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關(guān)鍵詞:城市道路;設(shè)計要點;對策
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
道路是城市的血管,道路工程設(shè)計的好壞不僅關(guān)系著交通運輸能否順利進行,也反映著一個城市的層次與水準。隨著改革開放的不斷深入,我國的城市化水平越來越高,道路工程的建設(shè)也在有條不穩(wěn)的進行當中。作為一項系統(tǒng)性較強的工作,道路工程的設(shè)計涉及到運輸、公共設(shè)備敷設(shè)、綠化和城市景觀建設(shè)等多方面內(nèi)容,因此在開始設(shè)計前,設(shè)計人員除了要對施工地點進行勘探外,還要注意與城市的實際情況相結(jié)合,以便選擇最為合理的設(shè)計方案。城市道路的設(shè)計要點包括平面交叉口設(shè)計、線性設(shè)計、綠化設(shè)計三點,本文在分析了城市道路基本設(shè)計要求的基礎(chǔ)上,對城市道路設(shè)計要點進行了分析,分別提出了相應(yīng)的設(shè)計對策。
1 城市道路設(shè)計基本要求
城市道路設(shè)計的基本要求主要包括交通安全性與通暢性、環(huán)保性和經(jīng)濟性三點,主要內(nèi)容如下:
1.1 交通安全性與順暢性
交通的安全性與通暢性是衡量城市道路設(shè)計質(zhì)量的重要指標之一。為了確保城市道路的安全性與通暢性,在城市道路設(shè)計中應(yīng)根據(jù)城市的規(guī)模、人口、機動車數(shù)量及未來發(fā)展趨勢等,選擇合理的路段、交叉口進行科學(xué)計算城市車輛的行車速度,在保證行車安全性的前提下,盡可能提升行車流暢性。
1.2 環(huán)保性
環(huán)境友好型社會和資源節(jié)約型社會建設(shè)背景下,各行各業(yè)強調(diào)節(jié)能減排,各種節(jié)能技術(shù)、環(huán)保技術(shù)逐漸興起。城市交通作為影響城市空氣質(zhì)量、影響居民生活水平的重要系統(tǒng),逐漸受到人們的注意。以往,噪聲問題、汽車尾氣問題等嚴重影響著城市環(huán)境,眾多的機動車成為對城市空氣造成污染的“流動污染源”。為了解決這一問題,城市道路設(shè)計過程中必須對環(huán)境保護要求進行充分考慮,結(jié)合道路的等級、性質(zhì)、功能及施工路段的地形,設(shè)計合理的交通綠化帶,并根據(jù)居民建筑情況妥善規(guī)劃道路網(wǎng)的密集度,從而使城市交通干道與民居之間形成有效的消音距離。
1.3 經(jīng)濟性
城市道路設(shè)計是否具有良好的經(jīng)濟性直接影響著道路工程的成本及其投資收益,城市道路設(shè)計的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)為城市道路工程的綜合費用是否經(jīng)濟合理,城市交通運輸費用是否經(jīng)濟節(jié)省等等,另外,科學(xué)的城市道路設(shè)計也能有效降低道路維護保養(yǎng)的費用,從而最大限度地節(jié)約城市道路運營成本。因而,在城市道路設(shè)計中應(yīng)綜合考量建筑布局、公共設(shè)施、道路布置等因素,結(jié)合路段交通性質(zhì)、車流流向等要求,根據(jù)設(shè)計路段的地形合理布置道路線性,盡可能地使交通量較大或行車速度較高的干道處于便捷通暢的地段,避免對車輛行駛的干擾和行車時間的延誤;而對于非干道,應(yīng)強化成本控制,線性要求和適當放寬,以節(jié)約工程成本。
2 城市道路平面交叉口的設(shè)計
在城市道路設(shè)計中對道路交叉口的設(shè)計是城市道路建設(shè)的重點,一般將城市道路平面交叉口分為無信號燈控制的平面交叉口、信號燈控制的平面交叉口以及環(huán)型平面交叉口。在城市道路平面交叉口的設(shè)計中要遵循以下幾點內(nèi)容:
2.1 平面交叉口的線形與縱斷面
第一,平面交叉口的中心線盡量選擇正交的直線;第二,盡量使道路的交角大于等于45度;第三,互相相交的兩條道路,主要道路應(yīng)當保持穩(wěn)定的縱坡度,次要道路應(yīng)當根據(jù)實際情況進行合理的設(shè)計;第四,交叉口進口道縱坡度,宜≤2%,特殊情況下應(yīng)≤3%,另外平面交叉口盡量不要在橋梁引道處設(shè)計。
