是對(duì)機(jī)械設(shè)備的智能化改造，并使之在施工中利用簡(jiǎn)單的運(yùn)行動(dòng)作調(diào)整適應(yīng)復(fù)雜工況作業(yè)。

2)模塊化作業(yè)。機(jī)電一體化在工程中的應(yīng)用前景廣闊還包括了其控制和操作模式的簡(jiǎn)化，即智能模塊化控制的實(shí)現(xiàn)。這種模塊化的操作和實(shí)施就是利用某些固定的程序化模塊與特定機(jī)械設(shè)備組合相配合，以此進(jìn)行特定工況下的作業(yè)，如：鋪設(shè)瀝青的工序采用聯(lián)合瀝青攤鋪設(shè)備，在模塊化控制的情況下，可根據(jù)不同的工程需求對(duì)攤鋪設(shè)備進(jìn)行模式設(shè)定，即在某個(gè)工段采用固定的速度、作業(yè)形式等。這樣在該路段就可進(jìn)行無(wú)干擾的作業(yè)，同時(shí)在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的輔助下，可以將施工過(guò)程完全交給機(jī)械來(lái)完成。

3)對(duì)環(huán)保的貢獻(xiàn)將不可估量。前面提到了利用機(jī)電一體化可以降低工程機(jī)械的能耗，在未來(lái)的機(jī)電一體發(fā)展中將進(jìn)一步提高其對(duì)節(jié)能環(huán)保的貢獻(xiàn)。機(jī)械的高度智能化將帶來(lái)機(jī)械的多功能化，即利用較少數(shù)量的智能化施工機(jī)械就可以完成大量的工程量，這無(wú)疑是對(duì)資源的最大節(jié)約。同時(shí)高效的機(jī)械作業(yè)也減少了對(duì)環(huán)境的破壞，如減少機(jī)械存放的場(chǎng)地、減少人員生活對(duì)環(huán)境的影響等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)機(jī)電一體化以及其應(yīng)用前景和機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程方面的應(yīng)用加以分析,簡(jiǎn)要的介紹了高速公路工程機(jī)電一體化的運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

篇7

Abstract: Introduces the basic principle of phase-locked loop and NE564 PLL circuit structure and properties, and the use of phase-locked NE564 demodulating circuit and phase-locked frequency circuit.

關(guān)鍵詞:鎖相環(huán);NE564;解調(diào);倍頻

Key words: phase lock loop;NE564;demodulation;octave

中圖分類號(hào):TN492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)20-0115-01

1鎖相環(huán)路的基本組成

鎖相環(huán)是一種以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路。它的基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差,當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后,雖然有剩余相位誤差存在,但頻率誤差可以降低到零,實(shí)現(xiàn)了無(wú)頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤。

2集成鎖相環(huán)NE564介紹及應(yīng)用

NE564 (L564)是超高頻通用單片集成鎖相環(huán)路,在通信及電子技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的用途,可用作高速調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字頻移鍵控(FSK)信號(hào)的產(chǎn)生與接收、鎖相頻率合成與鎖相倍頻等。它突破了以往集成鎖相環(huán)存在的某些局限性,如電源電壓偏高(L562是+10～+18 V)、工作頻率不夠高、接口困難、需增加大量外部電路等。針對(duì)這些缺點(diǎn),在NE564 中作了若干改進(jìn):在鑒頻器前增加限幅器,可改善調(diào)幅抑制;在輸入輸出處采用肖特基PNP型嵌位晶體管,使這種器件能與π電路兼容;對(duì)壓控振蕩器作了重大改進(jìn),使工作頻率提高到50 MHz;整個(gè)電路采用單一的5 V電源電壓工作,簡(jiǎn)化了電源供給。

2.1 NE564鎖相環(huán)內(nèi)部框圖和引腳功能如圖2所示。如圖2(a)所示,A1(LIMITER)為限幅放大器;鑒相器PD(PHASE COMPARATOR)采用雙差分模擬相乘器。由壓控振蕩器反饋的信號(hào)從外部由③腳端輸入,另外由②腳端去改變雙差分電路的偏置電流,控制鑒相器增益,實(shí)現(xiàn)了控制環(huán)路增益;壓控振蕩器VCO;輸出放大器A2(AMPLIFIER)與直流恢復(fù)電路;施密特觸發(fā)器(POST DETECTION PROCESSOR)

鎖相環(huán)NE564的主要參數(shù)如下:

NE564的最高工作頻率為50 MHz,最大鎖定范圍達(dá)±12%fo,輸入阻抗大于50 kΩ,電源工作電壓5～12V,典型工作電壓為5V,典型工作電流為60 mA,最大允許功耗為40 mV,在頻偏為±10%、中心頻率為5 MHz時(shí),輸出的解調(diào)電壓達(dá)140 mVP-P。輸入信號(hào)為有效值大于或等于200 mVRms。

