集成电路设计规则精品(七篇)
集成电路设计规则篇(1)
【关键词】集成电路版图；教学方法；改革
集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果，版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性，因此，如何培养学生学好集成电路版图设计技术，具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质，是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题，我们做了以下探索。
一、突出实践，理论配合
传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先，学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉，但动手实践能力缺乏培养，往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力，造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质，造成对它的讲授还是采取传统教学方式：老师讲，学生听，偏重理论，缺乏实践，影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程，如果按照传统方式授课，课程的综合性和实践性无法得到体现，违背了课程应有的自身规律，教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后，采取了实践先行，理论配合的教学方法，具体如下：集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求，以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形，实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用，让学生掌握EDA软件的每一个主要功能，从图形的选择、材料的配置，让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的，每一个步骤是如何使用软件完成的，整体芯片版图设计的流程有哪些规定，学生此时设计的版图可能不是很精确和完美，但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识，建立起版图设计的基本概念，对于后续的学习奠定了牢实的实践基础，此时再去讲授版图设计理论知识，学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论，真正做到了知行合一，实践先行的教育理念，对学生能力的培养大有裨益。
二、注重细节，加强引导
传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间，学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素，但是在版图设计中，这些元器件为什么要这样设计，其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑，我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者，首先要熟悉工艺条件和期间物理，才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的，掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解，通用元器件的规则整理出它们的共性，最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆，不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究，学生在这一系列规则的学习过程中，慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点，能够举一反三的在不同工艺规则下，设计同一种元器件的版图，即使电路元器件的数量巨大，电路拓扑关系复杂，在老师耐心的讲解下，学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图，这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以，关注细节，加强引导，是提高学生学习效果的一个重要方法。
三、完善考核机制，争取比赛练兵
学生成绩的提高，合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告，学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核，造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式，全方位考核学生的学习效果。根据知识点，将通用模拟电路分成五大类，每个大类提取出经典的电路10种，使用主流芯片加工厂的生产工艺，由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来，作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上，将以往设计的一些实用电路布置给学生，要求在规定的时间内，设计出合格的版图，以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间，可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路，而且必须在规定的时间内设计出版图，这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中，会遇到多种问题，他们会采取问老师答疑，和同学讨论的多种方式解决，不仅能督促他们平时上课认真听讲，而且对遇到的问题也能多角度思考，最重要的是他们亲自动手设计版图，将工艺、电路、器件综合考虑，在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分，而且将每个项目的得分出具详细的报告，对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告，能够知道课程学习的缺点和得分项，为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目，学生可以争取参加微电子专业的一些比赛，通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目，来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力，为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。