2.2 平面交叉口的豎向設(shè)計
平面交叉口的豎向設(shè)計要考慮諸多方面的內(nèi)容,包括行車中的舒適程度、道路的排水效果等。對縱、橫坡度的處理也應(yīng)當綜合宏觀的考慮,一般要注意以下的幾點:第一,交叉口處的主要道路縱坡應(yīng)當盡量保持不變,次要道路的縱坡要根據(jù)實際情況相應(yīng)調(diào)整;第二,兩條道路相交,如果道路的等級相同,一般保持縱坡不變而改變橫坡,并且是改變縱坡較小道路的橫坡,經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)整使其與縱坡度較大的道路的縱坡一致;第三,盡量使至少一條道路的縱坡遠離交叉口,目的是保持排水通暢。
3 城市道路線性設(shè)計
城市道路線性設(shè)計對整個城市的交通運行起到了至關(guān)重要的效果。一方面良好的城市道路線性設(shè)計起到了安全運輸城市交通的積極作用,另一方面還可起到美化城市風(fēng)景,有利于降低駕駛者的行車勞頓,避免城市交通事故的發(fā)生。因此,綜合以上兩點的內(nèi)容,要求城市道路線性設(shè)計要利用較大半徑的圓曲線,目的是為了是道路兩側(cè)的景物可隨著行車時間的增加發(fā)生變化,避免了沿線景物的單一,有利于駕駛者在行車中消除疲勞感,振奮精神;在道路的主要干線中,盡量降低轉(zhuǎn)點的設(shè)置,而其它道路可根據(jù)實際的情況適當?shù)脑黾拥缆忿D(zhuǎn)點。
4 城市道路綠化設(shè)計
道路綠化作為城市道路的重要組成部分,具有保護道路和美化道路環(huán)境的作用。做好道路綠化不僅能夠使道路形成優(yōu)美的環(huán)境,還能夠起到凈化空氣、綠化環(huán)境的作用。規(guī)劃設(shè)計道路綠化時,需要注意以下幾個方面:
4.1 重視綠化對行車視線的誘導(dǎo)作用
對于道路主要干線和城市的快速路,車輛的安全行駛和駕駛員的行車心理,都需要道路標物進行視線誘導(dǎo),因而在道路綠化時,要重視綠化的引導(dǎo)作用。在道路的彎道外側(cè)及凸形豎曲線的道路兩側(cè),可以通過種植高大喬木,來提示車主路線的變化。這種綠化樹在對車主進行視線誘導(dǎo)時,可以幫助駕駛員在視覺上形成線形的連續(xù)性,從而提高警惕,安全駕駛。
4.2 注意功能與美觀相結(jié)合
道路的性質(zhì)不同,綠化的方式也應(yīng)按照道路使用者的觀賞特點不盡相同。道路綠化主要功能包括:遮蔭,消聲,防塵,裝飾,遮蔽,視線誘導(dǎo),地面覆蓋等。道路綠化作為城市道路建設(shè)的重要部分,在設(shè)計過程中,要充分考慮城市性質(zhì)以及道路功能與等級,道路沿途的自然條件和城市實際環(huán)境情況等,盡可能做到與城市景觀交相輝映。因而,在規(guī)劃和設(shè)計道路綠化時需要做到全面合理,最大限度的發(fā)揮綠化的功能。
4.3 重視綠化對道路空間的分隔作用
在道路邊種植高大密集的植物能夠起到分隔道路空間的作用,能夠?qū)⒁辉目臻g轉(zhuǎn)換為二元化空間,如在比較寬的中央分隔帶上種植喬木能夠有效的分隔道路空間,此外,在道路兩邊種植植物能夠幫助道路使用者集中精力,避免道路邊界視線渙散。需要注意的是,道路綠化的功能要盡可能的與景觀的要求協(xié)調(diào)一致。
4.4 綠化要注意地方特色
城市不同,道路綠化方式的方式不同,種植的花草樹木也不盡相同。如在道路綠化中種植各城市的自己的市樹,市花不僅代表著地方特色,還能增加當?shù)厝说母械接H切,加深外地人對當?shù)赜∠蟛a(chǎn)生深刻好感。
5 總結(jié)
綜上所述,城市道路工程設(shè)計的系統(tǒng)性強、難度高、技術(shù)細節(jié)繁瑣, 并且直接影響著工程造價, 因此是道路建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。但就目前的實際情況來看, 我國城市道路工程的設(shè)計工作仍然存在著設(shè)計思路不合理、不重視交通分析、橫縱斷面設(shè)計不完善等一些不足, 如果不能對其進行很好的解決, 勢必會使城市道路的使用和景觀功能受到一定程度的影響。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】城市道路下穿立交橋;排水設(shè)計;標準;設(shè)計方案
