极限40小时，模拟电子系统精英对决2024

早在2010年，电赛专家组的胡仁杰等几位老师感慨： 学生们重数字、轻模拟，重软件、轻硬件的现象越来越明显。 他们把模电称作“魔电”， 因为模拟电路特别难学，不像数字电路易上手。企业很难招到精通模拟电路设计的硬件工程师。但世界是模拟的，数字电路的内核也是模拟电路，模电是绕不开的。

此外，当时已有的各类竞赛，学生或多或少都可以通过网络、电话等方式向外求援。能否举行一个能激发学生对模拟电路的兴趣、“考量学生真实能力”的封闭竞赛呢？

在德州仪器 (TI) 的支持下，专家们的想法成为现实。 模拟电子系统设计专题邀请赛在当年举行，仅邀请双一流大学、电子信息/电气工程专业领域具有较大影响或较强专业特色的大学的精英队伍参加。 采用全封闭、限定元器件、模块、工具的方式，学生参赛时关闭通讯工具、关闭网络，在完全没有外援的情况下，通过自己的力量去完成设计。

之后，每逢双数年，这项比赛就会举办。由于全国参赛名额只有百支左右，只能优中选优，比赛也因此成为电子相关专业学生心中的白月光。 2024年，组委会做出改变，将初赛与电赛的省赛合并，让省赛中的佼佼者也能参与，同时更名为 “ TI 杯模拟电子系统设计专题赛” 。 即使扩大了规模，今年18,000支省赛参赛队伍，最终走到决赛现场的也只有158支，堪称精英赛。

27日早7:00 - 28日晚23:00，两天一夜，他们将在杭州电子科技大学（以下简称“杭电”）决出最强者。

虽然陈晨对自己和队友的能力很有信心，但全封闭的赛制让他有些忐忑， “是我近2年竞赛生涯从未遇到过的”，但同时又有些期待，“这个比赛杜绝了外援，滤掉了水分，大家比比真本事吧。”

“比其他比赛更公平一些，” 杭电的胡宇轩同学也有同感，“大家使用的器件都一样，不会有人花几千元买个厉害的器件，就能碾压用便宜器件的队伍。而且 全封闭，大家相互监督，不会有违规的事情发生。 ”

27日早6:00，陈晨和队友早早在酒店楼下集合，组委会的大巴把学生们送到了杭电第四教学楼。半封闭的三楼，是检录、选题的所在。7:00整，大赛组委会秘书长兼专家组组长胡仁杰老师让选手们发短信给家人，告知在未来的40小时里，他们的手机会上交，处于失联状态。如有特殊情况，可以联系组委会的固定电话。

接下来，胡老师宣读赛场纪律时，选手们上交手机。此时从三楼到五楼，所有有线、无线的网络信号全部被屏蔽，笔记本电脑只能在本地使用。当志愿者们清点手机，确认158支队伍474个手机无一遗漏时，竞赛题目才开始发放，以确保题目的保密性。

模拟电子系统专题赛组委会秘书长兼专家组组长

胡仁杰教授

之后志愿者同时发卷，参赛队员只能利用比赛现场提供的器件及模块完成赛题设计。这种严格的形式，让陈晨、张亚楠、李祉昂感觉又回到了高考。

题目四选一，但由于每道题限额48支队伍，无形中对参赛学生要求更高了。如果不能快速分析题目并做出决定，就有可能选不到最擅长的方向。模拟专题赛的严酷性从这个环节就开始体现了。

陈晨队伍综合考虑之下，去抢了 C 题。事后他们才发现自己是幸运的，因为 C 题是最早被抢光的。

选好题的队伍来到全封闭的四楼，正式进入了竞赛区。选同一道题的队伍都在同一间教室里，大家彼此可以看到各自的状态。每位参赛队员胸前都有一个标签，对应工位上的标签，工位不允许更换，以防关系要好的同学之间沟通。

与国赛的四天三夜相比，两天一夜的模拟专题赛似乎没有喘息的时间。杭电的张鑫阳同学对此的感觉是， “国赛相当于长跑，而模拟专题赛则更像是400米冲刺跑，基本上要一气呵成，过程中不能有任何松懈。”

