集成电路反向设计范例6篇

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集成电路反向设计

集成电路反向设计范文1

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

集成电路反向设计范文2

从产业价值链分工来看,IC产业可分为设计、晶圆生产、封装和测试、专用材料与设备、销售几个主要环节。其中典型的企业形态包括整合元件制造商(IDM),如龙头企业英特尔(Intel);无晶圆芯片公司(Fabless),如龙头企业高通(Qualcomm);专业的晶圆代工厂(Foundry),如龙头企业台积电(TSMC);以及IC领域专业的IP授权公司,如龙头企业ARM。从IC产业涉及的知识产权形态来看,典型的权利类型包括:专利、商标、版权、商业秘密,以及体现行业特色的集成电路布图设计。以上权利形态为集成电路的知识产权保护提供了丰富的菜单,以下分别分析。

一、集成电路的专利保护

和其他产业类似,专利也是IC产业中对技术创新保护强度最大的知识产权类型。

IC产业的核心产品暨半导体芯片和半导体器件存在一个显著特点,即一旦上市,就存在被反向工程的极大可能。不仅大型的IC公司自身拥有较强的反向工程实力,小型的IC设计公司也可通过与专业反向工程公司合作而充分解剖、了解其他公司的芯片设计和封装。

专利不仅可以用来保护集成电路的内部电路连接关系,还可以保护器件结构、功能模块连接关系、芯片内的信号处理流程和方法、芯片封装结构和方法等。以封装为例,每一种IC封装技术均存在大量的专利竞争。因为封装与硬件结构有关联,在有实用新型制度的国家,实用新型专利因其授权迅速等特点,在IC封装领域被大量申请。IC电路设计领域也是IC类专利布局的重点,几种典型的IC产品包括微处理器、存储器、逻辑器件、模拟器件相关电路专利在五大局(中美欧日韩)的专利总量均数以万计。典型企业为高通公司,在通用微处理器领域布局的数千件电路专利,不仅促进和保障了公司的芯片销售增长,并可获取巨额的专利许可收入。再以IC制造为例,晶圆制造是集成电路产业中工艺最复杂、投资最大的环节,该环节的技术创新成果也可能存在适合申请专利的机会。例如:由于IC制造会通过几百道工艺步骤来完成,工艺的改进,包括各种参数、材料及顺序等的变化都会影响到芯片的良率及成本,并且有时直接会导致器件结构的改进,这些改进中蕴含着大量专利申请的机会。

IC产业的专利诉讼虽不像智能手机领域那样密集,但也时有发生,并对关联产业产生巨大影响。例如英特尔和超微(AMD)的专利诉讼对PC产业的影响,高通和博通(Broadcom)的专利诉讼对手机产业的影响,矽玛特(SigmaTel)和炬力的诉讼对MP3产业的影响。

因此,对于IC产业的从业者来说,研究各司法辖区的专利法规要求和自身的技术特点,将满足专利申请条件并适合专利保护的技术及时充分地部署适当的专利类型,并发展与自身产业地位和愿景匹配的专利策略,是妥善利用知识产权保护的关键举措之一。

二、集成电路的商标保护

和所有产业一样,商标是IC产业各公司品牌的载体,而IC产品/包装上标示的商标可能是公司总商标和/或产品子商标。IC产业的核心产品包括半导体芯片和半导体器件,这些半导体产品的销售渠道包括:原厂采购、授权经销、分销商市场。在分销商市场上,翻新半导体芯片和假冒半导体器件是具备良好的品牌美誉度和产品声誉的IC企业开展品牌保护所整治的重点对象。

根据美国半导体行业协会(SIA)的统计,全球约1%-3%的半导体销售收入涉及假冒产品,这些假冒产品对于最终产品质量、消费者安全乃至公共安全(例如因假冒控制芯片失效引发的汽车事故)均有不可低估的影响。IC产业的假冒情况和行业荣景密切相关,例如2001-2007年IC产业处于扩张时期,芯片销售与假冒器件同步增加;2008-2009年IC产业随全球经济衰退而萎缩,假冒器件也大幅减少;2010年IC产业营收大增33%,而相关报告显示假冒器件剧增152%。IC产业的打假,除了整顿实体分销商市场,规范授权经销商之外,对于通过电商渠道的售假也需加强监控和打击,目前全球有一些品牌保护公司可以提供相关专业服务。另外,IC产业联盟如SIA和世界半导体理事会(WSC)也均设有专门的反假冒工作组(ACTF),IC产业成员也可通过联盟合作共同打假,净化产业环境,促进IC产业的健康发展。品牌保护和反假冒对于中外IC企业的持续经营同样重要。

除了建立公司内部的产品反假冒工作体系,并与专业品牌保护公司、相关产业联盟及相关政府机构密切合作,IC企业的商标工作还应关注自身商标布局的完善,包括重要产品体系的商标布局和不同司法辖区商标布局策略的选择。在关注商标权的同时,也需要适当开展域名监控,利用在先商标权利阻止他人的恶意域名攀附或其他不正当竞争行为亦应列入常规的商标保护举措。

三、集成电路的版权保护

通常而言,人们一般认为IC产业主要和硬件相关,较少涉及版权事务。对于半导体芯片或器件本身而言,这个理解基本正确,虽然半导体芯片或器件通常都有产品手册(datasheet),但受制于产品说明有限的表达方式,通常半导体产品手册并没有很强的独创性,不同IC公司的产品手册出现一些“如有雷同,纯属巧合”的内容也属正常。

然而,现今的IC产业,亦存在一些专业的IC软件公司,专门开发IC工具软件和/或应用软件。另外,典型的IC芯片公司内部,亦常设有软件开发团队,负责专门开发IC芯片配套的驱动软件和应用软件。对于这些IC工具软件/应用软件/驱动软件,软件著作权乃至在某些司法辖区允许的软件相关专利均是重要的知识产权保护手段。

四、集成电路的商业秘密保护

商业秘密大概是IC产业最重要的知识产权形态之一,尤其对于IC产业中的晶圆生产、专用设备和材料企业来说更是如此。IC产业的先进制程和高精设备,很多都是在严格保密的环境中设计并使用,理论上通过完善的物理安全、信息安全手段,加上妥善的规章制度和人员管理措施,力图长期保障核心技术秘密从而构建产业内的核心竞争力。

然而,不得不承认的是,现实中商业秘密可能是最难以有效保护的知识产权类型,再严密的保护措施也可能有疏漏之处。而且在IC行业竞争激烈、人员流动频繁的背景下,商业秘密的保护尤其面临压力。几年前台积电对中芯国际的商业秘密诉讼狙击集中反映了IC行业商业秘密之争的激烈,该案件甚至在一定程度上影响了全球晶圆代工行业的发展格局,尤其是中国晶圆制造业的发展。