城市道路建設(shè)對城市發(fā)展具有積極的推動作用,隨著城市立交和地道橋不斷增加,在下穿立交橋的低點往往會形成盆地,且坡度較大,雨水及其他水源很容易在此處形成匯集,造成積水影響交通安全。故而,探究城市道路下穿立交橋排水設(shè)計要點顯得尤為重要。
1.城市道路下穿立交橋排水系統(tǒng)設(shè)計標準
城市道路下穿立交橋的排水系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)主要包括了徑流系數(shù)、匯水面積、重現(xiàn)期等。這三個參數(shù)在相關(guān)的技術(shù)標準規(guī)范中均有詳細的規(guī)定,其中重現(xiàn)期跟所處地區(qū)的交通量以及匯水面積都具有直接聯(lián)系。在排水系統(tǒng)的設(shè)計過程中,需要在最不利的情況下對下穿立交的雨水泵站進行設(shè)計。只有考慮到各種最壞因素,并在設(shè)計中制定相應(yīng)的應(yīng)對機制,才能在下穿立交橋發(fā)生實際的排水問題時迅速解決。匯水面積需要盡量減小,以縮減排水泵站的設(shè)計流量。一般采用低水低排、高水高排,互不連通的排水系統(tǒng),并且設(shè)置避免高水進入低水系統(tǒng)的防護措施。在進行排水設(shè)計的時候,應(yīng)該根據(jù)實際情況劃分排水區(qū)域,將可以直接排入市政排水管道的水分為一個排水系統(tǒng),不能依靠重力流排入市政管道的會分為一個排水系統(tǒng)。
2.城市道路下穿立交橋排水設(shè)計方案
2.1上跨橋排水設(shè)計
對于下穿立交橋排水設(shè)計而言,立交橋的不同部位應(yīng)該具備不同的排水的方式及標準。對上跨橋而言,一旦上跨橋的道路坡度較緩(小于2%)時,雨水能夠從坡道向下自主流動。由于路面的橫坡不大,水面的實際寬度將會大于雨水口的寬度,一部分雨水會在雨水口被收集。一部分雨水則會順著路面繼續(xù)向下流動,在道路的最低點進行匯集;當上跨橋的坡度較大(大于2%)時,雨水在路面的流速較快,能夠進入雨水口的雨水量大大降低,導(dǎo)致道路最低點的積水量不斷上升,這種情況在發(fā)生暴雨的時候尤其明顯。
解決上跨橋的雨水排放問題,可以從高架和橋臺兩個部分入手。高架橋部分排水系統(tǒng)由排水管、進水口和地面井組成,雨水經(jīng)過泄水孔后被收集,通過懸吊管和立管排入雨水檢查井中。為了保證良好的排水效果,雨水口應(yīng)該采用頂向式雨水口,加強收水效果。其次,增大排水管直徑強化排水效果。橋臺部分長度較大,可以沿橋臺設(shè)置雨水檢查井,收集橋面雨水。雨水檢查井的間距可以根據(jù)水流特點、在高出少量布置,在低處大量布置,確保雨水檢查井能夠大量排除橋面存在的雨水。
2.2下穿立交一般道路排水設(shè)計
下穿立交中與周邊地面標高相差不多的道路可以與城市綜合排水系統(tǒng)進行結(jié)合,利用城市綜合排水系統(tǒng)進行排水。這需要優(yōu)先確定下穿立交雨水流域的匯水面積,從而確定排水規(guī)模。然后根據(jù)下穿立交的基本特點,選擇合理的排水流向,確保排水管道鋪設(shè)最短,整體埋深科學(xué)合理。立交橋具有諸多匝道,而且各個匝道彎道較多,豎向變化復(fù)雜,縱坡變化很大,所以雨水口的位置選擇就十分重要了。在實際的工程項目中,一般是根據(jù)專業(yè)的道路豎向圖來確定雨水口的分布位置,最大程度避免雨水口位置不合理而引起積水。
2.3下穿道排水設(shè)計
下穿道排水一般有自流排水和泵站排水兩種方式,當下穿道周邊有地獄下穿道最低路面的市政排水管道時,可以采用直流排水法,將下穿道的雨水引流至市政排水管道,讓其自然排除。自流排水不需要專業(yè)排水設(shè)備和專人管理,不僅能夠滿足排水需求,而且經(jīng)濟安全。在下穿道不滿足自流排水的條件時,就需要通過泵站來排除雨水。泵站設(shè)計需要考慮三個方面的問題。第一,泵站規(guī)模受到下穿道匯水面積的直接影響,需要將匯水面積控制在最小范圍,并預(yù)留一定的緩沖系數(shù),最大程度減少下穿道的雨水量;第二,為了保證下穿道行車安全不受到積水影響,暴雨設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)該按照最高標準進行;第三,根據(jù)暴雨計算流量選擇合理的排污泵型號以及組合方式。下穿道縱坡一般坡度較大,以前的設(shè)計一般采用坡道截流的方式減少進入下穿道的雨水量,其具體方案就是在下穿道入口處設(shè)置橫向的截水溝。