时间紧迫带来的压力下，陈晨队伍迅速确定了方案，也立刻感受到了对这种特殊的全封闭赛制的不适。

作为伴随着互联网、手机长大的一代，他们已经习惯了使用网络查找各种资料，现在这个渠道一下子封闭了，遇到问题只能靠自己和队友。虽然有思想准备，但依然感觉很别扭。

面对全英文的数据手册，好在张亚楠平时已经掌握了常用的指标、示例电路的词汇。遇到个别不认识的单词，就结合自己的硬件知识，挑关键词去猜测。

因为平时没有受过全封闭的训练，所以 “遇到问题时，会下意识地想要去向外求助，但马上意识到必须自己思考。” “比赛过程中，想去迅速掌握一个之前陌生的知识肯定是不现实的，所以就只能尽量用简单的方法实现自己想要的功能。”

苏州大学参赛队伍

（左起：陈晨、张亚楠、李祉昂）

杭电胡宇轩团队也遭遇到了同样的问题。负责硬件的赵晨皓最先感受到压力，很多器件是他之前没有接触过的，需要阅读相关的器件手册。只不过，他觉得 “无法求助，完全是调动自己的能力，非常刺激”。

“只能自己分析，我很享受这种自己分析、解决，然后求证的感觉。对，就是这种求证的感觉，” 胡宇轩说。

如果说模拟专题赛是学生们最煎熬的，那么“这就是指导老师们最轻松的比赛，”桂林电子科技大学的刘涛老师说。因为全封闭，根本见不到学生，他的任务只是把学生送过来，再接回去，最后颁奖的时候聚一下。

他很清楚学生的不易，虽然允许带资料，但是根本不知道该带什么资料。假设遇到一个没学过或没用过的理论知识，之前只要上网查，也许很快就能解决。对于学得不扎实的知识点，只要有资料，也能很快回忆起来。以往的定性思维中，学习等同于上网查或问人；但现在把你关起来，你只能自己分析、推理、演绎。

杭电的盛庆华老师也说这是大学生电子类竞赛中，难度系数最大的比赛。 其他的比赛因为可以有老师的场外指导，就能解决比赛时碰到的难点。“就像樊振东落后时，王皓略加指点，改变一下节奏，就会不一样，而这个比赛学生只能全部靠自己来解决比赛时候遇到的各种难点。” 他还记得2012年带队参赛时，自己就是在东南大学的九龙湖校园里一圈又一圈地转。

实际上，承受巨大的压力并不是只有参赛学生们。

一开赛，专家组陈南老师就不停地看手机，他是 B 题的出题老师。下午，当现场巡视的胡仁杰老师打来电话，说目前 B 题还没人做出来时，他更紧张了。直到晚上，有一支队做出来后，他悬着的心才放下，至少证明题目和器件没有问题。

“所有出题老师竞赛时都很紧张，尤其是比赛第一天， ”陈南老师说，“学生在现场用器件搭电路，能不能成功，我们心里也没底”。就像高考，题目过难或过简单，都考察不出学生的水准。最理想的状态是，1/3在75分以上、1/3在30、40分以下，1/3中间状态。胡仁杰老师在现场不停地巡视，一方面是有限度答疑，另一方面也是看同学作品的完成程度。

事实上，题目往往需要多轮命题会才能确定。竞赛年的2月份，专家组会开会确定出题的大致方向并分配任务，同时请TI介绍产业界的新技术新方向。随后，会进行3次线下命题会，短则4天，长则7天。先讨论命题方向，定下题目的雏形；然后把所有题目汇总，合并同类项，修正补充。到最后一次会议时，题目会完全成型，测试评审表也会同步确定。

出题专家圈有个不成文的规矩，为了保证题目实现过程的保密性，如果有老师把哪道题目做出来了，大家一定不会选。 所以尽管陈南老师每次出题都会进行充分的仿真和演练，但绝对不会把题目真的做出来，这样就存在题目在实际中做不出来的可能。

西电通信工程学院陈南老师在测评现场（右二）

因此每次命题会上，专家组老师们都会“互相挑毛病、互相吵”，吵得面红耳赤，有时宾馆的服务员甚至会以为他们打起来了。 陈南老师认为这太正常了，只有这样题目才能尽量完善，如果有专家觉得有问题，那就一定有问题。题目确定后，命题的文字还要经过4-5轮的修改。

