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引言 人類歷經(jīng)過以火、陶瓷及金屬農(nóng)具生產(chǎn)為代表的年代；人類也走過以英國(guó)瓦特蒸汽機(jī)發(fā)明為代表的產(chǎn)業(yè)革命、以德國(guó)李比希為代表的化工技術(shù)革命、以美國(guó)愛迪生發(fā)明為代表的電力革命；如今跨入了以高新科技綜合創(chuàng)新為代表的信息革命時(shí)代。 而正是電子技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使人類進(jìn)入了高新技術(shù)時(shí)代．電子技術(shù)誕生的歷史雖短，但深入的領(lǐng)域卻是最廣最深，而且成為人類探索宇宙宏觀世界和微觀世界的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)．隨著新型電子材料的發(fā)現(xiàn)，電子器件發(fā)生了深刻變革。 二十一世紀(jì)，人類進(jìn)入信息時(shí)代，信息社會(huì)中信息的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、傳輸和處理等過程一般均由電子電路來完成，因此電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面占有至關(guān)重要的作用。尤其是近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)等高新科技的迅猛發(fā)展，大量的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都存在著大量與電子技術(shù)有關(guān)的問題，目前，電子技術(shù)的應(yīng)用極其廣泛，涉及計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、通訊、科學(xué)技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域，如電視信號(hào)傳播、無線電通信、光纖通信、軍事雷達(dá)、醫(yī)療X射線透視等，所有這些方面均與電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科息息相關(guān)，密不可分。 電子技術(shù)是研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。電子技術(shù)是其他高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和龍頭，它的發(fā)展帶動(dòng)了其他高新技術(shù)的發(fā)展。 1.電子技術(shù)發(fā)展史概述 電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初發(fā)展起來的新興技術(shù)。由于物理學(xué)的重大突破，電子技術(shù)在二十世紀(jì)發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。 從20世紀(jì)60年代開始，電子器件出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，而且隨著微電子和半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步，集成度不斷提高。CPLD／FPGA、ARM、DSP、A／D、D／A、RAM和ROM等器件之間的物理和功能界限正日趨模糊，嵌入式系統(tǒng)和片上系統(tǒng)(SOC)得已實(shí)現(xiàn)。以大規(guī)?？删幊碳呻娐窞槲镔|(zhì)基礎(chǔ)的EDA技術(shù)打破了軟硬件之間的設(shè)計(jì)界限，使硬件系統(tǒng)軟件化。這已成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。 電子技術(shù)的發(fā)展，不僅僅體現(xiàn)在電子器件和電子產(chǎn)品的進(jìn)步上，在電子產(chǎn)品的開發(fā)和加工工藝上有，也取得了革命性的變化。 1947年12月，美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室的Shockley、Bardeen和Brattain等人發(fā)明了晶體三極管。晶體管相較于真空管具有顯著的優(yōu)越性能，因此晶體管促進(jìn)并帶來了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)?，F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，由此拉開了序幕。 對(duì)于由晶體管構(gòu)成的分立元件電路，過去的設(shè)計(jì)者更多的將注意力集中在晶體管內(nèi)的電流及管腳間的電壓的計(jì)算上。隨著集成電路的發(fā)明和大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)問題的解決，設(shè)計(jì)者開始騰出更多的精力進(jìn)行上層的邏輯設(shè)計(jì)，從而使較復(fù)雜的電路的發(fā)明成為了可能。 大規(guī)模集成電路和超大大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，為微型計(jì)算機(jī)的誕生創(chuàng)造了條件。微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使得電子技術(shù)開發(fā)方式發(fā)生了根本的變化。 近50年來，微電子技術(shù)和其他高科技技術(shù)的飛速發(fā)展，致使工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技和國(guó)防等領(lǐng)域發(fā)生了令人矚目的變革。 與此同時(shí)，電子技術(shù)也改變著人們的日常生活。收音機(jī)、電視機(jī)、高保真度音響、DVD播放機(jī)、通信設(shè)備（程控電話機(jī)、移動(dòng)通信機(jī)）、個(gè)人計(jì)算機(jī)等大量的電子產(chǎn)品，幾乎成為人們生活中不可缺少的部分。 我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)起步于1965年．