IC企业的商业秘密保护大致面临两个重要选择:1、对于某重要的技术创新,是申请专利还是选择保密或者两者结合,在组合中,如何适当地分割专利保护领域和商业秘密保护领域?2、如何有效地构建技术手段、规章制度、人员管理措施来防止商业秘密流失,如果流失,如何将损失和影响降到最低?这两个问题需要IC企业的业务管理者、技术专家、IP人员、法务乃至HR共同商讨,制定出适合本企业的方案。例如:通过规章制度和人员管理、IT管理等来防止员工将任何有可能是商业秘密的内容带出或带入公司,并且定期对员工进行宣导,加强员工的商业秘密防范意识。

五、集成电路的布图设计保护

集成电路布图设计(亦称线路布局、拓扑图、掩模作品、光罩作品)是IC产业特有的知识产权类型。相比于软件产业的软件著作权,布图设计可以说是为IC产业量身定做的权利类型。作为工业产权家族的新成员,布图设计专有权最早诞生于1984年的美国,随后世界上各主要工业国家纷纷立法设立该项专有权,并被WTO的TRIPS条约所吸纳,成为各成员国的一项法定义务。中国在2001年颁布《集成电路布图设计保护条例》,正式确立了集成电路布图设计专有权在中国知识产权体系中的位置。

相较于在专利领域的活跃,IC企业在布图设计领域的申请和诉讼在规模上非常有限。以中国为例,从申请数据比较来看:自2001年《集成电路布图设计保护条例》实施至今,国家知识产权局公告登记的布图设计尚不足七千件;从诉讼数据比较来看,目前从法院系统能查询到的案由为侵犯集成电路布图设计专有权的一审案件不足十件。有学者认为,在集成电路新产品遍布于世的信息时代,集成电路布图设计的立法似乎只具有一种象征意义,人们并没有踊跃地选择这种保护模式。

作为IC产业特有的IP类型,集成电路布图设计申请量的相对低迷和诉讼案的相对沉寂表明,与专利、商标、版权等大众化的知识产权权利类型相比,布图设计作为一种法定的知识产权形态,其在IC产业知识产权保护与管理的价值尚需进一步挖掘。然而毋庸置疑的是,正是这样一种特殊权利类型的存在,为IC产业中的IC设计公司保护其具有独创性的布图设计提供了保障,避免了在其他知识产权类型覆盖之外的领域,独创性的布图设计被大量抄袭。令人遗憾的是,为数不少的涉足IC设计的公司,包括一些全球领先的IC企业,并未认真考虑布图设计的申请和运用,造成面对抄袭却缺乏有力的法律武器去打击侵权的局面。

集成电路反向设计范文3

[关键词]集成电路,布图设计,知识产权,集成电路保护法

集成电路是微电子技术的核心,是现代电子信息技术的基础。集成电路的应用极为广泛,计算机、通讯设备、家用电器等几乎所有的电子产品都离不开集成电路。自20 世纪后半叶以来,集成电路工业在许多国家的国民经济中发挥着越来越重要的作用。我国当前也十分重视集成电路工业的发展。

2000 年6 月27 日,国务院颁布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》提出:“集成电路设计产品视同软件产品,受知识产权方面的法律保护。”①但我国现在还没有类似《计算机软件保护条例》那样的单行法规用来保护集成电路设计产品。而利用现有的知识产权法律,是将集成电路设计产品作为作品用著作权法来保护,还是将之作为发明用专利法来保护? 这个问题我国尚无明确规定,还需要根据集成电路设计产品的性质和特点,来确定其应适用的法律。

本文对集成电路设计产品的性质和特点进行分析,不仅符合我国当前大力发展集成电路工业及即将加入世界贸易组织的形势需要,也希望能为我国制订集成电路保护法提供一些立法参考。

一、集成电路布图设计的知识产权性质和特点

集成电路设计产品,指的是集成电路生产过程中的布图设计这一中间产品。布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节,它的开发费用一般要占集成电路产品总投资的一半以上。不法厂商抄袭他人的布图设计,就能仿造出相同的集成电路产品,而其成本却比原开发者的少得多。这种抄袭行为严重损害了产品开发者的利益,而传统的物权法却对之束手无策。这是因为布图设计具有无形财产的性质特点,必须利用知识产权法予以保护。发达国家的立法部门出于对集成电路工业的关注,于20 世纪70 年代末开始研究对布图设计给予专有权的法律问题。20 世纪80 年代,美国、日本等集成电路工业发达的国家陆续颁布法律,保护布图设计权,将集成电路布图设计保护法作为知识产权法中的一个新的部门。20世纪90 年代中期,我国已开始起草集成电路布图设计保护法,但由于种种原因,至今尚未颁布。从目前的形势看,我国需要在知识产权法律体系中增加这部法规。布图设计是独立的知识产权客体,其性质和特点表现为以下方面:

(一) 布图设计是智力劳动的成果

集成电路( Integrated Circuits) 英文简称IC ,也有人习惯将之称为芯片。通俗地说,集成电路就是一种电子电路产品,它的各种元件集成在一个固体材料中并作为一个整体单位来执行某种电子功能。这种电路高度集成地组合和联结若干电子元件,缩小电路的尺寸,加速电路的工作速度,降低电路成本和功耗。

集成电路布图设计,简称布图设计(Layout Design) ,是指集成电路中多个元件,其中至少有一个是有源元件和其部分或全部集成电路互连的三维配置,或者是为集成电路的制造而准备的这样的三维配置。②通俗地说,布图设计就是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的几何图形排列和连接的布局设计。

布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节,设计工程师们根据集成电路所要执行的功能设计集成电路的结构。布图设计是艺术创造力与精密的电子工程技术融合的产物。在设计中,设计人员借助计算机模拟,把数以千万计的线路组成部分一而再、再而三地调整位置,安排这些线路的组合,使一个芯片中能包含更多的元件,具有更强大的功能,以求生产效率的最大化和芯片体积的最小化。在早期的集成电路生产中,布图设计被绘制在掩膜上。掩膜(Mask) 如同一张摄影底片,是将要置放到芯片中的线路的底片。布图设计固定在掩膜上,该掩膜就成为制造芯片的模版,是制造集成电路的中间产品。这种掩膜也曾是工业间谍千方百计想要窃取的目标。③随着科技的发展,目前的集成电路布图设计更多的是以编码方式储存于磁盘、磁带等介质生产集成电路已经有些过时了。

