集成电路测试新工科人才产教融合培养模式探索与实践

集成电路测试是集成电路设计制造产业中的重要环节。针对目前国内集成电路测试行业专门技术人才紧缺的现实需求,合肥工业大学联合国内外集成电路产业知名企业,从课程教学内容与教学方法、实验平台建设与实验设计、创新能力培养与学科竞赛等环节入手,在仪器类专业探索现阶段适合于集成电路测试新工科人才培养的校企合作办学模式。近年来,在集成电路测试课程体系完善、实验平台建设、实践环节培养等方面均取得较好的成果,为新工科人才产教融合培养提供实践经验和参考案例。

贯穿实验过程的电路实验考核评价方法

线上线下协同的多时间尺度实践教学是提高学生实践能动性和工程创新能力的有效措施。基于电路实验线上线下协同多维度、多时间尺度的实验教学内容和多空间、多时间尺度的教学模式,以学生实践能力和综合素质培养为目标,合理设计贯穿每个实验过程的多维度实验考核评价内容,提炼每个实验项目的课前-课中-课后的考核评价指标和量化各项指标的梯度权重,提出贯穿实验过程的电路实验考核评价方法,全面、科学地评价学生该门课程的综合成绩。该考核评价方法推动了电路实验教学的改革,提高了教与学的质量和效率,培养了学生的创新能力。

职业教育中集成电路测试类模块课程思政体系的开发

为提升集成电路产业发展下职业教育中课程思政在集成电路测试类模块教学中的实效性,实现课程思政与专业能力培养的深度融合,对“四元融合,以芯立心”的思政体系进行了研究与实践。分析了集成电路测试类模块课程教学的难点,归纳了四个主要的职业发展能力,并通过优化教学内容、创新教学方法、共建课程思政案例库和完善教学评价等方式进行了教学实践与探索,形成了集成电路测试类模块课程体系中的课政融合、协同育人的一种样例。可有效服务于区域集成电路产业高层次技术技能人才的培养。

“数字集成电路设计”教学方法研究与探索

当前安徽大学“数字集成电路设计”课程的开展存在诸多问题(如教学方法单一,验证性实验内容相对简单,实验课程考核机制单一等),因此教学方法亟须改进。针对课程的现状,立足于教学模式、教学内容和考核方式三个方面进行改革和探索,积极探索“新工科”背景下数字集成电路设计的教学新方法,提出采用线上线下混合式教学方式,激发学生的学习兴趣,致力于提高学生的主观能动性和创新能力。

计及新能源幅相特性的新型多馈入短路比指标

为了合理评估高比例新能源并网的多馈入高压直流输电(multi-infeed HVDC,MIDC)系统电压支撑能力,该文首先分析MIDC系统结构特点,随后基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MISCR)指标,并结合新能源短路电流幅值和相位随机端电压变化的特性(以下简称“幅相特性”),提出多馈入暂态短路比(multi-infeed transient short circuit ratio,MITSCR)指标;其次,根据国家标准的要求分析以双馈风机(doubly-fed induction generator,DFIG)为代表的新能源在不同控制模式下的幅相特性,并通过MITSCR指标分析DFIG接入对MIDC系统节点电压支撑能力影响;最后,利用PSACD/EMTDC软件进行时域仿真分析,结果表明,MITSCR指标能有效表征节点的电压支撑能力,验证了该指标的有效性与优越性。