2.4排水系統(tǒng)管材選擇
適用于排水系統(tǒng)的管材多種多樣,既有傳統(tǒng)的鋼筋混凝土管道,也有新型的聚合塑料管道,還有夾砂玻璃鋼管、聚乙烯徑向加筋管等新型管材。新型管材具有良好的性能,可以保證排水系統(tǒng)的排水安全。但是新型管材造價較高,而且管徑越大,造價差別極大。所以在排水設(shè)計過程中,排水管選擇應(yīng)該遵循以下幾個基本原則:
第一,以排水需求為前提,在所需管材直徑較小時選用新型管材。
第二,在所學(xué)管材直徑較大時仍然選用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土管材。
第三,排水管在鋪設(shè)時,應(yīng)該考慮行車情況,保證其具備足夠的剛度和強度。一般來說,人行道下的排水管環(huán)剛度不小于4kN/m2,車行道下的排水管環(huán)剛度不小于8kN/m2。
3.城市道路下穿立交排水系統(tǒng)管理措施
3.1下穿立交橋排水系統(tǒng)的管理對象及內(nèi)容
排水系統(tǒng)的管理是維持排水系統(tǒng)具備穩(wěn)定正常排水功能的基本前提,只有做好日常的管理工作,才能確保排水系統(tǒng)在遭遇問題時能夠發(fā)揮作用。排水系統(tǒng)的管理對象主要可以分為三個部分。
第一,路面排水渠道。下穿立交橋都具有部分路面排水渠道,比如排水口、排水溝等。在日常工作中,需要加強對這些基礎(chǔ)排水渠道的管理,及時進行清污清雜工作,確保排水渠道一致保持通暢。
第二,排水管道。排水管道是排水系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分,尤其是不能通過自流排水的雨水更具依賴于排水管排水。日常管理工作應(yīng)該以檢查排水管是否存在堵塞、是否漏水、是否老化、破裂等情況,在發(fā)現(xiàn)問題之后要進行及時解決,及時維修或是更換排水管道。
第三,排水系統(tǒng)機械設(shè)備。對機械設(shè)備的管理主要是對泵站的排污泵和水泵進行管理,定時檢查排污泵和水泵的運行工況,對存在故障的零部件進行維修更換,確保泵能夠在需要排水時正常運轉(zhuǎn),起到排水作用。
3.2下穿立交橋排水系統(tǒng)的管理措施和原則
針對不同的排水系統(tǒng),具體的管理措施也存在一定的差別,需要遵循的原則也各不相同。但是總的來說,排水系統(tǒng)的管理措施可以從以下幾個方面進行:
第一,維護排水系統(tǒng)排水設(shè)施的正常順暢。排水系統(tǒng)的大部分設(shè)施都具有引水排水的功用,因此維護排水系統(tǒng)設(shè)施的正常順暢,對排水系統(tǒng)發(fā)揮切實的排水功能具有積極的作用。
第二,優(yōu)化排水系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)設(shè)計結(jié)構(gòu)。設(shè)計畢竟只是根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的現(xiàn)實情況以及對未來的預(yù)想進行的設(shè)計,無法準確貼合排水系統(tǒng)在使用過程中所發(fā)生的問題。因此需要在排水系統(tǒng)的運行過程中,根據(jù)發(fā)生的現(xiàn)實情況對排水系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化,使其能夠更加符合下穿立交橋的實際排水需求。排水措施的實施應(yīng)該滿足排水需求和安全要求兩個原則。
4.結(jié)束語
排水設(shè)計是下穿立交橋的重點環(huán)節(jié),能夠在遇到水患的時候切實將水從道路系統(tǒng)中排除,保證交通順暢和行車安全。排水設(shè)計需根據(jù)下穿立交橋的特點,從不同的結(jié)構(gòu)部位進行針對性的排水設(shè)計,確保排水設(shè)計滿足排水和安全的雙重需求。 [科]
【參考文獻】
[1]周宇.淺談城市道路下穿立交橋排水的設(shè)計要點[J].建筑技術(shù)研究,2012(06).