經(jīng)過40多年的發(fā)展，現(xiàn)已初步形成了包括材料、設(shè)計(jì)、制造、封裝共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈。改革開放以來，由于境外大量集成電路設(shè)計(jì)公司和芯片制造公司的涌入以及國(guó)家對(duì)集成電路高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的政策支持，使我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)(集成電路產(chǎn)業(yè))進(jìn)入了高速成長(zhǎng)期。中國(guó)集成電路需求占世界需求份額從2000年的6．9％上升到2007年的30．1％。 2.電子技術(shù)的構(gòu)成與特點(diǎn) 電子技術(shù)由模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)兩部分構(gòu)成。隨著晶體管、集成電路的發(fā)明和大量應(yīng)用，電子技術(shù)在各自的應(yīng)用領(lǐng)域都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)品更是日新月異。 2.1模擬電子技術(shù) 2.1.1模擬電子技術(shù)特征與工藝 總體上說，模擬電子技術(shù)就是研究對(duì)仿真進(jìn)行處理的模擬電路。模擬電子技術(shù)是整個(gè)電子技術(shù)的基礎(chǔ)，在信號(hào)放大、功率放大、整流穩(wěn)壓、模擬量反饋、混頻、調(diào)制解調(diào)電路領(lǐng)域具有無法替代的作用。例如高保真(Hi-Fi)的音箱系統(tǒng)、移動(dòng)通訊領(lǐng)域的高頻發(fā)射機(jī)等。 模擬集成電路最重要的指標(biāo)是電壓和功率。例如，過去的模擬集成電路實(shí)際上采用的是基于數(shù)字集成電路的混合集成電路5V CMOS工藝，現(xiàn)在已經(jīng)越來越多的器件要求采用高壓的BCD工藝。如何提高耐壓，加大功率，降低導(dǎo)通電阻，對(duì)于模擬集成電路是一個(gè)挑戰(zhàn)。 2.1.2模擬電子技術(shù)的應(yīng)用 模擬技術(shù)主要應(yīng)用于和各種模擬量接口的場(chǎng)合。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，模擬技術(shù)有了飛速的發(fā)展。這主要得益于消費(fèi)類電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，不僅是和娛樂密切相關(guān)的音視頻產(chǎn)品的快速發(fā)展，而且還有游戲類，保健類等產(chǎn)品的快速發(fā)展。音視頻的輸入輸出都是模擬量，必須采用模擬的接入，經(jīng)過數(shù)字處理，再變回模擬量以供人耳及人眼接收。除了人的聽覺、視覺、觸覺等都是接收模擬量以外，其他自然界的物理量也都是模擬量，過去像這些溫度、壓力等等各種物理量主要是用在工業(yè)測(cè)量和控制中，而現(xiàn)在也開始廣泛地應(yīng)用到各種個(gè)人消費(fèi)類產(chǎn)品中。例如電子體溫計(jì)、電子血壓計(jì)。最新的人機(jī)互動(dòng)的游戲機(jī)Wii以及用于保健的Wii Fit，就是采用了最新的加速度測(cè)量芯片。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)消費(fèi)類產(chǎn)品都是便攜式的，大多數(shù)都是電池供電，因而以電池為初級(jí)電源的各種電源功率器件也得到飛速發(fā)展。例如充電管理器、線性低壓降穩(wěn)壓器、各種直流變換器等。 2.2數(shù)字電子技術(shù) 2.2.1數(shù)字電子技術(shù)概述 與模擬電路相比，數(shù)字電路具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、程序軟件控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。從目前的的發(fā)展趨勢(shì)來看，除一些特殊領(lǐng)域外，以前一些模擬電路的應(yīng)用場(chǎng)合，大有逐步被數(shù)字電路所取代的趨勢(shì)，如數(shù)字濾波器等。 數(shù)字電子技術(shù)目前也在向兩個(gè)截然相反的方向發(fā)展，一是基于通用處理器的軟件開發(fā)技術(shù)，比如單片機(jī)、DSP、PLC等技術(shù)，其特點(diǎn)是在一個(gè)通用處理器(CPU）的基礎(chǔ)上結(jié)合少量的硬件電路設(shè)計(jì)來完成系統(tǒng)的硬件電路，而將主要精力集中在算法、數(shù)據(jù)處理等軟件層次上的系統(tǒng)方法。 另一個(gè)方向是基于CPLD/FPGA的可編程邏輯器件的系統(tǒng)開發(fā)，其特點(diǎn)是將算法、數(shù)據(jù)加工等工作全部融入系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中，在“線與線的互聯(lián)”當(dāng)中完成對(duì)數(shù)據(jù)的加工。 2.2.2數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用 數(shù)字電子技術(shù)一直是電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。近年來，隨著微電子和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已滲透到了科研、生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法在經(jīng)歷了由分立元件、SSI、MSI、LSI到VLSI的系列演變之后，數(shù)字器件也經(jīng)歷了由通用集成電路到專業(yè)集成電路（ASIC）的演化。目前，隨著數(shù)字集成技術(shù)和EDA、SOC等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論和方法也在相應(yīng)的變化和發(fā)展。 3.