2.2 NE564基本應(yīng)用電路――鎖相解調(diào)電路在鎖相解調(diào)電路中,信號(hào)從第6腳經(jīng)交流耦合輸入,2腳作為壓控振蕩器增益控制端,12腳和13腳外接定時(shí)電容,使振蕩在10.7 MHz上,從14腳輸出調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器IC72放大后輸出。

鎖相解調(diào)原理電路如圖3設(shè)計(jì)所示。按下電源開(kāi)關(guān)K71,用10.7 MHz的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行鎖相解調(diào)電路實(shí)驗(yàn)。從IN71處輸入調(diào)頻信號(hào)(調(diào)頻信號(hào)由高頻信號(hào)源單元提供,調(diào)制信號(hào)由低頻信號(hào)源提供,載波信號(hào)大小為Vp-p=2V,調(diào)制信號(hào)頻率為1kHz、VΩP-P=1.5V)。從TT71可以得到輸出波形,微調(diào)CC70使VCO鎖定在10.7MHz,調(diào)節(jié)W71使輸出波形幅度最大且不失真。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:IN71輸入10.7 MHz的FM信號(hào);TT71輸出鎖相解調(diào)信號(hào)(調(diào)制信號(hào))的頻率為1KHz, Vp-p=130MV的正弦波波形信號(hào)。

參考文獻(xiàn):

[1]沈偉慈.高頻電路[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.

[2]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,1996.

篇8

關(guān)鍵字：無(wú)聲破碎劑；輸電線路工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、工程簡(jiǎn)介

220kV銅貴～永豐變線路，起于500kV銅貴變電站，止于新建220kV永豐變電站，線路經(jīng)銅陵、池州至黃山市，新建線路全長(zhǎng)152.52公里，鐵塔339基。前期按220kV降壓運(yùn)行，后期升壓到500kV運(yùn)行，全線按500kV設(shè)計(jì)、施工。工程采用4×JLHA2-400鋁合金導(dǎo)線，地線一根采用JLB20A-150鋁包鋼絞線，另一根采用OPGW復(fù)合光纜。全線分A、B、C、D段設(shè)計(jì)，其中A、B、D段為同塔雙回路部分，C段為兩個(gè)平行的單回路。

2、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

無(wú)聲膨脹劑（又名“靜態(tài)膨脹劑”或“靜力破碎水泥”）是以碳酸鈣和氧化鈣等組成的0-250目粉狀灰色物，屬于堿性；主要用于拆除破碎砼、鋼筋混凝土、巖石、磚石結(jié)構(gòu)的拆除破碎，通過(guò)水化反應(yīng)產(chǎn)生膨脹使拆除物擠壓破碎，最高膨脹壓力可達(dá)500kg/.

在破碎的過(guò)程中無(wú)聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染、無(wú)飛石，慢慢使被拆除物產(chǎn)生裂縫。用撬棍或風(fēng)鎬再剝離開(kāi)原地，達(dá)到拆除的目的。

產(chǎn)品按季節(jié)共分為3種：夏季B型（Ⅰ型，用于25℃以上的環(huán)境）、春秋季A型（Ⅱ型，用于5℃～25℃的環(huán)境）、冬季C型（Ⅲ型，用于5℃以下的環(huán)境）。使用時(shí)應(yīng)按照不同的施工溫度選擇不同的產(chǎn)品型號(hào)。

3、使用方法

3.1、物資準(zhǔn)備

施工前需備齊的物件：

1、 無(wú)聲膨脹劑；2、潔凈的常溫水；3、 塑料或金屬桶； 4、用于攪拌的木桿；

5、安全防護(hù)眼鏡； 6、塑膠手套；;7、防塵面罩；8、頭盔；9、 溫度計(jì)

3.2、施工方法

施工步驟：開(kāi)挖鉆孔測(cè)溫藥劑的制作灌孔開(kāi)裂。

3.2.1、開(kāi)挖

按照施工圖紙放樣，開(kāi)挖出樣洞，深度約300mm，樣洞直徑宜比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)尺寸小30～50mm，樣洞挖好后復(fù)測(cè)根開(kāi)尺寸，合格后再繼續(xù)開(kāi)挖。一般情況下，表面土壤較易開(kāi)挖，遇到巖石后，將巖石周圍土壤或者全風(fēng)化的巖石清除掉，保證巖石至少有一面臨空，這樣使得巖石在開(kāi)裂過(guò)程中有足夠的位移空間，不會(huì)受到外界的約束，有利于巖石的開(kāi)裂。