从上述布图设计的创作过程可以看出,布图设计是设计工程师们根据集成电路所要执行的功能而设计的集成电路的结构,它无疑是智力劳动的产物。

(二) 布图设计是无形的

布图设计是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的排列和连接的布局设计。布图设计可以固定在磁盘或掩膜上,也可以固定在集成电路产品中,但这些磁盘或集成电路只是它的物质载体,布图设计本身是无形的。这就如同作品可以固定在书本或磁盘上,而作品本身是无形的。布图设计的无形性特点,是它成为知识产权客体的主要原因。

布图设计虽然是无形的,但它也同其他无形财产一样,具有客观表现形式和可复制性。布图设计若要得到法律的保护,也必须具有一定的表现形式,必须固定于某种物质载体上,为人们感知,并可以复制。在集成电路产品的生产中,布图设计被固定于磁盘或掩膜中,并被大量复制于集成电路产品内。

(三) 布图设计具有创造性和实用性

布图设计只有具有创造性,才受法律保护。已颁布布图设计保护法的国家,一般均在其法律中兼采著作权法的创作性(原创性) 和专利法的创造性和新颖性的要求,又依据布图设计自身的特点而加以变化,确定布图设计的创造性要求。⑤受法律保护的布图设计,要求必须是设计人自己创作的,有自己的独特之处。此点借鉴著作权法的创作性要求。

同时,布图设计的创造性还要求,受法律保护的布图设计,与以往的布图设计相比,要有一定的进步性和新颖性。布图设计要应用于工业实践,若无进步性和新颖性,也就没有予以知识产权保护的必要。不过,布图设计的创造性和新颖性,不必达到专利法要求的标准,只要比以往的布图设计有一定的进步性和不同,就可以得到法律保护。这是因为,集成电路产品的更新换代表现为集成度的不断提高,在同样体积的芯片上布局更多的元件以增强功能、降低能耗。新的集成电路产品,不过是比原来的产品集成度高,不可能是前所未有的,也不大可能达到突出的实质性特点和显著的进步。所以,已颁布集成电路保护法的国家,均不直接采纳专利法中的创造性和新颖性的标准,而是降低要求,以适应实际情况。

集成电路是应用广泛的工业产品,布图设计是其生产过程的一个重要环节,是中间产品,布图设计的实用性是非常明显的。

(四) 布图设计是独立的知识产权客体

布图设计是独立的知识产权客体,有着自己的特点。因而,已颁布集成电路保护法的国家,基本上不引用著作权法或专利法来保护它,而是依据其特点,制订单行法规,将之作为独立的客体予以保护。

美国是当今世界上半导体工业最发达的国家,也是最先对集成电路布图设计予以立法保护的国家。1984 年美国颁布了《半导体芯片产品保护法》(“Protection of Semiconductor Chip Products Act”) ,并于1984 年11 月8 日起实施,确认了布图设计专有权。这部法律虽然作为《美国法典》第17 编(版权法) 的最后一章,即第9 章,但它实际上是一个独立的体系,既不属于版权法体系,也不属于专利法体系。布图设计权不是版权,而是作为与版权近似的一项独立的权利(copyright - like) ,受特殊保护(suigeneris potection) .⑥在美国1984 年《半导体芯片产品保护法》的影响下,日本于1985 年5 月31 日颁布了《半导体集成电路的线路布局法》。日本的这部法律在立法体例和内容上均与美国法相似,既不隶属于版权法,也不隶属于专利法,而是自成体例,以单行法规的形式出现。

二、布图设计与其他相关知识产权客体的比较

在众多的知识产权客体中,布图设计与发明、作品较为接近。但它也有与发明等不同的特性。从布图设计与其他相关知识产权客体的比较中,可以进一步分析布图设计的特点。

(一) 布图设计不同于发明

布图设计是科技领域中的一种智力劳动的成果,又直接应用于工业生产,在知识产权诸多客体中,它与发明最接近。但与发明不同的是,布图设计只是中间产品,是制造集成电路产品中非常重要的一个环节,不具有独立的功能。因而,布图设计不能单独取得专利。

含有布图设计的集成电路产品,组装成能完成一定任务、具有特定功能的零件或设备产品,若具备专利法规定的发明的条件,可以作为发明获得专利。

在实践中之所以不将集成电路产品作为发明,用专利法来保护,原因在于:对集成电路产品而言,取得专利的条件过于严格,只有极少数的集成电路产品能获得专利,而绝大部分集成电路产品缺乏作为专利保护的发明所必需的创造性和新颖性。

集成电路产品的发展,基本表现在不断地提高集成度、节约材料、降低能耗上。现在的集成电路产品,由于工艺水平的提高,集成度越来越高,其体积和外形越来越小。虽然对于设计者来说,将几十万甚至上亿个元件布置在一小片半导体硅晶片上,要花费不少心血,但这种布图设计的创造性水平却不一定能达到专利法所要求的高度,集成度高未必就一定具备专利法上的创造性。在实践中,一些非常先进和尖端的集成电路产品也未能获得专利。

另外,在布图设计中,设计人员常常采用一些现成的单元电路进行组合。这些单元电路在实践中已为人们熟知,其中一些甚至已经是最优化设计,其表现形式是有限的、甚至是唯一的,要追求电路的最佳功能状态只能选择这些已经成型的单元电路,由现有的单元电路模块组合成的集成电路若作为组合发明去申请专利,则大多数难以达到专利法要求的取得意想不到的效果的条件。⑦

(二) 布图设计不同于作品

集成电路的布图设计图纸,可以依照著作权法作为产品设计图纸作品而受到保护。布图设计本身,却不同于作品。布图设计虽然有着与作品类似的创作性和可复制性的特点,但布图设计也有着不同于作品的特点。

布图设计与作品的区别主要有以下几点:

1. 布图设计的表现形式极为有限,而作品的表现形式则是丰富多采的。集成电路由一系列电子元件及连结这些元件的导线所组成,是执行一定电子功能的电路。基于其使用目的,其元件的布局、图形的大小,都由集成电路产品的电参数和生产工艺技术水平决定,因此布图设计的表现形式极为有限。若突破这些限制,由设计师任意发挥,则创作出的布图设计就没有工业实用性。这就不同于著作权法中的一般作品。一般作品是由语言、文字、图形或符号构成的,表现一定的思想。同一思想可以有多种表现形式,著作权法保护的就是思想的表现形式。因此,将有限表达形式的布图设计作为作品看待,显然是不妥的。⑧

