集成电路原理与设计实验教学大纲

电子科技大学 微电子与固体电子学院

实验教学大纲

课程名称： 集成电路原理与设计

电子科技大学教务处制表

一、本课程实验总体介绍

1、本课程实验的教学要求：

本课程实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，目的是为了锻炼学生的实践动手能力，加深对微电子集成电路及相关理论知识的感性认识，从而为今后从事IC设计研究打下基础。

2、本课程实验内容简介：

本课程实验包括集成运算放大器参数的测试、逻辑IC功能和参数测试、集成电路版图识别与提取、CMOS模拟集成电路设计与仿真和模拟集成电路版图设计与验证。紧密结合依托课程《集成电路原理与设计》的教学内容，通过学生亲自操作和搭建测试电路，加深对数字、模拟IC关键特性参数的理解；尤其是通过对实际IC芯片的提取，掌握集成电路版图设计中布局布线技巧和对特殊图形的考虑；基于业界流行的EDA仿真软件Cadence平台，掌握模拟集成电路版图设计工具的使用和设计技巧。

3、本课程适用专业：

微电子学、电子科学与技术（微电子技术）、集成电路设计与集成系统

4、考核方式： 提交实验报告

5、总学时：20学时

6、教材名称及教材性质（自编、统编、临时）：

自编教材《集成电路原理与设计实验指导书》

7、参考资料：

《微电子学实验教程》，九院校编写组，东南大学出版社。

二、实验项目基本信息

实验项目1

1、实验项目名称：集成运算放大器参数的测试

2、实验项目的性质和任务

运算放大器是一种直接耦合的高增益放大器，在外接不同反馈网络后，就可具有不同的运算功能。运算放大器除了可对输入信号进行加、减、乘、除、微分、等数学运算外，还在自动控制、测量技术、仪器仪表等各个领域得到广泛应用。 为了更好地使用运算放大器，必须对它的各种参数有一个较为全面的了解。运算放大器结构十分复杂，参数很多，测试方法各异，需要分别进行测量。 本实验正是基于如上的技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，目的在于：

(1) 了解集成电路测试的常用仪器仪表使用方法及注意事项。

(2) 学习集成运算放大器主要参数的测试原理，掌握这些主要参数的测试方法。

通过该实验，使学生了解运算放大器测试结构和方法，加深感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

3、实验内容：

（1）．开环电压增益测量。

* （2）．输入偏置电流测量。

* （3）．开环差模输入电阻测量。

（4）．开环输出电阻测量。

（5）．输入失调电压测量。

* （6）．输入失调电流测量。

（7）．共模抑制比测量。

（8）．电压转换速率测量。

（9）．脉冲响应时间测量。

注：前面加*的参数测试为选作内容，根据个人的进度而定，其他参数测试必做。

4、项目需用仪器设备名称：

（1）直流稳压电源 1台

（2）数字双踪示波器* 1台

（3）信号发生器 1台

（4）实验测试板及连接线 1套

（5）常见通用运算放大器IC样品 1块

5、所需主要元器件及耗材：

（1）常见通用运算放大器IC样品 1块

（2）不同阻值、容值的电阻电容及各种连接线

6、学时数： 4学时

批 1

1、实验项目名称：逻辑IC功能和参数测试

2、实验项目的性质和任务：

本实验目的在于加深对逻辑门集成电路的功能和参数的物理意义，掌握其测试方法，增强对数字基本单元门电路动态、静态特性的感性认识，从而为VLSI数字集成电路与系统的设计打下基础。

3、实验内容：

基于TP-AD4模拟-数字综合实验箱，建立数字IC动静态参数测试电路。 测量74LS04的输入高电平和低电平，输出高电平和低电平。

测试室温下单个门电路的静态功耗，并与相同功能双极电路相比较。 测量并比较不同负载情况下74LS04的上升、下降延迟时间，分析延迟时间变化的原因。

测量逻辑功能和负载为15pF时的最高工作频率。

4、项目需用仪器设备名称：

TDS220数字双踪示波器

TP-AD4模拟数字综合实验箱

GEG8215A函数发生器

5、所需主要元器件及耗材：

74LS04 6-8块

74HC86 6-8块

电容、电阻若干

6、学时数：4学时

1、实验项目名称：集成电路版图识别与提取

2、实验项目的性质和任务

本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，目的在于：

了解对塑封、陶瓷封装等不同封装形式的芯片解剖的方法及注意事项。 学习并掌握集成电路版图的图形识别、电路拓扑结构提取。

掌握在坐标纸上或利用LEDIT等计算机辅助软件绘制版图的方法和基本技巧。

能对提取得到的电路进行功能分析、确定，并可运用PSPICE等ICCAD工具展开模拟仿真。

通过该实验，使学生了解IC内部结构及其主要工艺特点，加深感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，掌握学习、跟踪先进电路设计与制造技术的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

3、实验内容：

Motic SMZ体视显微镜使用与操作练习。

在芯片上找出划线槽、分布在芯片边缘的压焊点、对位标记和CD Bar（特征尺寸线条）并测出有关的图形尺寸和间距。仔细观察芯片图形总体的布局布线，找出电源线、地线、输入端、输出端及其对应的压焊点。

判定此IC采用P阱还是N阱工艺；进行版图中元器件的辨认，要求分出MOS管、多晶硅电阻和MOS电容。

根据以上的判别依据，提取芯片上图形所表示的电路连接拓扑结构；复查，加以修正；应用PSPICE等电路模拟器进行仿真验证。

学习使用LEDIT版图编辑器，掌握基本技巧。

4、项目需用仪器设备名称：

（1）可连续变倍体视显微镜 1台

（2）探针台* 3台

（3）晶体管特性图示仪* 3台

（4）模拟/数字双踪示波器* 3台

（5）微机 3 4台

5、所需主要元器件及耗材：

（1）常见通用数字/模拟IC样品 若干

（2）镊子、干燥器皿（含干燥剂）

6、学时数： 4学时

1、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真

2、实验项目的性质和任务

本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于：

根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。

学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。

通过该实验，使学生掌握CMOS模拟IC设计的流程，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力，掌握自主进行模拟集成电路设计与仿真的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

3、实验内容：

1、 UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。

2、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。

3、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。

4、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。

5、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。

4、项目需用仪器设备名称：

（1）工作站或微机终端 1台

（2）局域网

（3）EDA仿真软件 1套

5、所需主要元器件及耗材：

用于打印电路设计图与仿真结果的纸张 若干

6、学时数： 4学时

1、实验项目名称：模拟集成电路版图设计与验证

2、实验项目的性质和任务

本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于：

根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路版图设计，掌握基本的IC版图布局布线技巧。

学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行版图的的设计与验证。

通过该实验，使学生掌握CMOS模拟IC版图设计的流程，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力，掌握自主进行模拟集成电路版图设计与验证的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

3、实验内容：

UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。

根据设计指标要求，自主完成版图设计，并掌握布局布线的基本技巧。 对所绘制的版图进行DRC、ERC检查验证。

整理版图生成文件，总结、撰写并提交实验报告。

4、项目需用仪器设备名称：

（1）工作站或微机终端 1台

（2）局域网

（3）EDA仿真软件 1套

5、所需主要元器件及耗材：

用于打印电路设计图与仿真结果的纸张 若干

6、学时数： 4学时

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