一、設(shè)定目標
在數(shù)字電路教學(xué)中,教師發(fā)現(xiàn)“興趣”是最關(guān)鍵的問題,從這個角度考慮,第一次數(shù)電課,首先給學(xué)生介紹數(shù)字信號的特點、數(shù)字系統(tǒng)的組成、數(shù)字電路在電子系統(tǒng)中的作用,使學(xué)生建立一個對數(shù)字邏輯電路的系統(tǒng)的概念。然后是詳細講解各章節(jié)內(nèi)容在數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)中所處的位置和作用,通過前面的工作,學(xué)生基本上了解了這門課要干什么,學(xué)完后有什么用處。教師在這種情況下要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)定目標,例如做一個多功能流水燈、多路搶答器、出租汽車里程計價表等等,盡量讓每一個學(xué)生都有一個目標。讓學(xué)生感到自己受到尊重,可以有自己的想法,從而對這門課有自信。然后對每個學(xué)生的目標進行分析,告訴學(xué)生,要實現(xiàn)這個目標,需要掌握哪些章節(jié)的內(nèi)容,教師可以更加詳細的介紹某個章節(jié)在這個目標實現(xiàn)中起了多大作用,讓學(xué)生帶著目標來上課,目標驅(qū)動學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)知識的動力,使學(xué)生感覺到數(shù)電這門課有意思,不無聊,逐漸也就產(chǎn)生了興趣。[2]
二、實現(xiàn)目標
有了目標,學(xué)生就可以參與其中,帶著問題來聽課,課堂也就有了活力,教師要不斷的鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生,以學(xué)生為中心,進行答疑解惑,同時授課教師要在充分了解學(xué)生的基礎(chǔ)上,依托自己所授課程,結(jié)合學(xué)生的目標,開闊學(xué)生的思維,從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和興趣。例如有些學(xué)生的目標是設(shè)計一個多功能流水燈,其主要部分時實現(xiàn)定時功能,即在預(yù)定的時間到來時,產(chǎn)生一個控制信號來控制彩燈的流向、間歇等,可用可逆計數(shù)器和譯碼器來實現(xiàn)正、逆流水功能,利用組合電路實現(xiàn)自控、手控、流向控制等功能。學(xué)習(xí)了理論知識后,教師可以通過讓學(xué)生自己設(shè)計電路原理圖,實驗室提供器材搭接組裝電路,在教師的指導(dǎo)下讓學(xué)生按單元電路分塊調(diào)試,并最終按照設(shè)計整體調(diào)試實現(xiàn)結(jié)果,觀察彩燈工作情況并記錄。讓學(xué)生充分體驗到動手、動腦、動口的過程,享受設(shè)計成功的快樂,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時鼓勵學(xué)生大膽猜想和獨立思考,創(chuàng)新設(shè)計理念,并通過實驗否定錯誤或修正猜想,使學(xué)生擁有解決問題的勇氣和決心。[3]
三、目標總結(jié)
經(jīng)過學(xué)生的努力,一個個目標實現(xiàn)了,也就意味著一個個知識點被掌握了,這時候,教師再回歸到理論課上,讓學(xué)生進行總結(jié)??偟膩碚f,每一章節(jié)的內(nèi)容要點是什么,都有什么用,相信通過不同學(xué)生的思維加工,數(shù)字電路這門課程將會掌握的淋漓盡致。當然每門專業(yè)基礎(chǔ)課程固然有自己的學(xué)科特點,但學(xué)習(xí)方法和研究思路有其共通之處。對于專業(yè)課教學(xué),要非常注意在教學(xué)的時候,要做到授之以漁而非授之以魚。社會在進步和發(fā)展,學(xué)生的眼界和思想遠遠超過了以往各個時期,教師要傳遞給學(xué)生新的理念和科學(xué)的方法。[4]
結(jié)論
關(guān)鍵詞:集成電路專業(yè);實踐技能;人才培養(yǎng)
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼: A 文章編號:1002-0845(2012)09-0102-02
集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)?!秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向之一。
信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點決定了集成電路專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實踐能力。然而,目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實踐技能較弱,走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業(yè)實踐教學(xué)的重視程度不夠,技能培養(yǎng)目標和內(nèi)容不明確,導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實踐技能的效果欠佳。因此,研究探索如何加強集成電路專業(yè)對學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。
一、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的目標
集成電路專業(yè)是一門多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科,工程性和實踐性非常強。其人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號處理和計算機等相關(guān)基礎(chǔ)知識,以及集成電路制造的整個工藝流程,掌握集成電路設(shè)計基本理論和基本設(shè)計方法,掌握常用集成電路設(shè)計軟件工具,具有集成電路設(shè)計、驗證、測試及電子系統(tǒng)開發(fā)能力,能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級技術(shù)人才。