3.2.2、鉆孔

孔間距離取決于被切割或者破碎目標(biāo)的類型。 孔徑大小對(duì)于切割或破碎的效果至關(guān)重要，太小的孔徑不利于產(chǎn)品的使用效果，而太大的孔徑又有可能導(dǎo)致噴孔的發(fā)生?？组g距越小，開(kāi)裂所需時(shí)間越短。

由于施工目標(biāo)性質(zhì)互有差異，為提高工作效率和減少成本，取得最佳的使用效果，在使用產(chǎn)品過(guò)程中根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整有關(guān)數(shù)據(jù)。具體參數(shù)參見(jiàn)下表2-1所示：

表2-1

被切割或者破碎物體 鉆孔設(shè)計(jì)

孔徑（mm） 孔距（mm） 孔深（mm）

軟質(zhì)石（如大理石） 28～38 200～350 100% H

硬質(zhì)石（如花崗巖） 30～38 200～300 100% H

石材切割和破碎 28～38 200～400 90% H

無(wú)筋混凝土破碎 30～38 300～500 80% H

鋼筋混凝土破碎 32～38 150～300 95% H

注：上表中的H指的是石材高度。對(duì)于巖石基坑開(kāi)挖，孔深應(yīng)在800mm以上。

由于無(wú)聲膨脹劑水化反應(yīng)產(chǎn)生膨脹的速度較慢，為提高施工功效，建議在傍晚將孔打好，并裝好藥物，第二天進(jìn)行清理碎石。

鉆孔的布置：根據(jù)巖石外露的形狀尺寸來(lái)合理布置鉆孔，鉆孔的布置一般分為單排、雙排、三角形和十字形，如下圖所示：

鑒于送電線路施工特點(diǎn)，無(wú)聲膨脹劑主要用于以下幾種情況：降方、大開(kāi)挖基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖、挖孔樁基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖?，F(xiàn)將鉆孔的有關(guān)要求分別說(shuō)明如下：

3.3、巖石降方

對(duì)于巖石降方，使用無(wú)聲膨脹劑相對(duì)來(lái)說(shuō)操作較簡(jiǎn)單，因降方時(shí)至少有兩個(gè)臨空面，巖石在開(kāi)裂過(guò)程中有足夠的位移空間，只需在需降方的石塊側(cè)面鉆水平孔或斜向下的孔（布孔的原則仍按表2-1的要求進(jìn)行操作），按自上而下的順序?qū)崿F(xiàn)逐層破碎開(kāi)挖，布孔的示意圖如下：

如果需降方的部分有幾塊獨(dú)立的大石塊，根據(jù)石塊的大小采用不同的鉆孔方式。對(duì)于較大石塊的，可采用從頂面靠近一臨空面(或多個(gè)臨空面同時(shí)）開(kāi)始布置垂直向下的鉆孔，逐漸向里推進(jìn)，達(dá)到破碎整塊大石的目的，如圖2-3所示；對(duì)于較小的石塊，可采取在石塊頂部鉆“十字形”垂直向下的鉆孔，一次性破碎完畢，見(jiàn)圖2-4所示。

為節(jié)約施工時(shí)間，在圖2-3所示的情況下，可采用邊打孔邊灌藥的方式進(jìn)行靜態(tài)爆破，即打完第一排孔時(shí)，將第一排孔的藥裝好，并將孔口覆蓋，防止噴孔傷人，接著打第二排孔、裝藥，逐步往里推進(jìn)，以達(dá)到逐層剝離的目的。在進(jìn)行此種方式施工時(shí)，要注意藥劑分開(kāi)配置，不允許將藥劑一次性配置完畢后分時(shí)段灌入鉆孔，以防止配置的藥劑因已發(fā)熱而在灌孔的過(guò)程中發(fā)生噴孔的危險(xiǎn)。

3.4、大開(kāi)挖基礎(chǔ)巖石基坑開(kāi)挖

大開(kāi)挖基礎(chǔ)的巖石基坑開(kāi)挖大體可分兩種情況：第一種是基坑經(jīng)清理完風(fēng)化石或土以后剩下若干塊獨(dú)立的大石塊，此時(shí)可按上述圖2-3、2-4的鉆孔方式進(jìn)行操作；另一種情況是清理完上面的土層或風(fēng)化石層后，剩下的下層為一整塊完整的堅(jiān)石層，此時(shí)，可采用在基坑中心布置鉆孔，由中心開(kāi)始實(shí)施破碎逐步往四周推進(jìn)的方式進(jìn)行。如圖2-5所示：

按上述方式打孔、灌藥實(shí)施靜態(tài)爆破后，中間部分將形成一個(gè)“鍋底型”坑洞，在此坑的四周按表2-1要求的間距布置垂直向下的孔（由于中間部分已開(kāi)挖，形成了臨空面，可直接打垂直向下的孔），按圖2-3的相似的施工方式逐步向四周實(shí)施靜態(tài)爆破，直至爆破至坑壁的開(kāi)挖范圍。