四、总结
《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程，对它的讲授不仅需要扎实的理论基础，还需合理的实践环节配合，才能取得良好的教学效果。
参考文献
[1]Christopher Saint/Judy Saint.集成电路版图基础-实用指南[M].北京:清华大学出版社,2006(10).
[2]蔡懿慈.超大规模集成电路设计导论[M].北京:清华大学出版社,2005(10.
[3]编委会.最新高等院校实验室建设与管理及教学指导手册[M].北京:中国教育出版社,2006(11).
基金项目：北方工业大学教育教学改革和课程建设基金。
集成电路设计规则篇(2)
>> 配电网规划设计中GIS系统的应用 配电网规划设计中的接线方法分析 对配电网络重构基于准则N—1分区评估分析 城市中压配电网规划计与管理系统的应用研究 城市中压配电网规划建设改造思路 浅析城市中压配电网规划方法 中压配电网网架优化规划方法 城市中压配电网络规划方法研究 中压配电网络的优化规划研究 配电网评估系统的需求分析 浅谈配电网规划系统设计 中压配电网接线模式分析和研究 论GIS系统在配电网规划设计中的应用 配电网的合理规划设计分析 配电网规划设计中接线方式研究 现代城市中配电网规划与设计研究 配电网规划与设计 配电网规划与设计研究 浅谈城镇配电网规划设计 农村配电网规划设计 常见问题解答 当前所在位置：
关键词：中压配电网；规划；评估分析
引言
配电网具有结构复杂、设备数量庞大、改造建设频繁等特点，在进行配电网规划时，准确的现状网评估与分析是必不可少的基础环节，通过详细的分析与评估计算，能有效发现配电网现存的问题，以便在规划中有的放矢，合理高效地提出解决方案。我国目前的现状网评估分析工作主要是人工完成，这一现象在中低压配电网的建设改造中尤为突出，不仅耗时长且准确率低，造成了资金的巨大浪费。再加上缺乏对统计错误的校验机制，使得配电网的评估与分析存在诸多问题，因此计算机规划辅助决策系统是现代城市电网规划必不可少的工具。虽然已经有了诸如PSASP、EDSA Technical等相关配电网规划辅助软件，能够在提高电网规划设计水平，减轻规划人员劳动强度方面发挥作用，但这些软件并不是针对配电网统计评估的专用软件，对于现状网评估分析部分的设计较为粗糙，难以反映基层网架结构的实际情况，并且使用起来较为复杂，难以调动基层工作人员参与到配电现状网评估分析的工作中来。
随着计算机技术以及城市电网规划理论的逐步发展，很多研究者己经对城市电网规划辅助决策系统进行了尝试性的研发工作，并取得了很多好的成果，但采用的数据库技术缺乏针对配电网相关规划指标的评估功能，尤其是诸如接线模式分析，转供率计算等拓扑相关的分析功能，并不能直接应用于配电网规划的评估与分析工作。同时由于缺乏系统、科学的电网分析评估软件，对电网现存和即将出现的问题不能定量给出问题的严重程度与问题出现的具置，这将直接影响配电网规划改造工作的顺利进行。
本文针对传统条件下配电网评估中存在的诸多问题，分析对配电网规划的评估、分析系统的相关需求，开发相应的配电网统计与评估系统。实现数据库录入数据的数值与拓扑校验，尽可能保证原始统计信息的正确性，实现基于数据库的网架拓扑分析和接线模式识别，完成现状网评价中相关指标的计算，并生成标准化的分析报表，方便配电网规划人员的使用。
1 中压配电网评估分析过程及方法
1.1中压配电网评估分析过程
中压配电网评估与分析过程包括前期数据收集、数据校验与纠错、评估与分析共3个步骤。
（1）数据收集：数据收集可以分为统计数据收集和运行数据收集。其中统计数据的收集主要来源于生产管理信息系统（PMS系统）和企业资源管理系统（ERP系统），主要包括负荷信息、线路信息、设备信息、用电信息等。运行数据主要来源于调度系统，包括电流、电压、功率、开关位置、设备运行情况等信息。
（2）数据校验与纠错：首先，对每个数据字段建立数据完整性规则；其次，建立数据字段间的关联和依存规则：再次，对导入到数据库中的数据依据规则进行校验和纠错，使数据库完整可靠。
（3）评估与分析：根据建立的评估指标体系，对中压配电网分层级进行单项评估、综合分析，得出中压配电网的网架特征和问题所在，从而形成对配电网规划具有指导意义的评估结果。
1.2区域中压配电网评估分析体系
从图1中可知，本文将中压配电网统计评价体系分为A网络结构水平、B负荷供应能力、C装备技术水平三个大类，其中，每个大类下又分为许多具体的指标。A网络结构水平可分为：Al长度不合格线路比例、A2环网化率、A3分段数合格线路比例：Bl到B5共5个指标构成B负荷供应能力大类；c1到C4共4个指标构成C装备技术水平大类。
2 配电网规划分析系统
2.1配电网规划分析系统层次结构
从图2中可以看出配电网分析系统包括基本统计指标、网架分析指标和现状网评估结果三个层次。基本统计指标包括类别判断型统计和数值求解型统计，类别判断型统计主要是判断线路是主干或分支以及网架是电缆或架空；数值求解型统计主要是统计线路的长度、截面积、公变、专变重载过载数目以及联络开关和分段开关与馈线连接的位置和数目等。
合理的指标体系对于提高评价效率和评价效果会产生直接的影响，本文提出的指标体系为三层结构，聚合度高、结构简单，能够全面刻画配电网建设发展过程中的特征，具有较好的整体性和适应性。各项底层指标意义明确，计算所需的指标值通过数据搜集后统计获取，数据来源方便且计算方法简单。
网架分析指标包括拓扑类分析指标和数值类分析指标，拓扑类分析指标主要是识别接线模式，以便规划人员进行修改、分析线路可否转供，衡量供电可靠性：数值类分析指标主要是统计各分区主干线路长度、线路负载率、绝缘线长度等。
基于配电网现状网的相关评价标准，以及网架分析指标层的统计和分析结果，从网络结构水平，负荷供应能力，装备技术水平三大项指标进行评价指标计算，并根据需求按照供电分区或所属变电站进行评价结果的分类整理与规范化输出。
2.2关键算法实现
2.2.1配电接线模式识别算法
基于计算机算法的配电网接线模式识别一直是配电网统计评估软件面临的技术难题，尤其是对于开关站型或两个独立单环网型的双环网接线模式识别，已有配网统计评估软件都未能正确辨识。由于配电网接线模式识别流程庞大，此处仅对识别架空线的主要流程进行说明，电缆线接线模式识别流程图以附录形式给出。
（1）主干接线判断：以馈线出口为起始点，搜索联络开关或平均线径最粗的供电支路作为该条馈线的主干线。
（2）网架类型判断：分别统计线路主干中架空线与电缆线的段数，段数较多的线路类型作为网架类型：若二者段数相同，则归入非典型接线。
（3）电源个数计算：统计与主干线相连的联络开关个数，再加上本回线路自身电源，求得该回线路所连接的电源个数。
（4）单辐射接线判别：若电源个数为1，则该回馈线被判定为单辐射接线。
（5）N分段n联络接线判别：统计该回主干线上所连接的联络开关个数N与分段开关个数n，若N≤6且n≤3则该回线路的接线模式为N分段n联络：若不满足上述条件则为非典型接线。
（6）有效的分段开关：在统计主干线上分段开关个数时，只统计开关两侧的网架分段都接有负荷的开关。分段开关统计个数n为有效分段开关个数加变电站母线出口分段开关。
2.2.2线路转供能力计算算法