2. 布图设计也不适宜直接用著作权法保护。集成电路是一种电子产品,布图设计是其产品制造中的一个环节,因而集成电路及其布图设计是一种纯功利主义的实用物,不符合著作权法关于保护对象的要求。若将布图设计归入绘画、雕塑等造型艺术类作品中,则违背了著作权法的原则。在实践中,美国有人就曾提议修改版权法将布图设计列入绘画和雕塑作品而被拒绝。⑨再者,布图设计不需要作品那样长的保护期。如果将布图设计作为作品来保护,则会因著作权法保护的期限过长而不利于集成电路产业的发展。而且,由于集成电路产品更新换代很快,过长的著作权保护期对之也不必要。另外,若将布图设计列入作品,则在集成电路工业实践中广泛利用的反向工程,就会因其是对作品的复制而被认定为侵权,这不利于集成电路工业的发展。

3. 布图设计不仅要具有创造性(原创性) ,还必须具有先进性和实用性,才能得到法律的保护。依照著作权法,有原创性的作品均受保护,哪怕这种创造性的分量十分微小。著作权法并不要求作品必须有先进性和新颖性。⑩而作为实用产品的集成电路及其布图设计,无先进性就无受保护的必要。

(三) 布图设计不同于技术秘密

含有布图设计的集成电路虽然是一种科技产品,有一定的布图设计技术,但该产品一旦出售,其布图设计就公开了,无法再作为技术秘密予以保护。因为无论采用何种封装技术,持有该集成电路产品的人都可用适当的方法了解和复制其内部的布图设计。

总之,布图设计因其自身具有的独特性,而成为一个独立的知识产权客体。

注释:

[①]《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》第50 条。

[②]参见世界知识产权组织《集成电路知识产权保护条约》第2 条。

[③]参见埃弗雷德·M·罗杰斯、朱迪思、K·拉森:《硅谷热》,范国鹰等译,经济科学出版社1985 年版,第13~27 页。

[④]参见邝心湖:《集成电路技术现状与展望》,《电子知识产权》1993年第期;Christie ,Andrew , Integrated Circuits andTheir Contents : International Protection ,London :Sweet and Maxwell ,1996 ,p. 3.

[⑤]参见美国1984 年的《半导体芯片产品保护法》(“Protection of Semiconductor Chip products Act”) 、日本1985 年的《半导体集成电路的线路布局法》。

[⑥][⑨]See Christie ,Andrew , Integrated Circuits and Their Contents : International Protection ,London : Sweet and Maxwell ,1996 ,p. 5 ,p. 3.

[⑦]参见郭禾:《试论我国集成电路的法律保护》, 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。

[⑧]参见刘春茂等:《中国民法学·知识产权》,中国人民公安大学出版社1997 年版,第27~28 页;郭禾:《试论我国集成电路的法律保护》, 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。

[⑩]参见德利娅·利普西克:《著作权与邻接权》,联合国教科文组织译,中国对外翻译出版公司2000 年版,第43~44 页。

[⑦][⑨]参见方美琪主编:《电子商务概论》,清华大学出版社1999 年版,第289 页,第294~295 页。

[⑧]参见陈建民:《网络服务者在什么情况下承担侵权责任》, 《电子知识产权》2000 年第5 期。

[10][13][14][27][28]参见薛虹:《网络时代的知识产权法》,法律出版社2000 年版,第270 页,第209~210 页,第270 页,第273页,第272 页。

[11]See White paper , pp. 114~124.

[15]See DMCA , art . 512.

[16]See DMCA , art . 512 (i) .

[17]See DMCA , art . 512 (a) .

[18]See DMCA , art . 512 (b) .

[19]See DMCA , art . 512 (c) .

[20]See DMCA , art . 512 (d) .

[21]See DMCA , art . 512 (e) .

[22]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce , art . 12~15.

[23]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce , art . 12.

[24]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce , art . 13.

[25]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce , art . 14.

[26]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce , art . 15.

[29][2000]C. T. L. R. ISSUE2NENS SECTION :NATIONAL REPORTS N - 8.

[30]See Singapore E - Transaction Act (1998) ,sec. 3.

[32]参见《关于审理涉及计算机网络著作权纠纷案件法律适用若干问题的解释》第4条。

集成电路反向设计范文4

关键词:TDA2822M 放大 扩音器

中图分类号:TN79 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(a)-0076-01

扩音器主要用于教学、导游、户外活动。于1950年由雷威发明。最初的扩音器,使用电子管,体积庞大,重量不轻。随着电子元件不断微型化、集成化,便携式扩音器也运行而生,体积虽小,声音一点也不逊色。便携式扩音器是指便于携带比较方便的,大都具备体积较小、操作简单明了的一种扩音装置。该文制作的扩音器是采用TDA2822M功放集成电路及其元件组成,它与市场上普通的腰带式扩音机好很多,声音很有浑厚力。

1 TDA2822M小功率集成功放电路介绍

TDA2822M是意法半导体(ST)早期专门为便携式录放音设备开发的双通道单片功率放大集成电路,具有低交越失真(low crossover distorsion)和低静态电流的特点,适用于立体声线路(stereo)和单声道桥式放大(BTL)方式。TDA2822M还有一个独特之处就是工作电压范围很宽,在1.8~15V范围内都可以正常工作,不过除非是用于耳机放大器,最好还是让TDA2822M工作于3V以上电压。TDA2822M是采用双列直插8脚封装(DIP8)和贴片式(SOP8)封装。TDA2822M的管脚功能及图,见图1。

(1)脚是正相输出端。

(2)电源。

(3)脚是正相输出端。

(4)地。

(5)脚是反向输入端。

(6)脚是正相输入端。

(7)脚是正相输入端。

(8)脚是反向输入端。

2 电路原理图

图1上所示电路为便携式扩音机电路原理图,驻极体话筒MIC将拾取的声音信号转换成电信号后,经C1和W从U1的⑦脚引入,经U1音频放大后,推动喇叭发音。本机接成BTL输出电路,这对于改善音质,降低失真大有好处,同时输出功率也增加了4倍,当3V供电时,其输出功率为350mW。