3.5、挖孔樁基礎(chǔ)巖石基坑開(kāi)挖

挖孔樁基礎(chǔ)的巖石基坑開(kāi)挖也可分兩種情況：第一種是基坑經(jīng)清理完風(fēng)化石或土以后剩下若干塊獨(dú)立的大石塊，此時(shí)可按上述圖2-4的鉆孔方式進(jìn)行操作；另一種情況是清理完上面的土層或風(fēng)化石層后，剩下的下層為一整塊完整的堅(jiān)石層，此時(shí)，可采用在基坑靠近一側(cè)的坑壁四周布置一排垂直向下的鉆孔，在往里側(cè)按表2-1間距要求布置第二排斜向坑壁的孔，裝藥實(shí)施靜態(tài)爆破后將坑壁四周的巖石破碎形成臨空面，再按圖2-4的布孔方式破碎中間部分的巖石?？颖谒闹軞埩舻膸r石采用風(fēng)鎬清除至設(shè)計(jì)尺寸。挖孔樁坑壁四周布孔如圖2-6所示：

上述大開(kāi)挖基礎(chǔ)及挖孔樁基礎(chǔ)遇整塊完整的堅(jiān)石層靜態(tài)爆破時(shí)，為節(jié)約操作時(shí)間，在按上述方法布孔、裝藥后，接著打后面的孔、裝藥，利用藥效發(fā)揮作用的時(shí)間差達(dá)到逐步爆破的，但要注意對(duì)前面已裝藥的孔進(jìn)行覆蓋，防止噴孔傷人。

3.6、測(cè)溫

首先，先測(cè)量施工場(chǎng)地（孔中）、膨脹劑、水以及容器的溫度，以確保上述物品的溫度符合使用產(chǎn)品的的要求。并根據(jù)測(cè)得的溫度選擇正確溫型的產(chǎn)品。

3.7、藥劑的制作

散裝無(wú)聲膨脹劑在灌漿前，需要與潔凈水充分?jǐn)嚢?約需5～10分鐘）。按照30%的水灰比率，根據(jù)需灌藥的孔的尺寸及數(shù)量，計(jì)算需用藥量和用水量，先將清水（采用有計(jì)量的容器量?。┑谷肴萜髦?，然后再將所需的膨脹劑徐徐倒入水中，并用攪拌桿不斷攪動(dòng)混合，直到得到流動(dòng)性較好 、無(wú)結(jié)塊的漿體。如果攪拌用手直接操作，需戴好塑膠手套操作。

藥卷型無(wú)聲膨脹劑在灌漿前，拆去塑料包裝和外層包紙，不用拆內(nèi)層紙卷，帶紙浸入清水中，水必須漫過(guò)藥卷，2分鐘左右，水中不冒泡后，取出放在木板或紙板上，晾約5分鐘左右，即可裝入打好的炮孔中，用木棒壓實(shí)，即可等待膨脹。

3.8、灌孔

灌孔前先把孔內(nèi)巖石粉塵清除干凈，確?？變?nèi)潔凈無(wú)水，無(wú)雜質(zhì)。

對(duì)于垂直的孔，直接將無(wú)聲膨脹劑漿體倒入孔中即可。用一個(gè)略小于洞孔的搗桿夯實(shí)倒入孔中的漿體。對(duì)于較深的孔，需一節(jié)一節(jié)地夯實(shí)漿體。

對(duì)于水平方向的孔，先將一根略小于孔徑的塑料管插入孔中，然后將漿體慢慢灌入管中，同時(shí)把塑料管慢慢從孔中撤出，再一節(jié)一節(jié)夯實(shí)漿體。

根據(jù)孔徑不同，單位耗量如下表所示：

孔徑（mm） 孔深（m） 膨脹粉用量（kg） 水粉比（%）

30 1 1.0～1.1 30

35 1 1.3～1.4 30

38～40 1 1.6～1.8 30

3.9、開(kāi)裂

經(jīng)過(guò)8小時(shí)左右，巖石會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂紋，裂紋貫通后，隨即開(kāi)裂，待無(wú)聲膨脹劑不反應(yīng)后再用撬棍或風(fēng)鎬進(jìn)行處理清理碎石。巖石開(kāi)裂速度的快慢與施工周圍的溫度及藥物制作的水粉比有很大關(guān)系，溫度越高、水粉比越小（至少要配成糊狀），開(kāi)裂需要的時(shí)間越短，若是在冬季施工，則需要采取暖升溫措施（如采用溫水?dāng)嚢瑁?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]黃文錚,鄭力鵬. HSCA高效無(wú)聲破碎劑在古建筑修復(fù)工程中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2011,15:3588-3591.