设如图4所示线路为待转供线路，其当前的负荷电流为Idd，所有联络电源如图4用椭圆形圆圈所图示，各联络电源都有部分剩余容量可用于转供，剩余容量Ires为：
Ires=Imax（l-ρ）
（1）
试（1）中，QIr为剩余容量，Imax为最大安全电流，ρ为负载率。
取剩余容量最大的两回线路的剩余容量求和，得到可转供电流Isum2max，若IIdd小于Isum2max，则该线路为可转供线路，具体的计算流程如图5所示。
（1）主干接线判断：以馈线出口为起始点，搜索联络开关或平均线径最粗的供电支路作为该条馈线的主干线。
（2）待转供线路判断：对于某一主干线，若主干线的末尾有联络开关与之相连，则该主干线路为待转供线路，否则是无法转供线路。
（3）待转供线路接线模式识别：根据接线模式识别算法的结果，可以得到待转供线路所属的接线模式。
（4）待转供线路负荷电流计算：从1节点搜索，碰到的第一个线路为参考线路，待转供线路负荷电流Idd为：
Idd=Imaxρ（2）
式（2）中，Imax为正常运行方式最大电流（参考线路），ρ为负载率（参考线路）。
（5）对侧电源队列：若线路非N供一备接线模式，则计算对侧电源剩余负荷电流队列。
（6）求电流和：计算对侧电源队列中最大的两个电流之和Isum2max。
（7）比较Idd与Isum2max的大小，若Isum2maxIdd，则可以转供，否则，不可以转供。
（8）备用接线电源：若线路是N供一备接线模式，则搜索出备用接线电源。
（9）备用负荷电流计算：对第8）步中搜索到的备用电源进行剩余负荷电流Ires按照公式（1）进行计算。
（10）比较Idd与Ires的大小，若Ires> Idd，则可以转供，否则，不可以转供。
3 算例分析
本章节将应用“地区中压配电网规划评估分析系统”对浙江省某地区的中压配电网进行评价分析，基于软件对现状网的分析评价结果以及近年来新建项目的规划报告，分别计算得到现状年和2013年配电网网络结构水平、负荷供应能力和装备技术水平三个方面的各项评价指标，并对现状年和规划年的配电网性能进行对比分析。
3.1评估结果分析
针对某地区中压配电网，规划评估分析系统可以基于录入的数据完成网络结构水平分析，负荷供应能力分析，装备技术水平分析，并分别形成相应的统计评估结果报表。由于收集到的地区范围数据受限，现分别对该地区2011年和2013年同样范围的数据进行评估分析，得到评估分析结果。
由表1可以看出，经过2012年及2013年的配电网规划项目，使浙江省的评估指标得到不同程度的优化，电网性能得以提升。其中，多项评估指标均较现状年有明显的改善。同时，证明本文提出的地区中压配电网规划评估分析系统是有效的。
集成电路设计规则篇(3)
1总体结构和工作原理
本设计的总体结构包括机械装置和电路控制系统两部分组成。机械部分由收集装置、一次清洗装置、二次清洗装置、运送装置、消毒出筷装置五部分构成，具体结构如图1所示。其中，收集装置主要利用限位机构对筷子进行定量收集。一次、二次清洗装置主要由电磁阀、直流电机、浊度传感器、超声波发生器以及物理清洗机构组成。运送过程主要利用升降装置完成。消毒出筷装置主要由紫外线臭氧发生器，以及半自动出筷机构组成。在清洗过程中全程采用MG996R舵机对筷子的流向进行辅助控制，保证清洗过程的顺利进行。电路控制系统为本设计的核心组成部分，它由电源电路、信号采集电路、信号控制电路、直流电机调速电路、以及舵机转向电路组成。本设计采用STM32单片机控制整个电路，该芯片具有丰富的增强I/O端口运行速度快。
2控制电路系统的设计
2.1电源电路本设计采用220V交流电直接进行供电，方便易得。设计电源电路如图2所示。交流电经整流模块后再经过可调电阻RH1以及稳压器LM7805和LM7812经过降压后可得到+5V和+12V的电压给其余电路进行供电。
2.2信号采集电路信号采集电路用于对工作过程中产生的信号进行采集，本设计采用I2C总线进行信号采集，I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系，用来对本设计中各装置中产生的信号进行收集，再传输给STM32单片机进行数据处理。I2C总线信号采集如图3所示。
2.3信号处理电路本设计通过电流采集进行信号处理，如图4所示前一级运放构成减法电路，后一级运放用来进行高阶滤波+5V电流经电阻分压后，用来减掉电流传感器0A时的基值电压。经二阶滤波电路滤波，并经过后级运放的2倍放大后引脚1输出电压2V，引脚1与STM32的模数转换通道相连，转换结果提供给主程序，以便进行相关的处理。
2.4直流电机调速电路本设计采用L298对直流电机进行调速控制，如图5所示。利用该芯片可控制直流电动机的转速与转向，同时利用转速差用物理分离的方法将杂质进行分离。2.5舵机转向控制本设计利用PWM信号对舵机控制转向舵机自身硬件特性决定:在给定电压一定时，空载和带载时的角速度ω分别保持恒值,而线速度ν=ω•R，正比于转臂的长度R。当舵机所需转动幅度一定时，长转臂要比短转臂转动的角度小，即响应更快。
3模糊PID控制系统的设计
本文控制多采用直流电机和伺服舵机，其具有结构简单、体积小、重量轻、免维护等诸多优点。直流电机是一个非线性、多变量、强耦合的系统，常规PID控制策略的参数不能随电机运转状况的不同而变化，因此PID控制器不能提供很好的控制性能，而本文采用的模糊PID控制是模糊控制和PID控制的有效结合，可以在线调整PID控制参数，提高控制精度，获得更好的控制效果。将速度偏差e（t）和偏差变化率EC（t-1）作为控制器的输入变量，而控制量KP、KI、KD为输出变量，编码器实时测量值c（t）为比较变量。则控制器原理图如图6所示。根据操作人员经验以及模糊规则确定法通过反复的实验对比来确定模糊控制规则，使系统达到动、静特性的最佳效果。根据PID参数规则建立KP、KI、KD模糊分布规则。
4控制系统的软件设计
控制系统的软件开发是基于STM32单片机进行的，软件开发主要包括主程序流程的设计、子模块初始化设计、电机启动模块设计、模糊PID控制模块设计等。控制器上电后，首先进行的是各个子模块的初始化，子模块初始化完成之后，依据霍尔传感器反馈的高低电平来判断当前电机转子的位置，确定需要导通的相，以此完成电机启动。程序流程如图7所示。
5测试及实验结果
集成电路设计规则篇(4)
关键词：集成电路版图CAD；实践教学；课程实验；课程设计
Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course
Shi Min， Zhang Zhenjuan， Huang Jing， Zhu Youhua， Zhang Wei
Nantong University， Nantong， 226019， China
Abstract： In this paper， the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode， the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile， other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum， were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.