3 器件的选择

对元器件的选择无特殊要求,MIC是驻极话筒,驻极话筒是一种用驻极体材料制作的新型话筒,具有体积小、频带宽、噪声小、灵敏度高等特点。驻极话筒的输出线分别是源极S和漏极D,可用万用表的R*100档测试其好坏,分别用万用表的两只表笔接驻极话筒的两个极,用嘴轻轻对准话筒吹气,若指针偏转较大说明话筒的灵敏度高,宜选用;若指针偏转较小或者不偏转,说明此话筒不宜选用。电阻选用1/4W或1/8W的都可以,电容均选用耐压为10V的,为的是减小电路板的面积(图中那个1μF的电容可以选择50V以下的),另外需要注意的是:功放集成块要选择TDA2822M,要注意那个“M”,有“M”的比没有“M”的音质、性能等方面好。

4 组装与调试

(1)学习原理图。了解电路工作原理,所用元件的种类、规格、数量。

(2)元件识别与检测。按正确的方法检测各类原件的好坏,如有不合格原件,及时更换。

(3)元件的组装。将测试完的元器件按照电路原理图安插在相应的位置上,安插顺序按照“从小到大、从低到高”原则进行。特别注意有极性元件不能插反,如电解电容、驻极话筒和集成电路等。焊接的时候要注意不要把不相连的点连接,焊接的时候烙铁的温度不要太高,焊接的时间不要太长,以免焊盘脱落和在焊接的时候就把器件烧坏。

(4)电路的调试。在焊接之后要对电路进行检测,看有没有断路和短路的,要是有需要对电路进行修改。然后进行通电,电源用2节1.5V电池串联,电池盒引出的红线接电路板的电源,黑线接电路板的地,此时电源指示灯LED发光,对话筒轻轻讲话,扬声器能听到清晰的声音,如果不能出现上面的现象,调节电位器RP1,若还没有反应,需要检查电路连接是否正确,组装完的便携式扩音器如图2所示。

参考文献

[1] 唐静.实用模电电子技术项目教程[M].上海:上海交通大学出版社出版,2013.

集成电路反向设计范文5

关键词:PIC16F873;ZLG7289A;升降速曲线的优化;抗干扰技术;控制系统

中图分类号:TM383.6;TP368.1 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)12-175-04

Stepping Motor Control System Based on PIC16F873 MCU

HUANG Fa1,KONG Xiuhua2

(1.Training Center for Vocational Skills,Weihai Vocational College,Weihai,264210,China;

2.Shandong Jiaotong University,Weihai,264200,China)

Abstract:Stepping motor controlled by single chip computer is applied widely in various motion control system because of the characteristics of flexible function,accurate outputting pluse and strong real-time etc.PIC16F873 is used in the design,stepping motor speed can be changed by data and instructions entered through the keyboard and can be continuously changed by rotating button,working mode and setting of motor is real-time displayed.The variation of unreasonable pulse frequency causes the matter that system can not realize accurate location in the course ofrise and fall-speed of stepping motor.The matter is solved by adopting an optimized method.Driving circuit of stepping motor is optimized,anti-interference technique is adopted in software and hardware.The whole system runs stably and reliably.

Keywords:PIC16F873;ZLG7289A;optimization of the rise and fall-speed;anti-interference technique;control system

0 引 言

单片机控制步进电机具有功能灵活多样,脉冲输出准确,实时性强等特点,通过软件设计可以实现各种复杂的控制,其系统成本较低,近些年来已被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。

在实际应用中,若步进电机在升降速时,脉冲频率的变化不合理,就会使电机失步或者过冲,使系统无法做到精确定位;同时,由于系统快速性的要求,电机需要很快地完成加减速过程。

这里设计了基于PIC单片机的步进电机控制系统,分析快速性最好的指数型加减速曲线在实际系统中的应用规律,提出了一种升降速曲线的优化方法,采用了硬件、软件抗干扰技术措施。可以通过键盘输入数据与指令,并能通过旋钮方便地实现电机的连续调速,实时设置与显示步进电机的工作方式。

1 控制系统总体方案设计

系统功能原理示意图如图1所示。

图1 系统功能原理示意图

在该系统中由单片机直接输出电机的各相控制脉冲序列,光耦进行必要的光电隔离,采用分立元件构成功率MOSFET管驱动电路,带动电机转动。键盘接口与LED显示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289实现。既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速,也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调节,还能通过上位微机实现对电机工作方式的调整与控制。

2 硬件电路设计

2.1 控制电路设计

控制芯片采用PIC16F873,该单片机具有抗干扰能力强,超低功耗。芯片自带硬件看门狗,具有高速SPI通信端口,6通道10位A/D转换,2路PWM输出,8 KB容量的FLASH存储器,368 B容量的SRAM,3个定时器,1个SPI串行通信口。由于单片机内部的资源丰富,性价比高,能够满足该设计的要求,而且减少硬件电路的设计,提高工作效率。单片机的外部引脚定义以及在该设计的资源分布如图2所示。

图2 PIC16F873单片机外部引脚分布

RA0口外接4.7 kΩ的可调电位器,利用单片机内部的模/数转换功能转换成数字量,进而控制输出脉冲频率的高低,完成步进电机速度的“连续”调节。过流检测的结果直接引入到RB6,通过中断实现对电流的快速控制。

2.2 驱动电路设计

功率MOSFET管的部分驱动电路如图3所示。

图3 由分立元件构成的功率MOSFET管驱动电路

由于功率MOSFET管栅极电容的存在,对该管的驱动电流实际表现为对栅极电容的充、放电。图中电路的设计可改进功率MOSFET管的快速开通时间,减少在前级门电路上的功耗,提高了驱动电流的前后沿陡度,能够改善高频响应。

栅源间过压保护齐纳二极管的稳压值为15 V。功率MOSFET管栅源间的阻抗很高,工作于开关状态下的漏源间电压的突变会通过极间电容藕合到栅极而产生相当幅度的VGS脉冲电压。这一电压会引起栅源击穿造成管子的永久损坏,如果是正方向的VGS脉冲电压,虽然达不到损坏器件的程度,但会导致器件的误导通。为此,要适当降低栅极驱动电路的阻抗,在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20 V而又接近20 V的齐纳二极管,防止栅源开路工作。

为了抑制功率管内的快恢复二极管出现反向恢复效应,在电路中接入4只快恢复二极管。其中,反并联快恢复二极管的作用是为电机相绕组提供续流通路,其余2只是为了使功率MOSFET管内部的快恢复二极管不流过反向电流,以保证功率MOSFET管在动态工作时能起正常的开关作用。

2.3 显示与按键处理电路

在单片机应用系统中,键盘显示接口技术已经比较成熟,相对于并行方式,串行扩展接线灵活,占用单片机资源少,系统结构简化,极易形成用户的模块化结构。现代单片机应用系统广泛采用串行扩展技术。ZLG7289A是具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位共阴式数码管或64只独立LED的智能显示驱动芯片。单片即可完成LED显示p键盘接口的全部功能。ZLG7289A采用串行方式与微处理器通信。串行数据从DIO引脚送入芯片,并由CLK端同步。当选信号变为低电平后,DIO引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入ZLG7289A的缓冲寄存器。