[2]王定華. 無(wú)聲破碎劑在控爆工程中的應(yīng)用[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào),1985,03:72-79.

篇9

【關(guān)鍵詞】電力行業(yè)；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，城市化的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)于資源的需求量也就越來(lái)越大，因此在我國(guó)各行業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)正常運(yùn)行中，資源的消耗問(wèn)題就顯得尤為突出。怎樣解決這種資源消耗量不斷增加而可利用資源逐漸減少的問(wèn)題，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)無(wú)疑是最有效的措施。根據(jù)實(shí)際情況可以看出燃煤鍋爐所消耗的資源量無(wú)疑是最大的，因此在燃煤鍋爐的設(shè)計(jì)階段與使用階段應(yīng)用相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，進(jìn)而減少能源的消耗。同時(shí)圍繞節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)展詳細(xì)的探討分析，證實(shí)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的有效性以及對(duì)資源可持續(xù)發(fā)展的重要意義。

1鍋爐的節(jié)能指標(biāo)

2鍋爐設(shè)計(jì)階段的節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用

2.1變頻控制技術(shù)

在我國(guó)燃煤鍋爐中的一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)都沒(méi)有辦法通過(guò)自動(dòng)調(diào)控實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)量的大小，導(dǎo)致無(wú)論在什么樣的運(yùn)行條件下，上述設(shè)備的運(yùn)行速度一直保持相對(duì)的穩(wěn)定狀態(tài)，這樣就產(chǎn)生了燃料與電能嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。在燃煤鍋爐的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可以利用變頻控制技術(shù)對(duì)其速度進(jìn)行調(diào)控，在鍋爐的風(fēng)機(jī)配電系統(tǒng)中設(shè)置變頻控制設(shè)備，采用并聯(lián)的方法和鍋爐風(fēng)機(jī)配電運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行有效的連接。在變頻控制技術(shù)的作用下，鍋爐中的一次風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備都可以依照預(yù)先規(guī)定的頻率開(kāi)展運(yùn)行工作，保證一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)等設(shè)備可以達(dá)到相應(yīng)的運(yùn)行指標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)并聯(lián)燃煤鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)與變頻控制系統(tǒng)，保持運(yùn)行一致，以此來(lái)保障配電系統(tǒng)運(yùn)行中切換功能的手動(dòng)性。利用這樣的方法可以保證燃煤鍋爐在變頻控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的條件下，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行手動(dòng)切換，確保相關(guān)的系統(tǒng)可以正常運(yùn)行作業(yè)。根據(jù)有關(guān)實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示：利用變頻控制技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能技術(shù)所產(chǎn)生的效果是理論節(jié)能的20%～45%之間，同時(shí)對(duì)燃煤量的控制比例大約在15%～35%之間，其具有顯著地節(jié)能效果，一定要加以重視。

2.2超導(dǎo)技術(shù)

根據(jù)有關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：在燃煤鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)加快傳熱速度可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。在超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用中，燃煤鍋爐的煙氣流動(dòng)的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象尤為顯著，同時(shí)相應(yīng)的熱交換效果也尤為顯著。其中最為關(guān)鍵的是：有關(guān)的工作人員還可以改造回水射流技術(shù)，將回水直接引入到下降管中，進(jìn)而在一定的程度上實(shí)現(xiàn)提高冷壁管內(nèi)循環(huán)水的流動(dòng)速度。這兩種技術(shù)措施的應(yīng)用都可以發(fā)揮超導(dǎo)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.3爐拱結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)

通過(guò)對(duì)爐拱位置的研究發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)的爐拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)燃煤的種類予以劃分的，往往有一部分鍋爐在正常工作中會(huì)出現(xiàn)無(wú)法使用設(shè)計(jì)的燃煤種類，同時(shí)也無(wú)法做到完全燃燒等問(wèn)題。這些問(wèn)題的產(chǎn)生不僅降低了鍋爐的熱效率，還嚴(yán)重影響了鍋爐的使用性能。對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)分析，有關(guān)工作人員根據(jù)燃煤鍋爐實(shí)際需要的燃煤種類，對(duì)爐拱位置以及形狀進(jìn)行有效的改進(jìn)，進(jìn)而提高燃煤的燃燒效率，嚴(yán)格控制了燃煤量。實(shí)踐數(shù)據(jù)表明：利用爐拱結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)開(kāi)展節(jié)能技術(shù)措施，其節(jié)能效果非常顯著，節(jié)能比例大概在10%～15%之間，同時(shí)其投資回報(bào)的速度比較快，應(yīng)加以重視。