Key words： Computer Aided Design of IC layout； practice teaching mode； course experiments； practicum
目前，高速发展的集成电路产业使IC设计人才炙手可热，而集成电路版图CAD技术是IC设计人才必须具备的重要技能之一。集成电路版图CAD课程是我校电子科学与技术专业和集成电路设计与集成系统专业重要的专业主干课，开设在大三第二学期，并列入我校第一批重点课程建设项目。本课程的实践教学是教学活动的重要组成部分，它是对理论教学的验证、补充和拓展，具有较强的直观性和操作性，旨在培养学生的实践动手能力、组织管理能力、创新能力和服务社会能力。结合几年来的教学实践，笔者从本课程实验、课程设计、课外科技竞赛等实践环节的设计工具、教学内容设计、教学方法和教学手段、师资队伍建设以及考核管理等方面进行总结。探讨本课程实践教学模式可加强学生应用理论知识解决实际问题的能力，提升就业竞争力，对他们成为IC设计人才具有十分重要的意义。
1 版图设计工具
集成电路CAD技术贯穿于集成电路整个产业链（设计、制造、封装和测试），集成电路版图设计环节同样离不开CAD工具支持。目前业内主流版图设计工具有Cadence公司的Virtuoso，Mentor Graphics公司的IC Flow，Springsoft公司的Laker_L3，Tanner Research公司的L_Edit和北京华大九天公司的Aether等。这些版图设计工具的使用流程大同小异，但在自动化程度、验证规模、验证速度等方面有所差异，在售价方面，国外版图设计工具贵得惊人，不过近年来这些公司相继推出大学销售计划，降低了版图设计工具的价格。高校选择哪种版图设计工具进行教学，则视条件而定。我校电子信息学院有2个省级实验教学示范中心和1个省部共建实验室，利用这些经费，我们购买了部分业内一流的EDA工具进行教学和科研。目前，我校版图设计工具有北京华大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。
2 两种相辅相成的实验教学模式
我校集成电路版图CAD课程共48学时（理论讲授24学时、实验24学时），实验环节是本课程教学的重要部分，在有限的实验教学时间内既要完成教学内容，又要培养学生创新能力，需要对实验教学模式进行改革和创新。本课程实验教学的目的与要求：与理论教学相衔接，熟练使用版图设计工具，学会基本元器件、基本数字门电路、基本模拟单元的版图设计，为本课程后续的课程设计环节做准备。紧紧围绕“一个规则（版图几何设计规则）、两个流程（版图编辑流程和验证流程）、四个问题”这条主线设计实验内容[1，2]。要解决的4个问题分别是：（1）版图设计前需要做哪些准备工作？（2）如何理解一个元器件（晶体管、电阻、电容、电感）的版图含义[3，4]？（3）如何修改版图中的几何设计规则检查错误？（4）如何修改版图和电路图一致性错误？表1为本课程实验内容、对应学时及对应知识点。笔者设计了两种相辅相成的实验教学模式：系统化实验教学模式和实例化实验教学模式。系统化实验教学从有系统的、完整的角度出发设计了实验教学内容，如设计实验3（数字基本门电路版图阅读）时，安排了5学时，采用3种版图阅读方式：读现有版图库中的单元电路版图、显微镜下读版图和读已解剖的芯片版图照片。针对同一内容，采用不同形式，彼此类比，加深印象，既有实物，又有动手操作，增强了直观性和感性认识。又如设计实验5（模拟单元MOS差分对管版图设计）时，安排了5学时，从器件匹配的重要性入手，给出MOS差分对管的电路图，讲解具体器件的形状、方向、连接对匹配的影响，特别是工艺过程引入器件的失配和误差，对MOS差分对管的3种版图分布形式（管子方向不对称形式、垂直对称水平栅极形式、垂直对称垂直栅极形式）进行逐一分析，指出支路电流大小对金属线的宽度要求，对较大尺寸的对管，采用“同心布局”结构。实例化实验教学先提出目标实例，围绕该实例，设计具体步骤，教师先示范，学生再模仿，如设计实验7（集成无源器件版图设计）时，由于集成电阻、电容和电感种类很多，不能面面俱到，要求只对多晶硅电阻、平板多晶硅电容和金属多匝螺旋形电感等常用元件进行版图分析和设计。课堂实验的内容和课时是有限的，为此我们设置了课外实验项目，感兴趣的学生选取一些实验项目自己完成，指导教师定期检查。学院开放了EDA实验中心（2007年该中心被遴选为省级实验教学示范中心建设点，2009年12月通过省级验收），学生对本课程很感兴趣，课外使用EDA实验室进行自主实验相当踊跃。通过上述的实验教学方法，特别是课外实验项目的训练，学生分析问题、解决问题的能力和科研素养得到了提高。
表1 课程实验内容、对应学时及对应知识点
表1（续）
4 基于0.6μmCMOS工艺的数字门电路版图设计 5 理解上华华润0.6 μm硅栅CMOS几何设计规则；学会CMOS反相器、传输门、与非、或非等基本门电路版图设计；DRC检查。
5 基于0.6 μmCMOS工艺的MOS差分对管版图设计 4 MOS差分对管版图设计，包括匹配原则、同心布局等，DRC检查。
6 版图电路图一致性检查 3 掌握LVS流程、LVS错误修改。
7 集成无源器件版图设计 3 多晶硅电阻、平板多晶硅电容和金属多匝螺旋形电感等常用元件版图设计。
3 改革课程设计环节
课程设计是本课程培养学生工程应用能力的综合性实践教学环节，时间2周，集中指导，提前1个月发给学生任务书和指导书，每个班配备2名指导教师，注重过程控制。笔者在教学内容、考核等方面进行了改革和创新：在教学内容设计上，给出了必做题和选做题，在选做题中要求每位学生完成数字电路版图1题和模拟电路版图1题，具体题目由抽签决定，做到1人1题，避免学生抄袭。考核成绩由课程设计成果（占50%）、小论文（占30%）、答辩（占20%）三方面综合给出。以往的课程设计报告改为撰写科技小论文，包括中英文题目、中英文摘要及关键词、引言、电路原理与分析、版图设计过程、分析与讨论、结束语和参考文献，让学生学习如何撰写科技论文。精选优质小论文放在本课程网上学习资料库里，供学生相互传阅和学习。课程设计答辩具体要求参照毕业设计（论文）答辩要求，包括准备PPT讲稿、讲解5分钟、指导教师点评等过程，每位学生至少需要10分钟时间。学生对课程设计答辩反映相当好，锻炼了语言组织和口头表达能力，而且相互间可以直接交流和学习。我们还挑选课程设计成绩优秀的学生参加校内集成电路版图设计大赛。虽然课程设计的改革和实践需要教师付出很多精力和时间，但我们无怨无悔，学生的认可和进步是我们最大的收获。
4 精心指导学生参加课外科技竞赛
目前我校学生参加的集成电路版图设计竞赛有校级版图设计大赛以及行业协会和企业组织的版图设计竞赛等。由校教务处主办，电子信息学院承办的南通大学版图设计大赛是校级三大电子设计竞赛之一，每年8月底举行，邀请集成电路设计公司一线设计人员和半导体协会专业人士担任评委，增加了竞赛的专业性和公正性，目前已经举办了6届，反响不错。从校级版图设计大赛获奖者中挑选一部分学生参加行业协会和企业组织的版图设计竞赛，如苏州半导体协会主办的集成电路版图设计技能竞赛、北京华大九天公司主办的“华大九天杯”集成电路设计大赛，其中“华大九天杯”集成电路设计大赛将挑选优秀获奖学生参加华润上华的免费流片，学生经历从电路设计、版图设计及验证、流片到测试各个环节，提高了综合训练能力。
5 加强师资队伍建设
要提高课程实践环节的教学质量，关键是指导教师要思想素质好，专业理论知识强，科研水平高，因此我们着力建立一支年龄结构、职称合理的实践教学队伍。目前很多年轻教师是从校园走向校园，毕业后直接上岗指导学习实践，缺少工程实践经历和经验。为了提高教师自身的业务水平，加强对年轻教师的培养，近十年来，我院每年暑假举行集成电路CAD技术实践培训班，由经验丰富的教学、科研一线教师主讲；不定期地邀请一流IC设计公司一线设计人员来院开设讲座；同时挑选年轻骨干教师到一流IC设计公司学习和实践，时间至少半年以上；现已聘请IC设计公司一线设计人员6人为兼职教师，指导课程设计和毕业设计。集成电路CAD技术日新月异，课程实践环节师资队伍建设必须与时俱进。
6 结束语
我校电子科学与技术专业、集成电路设计与集成系统专业2012年被评为省重点建设专业，也是江苏省首批培养卓越工程师的专业。集成电路版图设计是这两个专业卓越工程师培养计划的重要内容之一，总结和探讨集成电路版图CAD课程实践教学意义重大，今后我们要继续推进该课程实践环节的建设与改革，不断探索，为我国集成电路设计人才的培养而努力奋斗。
参考文献
[1] 施敏，孙玲，景为平.浅谈“集成电路版图CAD”课程建设[J].中国集成电路，2007（12）：59-62.