高增益高驱动能力的基准电压缓冲芯片的设计

为了解决当前CMOS基准电压缓冲器在驱动大电容负载电路时所面临的可靠性问题和性能瓶颈,提出一种高增益高驱动能力的基准电压缓冲芯片。该芯片采用CMOS缓冲放大器,结构包括折叠式共源共栅输入级、轨至轨Class AB输出级和推挽输出缓冲级。设计中加入了修调电路、Clamp电路及ESD防护电路。芯片面积为2390μm×1660μm。在SMIC 0.18μm CMOS工艺下进行了前仿真、版图绘制及Calibre后仿真。前仿结果显示:当负载电容为10μF时,电路实现了126 dB的高开环增益和97°的相位裕度,同时PSRR超过131 dB,噪声为448 nV/Hz@100 Hz及1 nV/Hz@100 Hz。后仿结果与前仿结果基本一致。总体结果表明,该电路具有高增益、高电源抑制比及低噪声等特点,同时拥有很高的输出驱动能力。因此,所提出的基准电压缓冲芯片可以用于驱动如像素阵列等具有大电容负载的电路。

渐进阶梯式电子线路CAD实践课程改革

该文以汉口学院电子信息工程学院的电子线路CAD实践教学课程改革为例,介绍了近年来学院相关专业以提升学生创新实践能力为引领,采用渐进阶梯式方法对电子线路CAD课程的实践教学部分进行6大教学阶段和4大实践环节划分的举措。各阶段和环节之间渐进提升,在不断满足学生成就感的基础上激发学生向下一阶段探索的内生驱动力,在提高学生实践能力的同时,培养了学生的项目意识、团队意识以及独立思考、分析和解决问题等多方面能力。实践表明,该课程改革在提升实践教学质量上是一次成功尝试,有效提高了人才培养质量。

基于磁流体动力学的无极性低压直流断路器电弧仿真及性能优化

针对传统低压直流断路器,电流反向时磁场单向会导致其灭弧能力减弱的问题,建立基于COMSOL无极性低压直流断路器电弧仿真模型。分析在电流反向下无极性低压直流断路器的电弧运动,研究磁场和电流对无极性低压直流断路器灭弧能力的影响。仿真结果表明,无极性低压直流断路器可以消除电流反向对电弧运动的阻碍作用,并在240 mT和16 A下灭弧能力最强。仿真结果和实验结果相吻合,无极性低压直流断路器的灭弧能力在恰当的磁场灭弧能力最强,电流越小灭弧能力最强,变化规律与试验结果一致。

功率MOSFET高速驱动电路的研究

基于特定情况下对驱动电路特殊的要求 ,介绍了一种输出电流大、带负载能力强的MOSFET高速驱动电路。对电路的工作特性进行了详细的讨论 ,并给出了不同频率下该电路的实验结果。

模块化开放式电路综合实验(1)——开发与实践综述

依托"国家级人才培养模式创新实验区"建设项目,为进一步提高学生的动手能力和自主探究精神,开发并实施了"系统关联性、模块化、开放式综合实验",实验内容与一定的应用背景相关,体现了相关课程知识体系之间的系统关联性,并通过波形、声音、光、运动等可视化效果使实验趣味化。其模块化的结构便于自主、开放地设计解决方案。该文以及后续几篇文章分别介绍了这种新理念指导下的综合实验的开发背景、配套器材与设备研制、实验内容安排以及实施情况。

变压器绕组导线对抗短路能力的影响

阐述了绕组导线规格对变压器短路时辐向力的影响,并提出了几点措施。

基于有限元法的大型电力变压器抗短路能力分析

为验证基于有限元法的变压器抗短路能力计算方法的有效性,通过开展变压器基于磁场有限元方法的计算分析,并进行了突发短路试验的220 kV变压器的试验结果和计算结果对比,以及因输电线路短路导致故障的500 kV变压器实际受损部位与计算分析结果对比.由通过了突发短路试验的新变压器与在运变压器的数据对比,分析了变压器低压线圈辐向宽度、所用电磁线尺寸、撑条以及电磁线Rp0 2对变压器抗短路能力的影响.结果表明：通过变压器短路试验的产品在低压线圈辐向宽度增加了10％～22％,其电磁线的子导线尺寸增加了35％～50％.通过此项研究,验证了该分析方法关于绕组机械强度分析的有效性,为新采购变压器的抗短路能力分析评估提供了手段.