3.1有效的控制燃煤量

根據(jù)有關(guān)的實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，燃煤量在鍋爐使用階段的運(yùn)行成本中占據(jù)了很大的比例，因此加強(qiáng)對(duì)燃煤量的控制就顯得尤為重要。考慮到燃煤的質(zhì)量直接影響著燃煤的消耗量，因此在鍋爐使用階段中對(duì)燃煤的質(zhì)量一定要加以控制，保證鍋爐使用的燃煤質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)一定要調(diào)節(jié)好燃煤與通風(fēng)量之間的比例，達(dá)到最優(yōu)化的配置方案，利用這種方法實(shí)現(xiàn)燃煤的完全燃燒。與此同時(shí)，為了有效的控制鍋爐使用過(guò)程中燃煤量一直保持穩(wěn)定的狀態(tài)，還應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)好鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)管理以及維護(hù)工作，特別是水力調(diào)節(jié)工作，有效控制整個(gè)系統(tǒng)的補(bǔ)水量以及相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而提高燃煤鍋爐利用能源的效率。

3.2有效的控制燃煤水分指標(biāo)以及燃煤粒徑指標(biāo)

在燃煤鍋爐燃燒的過(guò)程中，在一定的程度上燃煤的含水率直接影響著燃煤效果的高低。從這一方面考慮，一定要嚴(yán)格控制鍋爐燃煤含有的水分指標(biāo)。根據(jù)有關(guān)的實(shí)踐研究表明：如果燃煤含有較多的水分，就會(huì)延長(zhǎng)燃煤在鍋爐內(nèi)燃燒的干燥時(shí)間，使其燃燒過(guò)程比較緩慢，進(jìn)而嚴(yán)重影響了鍋爐的分層作業(yè)。與此同時(shí)，如果燃煤中含有的水分過(guò)低，使鍋爐內(nèi)的燃煤很快的燃燒完畢，產(chǎn)生的煤屑通過(guò)一次風(fēng)機(jī)排出爐體進(jìn)行下沉，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)漏煤的現(xiàn)象，一樣會(huì)產(chǎn)生燃煤損失的問(wèn)題。通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)：燃煤含水量的過(guò)高或者過(guò)低都不利于鍋爐的節(jié)能工作。同時(shí)通過(guò)對(duì)燃煤粒徑指標(biāo)的考量也是控制燃煤水分的關(guān)鍵。通常情況下，燃煤水分含量應(yīng)控制在8%～10%之間。為了確保鍋爐可以進(jìn)行節(jié)能工作，對(duì)于粒徑較大的燃煤要降低其含水量，粒徑較小的燃煤要提高其含水量。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，通過(guò)對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)階段與使用階段的研究，就降低能源消耗問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)開(kāi)展了相關(guān)的分析工作，制定了具體的技術(shù)實(shí)施方案。實(shí)現(xiàn)對(duì)燃煤量的有效控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，還可以減少污染物的排放，取得了較好的綜合效益成果。