应注意的是ZLG7289A应连接共阴式数码管,在应用中无需用到的数码管和键盘可以不连接,省去数码管和对数码管设置消隐属性均不会影响键盘的使用。整个电路无需添加锁存器、驱动器、寄存器等,耗电较小,软件设计中也无需进行显示译码,省去了静态显示扩展芯片,大大节省了MCU的占用时间,因而使用更方便,适于推广。

本电路设计中仅采用4×4键盘和4位数码管,已完全满足设计需要。PIC16F873单片机与ZLG7289接口示意如图4所示。

2.4 硬件电路抗干扰设计

2.4.1 PCB的抗干扰设计

(1) 当集成电路在工作状态翻转时,其工作电流的变化很大。集成电路电源线的电感会阻止电流的瞬态变化,从而影响集成电路的响应速度。与此同时集成电路芯片的瞬态变化电流流过环路面积较大电源线路时,将会产生较为强烈的对外辐射噪声。由于各集成电路很可能会流经相同的线路,在此线路上存在较大的公共阻抗,从而产生较严重的阻抗耦合干扰。除电源系统输出端采用电解电容与高频瓷片电容并联去耦外,还应包括MCU与数字集成电路去耦、电源走线末端去耦等措施。具体做法如下:电源输入端接10~100 μF的电解电容。在集成电路的电源输入端和接地端之间接0.01 μF陶瓷电容。在Vcc与电源地之间安放一个0.1 μF的瓷片去耦电容。

图4 PIC16F873单片机与ZLG7289接口示意图

(2) 合理布线是提高单片机系统抗干扰的最主要措施。电源系统在PCB上的走线较长,当电磁噪声感应到电源系统,将可能导致系统内诸如触发器、反向器等电路的状态改变,从而使系统产生误动作。另一方面,电源系统上产生的快变大电流,也可能产生电磁能量的发送。设计时可按下列原则布线:电源线尽可能与地线平行,以减小供电环路面积,减小电源噪声的产生。对大电流的走线,尽可能将它们的宽度加粗,使传输压降减到最低。将不同电路功能区域的地分开走线,最后汇到主接触地点。数字地与模拟地应分开布线、单点连接。

2.4.2 电机驱动电路的抗干扰设计

为了防止电机产生的噪声引起干扰,将单片机定时控制电路和电机控制电路分成2块电路板,这样有利于抗干扰,并提高电控板的可靠性。电机驱动信号由PIC16F873智能运算后加至电机驱动器,通过电平转换芯片输出。MCU的几个输出端口加接的光电耦合电路“耦合”两边的“地”分割开来。电机的电源引线不要和其他引线捆扎在一起,避免绕过或覆盖电控板上的元器件而产生对复位信号的干扰,引起单片机死机。

3 软件设计

3.1 加减速优化设计

3.1.1 指数型加减速优化控制方法

步进电机运行时一定满足动力学方程:

Jθdf/dt+Dθf+Tl

式中:θ为步距角;J为转动惯量;Tl为负载转矩;Tm为输出转矩;f为频率。

每个频率下的最大输出力矩可以由电机矩频特性曲线得到,但是一般的矩频特性曲线是整体呈下降趋势的非线性曲线,不便于计算;所以在一定的频率范围内,采用直线来近似拟合它的特性,得到电机的输出转矩与频率的关系:

Tm=Tm0-af

这种近似的关系要根据电机自身的矩频特性曲线和一定频率范围内曲线的特性来确定。Tm0为电机的最大转矩,a为拟和直线的斜率。对于不同的电机和在不同的频率范围内,也可用二次函数或其他的函数近似表示它们之间的关系。

利用直线拟合矩频特性,通过牛顿跌代法和Matlab中的m-file编程,可计算得到加减速运行时每步所走的速度台阶,即步进电机的指数型加减速运行曲线。

3.1.2 提出新优化方法

由上面的理论方法得到的理论加减速曲线,对于负载比较大的系统,所需的加减速台阶数过多,过程复杂,消耗了大量的系统资源,同时步进电机也出现了明显的失步情况,其原因在于每个速度只运行一步,还没有完全稳定就运行到更高的速度,从而造成了系统的不稳定。

通过在实际工作中的经验,提出了一种升降速曲线的优化方法:电机的加减速趋势采用理论计算得到的指数加减速曲线趋势;上升和下降的台阶数分别取相应的理论优化曲线的一半,然后每个上升台阶走5步,每个下降台阶走3步,这样就可以保证电机正常运行,而且有较快的速度,同时减少了运行的台阶数,使曲线更简单;同时即使负载有少量的变化,电机也可以正常运行,使系统的鲁棒性更好。

3.2 软件中的抗干扰设计

3.2.1 “看门狗”程序

采用“看门狗”程序,防止单片机系统因干扰而产生持续异常甚至导致元器件和部件的损坏。“看门狗”必须在开机复位后,初始化前被激活,并且必须设置在主程序中,尽量避免放在中断程序或子程序中。

3.2.2 标志检测程序

单片机系统受干扰而导致出错后,若无法自动恢复,通常是由于RAM区数据被破坏的缘故。因此,可以利用数据RAM单元,设置检验标志,应用程序定期检查各标志位,若标志正确,相应功能程序继续运行;否则,进入初始化程序。

3.2.3 未使用存储器与中断地址的处理程序

若程序计数器出错而跳转到MCU的未用程序存储器空间,程序将按照其中的指令代码运行,会产生异常。处理办法有2种:填写软件中断指令,程序计数器落入该区域时,产生软件中断,将程序导入预定的程序入口地址;填写空操作指令,并最终跳转到初始化程序。

3.3 模块化结构设计

软件部分采用模块化结构设计。对步进电机转速的控制是通过定时器工作在中断方式实现的。定时器定时中断产生周期性脉冲序列,不是采用软件延时的方式,这样不占用MCU的时间。MCU在非中断时间内可以处理其他事件,只有在中断发生时才驱动步进电机转动一步。

根据步进电机励磁状态转换,采用查表法求出所需的输出状态,并以二进制码的形式依次存入单片机内部的存储器中,然后按照正向或反向顺序依次取出地址的状态字,送给PIC16F873的RA1,RA2,RA3,RA4,输出各励磁状态,经放大电路驱动步进电机,从而实现环形分配器的功能。