[2] 施敏，徐晨.基于九天EDA系统的集成电路版图设计[J].南通工学院学报：自然科学版，2004，3（4）：101-103.
集成电路设计规则篇(5)
关键词：微电子学；实验室建设；教学改革；
1微电子技术的发展背景
美国工程技术界在评出20世纪世界最伟大的20项工程技术成就中第5项——电子技术时指出：“从真空管到半导体，集成电路已成为当代各行各业智能工作的基石”。微电子技术发展已进入系统集成(SOC—SystemOnChip)的时代。集成电路作为最能体现知识经济特征的典型产品之一，已可将各种物理的、化学的和生物的敏感器(执行信息获取功能)和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能。这是一个更广义的系统集成芯片，可以认为这是微电子技术又一次革命性变革。因而势必大大地提高人们处理信息和应用信息的能力，大大地提高社会信息化的程度。集成电路产业的产值以年增长率≥15%的速度增长，集成度以年增长率46%的速率持续发展，世界上还没有一个产业能以这样的速度持续地发展。2001年以集成电路为基础的电子信息产业已成为世界第一大产业。微电子技术、集成电路无处不在地改变着社会的生产方式和人们的生活方式。我国信息产业部门准备充分利用经济高速发展和巨大市场的优势，精心规划，重点扶持，力争通过10年或略长一段时间的努力，使我国成为世界上的微电子强国。为此，未来十年是我国微电子技术发展的关键时期。在2010年我国微电子行业要实现下列四个目标：
(1)微电子产业要成为国民经济发展新的重要增长点和实现关键技术的跨越。形成2950亿元的产值，占GDP的1.6%、世界市场的4%，国内市场的自给率达到30%，并且能够拉动2万多亿元电子工业产值。从而形成了500~600亿元的纯利收入。
(2)国防和国家安全急需的关键集成电路芯片能自行设计和制造。
(3)建立起能够良性循环的集成电路产业发展、科学研究和人才培养体系。
(4)微电子科学研究和产业的标志性成果达到当时的国际先进水平。
在这一背景下，随着国内外资本在微电子产业的大量投入和社会对微电子产品需求的急骤增加，社会急切地需要大量的微电子专门人才，仅上海市在21世纪的第一个十年，就需要微电子专门人才25万人左右，而目前尚不足2万人。也正是在这一背景下，1999年以来，全国高校中新开办的微电子学专业就有数十个。2002年8月教育部全国电子科学与技术专业教学指导委员会在贵阳工作会议上公布的统计数据表明，相当多的高校电子科学与技术专业都下设了微电子学方向。微电子技术人才的培养已成为各高校电子信息人才培养的重点。
2微电子学专业实验室建设的紧迫性
我国高校微电子学专业大部分由半导体器件或半导体器件物理专业转来，这些专业的设立可追溯到20世纪50年代后期。办学历史虽长，但由于多年来财力投入严重不足，而微电子技术发展迅速，国内大陆地区除极个别学校外，其实验教学条件很难满足要求。高校微电子专业实验室普遍落后的状况，已成为制约培养合格微电子专业人才的瓶颈。
四川大学微电子学专业的发展同国内其它院校一样走过了一条曲折的道路。1958年设立半导体物理方向(专门组)，在其后的40年中，专业名称几经变迁，于1998年调整为微电子学。由于社会需求强劲，1999年微电子学专业扩大招生数达90多人，是以往招生人数的2倍。当时，我校微电子学专业的办学条件与微电子学学科发展的要求形成了强烈反差：实验室设施陈旧、容量小，教学大纲中必需的集成电路设计课程和相应实验几乎是空白；按照新的教学计划，实施新课程和实验的时间紧迫，基本设施严重不足；教师结构不合理，专业课程师资缺乏。
在关系到微电子学专业能否继续生存的关键时期，学校组织专家经过反复调研、论证，及时在全校启动了“523实验室建设工程”。该工程计划在3~5年时间内，筹集2~3亿资金，集中力量创建5个适应多学科培养创新人才的综合实验基地；重点建设20个左右基础(含专业及技术基础)实验中心(室)；调整组合、合理配置、重点改造建设30个左右具有特色的专业实验室。“523实验室建设工程”的启动，是四川大学面向21世纪实验教学改革和实验室建设方面的一个重要跨越。学校将微电子学专业实验室的建设列入了“523实验室建设工程”首批重点支持项目，2000年12月开始分期拨款275万元，开始了微电子学专业实验室的建设。怎样将有限的资金用好，建设一个既符合微电子学专业发展方向，又满足本科专业培养目标要求的微电子学专业实验室成为我们学科建设的重点。
3实验室建设项目的实施
3.1整体规划和目标的确立
微电子技术的发展要求我们的实验室建设规划、实验教改方案、人才培养目标必须与其行业发展规划一致，既要脚踏实地，实事求是，又必须要有前瞻性。尤其要注意国际化人才的培养。微电子的人才培养若不能实现国际化，就不能说我们的人才培养是成功的。
基于这样的考虑，在调查研究的基础上，我们将实验室建设整体规划和目标确定为：建立国内一流的由微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验及超大规模集成电路芯片设计综合实验两个实验系列构成的微电子学专业实验体系，既满足微电子学专业教学大纲要求，又适应当今国际微电子技术及其教学发展需求的多功能的、开放性的微电子教学实验基地。我们的目标是：
(1)建立有特色的教学体系——微电子工艺与设计并举，强化理论基础、强化综合素质、强化能力培养。
(2)保证宽口径的同时，培养专业技能。
(3)建立开放型实验室，适应跨学科人才的培养。
(4)在全国微电子学专业的教学中具有一定的先进性。
实践中我们认识到，要实现以上目标、完成实验室建设，必须以教学体系改革、教材建设为主线开展工作。
3.2重组实验教学课程体系，培养学生的创新能力和现代工业意识