实验教学环节与创新能力培养

创新实践教育是实现教育目标的关键环节,而实验教学环节正是贯彻创新实践教育的有效切入点,从低年级开始实施创新意识和创新能力的培养是实验课程改革与实践的出发点。该文以电路原理实验为例,介绍了课程建设的改革思路与培养目标,以人为本构建模块化实验组合项目、设计主线关联性实验项目、教学环节与SRTP项目紧密结合的教学实践及思考。

3600kV冲击电压发生器大负载输出特性

通过模拟计算分析某 36 0 0 k V冲击电压发生器在大电容负载下的输出特性 ,分析和计算了冲击波产生的物理过程 ,提出了减小振荡的措施 。

开放式实验教学与传统实验教学方式之关系

开放式实验教学有助于培养学生的工程素质和创新能力,而传统式实验教学方式在培养学生过程中也起到非常重要的作用,传统的实验教学模式是进行实验室开放的前提,进行开放式实验教学必须要解决好相应的若干问题。

数字逻辑电路精品实验项目的设计与实践

数字逻辑电路综合设计性实验-汽车尾灯控制电路将《电工电子学》课程中数字逻辑电路部分的内容融合于一体,作为一个精品实验项目进行建设。项目实施过程中理论教学与实验教学相辅相成,实验预习作为理论课的大作业,通过小组合作的方式完成,保证高质量的预习效果;学生自主设计实验步骤,个人独立完成实验;实验时间由2学时改为4学时,保障学生有充分的分析问题、解决问题、优化电路的时间。从学生提交的多种预习设计方案以及实验过程中排除故障、优化方案来看,该精品实验项目培养了学生运用知识解决问题的能力,提高了学生工程实践能力。

大型电力变压器内绕组辐向抗短路能力评估

随着电网容量和电压等级的提高,大型电力变压器短路导致的恶性事故不断增加,这种情况已直接威胁电网安全运行。通过对大型电力变压器漏磁通及短路电动力分析,指出变压器内绕组的辐向失稳已成为绕组耐受短路的首要问题。研究了电力变压器内绕组辐向电动力计算和抗短路能力校核评估方法,并给出了变压器绕组线饼的临界失稳强度和抗短路能力评估计算流程。最后通过具体实例并依据四种改进措施进行对比分析,提出提高变压器抗短路能力具体的改进措施。

高频电路实验教学与学生实践创新能力培养

对如何通过高频电路实验教学来提高学生实践创新能力开展了研究,并从强调整体观、以人为本、彰显开放3个方面着力培养学生的创新精神和实践能力进行了探索。

精心规划,耐心启发,全力培养——电路原理实验课程教学内容和方法的改革与实践

根据作者长期从事技术基础课实验教学的经验，提出只有在“强化基本训练、精心规划实验项目、展开研讨式教学”的前提下，分层次开设实验项目，引导学生先进行基础实验，再进行综合实验，最后进行自主实验，层层递进；验证实验、仿真实验和设计实验多管齐下，相辅相成，充分调动学生学习的积极性，才能达到更好地培养学生自主创新能力的目的。

计及热老化程度的变压器绕组内线圈短路承受能力评估方法

变压器长期运行过程中,绝缘纸板的力学性能在热应力作用下发生变化,进而引起其短路承受能力的变化。该文对绝缘纸板进行加速老化试验,获得不同老化纸板的力学性能;建立考虑支撑刚度的内线圈有限元模型,分析不同支撑刚度对应的内线圈幅向弯曲应力和屈曲临界载荷;并对1台110kV退运变压器的短路承受能力进行评估和试验。结果表明,纸板老化后弹性模量下降;考虑线圈支撑刚度后,辐向弯曲应力和临界载荷分别为直梁模型为两铰支圆弧拱模型计算结果的1/5和1/4;随着线圈的老化,弯曲应力的安全系数提高,临界载荷的安全系数降低,表明老化变压器出现屈曲的可能性增大。研究结果可为老化变压器短路承受能力评估提供重要依据。