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欧冠足彩竞猜:报道丨欧冠足彩竞猜通识大讲堂第50讲顺利举办——东南大学李文渊教授作“电子学:系统方法”的通识讲座

时间:2021-05-03浏览:12


通识教育是一种大学理念,是高等教育不可缺少的重要组成内容,是非专业性、非功利性和面向所有人的教育,是我校落实“三教融合”(通识教育、专业教育、职业教育)教学模式不可或缺的部分。

426日晚上,我校邀请东南大学李文渊教授作“电子学:系统方法”的通识讲座,电子信息与工程学院赵航副院长主持。赵航副院长介绍,李文渊老师是东南大学教授、博士生导师。主要研究领域为电路与系统、信号与信息处理。研究方向为信号处理电路、模拟集成电路、射频集成电路、高速数模混合集成电路、生物芯片等。主持或者作为主要研究人员参加国家863项目,973项目,自然科学基金,以及江苏省、浙江省科研项目20余项。发表学术论文80余篇,其中SCI,EI收录70余篇。主编教材一本,参编教材两本。


赵航副院长主持讲座

讲座伊始,李教授从“电子信息工程简介、电路与电子元器件、电子系统及组成、晶体管、放大器与集成电路、数字系统及实现、电子系统设计”等六个方面系统的介绍了电子学系统方法。


电子信息工程简介


李教授介绍,电子工程是变化最快也是最重要的工程领域之一。电脑、收音机、汽车、核电站等等,几乎所有的产品核心都用到了电子系统。所有的工程技术领域,工程技术人员和科学家都需要了解电子系统。很多工程领域的科技人员,需要精通电子技术。电子系统的水平,代表了一个国家国力,也是国家发展水平的标志。


电路与电子元器件


电学上,主要的量有电荷,电势,电容,电感,电阻,电势差,电流,频率,周期,功率,温度,时间等。电路中的电流有恒定不变,有随着时间的变化的。随时间变化的电流,方向可以是单向的,也可以是不断改变的。保持方向不变的电流称为直流电流(DC)。电流方向呈周期性改变的电流称为交流电流(AC)。最常见的交流是正弦波。接着老师从电阻,电感,电容,二极管,晶体管等方面展开,进行详细讲解。


电子系统及组成


电子系统已经进入我们生活的方方面面:早上唤醒;开车时控制汽车的运行;办公室和家里的舒适环境;远程通信;访问信息;管理电力;休闲和娱乐。我们的生活方式越来越依赖于对环境监控的能力和有效沟通的能力。电子系统在这些领域是至关重要。虽然电子元件是复杂系统的基本组件,但是很少有工程系统完全是由电子元件组成的。实际上,所有的工程项目都是跨学科的,涉及到各种各样的工程技能和技术,多学科共同解决复杂的问题。


放大器、晶体管与集成电路

01 放大器

李教授分别介绍了不同类型放大器的作用和功效:

无源放大器,如升压变压器:输入的交流电压在输出端产较大的电压。尽管输出端电压增加了,但输出端向外部负载提供的电流降低了。提供给负载的功率始终小于输入端吸收的功率。因此,变压器可以提供电压放大,但不能提供功率放大。

有源电子放大器是从外部能源(通常是电源)获得功率,并用来放大输入信号。如果不特别说明,放大器通常是指有源电子放大器。

电压放大器:主要功能是获取输入电压信号并产生相应的放大电压信号。

电流放大器:获取输入电流信号并产生放大的电流信号。通常这两类放大器也增加了信号的功率。

功率放大器:电路的主要功能通常是向负载提供大功率。显然功率放大器必须提供电压放大或电流放大或两者都放大。

其中三种放大器,分别可以定义三个量:

电压放大器——电压增益

电流放大器——电流增益

功率放大器——功率增益

02 晶体管

放大器中重要的电子器件是晶体管。大部分现代电子系统都是基于半导体器件的,如二极管和晶体管。半导体材料在电子器件的生产中非常有用。

03 集成电路

集成电路就是把电子电路缩。鲈谝桓鲂酒。集成电路是我国技术发展的核心:建设5G网络、数据中心等新型基础设施,集成电路产业是新型基础设施建设的基石。也就是说,新一代移动通信、人工智能、大数据中心、工业互联网等技术,依赖于5G通信芯片、人工智能芯片、汽车电子芯片、云计算芯片等领域的集成电路芯片。

集成电路产业链主要分为集成电路设计、芯片制造以及封装与测试三个环节。集成电路设计环节:首先涉及到EDA设计软件,芯片公司设计芯片结构的关键工具就是芯片设计软件(EDA软件)。由电路设计公司设计出集成电路,然后委托芯片制造厂生产制造,再委托封装厂进行集成电路封装及测试,然后销售给电子整机产品生产企业。芯片制造环节:我国在芯片的设计、制造、封装三大环节之中,差距最大的是制造。制造分为两部分:一是制造设备,即生产芯片的设备;我们熟知的如:光刻机。二是圆晶代工,圆晶代工厂的水平,也就是芯片加工工艺的水平,目前先进的加工工艺已经到了纳米级。封装测试环节:封装测试是芯片进入销售前的最后一个环节,主要目的是保证产品的品质,对技术需求相对较低。封装测试就是将生产出来的合格晶圆进行测试(中测,后测),切割(划片)、焊线(键合)、封装,使芯片电路与外部器件实现电气连接,并为芯片提供机械物理保护。利用集成电路设计企业提供的测试工具,对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。


数字系统及实现


早在1965年,戈登·摩尔,飞兆半导体公司半导体事业部的创始人之一,指出单个集成电路上可以集成的晶体管数目将呈指数增长,并在今后保持着这种势头。这就是著名的摩尔定律。摩尔预言,每个集成电路芯片可以集成的晶体管数量每18个月翻一番,性能提升一倍。这个预言到目前为止,已经证明非常准确。



李教授讲到,两种高集成度的通用器件,即阵列逻辑和微处理器。现代的微处理器、存储器以及接口电路的单个芯片中往往包含数千万个门。器件的开发成本非常高,所以开发使用量非常大的器件才合理。微处理器是通过软件控制工作的通用器件。同样,存储设备和其他一些复杂的器件也应用广泛,因而生产量大。然而,我们应用中,经常设计的电路不会大量生产。


电子系统设计


李教授介绍,好的设计是以最合适和最有效的方式解决问题。要做到这一点,设计师不仅要对问题有良好理解,还要了解现有的技术。显然,设计能力靠经验的积累,系统构建和理论方法也很重要。设计是创造性的过程,必须基于工程原理才能达到完美的结果。在项目的过程中,有很多自动化工具可以使用,包括绘制电路图的软件包,电路仿真测试的软件包,印制电路或VLSI实现布局并验证设计规则的软件包。电子系统的设计任务包括多个方面,多数经验丰富的工程师都认为自顶向下的系统设计方法有很多优点,因为它首先关注系统的主要方面,然后再设计相关的详细内容。因此,设计过程从“我们要努力实现的目标”开始,向“我们将如何实现目标”的工作迈进。

讲座最后,李教授强调:国家和社会应该树立正确的工程师价值观,给其尊重和应得的待遇,让他们安心做芯片,这样才能追赶世界先进水平。

我校“欧冠足彩竞猜通识大讲堂”活动由学校教务处牵头,校团委、校图书馆、学生发展与服务中心、二级学院等通力合作,希望通过强调通识教育,培养立足于时代、立足于社会,达到知识、能力、素质相契合的应用型人才。


通讯:李财智、王林艳

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