实验课程体系建设的总体思路是培养创造性人才。实验的设置要让学生成为实验的主角和与专业基础理论学习相联系的主动者，能激发学生的创造性，有专业知识纵向和横向自主扩展和创新的余地。因此该实验体系将是开放式的、有层次的和与基础课及专业基础课密切配合的。实验教学的主要内容包括必修、选修和自拟项目。我们反复认真研究了教育部制定的本科微电子学专业培养大纲及国际上对微电子学教学提出的最新基本要求。根据专业的特点，充分考虑目前国内大力发展集成电路生产线(新建线十条左右)和已成立近百家集成电路设计公司对人才的强烈需求，为新的微电子专业教学制定出由以下两个实验系列构成的微电子学专业实验体系。
(1)微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验。
这是微电子学教学的重要基础内容，也是我校微电子学教学中具有特色的实验课程。这一实验系列将使学生了解和初步掌握微电子器件的主要基本工艺，工艺参数的控制方法和工艺质量控制的主要检测及分析方法，深刻地了解成品率在微电子产品生产中的重要性。同时，半导体材料特性参数的测试分析系列实验是配合“半导体物理”和“半导体材料”课程而设置的基本实验，通过整合，实时地与器件工艺实验配合，虽增加了实验教学难度，却使学生身临其境直观地掌握了工艺对参数的影响、参数反馈对工艺的调整控制、了解半导体重要参数的测试方法并加深对其相关物理内涵的深刻理解。这样的综合实验，对于学生深刻树立产品成品率，可靠性和生产成本这一现代工业的重要意识是必不可少的。
(2)超大规模集成电路芯片设计综合实验。
这是微电子学教学的重点基础之一。教学目的是掌握超大规模集成电路系统设计的基本原理和规则，初步掌握先进的超大规模集成电路设计工具。该系列的必修基础实验共80学时，与之配套的讲授课程为“超大规模集成电路设计基础”。除此而外，超大规模集成电路测试分析和系统开发实验不仅是与“超大规模集成电路原理”和“电路系统”课程套配，使学生更深刻的理解和掌握集成电路的特性；同时也是与前一系列实验配合使学生具备自拟项目和独立创新的理论及实验基础。
3.3优化设施配置，争取项目最佳成效
由于项目实施的时间紧迫、资金有限。我们非常谨慎地对待每一项实施步骤。力图实现设施的优化配置，使项目产生最佳效益。最终较好地完成了集成电路设计实验体系和器件平面工艺实验体系的实施。具体内容包括：
(1)集成电路设计实验体系。集成电路设计实验室机房的建立——购买CADENCE系统软件(IC设计软件)、ZENILE集成电路设计软件；集成电路设计实验课程体系由EDA课程及实验、FPGA课程及实验、PSPICE电路模拟及实验、VHDL课程及实验、ASIC课程及实验、IC设计课程及实验等组成。
(2)器件平面工艺实验体系和相关参数测试分析实验。结合原有设备新购并完善平面工艺实验系统，包括：硼扩、磷扩、氧化、清洗、光刻、金属化等；与平面工艺同步的平面工艺参数测试，包括：方块电阻、C-V测试(高频和准静态)、I-V测试、Hall测试、膜厚测试(ELLIPSOMETRY)及其它器件参数测试(实时监控了解器件参数，反馈控制工艺参数)；器件、半导体材料物理测试设备，如载流子浓度、电阻率、少子寿命等。
(3)与实验室硬件建设配套的软件建设和环境建设。实验室环境建设、实验室岗位设置、实验课程的系统开设、向相关学院及专业提出已建实验室开放计划、制定各项管理制度。
在实验室的阶段建设中，我们分步实施、边建边用、急用优先，在建设期内就使实验室发挥出了良好的使用效益。
3.4强化管理，实行教师负责制
新的实验室必须要有全新的管理模式。新建实验室和实验课程的管理将根据专业教研室的特点，采取教研室主任和实验室主任统一协调下的教师责任制。在两大实验板块的基础上，根据实验内容的布局进一步分为4类(工艺及测试，物理测试，设计和集成电路参数测试，系统开发)进行管理。原则上，实验设施的管理及实验科目的开放由相应专业理论课的教师负责，在项目的建立阶段，将按前述的分工实施责任制，其责任的内容包括：组织设备的安装调试，设备使用规范细则的制定，实验指导书的编写等。根据专业建设的规划，在微电子实验室建设告一段落后，主管责任教师将逐步由较年青的教师接任。主管责任教师的责任包括：设备的维护和保养，使用规范和记录执行情况的监督，组织对必修和选修科目实验指导书的更新，组织实验室开放及辅导教师的安排，完善实验室开放的实施细则等。
实验课将是开放式的。结合基础实验室的开放经验和微电子专业实验的特点，要求学生在完成实验计划和熟悉了设备使用规范细则的条件下，对其全面开放。对非微电子专业学生的开放，采取提前申请，统一完成必要的基础培训后再安排实验的方式。同时将针对一些专业的特点编写与之相适应的实验教材。
4取得初步成果
微电子学专业实验室通过近3年来的建设运行，实现或超过了预期建设目标，成效显著，于2002年成功申报为"；四川省重点建设实验室"；。现将取得的初步成果介绍如下：
(1)在微电子实验室建设的促进下，为适应新条件下的实验教学，我们调整了教材的选用范围。微电子学专业主干课教材立足选用国外、国内的优秀教材，特别是国外能反映微电子学发展现状及方向的先进教材，我们已组织教师编撰了能反映国际上集成电路发展现状的《集成电路原理》，选用了最新出版教材《大规模集成电路设计》，并编撰、重写及使用了《集成电路设计基础实验》、《超大规模集成电路设计实验》、《平面工艺实验》、《微电子器件原理》、《微电子器件工艺原理》等教材。
在重编实验教材时，改掉了"；使用说明"；式的教材编写模式。力图使实验教材能配合实验教学培养目标，启发学生的想象力和创造力，尤其是诱发学生的原发性创新能力乃至创新冲动。
(2)对本科微电子学的教学计划、教学大纲和教材进行了深入研究和大幅度调整，并充分考虑了实验课与理论课的有机结合。坚持并发展了我校微电子专业在器件工艺实验上的特色和优势，通过对实验课及其内容进行整合更新，使实验更具综合性。如将过去的单一平面工艺实验与测试分析技术有机的结合，将原来相互脱节的芯片工艺、参数测试、物理测试等有机地整合在一起，以便充分模拟真实芯片工艺流程。使学生在独立制造出半导体器件的同时，能对工艺控制进行实时综合分析。
(3)引入了国际上最通用、最先进的超大规模集成电路系统设计教学软件(如CADENCE等)，使学生迅速地掌握超大规模集成电路设计的先进基本技术，激发其创造性。为了保证这一教学目的的实现，我们对