根據(jù)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標,我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(yè)能力為:模擬集成電路設(shè)計、數(shù)字集成電路設(shè)計、射頻集成電路設(shè)計以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)四個方面。圍繞這四個方面的核心能力,集成電路專業(yè)人才實踐技能培養(yǎng)的主要目標應(yīng)確定為:掌握常用集成電路設(shè)計軟件工具,具備模擬集成電路設(shè)計能力、數(shù)字集成電路設(shè)計能力、射頻集成電路設(shè)計能力、集成電路版圖設(shè)計能力以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力。
二、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容
1.電子線路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實驗、數(shù)字電路實驗以及電路分析實驗等。
2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識,具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力。其課程主要有C語言程序設(shè)計、單片機原理、單片機實訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計等。
3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程,掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法,具備一定的集成電路版圖設(shè)計能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專業(yè)實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設(shè)計等。
4.模擬集成電路設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計原理與設(shè)計方法,熟悉模擬集成電路設(shè)計流程,熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計、集成電路CAD設(shè)計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計方法和混合集成電路設(shè)計等。此外,還包括Synopsis認證培訓(xùn)相關(guān)課程。
5.數(shù)字集成電路設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計原理與設(shè)計方法,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計、硬件描述語言、VLSI測試技術(shù)、ASIC設(shè)計綜合和時序分析等。
6.射頻集成電路設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計原理與設(shè)計方法,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計、電磁場技術(shù)、電磁場與
天線和通訊原理等。
在實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認識規(guī)律,由易到難,由淺入深,充分考慮學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練,既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識,有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進取的科學(xué)精神,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又要保證基礎(chǔ),注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動性,強化綜合和創(chuàng)新。因此,在集成電路專業(yè)的實驗教學(xué)安排上,應(yīng)減少緊隨理論課開設(shè)的驗證性實驗內(nèi)容比例,增加綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗的內(nèi)容,使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能,有利于因材施教。
三、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的策略
1.改善實驗教學(xué)條件,提高實驗教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評估的機會,加大對實驗室建設(shè)的經(jīng)費投入,加大實驗室軟、硬件建設(shè)力度。同時加強實驗室制度建設(shè),制訂修改實驗教學(xué)文件,修訂完善實驗教學(xué)大綱,加強對實驗教學(xué)的管理和指導(dǎo)。
2.改進實驗教學(xué)方法,豐富實驗教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),積極改進實驗教學(xué)方法,科學(xué)安排課程實驗,合理設(shè)計實驗內(nèi)容,給學(xué)生充分的自由空間,引導(dǎo)學(xué)生獨立思考應(yīng)該怎樣做,使實驗成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實際的結(jié)合點,為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來豐富和優(yōu)化實驗教學(xué)手段,如借助實驗輔助教學(xué)平臺,利用仿真技術(shù),加強新技術(shù)在實驗中的應(yīng)用,使學(xué)生增加對實驗的興趣。
3.加強師資隊伍建設(shè),確保實驗教學(xué)質(zhì)量。高水平的實驗師資隊伍,是確保實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實驗師資隊伍建設(shè)的制度,對實驗師資隊伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃,從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜,保證實驗師資隊伍的穩(wěn)定和發(fā)展。
4.保障實習(xí)基地建設(shè),增加就業(yè)競爭能力。開展校內(nèi)外實習(xí)是提高學(xué)生實踐技能的重要手段。