篇10

      摘  要  從校園數(shù)字化角度闡述了單點(diǎn)登錄系統(tǒng)實(shí)施的意義，分析了單點(diǎn)登錄系統(tǒng)集成其它應(yīng)用子系統(tǒng)的方法與驗(yàn)證過(guò)程，提供了實(shí)現(xiàn)方法的參考。     關(guān)鍵詞  單點(diǎn)登錄；集成；應(yīng)用子系統(tǒng)   1  引言     目前，各高校都在加強(qiáng)校園數(shù)字化建設(shè)工作，其中包括兩個(gè)方面，一方面是硬件設(shè)備的投入，另一方面是軟件的投入與整合。我院在數(shù)字化校園工作中，重點(diǎn)加強(qiáng)了軟件的建設(shè)與整合工作，在建設(shè)工作中，與華南理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一套校園門戶系統(tǒng)，并采用中央認(rèn)證系統(tǒng)(cas)將校園內(nèi)其它應(yīng)用子系統(tǒng)集成進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)登錄，大大加強(qiáng)了數(shù)字化建設(shè)的成效。 2  實(shí)施單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的意義     隨著互聯(lián)網(wǎng)日益深入社會(huì)生活，以網(wǎng)站作為對(duì)外的展示窗口，進(jìn)行內(nèi)外信息交流，已成為必然的趨勢(shì)。目前在高校信息化應(yīng)用中，多套系統(tǒng)的存在已是很普遍的現(xiàn)象，有自行開(kāi)發(fā)的，有向軟件供應(yīng)商采購(gòu)的，這些軟件涵蓋面較廣，從教學(xué)教務(wù)管理、人事信息管理、科研教研管理到畢業(yè)生就業(yè)管理，同一個(gè)用戶可能在不同的系統(tǒng)中都有不同的帳號(hào)、密碼及授權(quán)機(jī)制，這給應(yīng)用的維護(hù)和管理帶來(lái)巨大的維護(hù)成本。     單點(diǎn)登錄(single sign on)是目前比較流行的業(yè)務(wù)整合的解決方案之一，旨在解決上面的這些問(wèn)題，在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，通過(guò)用戶的一次性鑒別登錄，即可獲得所需訪問(wèn)的應(yīng)用系統(tǒng)的授權(quán)，在此條件下，管理員無(wú)需修改或干涉用戶登錄就能方便的實(shí)施希望得到的安全控制，其重要意義表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：     (1)從用戶的角度來(lái)看，能夠一次登錄多次使用，無(wú)須記住多套用戶名和密碼，并且在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中，單點(diǎn)登錄不僅不會(huì)影響到業(yè)務(wù)過(guò)程和響應(yīng)時(shí)間，而且將互操作性方面的問(wèn)題減少至最少。     (2)從管理員的角度看，相比于每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)一套用戶帳號(hào)的傳統(tǒng)做法，采用單點(diǎn)登錄之后管理員只需管理一套帳號(hào)數(shù)據(jù)，大大方便了管理；此外，單點(diǎn)登錄采用acl、ssl、ldap等業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的安全技術(shù)，為所有集成的應(yīng)用子系統(tǒng)提供安全授權(quán)，管理不會(huì)引起額外的工作或安全漏洞，加強(qiáng)了管理員的管理效能。 3  單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的驗(yàn)證過(guò)程     本文采用我院同華南理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的中央認(rèn)證系統(tǒng)(cas)作為單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，提供對(duì)web層應(yīng)用的統(tǒng)一認(rèn)證與集成服務(wù)，軟件采用j2ee技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1  cas系統(tǒng)集成方法結(jié)構(gòu)圖      用戶在訪問(wèn)cas集成的子系統(tǒng)時(shí)，必須先通過(guò)認(rèn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證，驗(yàn)證示意圖如圖2所示。 圖2　cas認(rèn)證流程    圖2中，客戶端瀏覽器向某web應(yīng)用發(fā)出請(qǐng)求(過(guò)程1)，web應(yīng)用程序向客戶端提供單點(diǎn)認(rèn)證系統(tǒng) (cas)的url地址(過(guò)程2)，客戶端瀏覽器向認(rèn)證系統(tǒng)發(fā)出認(rèn)證請(qǐng)求(過(guò)程3)，請(qǐng)求通過(guò)后認(rèn)證系統(tǒng)向客戶瀏覽器返回一個(gè)ticket(過(guò)程4)，客戶端瀏覽器便攜帶該ticket再次向web應(yīng)用程序發(fā)出請(qǐng)求(過(guò)程5)，應(yīng)用程序檢測(cè)到客戶的ticket后便將該ticket交由認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行合法性的驗(yàn)證(過(guò)程6)，驗(yàn)證通過(guò)后(過(guò)程7)，web應(yīng)用系統(tǒng)便生成該客戶的會(huì)話信息，開(kāi)始有效的業(yè)務(wù)過(guò)程。

4  單點(diǎn)登錄集成應(yīng)用子系統(tǒng)的方法     cas支持多種方式為第三方系統(tǒng)提供認(rèn)證服務(wù)，根據(jù)軟件實(shí)現(xiàn)方式的不同以及軟件供應(yīng)商服務(wù)的差異，主要可以采用三種方法進(jìn)行集成。