電子技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用 3.1電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA——Electronic Design Automation)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展為先導(dǎo)，匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、微電子工藝與結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科最新成果的先進(jìn)技術(shù)，它是在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)上開發(fā)出來的一整套電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件工具。 EDA技術(shù)是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)等技術(shù)發(fā)展來的。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)。由于設(shè)計(jì)的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這既有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，又減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計(jì)的一次性成功率。在EDA技術(shù)使用ASIC芯片，它可以很容易地轉(zhuǎn)由掩模ASIC實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也大為降低。 硬件描述語言(HDL)是EDA技術(shù)的重要組成部分，是用文本的形式來描述數(shù)字電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和信號(hào)連接的一類語言，類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言形式和結(jié)構(gòu)形式。超高速集成電路硬件描述語言(VHDL--VHSIC Hardware Description Langnage)具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，用VHDL進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過多的時(shí)間和精力。采用硬件描述語言作為設(shè)計(jì)輸入和庫(kù)(LibraIy)的引人，由設(shè)計(jì)者定義器件的內(nèi)部邏輯和管腳，將原來由電路板設(shè)計(jì)完成的大部分工作故在芯片的設(shè)計(jì)中進(jìn)行。由于管腳定義的靈活性，大大減輕了電路圖設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)的工作量和難度，有效增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性，提高了工作效率。并且可減少芯片的數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高了系統(tǒng)的功能和可靠性。 EDA技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和研究方向：把邏輯綜合和布圖工藝結(jié)合起來進(jìn)行高層次的綜合。布圖研究向縱深發(fā)展，時(shí)延約束、性能優(yōu)化、時(shí)鐘偏差以及噪聲串?dāng)_等成為布圖算法的必須考慮因素。在深亞微米工藝下互連線的延遲已超過了門的延遲，在對(duì)芯片進(jìn)行電氣性能模擬時(shí)必須考慮傳輸線。傳輸線的延遲模型、關(guān)鍵路徑的延遲估算和時(shí)延分析是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。傳輸線本身也推動(dòng)了模擬技術(shù)的發(fā)展，其中AWE(Asymptotic Waveform Evaluation)方法及其改進(jìn)是針對(duì)互連線模擬的有效方法。此外，低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、模擬電路的EDA工具的發(fā)展和軟硬件IP核也是EDA技術(shù)未來的發(fā)展方向。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展以及EDA設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，在單個(gè)芯片上集成CPU、DSP存儲(chǔ)器和其他控制功能的片上系統(tǒng)正處于高述發(fā)展中。未來的電子技術(shù)開發(fā)方式必然是高度層次化、綜合化和自動(dòng)化的，新器件的涌現(xiàn)和新的開發(fā)方式的進(jìn)步是相互依存、相互促進(jìn)的，它們會(huì)隨著科學(xué)的發(fā)展不斷的更新和完善。 3.2爐溫控制系統(tǒng)
3.3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 4.電子技術(shù)的發(fā)展前景 |
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等于給定電位器（給定元件）的輸出電壓
（相當(dāng)于期望爐溫），比較電路（比較元件）的輸出電壓
，電動(dòng)機(jī)連同調(diào)節(jié)閥門（執(zhí)行元件）靜止不動(dòng)，煤氣流量一定，實(shí)際爐溫保持恒定。如果改變工件的數(shù)量，使加熱爐的符合改變，而煤氣流量一定時(shí)未改變，則實(shí)際爐溫就要發(fā)生變化，于是
，經(jīng)放大后的電壓加在電動(dòng)機(jī)兩端，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)即帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度 變化，從而使煤氣供給量發(fā)生變化，使實(shí)際爐溫改變，最終回到期望溫度。其中工件數(shù)量、環(huán)境溫度及煤氣壓力的變化都是影響實(shí)際爐溫的干擾因素。
