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2025年大学电子（集成电路设计）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 以下哪种集成电路设计方法常用于实现大规模数字电路？
A. 全定制设计
B. 半定制设计
C. 可编程逻辑器件设计
D. 模拟集成电路设计
2. 集成电路制造中，光刻技术的主要作用是？
A. 定义晶体管的尺寸和位置
B. 进行金属布线
C. 形成绝缘层
D. 掺杂杂质
3. 对于CMOS集成电路，以下关于PMOS和NMOS的说法正确的是？
A. PMOS导通时源极电压高于漏极电压
B. NMOS导通时源极电压高于漏极电压
C. PMOS和NMOS导通时源极电压都高于漏极电压
D. PMOS和NMOS导通时源极电压都低于漏极电压
4. 集成电路设计中，时序分析主要是为了？
A. 确定电路的逻辑功能是否正确
B. 检查电路是否存在短路
C. 评估电路的工作速度和稳定性
D. 优化电路的功耗
5. 以下哪种不是常见的集成电路封装形式？
A. DIP
B. QFP
C. BGA
D. USB
6. 模拟集成电路设计中，放大器的增益带宽积主要取决于？
A. 晶体管的跨导
B. 负载电阻
C. 电源电压
D. 电路的寄生参数

第II卷（非选择题 共70分）
7. （10分）简述集成电路设计流程，并说明每个步骤的主要任务。
8. （15分）在数字集成电路设计中，如何减少功耗？请列举至少三种方法并简要说明原理。
9. （15分）材料：某集成电路芯片在测试过程中发现部分逻辑功能错误。已知该芯片采用CMOS工艺，由多个标准单元库组成。问题：请分析可能导致逻辑功能错误的原因，并提出相应的解决措施。
10. （20分）材料：现有一个基于FPGA的数字系统设计任务，要求实现一个简单的数字滤波器。问题：请描述设计该数字滤波器的主要步骤，包括如何利用FPGA的资源进行实现。
11. （20分）材料：某模拟集成电路放大器的输出信号出现失真。已知该放大器采用差分放大电路结构，偏置电路正常。问题：分析可能导致输出信号失真的原因，并提出改进方案。

答案：
1. B
2. A
3. A
4. C
5. D
6. D
7. 集成电路设计流程主要包括需求分析、设计规格制定、逻辑设计、电路设计、版图设计、验证与测试等步骤。需求分析明确设计目标和功能要求；设计规格制定细化各项指标；逻辑设计确定逻辑结构；电路设计选择合适电路元件实现逻辑功能；版图设计将电路转化为物理版图；验证与测试确保电路性能符合要求。
8. 减少功耗的方法及原理：降低电源电压，功耗与电源电压平方成正比；优化电路结构，减少不必要的逻辑翻转；采用低功耗工艺，如低阈值电压晶体管；合理设置时钟频率，过高频率会增加功耗。
9. 可能原因：标准单元库存在缺陷；版图设计有误导致连线错误；验证不充分。解决措施：更换可靠的标准单元库；仔细检查版图设计并修正连线错误；加强验证流程，包括功能验证、时序验证等。
10. 设计步骤：确定滤波器类型和参数；利用FPGA的逻辑资源实现滤波器算法，如乘法器、加法器实现卷积运算；合理分配FPGA引脚用于输入输出；进行功能仿真和时序仿真验证设计正确性。利用FPGA资源：使用查找表实现逻辑运算，利用寄存器存储数据等。
11. 可能原因：输入信号幅度太大导致晶体管进入非线性区；偏置电流不合适；差分对管性能不一致。改进方案：调整输入信号幅度；优化偏置电路，精确设置偏置电流；挑选性能一致的差分对管，或采用校准电路补偿性能差异。