4.1  客戶端方式     采用客戶端方式進(jìn)行驗(yàn)證的應(yīng)用子系統(tǒng)，在客戶瀏覽器請(qǐng)求該應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)http方式訪問(wèn)cas的驗(yàn)證服務(wù)，完成用戶名和密碼的校驗(yàn)，這種方式適合于web應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用面較廣，支持asp、php、asp.net以及jsp等技術(shù)，本文采用協(xié)同辦公系統(tǒng)(oa系統(tǒng))進(jìn)行集成，該系統(tǒng)采用asp技術(shù)實(shí)現(xiàn)，集成的關(guān)鍵代碼示例如下：     <%cas_server = "https：//security.gdfs.edu.cn/cas/ " ‘//單點(diǎn)登錄認(rèn)證服務(wù)器的地址 myserver = "http：//oa.gdfs.edu.cn/ioa/ "  ‘//協(xié)同辦公應(yīng)用系統(tǒng)的登錄地址 uid = session.contents("netid") ‘//通過(guò)驗(yàn)證的標(biāo)識(shí) if uid="" or isnull(uid) then    ticket = request.querystring.item("ticket").item   if ticket = "" or isnull(uid) then        url = cas_server+"login?"+"service=" + myserver + "loginioa.asp"      response.redirect(url) ‘//如上圖圖2所示的過(guò)程2，跳轉(zhuǎn)到認(rèn)證系統(tǒng)索取ticket      response.end  else      set http = server.createobject("msxml2.server xmlhttp.5.0")      http.setoption(2) = 13056      url =cas_server+"validate?ticket="+ticket+"&"+ "service="+myserver+"loginioa.asp"      http.open "get"，url，false  ‘//認(rèn)證服務(wù)器驗(yàn)證客戶端的ticket      http.send()        resp = split(http.responsetext，vblf)      if resp(0)="yes" then     ‘//ticket驗(yàn)證為有效           session.contents("netid")=resp(1)    '// 保存到 session 中以備使用                  session.contents("usertype")= resp(2) ‘//用戶類型           if usertype="teacher" then                               session.contents("teacherno")= resp(3) ‘//老師賬號(hào)           else                session.contents("studentno")= resp(3) ‘//學(xué)生賬號(hào)           end if           session.contents("username")= resp(4) ‘//用戶姓名           session.contents("chinaid")= resp(5) ‘//用戶身份證號(hào)      end if end if end if %>     上面代碼所示驗(yàn)證過(guò)程嚴(yán)格參照?qǐng)D2的驗(yàn)證流程，web應(yīng)用系統(tǒng)在cas驗(yàn)證用戶身份通過(guò)后，將用戶信息寫(xiě)入web應(yīng)用的session中，以便該web應(yīng)用的其它頁(yè)面進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)用。 4.2  定制實(shí)現(xiàn)     在校園范圍內(nèi)現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)中，有部分應(yīng)用系統(tǒng)不支持標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證方式，或者采用其它方式集成存在操作上的困難，此時(shí)需要定制實(shí)現(xiàn)，定制的中心思想在于在認(rèn)證系統(tǒng)中增加一個(gè)處理頁(yè)面，用戶通過(guò)驗(yàn)證之后將用戶帳號(hào)信息傳遞到中間，由該獲取用戶對(duì)應(yīng)的身份數(shù)據(jù)，并返回給驗(yàn)證系統(tǒng)做頁(yè)面跳轉(zhuǎn)，進(jìn)而登錄到應(yīng)用系統(tǒng)中，處理步驟如圖3所示。     圖3中，cas承擔(dān)著驗(yàn)證與應(yīng)用的角色，當(dāng)收到web應(yīng)用程序發(fā)出的驗(yàn)證請(qǐng)求時(shí)(過(guò)程2)，采用socket加密機(jī)制獲取web應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的用戶帳號(hào)數(shù)據(jù)(過(guò)程3至6)，然后采用form的方式進(jìn)行跳轉(zhuǎn)(過(guò)程7)，最后順利開(kāi)展web應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)過(guò)程。  

4.3  webservice方式     web服務(wù)是一種部署在web上的對(duì)象/組件，具備完好的封裝性，對(duì)于調(diào)用者來(lái)說(shuō)，只要web服務(wù)的調(diào)用界面不變，web服務(wù)的任何變更都是透明的，具有良好的松散耦合性，此外web服務(wù)使用規(guī)范的協(xié)議進(jìn)行服務(wù)的描述、傳輸與交換，完全屏蔽了不同軟件平臺(tái)的差異，具有高度的可集成性。     本文上面的兩種集成方式適合于web應(yīng)用系統(tǒng)，但在整合過(guò)程中，校園內(nèi)還存在其它的桌面應(yīng)用程序，這些應(yīng)用系統(tǒng)基本采用c/s模式開(kāi)發(fā)的，采用上面的方式進(jìn)行集成顯然不合適。為此本文采用web服務(wù)的方式，即在認(rèn)證服務(wù)器上部署用于統(tǒng)一身份驗(yàn)證的web服務(wù)，桌面應(yīng)用程序在進(jìn)行集成時(shí)，只需調(diào)用該web服務(wù)中的業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行帳號(hào)驗(yàn)證即可，這種驗(yàn)證方式支持幾乎全部已知的編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有較強(qiáng)的通用性。 5  結(jié)語(yǔ)     采用cas作為單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，闡述了認(rèn)證的詳細(xì)過(guò)程，詳述了采用cas集成不同應(yīng)用系統(tǒng)的方法。這些方法在我院進(jìn)行軟件系統(tǒng)整合中均有成功的應(yīng)用，具有較高的參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) [1] 徐福倉(cāng)等.電子政務(wù)內(nèi)門戶單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2007(1)：99-101 [2] 李席廣. 基于ldap的統(tǒng)一身份認(rèn)證管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[j]. 科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2007，(19)：206-207 [3]柴曉路.架構(gòu)web service—為什么需要web服務(wù). http：///developerworks/cn/webservices/ws-wsar/part1/ [4] 高勃.單點(diǎn)登錄技術(shù)的概述[j].中國(guó)科技信息，2007，(03)：127-129