12第一章微电子技术与通信技术.ppt
《12第一章微电子技术与通信技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《12第一章微电子技术与通信技术.ppt(65页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第1章 微电子技术与通信技术 信息技术三大基础技术 1. 微电子技术-集成电路 2. 通信技术 -通信系统 3. 计算机技术-数字技术,1.1 微电子技术 1.1.1 微电子技术与集成电路 基本概念: 以集成电路为核心的微电子技术是在电子电路和电子系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。,电子电路使用的基础元件的演变: 真空电子管 晶体管 中小规模集成电路 大规模超大规模集成电路,电子电路使用的基础元件的演变,真空电子管 在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机 晶体管 1948年发明,再加上印制电路组装技术的使用,使电子电路在小型化方面前进了一
2、大步,产生了第二代计算机,电子电路使用的基础元件的演变,集成电路(Integrated Circuit,简称IC): 这是20世纪50年代出现,以半导体单晶片作为材料,经平面工艺加工制造,将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上,构成的一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si),也可以是化合物半导体如砷化镓(GaAs)等。 集成电路的特点是:体积小,重量轻,可靠性高。,超大规模集成电路,小规模集成电路,电子电路使用的基础元件的演变-IC卡,1. 基本概念 IC 卡是“集成电路卡”的简称,把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部,使其成为能存储、处理和传
3、输数据的载体。与磁卡相比,IC 卡不受磁场干扰,而且还能可靠地存储数据。 2. IC 卡按集成电路芯片分类 存储器卡主要用于数据的存储,应用领域广泛,如电话卡、公交卡、医疗卡、饭卡等。 CPU卡也叫智能卡,具有存储、处理数据的功能,安全性能和智能化程度高。如 SIM卡。,电子电路使用的基础元件的演变-IC卡,3. IC 卡按使用方式分类 接触式 IC 卡如电话卡,卡上通常含有一个金属触点,用于相应的读写系统进行操作。 非接触式 IC卡采用电磁感应方式无线传输数据,方便、快捷。,集成电路的规模,根据所包含的晶体管数目分为:,集成电路分类,根据所用晶体管结构、电路和工艺分为: 双极型(Bipola
4、r)集成电路 金属-氧化物-半导体(MOS) 集成电路 双极金属-氧化物-半导体集成电路(Bi-MOS)等 根据集成电路的功能分为: 数字集成电路(如逻辑电路、存储器、微处理器、 微控制器、数字信号处理器等) 模拟集成电路(又称为线性电路,如信号放大器、 功率放大器等) 根据用途分为: 通用集成电路 专用集成电路(ASIC),微电子技术与集成电路,集成电路芯片是微电子技术的结晶,它们是计算机的核心。,微电子技术与集成电路,集成电路是现代信息产业和信息社会的基础 集成电路是改造和提升传统产业的核心技术 2000年世界半导体产值达2000亿美元 电子信息产品市场总额超过1万亿美元 据预测:未来十年
5、内世界半导体的年平均增长率将达15%以上,2010年全世界半导体的年销售额可达到60008000亿美元,将支持45万亿美元的电子装备市场。,集成电路的制造,集成电路的制造:400多道工序,集成电路的发展趋势,集成电路的工作速度 主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸,晶体管的尺寸越小,其极限工作频率越高,门电路的开关速度就越快。芯片上电路元件的线条越细,相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多,功能就越强,速度也越快。,集成电路的发展趋势,提高集成度,关键在缩小门电路面积 集成电路特点:体积小、重量轻、可靠性高 Moore定律 单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番(由于集成度是有极限的,故此
6、定律不可能永远成立),集成电路的发展趋势,Intel公司30年来微处理器集成度的发展,集成电路的发展趋势,光子计算机 光能够像电一样来传递信息,甚至效果更好。而且,更重要的一个特点在于它不会和周围环境发生相互干扰的作用。因为当电子计算机芯片越来越趋向于0.18m时,就会产生很多的问题,而光子计算机就可以避免。,集成电路的发展趋势,量子计算机 这是运用量子力学来设计的, 它们的特点是其潜在的运算速度将 更大于电子计算机。从理论上说, 它们的速度提高可以说是没有止境 的,因为量子计算技术可以在同一 时间内执行各种操作,同时有足够 的能力来完成现在电子计算机还很 难完成的任务,比如说完成密码的 破译
7、和语音的识别等等。因此,欧 洲已经成立了量子计算机研究所, 现在估计,量子计算机可能会在今 后的十五年左右出现。,图为一种可瞬间进行图像数据计算的光电计算机,集成电路的发展趋势,分子计算机 现在已经开发出来一种能够由氮气和二氯化碳来开动和闭关的分子计算机,这种超高速的微型计算机离现实已经很近了。这种技术将会导致只需要利用立体和光线就能够产生新的、甚至能够思考的计算机来解决目前晶体管的物理局限,使得未来的计算机的功能大大的增加,尺寸大大的缩小。,集成电路的发展趋势,生物计算机 实际上就是随着生物技术的发展,人们将模仿人的大脑制造一种用基因学的机制来开发的新一代计算机。 现在生物计算机的模型已经出