程序总体框架包括3部分:主程序、过流检测中断服务子程序、定时器中断服务子程序、以及其他子程序(包括正转、反转子程序、键盘显示控制子程序、A/D转换子程序等),由于篇幅限制,在此不再赘述。

4 结 语

在电机控制系统开发过程中,如果恰当地选取单片机的型号及各个电路模块,则一定能够简化设计过程,起到事半功倍的效果。该步进电机控制系统采用PIC16F873单片机,工作方式、转动速率及转矩数可以通过键盘输入,也可通过普通旋钮以及上位机调节。键盘与LED控制部分采用具有SPI接口的ZLG7289实现,简化了硬件电路。采用硬件、软件抗干扰技术措施和一种升降速曲线的优化方法,解决了步进电机在升降速过程中,脉冲频率的变化不合理,使系统无法做到精确定位的问题。系统工作可靠,具有通用性,适当改变输出口各位控制端,便可控制不同相数的步进电机。

参考文献

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[6]白恩远,王俊元,孙爱国,等.现代数控机床伺服及检测技术[M].北京:国防工业出版社,2002.

集成电路反向设计范文6

关键词: 电装实训; 集成电路; 故障分析; 迷你音箱组装

中图分类号: TN710?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)16?0131?04

Analysis and processing of common faults in assembly of mini speaker

WANG Hong?min, CAO Jian?jian, CHENG Jie

(Industrial Training Center, Xi’an Technological University, Xi’an 710021, China)

Abstract: Assembly of mini speaker is one of the important content of “electronic assembly internship” which is a compulsory course in university. To improve students' independent ability to fulfill the task in the internship, the knowledge and experience summarized in fault analysis and processing in this course teaching in many years are offered. The basic working principle of mini speakers is analyzed and assembly process is introduced in this paper. All kinds of faults that may occur in the assembly process of mini speaker and corresponding solutions are listed in detail. The practice operation proves that the method of fault analysis and processing can greatly improve the efficiency of electronics assembly, and also provide a help to eliminate the faults for the electronics assembly enthusiasts.

Keywords: electronics assembly training; integrated circuit; fault analysis; mini speaker assembly

组装迷你音箱作为大学必修课《电装实习》课程[1]的重要内容之一,深受历届学生的喜爱与欢迎。由于该课程通常安排在大一下学期或大二上学期,这与其电类基础前导课程《电路分析》、《模拟电子电路》、《数字电子电路》往往安排在同一学期进行,甚至先于这些基础课进行。同学们的电装实习过程可以说是一步一步跟着老师在一知半解中完成的,实习过程中遇到稍难点的问题时就无法独立解决只好求助老师,实习没有达到其预期目标[2]。基于提高学生在实习中自主完成任务的能力,切实提高大学生实践动手能力,笔者根据多年带本课程的体会将个人的一点认识、故障分析与处理汇总,为解决装配过程中遇到的故障提供解决办法。

1 SNT228型迷你音箱工作原理

该迷你音箱使用芯片D2822双通道音频功率放大集成电路[3],具有交越失真小,通道分离度高,开机和关机无冲击噪声,软限幅,电源电压降到1.8 V仍能正常工作等特点。其电路原理图[4]如图1所示。

1.1 芯片D2822管脚作用

集成电路D2822各管脚作用如表1所示。D2822的7、8、1脚组成左声道功率放大电路,7脚为输入脚,8脚为负反馈脚,1脚为输出脚;同左声道结构一样,D2822的6、5、3脚组成右声道功率放大电路,6脚为输入脚,5脚为负反馈脚,3脚为输出脚;2脚接电源,4脚接地。

1.2 工作原理

迷你音箱通过音频线将MP3、MP4、手机等设备的左、右两路音频信号,输入到立体声盘式电位器的输入端即图1中的L?IN或R?IN,输入的音频信号经电位器调节,由此分为左右两个声道功率放大电路,左声道与右声道电路彼此对称,原理相同。对左声道功率放大电路而言,经电位器调节后的音频信号由R1,C1耦合到集成电路D2822的输入端7脚进行功率放大,放大后的信号由D2822的输出端1脚输出,然后经耦合电容C3耦合到喇叭,推动左喇叭工作;对右声道功率放大电路而言,经电位器调节后的音频信号由R4,C4耦合到集成电路D2822的输入端6脚进行功率放大,放大后的信号由D2822的输出端3脚输出,然后经耦合电容C6耦合到喇叭,推动右喇叭工作。

表1 集成电路D2822各管脚功能

图1 迷你音箱电路原理图

1.3 元件分析[5]

图1中的C1,C4为输入耦合电容;电位器通过改变音频信号的输入电压来调节音量,左右声道共用,使左右声道音量大小处于平衡状态;C3,C6为输出耦合电容;R6,C5和R3,C2为消振电路,又叫茹贝尔电路,具有移向避自激的作用;R2,R5为偏置电阻;R7,D1组成电源显示电路,D1起电源指示的作用,R7为发光二级管D1的限流电阻;K1为电源开关;DC插座为电源插座,可外接电源。

2 迷你音箱的组装过程

迷你音箱的组装包括芯片D2822在内不到百余个元器件,建议组装次序[6?7]按照先装高度低的元件,后装高度高的元件;先装小型元件,后装大型元件;先从印制电路板中央装元件,然后向印制板四周辐射;先装非塑料元件后装塑料元件。

总之要从印制电路板的空间位置、误装或误损坏的角度来综合考虑。组装顺序如下:

(1) 根据元器件清单清点元件数量,并检测元件质量。

(2) 根据迷你音箱电路原理图和元器件安装位置图即迷你音箱PCB装配图参见图2,插装元器件。插件要求美观、均匀、整齐、垂直于板面。安装顺序为:短路线、电位器、集成电路D2822、DC插座、绿色发光二极管LED、开关K1、瓷介电容(C1,C2,C3,C4)、100 μF电解电容(C7,C9)和220 μF电解电容(C3,C6)、470 μF电解电容(C8)、色环电阻、塑料导线。

(3) 按照焊接质量标准的要求焊接元件,焊点要求圆滑、光亮,无虚焊、漏焊、搭焊及毛刺,焊好后要求在印制板焊接面上剪掉多余引脚只保留焊点。

(4) 用长导线连接喇叭(扬声器)和电源。在元件面安装,焊接图2中喇叭电路板一端(L+,L-,R+, R-),注意极性;焊接电源线,位置分别为图2电路板上BAT+(接红线)和BAT-处(接黑线)。