實習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識、提高實踐技能的重要場所,對集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè),給能夠提供實習(xí)場所并愿意支持學(xué)校完成實習(xí)任務(wù)的單位掛實習(xí)基地牌匾。另外,可以把企業(yè)請進來,聯(lián)合構(gòu)建集成電路專業(yè)校內(nèi)實踐基地,把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來,實現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無縫聯(lián)接。
5.重視畢業(yè)設(shè)計,全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計是集成電路專業(yè)教學(xué)中最重要的一個綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計工作一般都被安排在最后一個學(xué)期,此時學(xué)生面臨找工作和準備考研復(fù)試的問題,畢業(yè)設(shè)計的時間和質(zhì)量有時很難保證。為了進一步加強實踐環(huán)節(jié)的教學(xué),應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級上半學(xué)期就開始畢業(yè)設(shè)計,因為那時學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí),而專業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師,在此時進行畢業(yè)設(shè)計,一方面可以和專業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來,另一方面便于指導(dǎo)教師加強對學(xué)生的教育和督促。
選題是畢業(yè)設(shè)計中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),通過選題來確定畢業(yè)設(shè)計的方向和主要內(nèi)容,是做好畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ),決定著畢業(yè)設(shè)計的效果。因此教師對畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計題目開始。集成電路專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向,在選題過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力。在畢業(yè)設(shè)計的過程中,可以讓學(xué)生們適當?shù)貐⑴c教師的科研活動,以激發(fā)其專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情,在科研實踐中發(fā)揮和鞏固專業(yè)知識,提高實踐能力。
6.全面考核評價,科學(xué)檢驗技能培養(yǎng)的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核,實踐教學(xué)的考核標準不易把握,操作困難,因此各高校普遍缺乏對實踐教學(xué)的考核,影響了實踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學(xué)生的實踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年,每個培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進行科學(xué)的考核,既要加強實驗教學(xué)的考核,也要加強畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)的考核。
對實驗教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學(xué)進行過程中進行的質(zhì)量監(jiān)控,教師要對學(xué)生在實驗過程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進行評價;事后考核是指實驗結(jié)束后要對學(xué)生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構(gòu)成實驗課考核成績,并于期末計入課程總成績。這樣做使得學(xué)生對實驗課的重視程度大大提高,能夠有效地提高實驗課效果。此外,還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。
7.借助學(xué)科競賽,培養(yǎng)團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學(xué)科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設(shè)計的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,以競賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,引導(dǎo)學(xué)生通過完成競賽任務(wù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,并增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動性,培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。
在參加競賽的整個過程中,學(xué)生不僅需要對學(xué)習(xí)過的若干門專業(yè)課程進行回顧,靈活運用,還要查閱資料、搜集信息,自主提出設(shè)計思想和解決問題的辦法,既檢驗了學(xué)生的專業(yè)知識,又促使學(xué)生主動地學(xué)習(xí),最終使學(xué)生的動手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學(xué)生在參賽過程中運用所學(xué)知識的能力,認真總結(jié)參賽經(jīng)驗,分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問題和不足,能夠相應(yīng)地改進教學(xué)方法與內(nèi)容,有利于提高技能教學(xué)的有效性。