8、来。以色列的科学家制造了一个有可能会比单个活细胞还要小的计算机的模型。这么微小的计算机也可能将在我们的体内漫游,监视我们的健康。也许会纠正它所发 现人体内哪个地方脂肪的堆积,帮 助解决问题。其实每一个细胞实际 上都是一个复杂的生物机件,一个 系统。用这么一种仿生技术来制造 生物计算机。,练习题,1.2 通信技术 1.2.1概述,从广义角度来说,各种信息的传递均可称之为通信。 现代通信则专指使用电波或光波传递信息的技术。如广播、电视、电报、电话、传真等。 电信专指双向通信。如网络、电话等。 通信系统也称电信网,它连接着大量用户,由终端设备(例如:电话机)、传输设备(例如: 电话线)、交换设备(例
9、如:程控交换机)等组成。,通信三要素: 信源(信息的发送者) 信宿(信息的接收者) 信道(信息的载体与 传播媒介) 通信系统模型,产生和发送信息的一端,信源,信宿,通信线路 信道,噪声 外界的干扰,接收信息的一端,通信系统(也称电信网)组成: 终端设备(例如:电话机) 传输设备(例如:电话线) 交换设备(例如:程控交换机),通信系统(电信网)分类,按业务种类:电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图像通信网等 按服务区域范围:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等 按信息信号形式:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等 按传输媒体分类,按传输媒体分类: 电缆通信网 光
10、缆通信网 短波通信网 微波通信网 卫星通信网 低轨道卫星移动通信网,1.2 .2数据通信基本原理及有关的基本概念 信道 调制解调(编码器:调制,解码器:解调) 多路复用(主干信道) 交换,信道的基本概念,信道的定义: 向某个方向传输信息的媒体。 一条通信线路通常包含一个发送信道和一个接收信道。,信道的种类,按传输的信号类型可将信道分为: 模拟信道:传输连续的模拟信号的信道(P12) 特点:频带窄,信道利用率高;受噪声干扰大 例如:传输语音信号的架空明线、双绞线,传输广播电视信号的宽带同轴电缆 数字信道:传输离散的数字信号(P12) 特点:信号不失真,准确性高;数字设备可大规模集成,价格便宜;易
11、于加密;要求频带宽,信道利用率低 例如:传输计算机通信所用的信号的基带 同轴电缆、光缆等 按信号的传输媒体分类: 有线信道:电缆、光缆 无线信道:自由空间,2. 调制解调 调制解调基本概念,调制(Modulation) 将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。(将数字信号转换成模拟信号) 解调(Demodulation) 将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。(将模拟信号转换成数字信号) 基本调制方法: 调幅,调频,调相(P13),3. 多路复用,多路复用 为了提高线路利用率,总是设法在一条传输线路上,传输多个模拟信号(例如,话路信息)或数字信号,这就
12、是多路复用。 多路复用技术通常有: 频分复用,时分复用,码分复用,波分复用,多路复用基本概念,频分多路复用 将传输线路的频带分成N部分,每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送,而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。 频分制通信又称载波通信(P12),它是模拟通信的主要手段。,时分多路复用 把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息。把N个话路设备接到一条公共的通道上,按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时,这个设备与通道接通,执行操作。与此同时,其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到,则通过时分多路
13、转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信,它是数字电话多路通信的主要方法,因而PCM (脉冲编码调制)通信常称为时分多路通信。,码分多路复用 用于无线移动通信。所有移动站点(例如手机)在整个频段上进行传输,多路信号同时传输时采用不同的编码原理加以区分。 例如,每个站点有一个唯一的m位代码(芯片序列),当需要发送比特1时,站点发送其芯片序列;当需要发送比特0时,站点发送其芯片序列的补码。,信道使用的鸡尾酒会原理 在一个大房间里(一个信道),有许多对人在交谈(多路信号传输): 时分复用 不同对的人轮流交谈,一对交谈结束后 另一对再接上。 频分复用 不同对的人分成不同的
14、组,每组独立占 用房间内的一小块区域,各组人同时进 行自己的交谈,互不干扰。 码分复用不同对的人分别用不同语言进行交谈, 其它语言只当作噪音不予理会。,波分多路复用 在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波,使得数据传输速度和容量获得倍增,3. 交换技术,交换: 在广域网的情况下,网络节点是部分连接,没有直接互联的节点间的通信,必须经过中转节点的转换才能实现。这种由中转节点参与的通信和电话系统中两个电话用户间的通话必须经由电话交换机的现象类似,也称为交换。中转的节点称为交换节点。 交换技术能为需要通信的计算机建立一个临时的通信链路,通信结束后再拆除链路。,交换技术有:电路交换与分组交换,电路交换
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 12 第一章 微电子技术 通信 技术
链接地址:https://www.31doc.com/p-3419578.html