模拟集成电路设计教学探讨

廖午阳

【摘 要】阐释了一种实例教学法，旨在帮助学生有效的理解模拟集成电路设计，激发学习兴趣，掌握就业技能。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。

【关键词】模拟集成电路设计；实例教学法；仿真；带隙基准源

【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

模拟集成电路设计常常被称为一种“艺术”，因为设计时要在各种指标、规范中间寻求适当的折中，这需要经验和创造力。但它更是一种“科学”，因为需要一定的设计方法和深入研究来指导这样的折中和创造。

这种“艺术”和“科学”的结合使教与学都充满了挑战。一方面，学生由于缺乏对模拟IC设计整体上的认识而觉得公式推导言之无味；另一方面，由于其艺术性，很难总结出具有普遍适应性的设计步骤，使学生感到迷茫困惑。

怎样达到更好的教学效果？理论与实践需要更紧密的结合！具体说来，笔者主张以“实例项目”为支撑的三个层次的学习。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。

1 三层次的工程学习

第一阶段，理论课学习和基本仿真实践相结合。二者应该同步进行！在理论课中讲授了一个基本的电路模块之后，应及时针对该模块的常见特性动手实验（用Hspice等工具仿真），以实验结果来解释、应对书上的常用公式和结论！这时的实验以演示性实验、诱导性实验为主，目的是基本方法和重点结论的掌握。不把软件本身的使用作为孤立的学习内容，而是讲练结合，让仿真工具成为重要的学习工具。

第二阶段，在学习了理论知识和仿真工具的基础上，成立学习兴趣小组，完成接近实际情况、但是经过一定简化的工程项目，“实例项目”。这时的目标是把项目的全貌展现给学生，让学生学习到做项目的思路、方法和态度，激发对工程的兴趣。可以模拟以下工作环节：性能指标的讨论、确定；所用工艺的熟悉和选择；电路拓扑结构的分析和选择；电路各项指标的仿真；仿真报告的撰写；项目分析和总结。在整个过程中有两点值得强调：一是团队交流与合作。比如对于讨论、确定某项指标，学生先查找资料，提炼出自己的逻辑和结论，再“教”给其他团队成员。教别人是最好的学习！这对学生表达能力、学习能力会有很好帮助。二是数据的记录和报告的撰写。这是对学生的技术文档编辑能力（包括文档编辑软件、绘图软件的应用能力），分析总结能力的良好锻炼。这些基本能力的培养不仅使学生在模拟集成电路设计这一工程方向上受益，也提高了学生总体的工程人才素质，为更广阔的发展道路打下基础。

“实例项目”应该给出适度的引导和参照。因为学生是初学者，学习是从模仿开始的！让学生做能力以外的事情而不给予引导，不仅会事倍功半，挫伤学习动力，也不符合科学的、讲究效率的工程精神。当然引导是适度的，不能包揽。

第三阶段，选取对于这个工作方向有浓烈兴趣的优秀学生，尝试做一些具有实用性、创新性的项目。具备相关条件的情况下，可以和企业合作，做出实际的产品，让学生的劳动与智慧能够真正开花结果。

以上总述了以实例项目为支撑的工程学习的三个阶段，可在思路上为广大工程相关的老师同学们提供参考。各个阶段具体的的设计与实施，需要不同细分行业的老师同学根据自己的特点来进行。在本文的续篇“模拟集成电路设计教学探讨（二）”中，会以模拟集成电路设计中低压带隙基准源为例，阐述一个具体的“实例项目”（即上文中的第二阶段）。欢迎广大读者阅读交流。

2 结束语

模拟电路设计像很多工程学科一样，许多方法、结论需要反复实践才能掌握。“给学生一些事情去做，而不是给他们一些东西去学。”应该成为工程师培养的核心思想。本文描述了一个“实例项目”为支撑的工程学习教学思路，以供广大教育、培训人士参考。希望更多的学生能够有良好的实践平台，了解相关工作方向和工作方法，获得所需的工程素质。

【参考文献】

[1]毕查德.拉扎维.模拟CMOS集成电路设计：第二章[M].陈贵灿，程军，张瑞智，等译.西安交通大学出版，2003.

[2]Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References： An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.

[3]Dong-Ok Han et al.. Design of Bandgap Reference and Current Reference Generator with Low Supply Voltage[C]//IEEE， Solid-State and Integrated-Circuit Technology， 2008.

[责任编辑：刘展]