此外,還應(yīng)鼓勵學(xué)生積極申報校內(nèi)的創(chuàng)新實驗室項目和實驗室開放基金項目,通過這些項目的研究可以極大地提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。
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【關(guān)鍵詞】電流模 電路 應(yīng)用
1 電流模技術(shù)的概念
電流模電路也叫做電流型電路,它將電流當作主要參量來對模擬信號進行處理。從嚴格意義上來看,輸入信號與輸出信號都屬于電流。整個電路只含有晶體管結(jié)電壓,并沒有別的電壓參量,所以它被稱作電流模電路。電流模電路具有以下幾種特點:頻帶比較寬,速度比較快,動態(tài)范圍相對較大,容易實現(xiàn)對電流的春出以及運輸。利用這個方法對模擬信號進行處理,或者進行集成電路的設(shè)計,是近幾年比較常見的方法。在進行高速寬帶線性模擬集成電路以及非線性模擬集成電路的制作時,其最重要的基礎(chǔ)就是電流模方法以及相關(guān)原理。所以,可以說電流模電路的廣泛使用是一個重要的里程碑。
在傳統(tǒng)的對模擬集成電路的探究中,學(xué)界常常將電壓當作輸入?yún)⒘恳约拜敵鰠⒘浚虼嗽趯δM信號進行處理的時候,常常將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。電路以及系統(tǒng)都是利用電壓來進行標記的。
相較于電壓模電路,電流模處理電路的方法在阻抗方面存在著明顯的不同。比如,在現(xiàn)實應(yīng)用中的各種類型的電路里,內(nèi)阻比較小的信號源通常會被當作電壓源;內(nèi)阻相對比較大的信號源常常被看作電流源。理想環(huán)境下,電壓放大電路應(yīng)該有著趨向于無限大的輸入抗阻,而且它的輸出抗阻應(yīng)該是0;同樣在理想環(huán)境下,電流放大電路的輸入抗阻應(yīng)該是0,而輸出抗阻則趨向于無限大。在非常低的阻抗節(jié)點之上,各個電量間的電流量存在相加減的關(guān)系。
事實上,對于電流模電路,人們還是比較熟悉的,在實際應(yīng)用中有非常多的電流模電路,比如,集成運放中進行分析的電流鏡電路,甲乙類輸出電路等等。
2 電流模電路的特點
2.1 非線性失真小
電流模電路主要的傳輸對象為電流。通常情況下,晶體管器件本身的指數(shù)伏安特性并不會對電流傳輸?shù)木€性度產(chǎn)生影響。因此,相較于電壓模電路,電流模電路的非線性失真出現(xiàn)的概率要小很多,它能夠?qū)δM信號進行更為精細的處理。
2.2 方便電流的存儲以及轉(zhuǎn)移
動態(tài)電流模電路對電流的儲存功能以及轉(zhuǎn)移功能具有其他電路不具備的優(yōu)勢。需要強調(diào)的是,電流模電路的這個特性并未在模擬集成電路以及相關(guān)應(yīng)用中得到發(fā)揮。其限制性因素為支撐電路的不足。支撐電路影響了該系統(tǒng)的高速寬帶,限制了其精度。
3 電流模單元電路的應(yīng)用
所有的模擬功能的線性電流模集成電路以及非線性電流模集成電路的基本組成都是電流模單元。其常見的應(yīng)用情況如下。
3.1 跨導(dǎo)線性電路(Trans Liner Circuits)
如圖1所示,TL回路構(gòu)成能夠改變并增加電流放大單元電路。圖1顯示的T1與T4均為順時針方向的發(fā)射結(jié)。而T2和T3則均為逆時針方向。所以,T1-T4的發(fā)射結(jié)共同后成了TL回路。其信號則由T3與T4的集電極以及基極進行輸入,通過放大之后再由T1和T2進行輸出。
該圖是由基本電流放大單元級聯(lián)構(gòu)成的電流放大電路,它主要包括四級。其中第一級的T1,T2,T3,T4都是TL回路的主要組成部分,T3和T4是輸入管,他們的偏置電流是(IO-IE),T1和T2則是差動管,它的偏執(zhí)電流則是IE。所以這個單機電流的增益如下:
通常情況下,T1,T2,T3,T4的典型值是100,各個組的增益取值應(yīng)該為β/10、
這個電路具備以下特點:通過對電流源本身的偏壓進行改變能夠?qū)o態(tài)電流產(chǎn)生影響。所以利用這個方法能夠提高增益調(diào)節(jié)的方便性,幫助增益控制提高自動化水平,盡可能大的降低功耗。
3.2 電流鏡(Current Mirrors)
電流鏡,也常常被稱作CM電路。這種電路既能被當作電路的直流偏置以及有源負載,還能將電流量依據(jù)一定的比例進行傳輸。它在很多的電流模電路中都有比較廣泛的運用。
常見的電流鏡主要包括的結(jié)構(gòu)有:基本鏡像電流源,精密鏡像電流源,高輸出阻抗串接鏡像電流源,閉環(huán)負反饋鏡像電流源(威爾遜電流源),比例電流源,微電流源以及跨導(dǎo)線性甲乙類電流放大單元等。
3.3 電流傳輸器(Current Conveyors)
電流傳輸器也被叫做CC電路,它是一種三端器件。其本身是一種常見的電流模電路,組成部分為:電流鏡和電流鏡,電流鏡和TL回路或電流鏡和運放。電流運輸器是構(gòu)建寬帶,運轉(zhuǎn)速度高,精度比較高的模擬功能電路的基本電路之一。喜愛你在常見的電流傳輸器主要包括第一代電流傳輸器以及第二代電流傳輸器。
3.4 開關(guān)電流電路(Switched Current Circuits)
開關(guān)電流電路主要運用MOS器件柵極電容本身的存儲能力來存儲電流,轉(zhuǎn)移電流。電管電流電路的別名又叫做動態(tài)電流鏡,它主要被用于開關(guān)電流濾波器,開關(guān)電流以及電流轉(zhuǎn)換器等方面。
4 小結(jié)
電流模電路的應(yīng)用最早開始于上世紀八十年代末,近幾年發(fā)展勢頭正旺,已經(jīng)變?yōu)橐活愔匾碾娐妨恕F鋺?yīng)用形式正在逐漸豐富。而在學(xué)術(shù)界,對電流模電路及其應(yīng)用的研究正在變得越來越為人們所重視。本文對各種電流模電路和電流模電路的相關(guān)原理進行了分析,闡述了新的電子電路分析方法。這個方法主要運用跨導(dǎo)線性電路,電流鏡,電流傳輸器等等對常用的電子電路進行了分析。本文主要包括三大部分,它們是:電流模技術(shù)的概念,電流模電路的特點,電流模單元電路的應(yīng)用。其中電流模單元電路的應(yīng)用主要包括以下幾大部分:跨導(dǎo)線性電路;電流鏡;電流傳輸器;開關(guān)電流電路等。目前國內(nèi)對電流模電路的應(yīng)用還存在著不充分的問題,這需要學(xué)界對其相關(guān)領(lǐng)域不斷深入研究,提供良好的技術(shù)支撐。
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