专业的整体教学计划做了与之配合的调整。在第5学期加强了电子线路系统设计(如EDA、PSPICE等)的课程和实验内容。在教学的第4学年又预留了足够的学时，作为学生进一步掌握这一工具的选修题目的综合训练。
(4)所有的实验根据专业基础课的进度分段对各年级学生随时开放。学生根据已掌握的专业理论知识和实验指导书选择实验项目，提出实验路线。鼓励学生对可提供的实验设施作自拟的整合，促进学生对实验课程的全身心的投入。
在实验成绩的评定上，不简单地看实验结果的正确与否，同时注重实验方案的合理性和创造性，注重是否能对实验现象有较敏锐的观察、分析和处理能力。
(5)通过送出去的办法，把教师和实验人员送到器件公司、设计公司培训，并积极开展了校内、校际间的进修培训。推促教师在专业基础和实验两方面交叉教学，提高了教师队伍的综合素质。
(6)将集成电路设计实验室建设成为电子信息类本科生的生产实习基地，为此，我们参加了中芯国际等公司的多项目晶圆计划。
加入了国内外EDA公司的大学计划，以利于实验室建设发展和提高教学质量，如华大公司支持微电子实验室建设，赠送人民币1100万元软件(RFIC，SOC等微电子前沿技术)已进入实验教学。
5结语
集成电路设计规则篇(6)
【关键词】数字电路 模拟电路 发展
1 前言
随着国民经济的快速增长，科学技术的快速进步，电子信息产业得到快速发展，逐渐渗透到国民经济生活的各个领域，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。电子信息产业对军事领域也有着深远的影响，改变了传统战争的作战模式，在现代国防中发挥着越来越重要的作用，其在其在国防领域的应用也彰显了一个国家的综合国防水平。
作为高新技术产业，知识、技术和资本是电子信息技术产业得以快速发展的三个重要因素，它彰显了一个国家或地区制造业的整体水平，也是一个国家或地区科学技术和制造业综合实力的重要标志。就我国目前的社会经济现状而言，我国正处于传统产业结构转型时期。如何平衡新的产业结构，达到经济的稳定快速发展，解决目前政府资本过剩、内需不足、市场疲软等宏观经济问题是我国目前经济社会发展面临的一个重要挑战。而加速电子信息产业的建设与发展，对于促进传统产业变革、改变传统产业结构、增加就业率、提升就业水平具有重要作用是应对这一挑战的最好办法。
电子电路是电子信息产业的技术支撑。是电子信息产业的发展重要限制因素。电子信息产业的快速发展离不开电子科学技术的发展及应用。生产技术的提高及加工工艺的改进加快了集成电路的更新速度，也为电子信息产业注入了蓬勃的朝气以及更加旺盛的生命力，使其得以快速发展。根据其结构、功能的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。
2 模拟电路
模拟电路是一种针对模拟信号（幅值随时间连续变化的信号）行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅/调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，最终完成音乐的播放和新闻等的报道。模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的。
模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的重点在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：
2.1 系统定义
系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。
2.2 电路设计
电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。针对模拟电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。
2.3 电路仿真
电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等
2.4 版图实现
版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。
2.5 物理验证
在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查（DRC）。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其最小线宽、孔尺寸、最小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查（LVS）。可以利用LVS工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。
2.6 寄生参数提取后仿真
在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。
目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的EDA工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。
3 数字电路
集成电路设计规则篇(7)
关键词：10kV自动化开关站；设计；应用；自动化
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.035
当前我国10kV开关站普遍采用常规的手动或者电动的真空负荷开关或者SF6开关，由于常规的开关无法实现线路的自动监测和断开故障以及自动合闸功能，一旦线路发生故障，必然导致整条供电线路停运，短时间无法准确的判断故障位置和原因，所有的停电、送电都需要运行维护人员在设备处进行现场操作，人员安全性低，线路运行维护困难，供电可靠性低，将严重影响居民的生活和工业生产。