(5) 焊接音频线。音箱音频线具有3根不同颜色出线端,在印制板焊接面安装,在图2中黄端焊GND、红端焊RIN、绿端焊LIN。这3根线只有线头端为镀锡,具有导电作用,其余地方为漆包线,具有绝缘作用。所以焊接时应注意焊到镀锡端头即可,否则不导通。

(6) 安装电池盒。先将电池片 插装到位,将电源线焊到电池盒内侧电池正负极片上,特别要注意极性,否则易烧毁集成电路D2822。红线焊接正极片上,黑线焊接负极片上,焊接速度要快,否则易烫伤塑料电池盒。

图2 迷你音箱PCB装配图

(7) 安装固定喇叭。用螺丝把音箱动作片安装到位,将喇叭线从电路板上通过喇叭外壳轴上的中心孔焊接到喇叭上,左喇叭线焊在左喇叭焊片上,右喇叭线焊在右喇叭焊片上,注意极性红正黑负,然后将喇叭分别安装到音箱内,用热熔胶固定。

(8) 通电进行调试,并排除存在的故障。迷你音箱外接电源或装入电池,并将音频线插到MP3、MP4、手机等音频设备上,试听两个喇叭声音,应洪亮且声音基本一样大。若存在故障,详见本文第三部分常见故障与分析处理。试听无问题后,装电池后盖,及未装的底壳螺钉和圆球壳上螺钉,最后将底座弯月面朝上插入底壳。

(9) 把电路板固定好,合上外壳。一个漂亮的迷你有源音箱就制作成功了。

3 常见故障与分析处理

通过电装实习课的实践,检查并锁定故障点是故障排除[8?10]的关键。检查迷你音箱的故障要不断地参看图1电路原理图、图2音箱PCB装配图及电路板,按照电路物理网络检查、分析和排除,采用多种手段和方法进行综合。常见故障现象及处理办法如下:

故障一:通电后,电源指示LED灯不亮

此故障由图1可看出,该迷你音箱LED灯为电源指示灯,若供电后LED灯不亮,故障范围可锁定与电源指示LED灯相关联的元件及连接线。考虑以下几种可能:电源线包括正极线和负极线两端是否接好,有无断线或虚焊,有则重新焊接好;电阻R7为LED灯的限流电阻,考虑R7是否开路,若开路则需焊接好;电源开关K1是否损坏,若损坏则需更换;发光二极管LED极性是否接反,若装反则拆下重新焊接。

故障二:左右喇叭均无声

该迷你音箱通电后,若出现此故障,考虑以下几种可能:电源问题,电源正负极线是否装反,若装反,则集成电路D2822极可能烧坏,导致左右喇叭均无声;音频插头是否插好。若插装不到位,音频信号就无法通过图1中的L?IN和R?IN传入迷你音箱电路;音频线具有3个不同颜色的出线端,具有导电作用的只有线头部镀锡层,因此怀疑焊接音频线时是否焊错颜色或焊接在绝缘层上;喇叭是否损坏,用万用表电阻×1档断续测量喇叭2个焊片,有无喀啦声,若有则喇叭完好;若无则喇叭损坏,需更新。一般情况下此种故障几率较小但也不排除。

故障三:左喇叭或右喇叭无声

迷你音箱装配完成后,若通电后发现两个喇叭其中一个有声另一个无声,应该对应图1左声道或右声道功率放大电路查找原因。

若左喇叭无声,则可能是:左喇叭连线是否焊接到位,有无断路;电路板上L?IN连线是否接好,防止接在此线的绝缘处;查看由7、8、1脚组成的左声道功率放大电路上相关联的元件,如C1,R2,C3、RV电位器是否开路;C9是否短路;R2是否短路或开路;左喇叭本身已坏,如喇叭上音圈线断路,此时可将音圈线焊好,若无法修复应更换一个新的喇叭即可。

若右喇叭无声,则可能是:右喇叭连线是否焊接到位,有无断路;电路板上R?IN连线是否接好,防止接在此线的绝缘处;查看由6、5、3脚组成的右声道功率放大电路上相关联的元件,如C4,R5,C6,RV电位器是否开路;C7是否短路;R5是否短路或开路;右喇叭本身已坏,如喇叭上音圈线断路,此时可将音圈线焊好,若无法修复应更换一个新的喇叭即可。

故障四:左喇叭或右喇叭音量小

此种故障,解决思路同上面故障三基本一致,将故障点锁定在左声道或右声道功率放大电路上。以下为几种解决思路:左喇叭音量小检查左声道反向输入端8脚相连的C9是否开路;右喇叭音量小检查右声道反向输入端5脚相连的C7是否开路;RV电位器质量不佳,此时需要更换电位器;检查集成电路D2822是否损坏,可通过用万用表依次测量D2822管脚1至8对地电压或电阻来判定。测定结果可与表2对照,若数据偏差过大,可能芯片D2822已损坏,需更换集成电路D2822。

表2 集成电路D2822各管脚对地参考电阻及电压

故障五:左喇叭或右喇叭正常放音时有较大交流声或啸叫

迷你音箱装配完成,左右两个喇叭均能发声,但有时在放音过程中左喇叭或右喇叭有明显的电流交流声或“兹兹”的啸叫声,这种情况有可能是:检查电容C8是否漏电、击穿或开路,重点查一下耦合电容 C8的容量是否明显变小,若发现其外壳有锈蚀现象,应予以更换;左喇叭啸叫检查左声道输出电路1脚附近C2和R3是否开路和短路;右喇叭啸叫检查右声道输出电路3脚附近C5和R6是否开路和短路。

故障六:其余特殊故障

以上均为迷你音箱装配中的常见故障,但是也有个别特殊故障罗列如下:音箱左右两个喇叭只能播放出音乐声,而无人声,原因可能是音频线中黄色GND线未焊接好;电路板的问题也要细查,必要时辅以放大镜配合可提高检修效率,因为迷你音箱在焊接过程中焊接质量不佳易造成铜箔有细微的断裂甚至脱落。

4 结 论

本设计组装的迷你音箱音质优良,外形小巧、简约、实用。组装迷你音箱所用元器件均是新出厂的元器件,对照装配图安装元件,只要细心并无虚假错焊,完全可以一次安装成功,往往问题都是出在工艺上――虚焊、错焊、漏焊。

加强焊接工艺练习,提高工艺水平,对成功组装一台迷你音箱至关重要。经过实践验证,本文总结的故障分析与处理方法大大提高了实习效率[11],以及学生在实习中自主完成任务的能力,切实提高了大学生实践动手能力,也为电子组装爱好者提供了解决此类问题的保障。

参考文献

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