由于自动化技术、通信技术的日益成熟，同时随着城镇化的加快，用电负荷也更加密集分布，这就需要一种自动化程度高、供电可靠性高、安全性高，运行维护方便的开关站，并实现远程控制和通信的功能。对此，就需要对10kV自动化开关站进行优化设计。在满足负荷需求的同时，也提高其供电能力。
1 10kV自动化开关站的电气设计
1.1 主接线方式设计
按照占用城市土地面积较少的原则，一般建设中、小型开关站，电气主接线方式按照负荷性质、负荷等级、用电容量、系统规模、接入电网方式、发展规划以及当地的供电条件等确定。开关站的主接线方式应简单明确，减少电能的损失，便于管理和维护。开关站宜采用单母线分段接线方式，两回进线，8～10回出回出线。由于城区10kV配网系统的供电半径有着特殊规定，通常要在1.5km以内，城区供电可靠性要求高，因此，每个开关站采用2回路进线方式设计，形成 “2-1型”的典型主接线方式，实现多条供电线路的环网，增强线路之间的转供能力。
开关站典型主接线图主接线图如下图1所示：
1.2 主要一次设备的选择
高压开关柜宜选用真空、六氟化硫负荷开关柜或真空断路器柜三种型式（需满足五防要求）；开关站内站用变应选用SC11系列及以上节能环保型的干式变压器；避雷器应选择密封结构良好的无间隙金属氧化锌避雷器。
2 电气二次部分
2.1 直流系统
选好电源类型，优选蓄电池，其容量要达到两小时故障放电时长，可以尝试选择采用单体长寿命免维护蓄电池，同时配上高频开关充电设备，同时，安装直流绝缘自动监测设备，附加通讯接口。
2.2 保护回路部分
真空断路器进、出线柜需装设微机保护装置，配置过流、速断以及零序保护，并与变电站或者上一级电源出线回路保护配合。真空或六氟化硫负荷开关进出线柜均不装设微机保护装置。
高压开关柜采用电动操作机构，负荷开关柜（环网柜）操作电源采用直流48V或交流220V，采用交流220V时电源取自进线柜PT二次侧；真空断路器柜操作电源采用直流48V。同时，开关柜中的计算机设备也兼具测控功能。
2.3 配电自动化设备
将电源自动化投切设备安装在母线分段开关位置，通常来说，两路进线要各自、独立工作，断路器设置在断开处，各路进线供应一段母线，其中任何一路进线出现故障时，投切设备都能及时发出动作，首先切断进线断路器，然后闭合回路断路器。这样当母线发生故障时，则可能造成分段回路断路器发生误闭合现象，此时则可以利用自切设备的短时加速保护来及时切断断路器，从而排除故障，同时，关闭自动投切设备，避免出现反复动作问题。
配电自动化二次的DTU和通信设备安装于配电自动化屏中，配电自动化二次的DTU和通信设备安装于配电自动化屏中；开关站二次设备网络图如下图2所示：自动化通讯柜通讯、遥测信号网络图如下图3所示。
2.4 计量回路
测量用电压互感器采用0.5级，测量用电流互感器采用0.5级，计量用电流互感器采用0.2S级。通常电子式电能表为优选，同时，要设置通讯接口，这样才能为自动化系统内外各类信息的传输创造条件。
3 自动化开关站的设计要点
3.1 设计原则
根据开关站的功能、特征以及配网自动化的需求等来设计自动化系统的功能，其设计要具备最基础的若干功能，例如：遥控、遥信等，其中遥控侧重指进出线断路器的分闸与合闸操作。遥信则负责断路器状态、接地开关状态等的监测，以及对各种故障信号、动作信号等的远距离监测。
3.2 控制模式
采用分层操控方式，具体的层次划分包括：自动化调度中心、站控层、间隔层等，实际的操作权限也依照这几个层次来逐步下放。同时，当监控系统常规工作、安全运转时，无论哪一个层次的操作，要确保从线路到设备等的工作状态以及切换开关的部位等都得到自动化监控系统的监测与监督，而且当操作某层时，要确保其他层都闭锁。一旦发生故障问题，系统能够及时传出信息抵达自动化调度中心。
3.3 网络结构
自动化监控系统选择了特殊的网络结构，那就是分层分布式结构，该结构通常涵盖两大层次，分别为站控层、间隔层，而且要达到资源信息分享、功能分散应用以及无人化值班等的规定，应该尽量让各项设备、功能等简单化、便捷化。站控层可以安装一个计算机系统，间隔层的测控则通过综合保护设备以及计算机设备的运行来完成。测控设备负责采集相关信息，经通讯口来传输到站控层自动化设备，再逐渐传输到一级主站以及调度中。
3.4 自动化通讯
对于规模较小的开关站，其内部通讯适合选择屏蔽双绞线，同时选择10kV电缆屏蔽层载波来将通讯信号等传输至上层主站、调度中心等。此种通讯方式同光纤对比起来，能够更大程度地节省通讯空间，控制成本。
4 10kV自动化开关站的应用
10kV自动化开关站在实际的配网系统中得到了发展和应用，随着城镇化的推进，大型的商住小区和大型的工业园不断增加，区域用电负荷不断增大，按照供配电原则，商住小区需配置环网型接线方式，大型的商住小区和工业园负荷较大，需要将电能重新分配和控制，新建10kV自动化开关站可以完全满足要求，从而实现故障区域的自动切断，迅速恢复供电、数据通信、数据采集、运行维护、电力调度等功能。对此，可以将自动化开关站设置于大型的商住小区和大型的工业园内等负荷密集的区域，主要适用于城市中心区域和新建城区等，开关站可单独建设也可以和其它建筑一起配套建设，但需满足建筑电气设计规范要求。自动化开关站体形较小、无需占用过多的空间，同时操作方便，电能分配集中，运行维护方便，减少停电带来的不利影响，安全可靠性高，实现远距离自动化控制。因此在配电网建设中适合建设开关站。
5 总结
自动化开关站具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点，可以快速的实现故障隔离、恢复供电等配网自动化功能，准确的监测故障位置和故障原因，实现与电网的通信功能，减少人为的操作，提高效率。 且其二次系统也相当的完善、稳定，自动化设备性能较好，整体上完全能够满足配网系统的安全和可靠性，且该开关站运行维护简单，所以自动化开关站值得深入推广与运用。
参考文献：