“我都快被掏空了，出题目真是很耗费脑筋，基本上从头一年就开始构思下一年的题，不放过周围任何一种感受。 需要不断学习，不断提高对周围的世界中电子线路的敏感度。 ” 这次B题的灵感就源于新一代智能电视。

杭电胡宇轩团队选择 D 题后感觉，虽然题型是之前没见过的，但仔细读过题目要求后发现，题目考察的都是最基础的内容，只是包装得很新颖。

这是因为尽管每届题目都会随着产业、技术实现手段的发展与时俱进，但考察的方向基本保持不变。 胡仁杰老师介绍， 主要包括 测量仪器类、测量控制类，电力电子类，或者纯粹模拟电路类。题目着重考量模拟信号的采集、处理、分析 等基础方面。

陈晨队伍的方案硬件电路比较简单，只需要2个芯片和1个继电器。填写了器件需求表后，工作人员很快就将器件送到了他们的工位上。

志愿者派送器件

杭电的邵新霞老师负责器件的发放，27日早6点，她就到了。“睡不着，早点来学校，看看器件是不是需要完善、摆放要更合理，这样才踏实。”配器件的过程就像配药，不是对着单子就有器件，她生怕在器件发放这个环节耽误选手的进度。

邵老师要求志愿者，所有的单子必须在5分钟内送达。第一天上午是最忙的，单子一叠一叠地来，几分钟就是一叠。器件室里有近30位志愿者，他们都有电子类参赛经验，对器件有充分的了解，能够快速找到并处理参赛队的器件需求。丁俊豪就是其中之一，除了第一天晚上回宿舍休息了三个小时外，他一直在器件室。28日早上5点就开始打单子，一早上就用了400张，最终“应该有1,000多张吧”。

陈晨队伍的硬件部分第一天基本完成，由于第二天晚上23:00比赛就要结束，他们选择在工作室通宵。有1/3的同学选择了回酒店休息，而这似乎也是全封闭式竞赛中唯一“不封闭”的环节。

组委会的安排是，27日晚上选择休息的选手，23:30统一离开竞赛场地，第二天早上6:30统一返回。在离开及返回竞赛场地的安检时，所有的口袋都要翻出来看，除酒店房卡、参赛证和身份证外，不得携带任何其他物品。同时还会使用金属探测仪，防止U盘等存储介质带出去，从而保证题目传不出去。

虽然没法限制学生在酒店里求助，但“赛题包含各种各样的参数，不带出完整题目是没用的，”杭电负责整体协调的郑雪峰老师说，即便出去获得了某些方面的指点，代价是浪费7个小时。这让原本就很紧凑的时间，更捉襟见肘了。而陈晨觉得，至少他们组的题目，80%-90% 是软件，如果只查资料而无法把代码带进竞赛场地的话，用处不大。

28日上午8点多，陈晨队伍的设计大部分完成，于是他们索性睡到了11点，“三个人往桌子上一趴，看着像是那种做不出来，要放弃的感觉”陈晨开玩笑说。

一切都在朝着顺利的方向发展，他们对照着题目题目要求一步步自行测试，突然发现赛题后的题目说明中有个 MCU 控制紫外线灯的开关的要求被他们漏看了。 设计中激光笔需要用继电器控制通断，而继电器需要有一定的驱动电流才能控制开关通断。 但是发现 M0 芯片的普通推挽输出模式无法直接输出大电流。这时距离比赛结束还有一、两个小时，陈晨真的急了，一度想要放弃这个功能，采用开关控制通断。

“当时有那种无助感”，以前通过网络查几分钟就能得到答案的东西，他需要在20多页的英文器件手册中，一点一点查 GPIO 模式，最终在比赛结束前找到了功率驱动模式。

杭电参赛队伍在模拟专题赛现场

（左起：张鑫阳、胡宇轩、赵晨皓）

胡宇轩团队中负责软件的张鑫阳，本是抱着“挑战自己”的想法来参赛的，而他也“得偿所愿”了。他发现，这次赛题在功能设计方面非常有挑战性，光靠自己在短时间内想不出好办法，最后在和队友商量后，从软件、硬件两方面找到了突破口。

而让胡宇轩印象最深刻的是，有个指标短路的要求，他们三人讨论了一夜，才选了一个稳定方案，“因为时间很短，没有很大的试错空间，这也锻炼了我们在紧急情况下，马上排除问题，想到解决方案的能力。”

“不可能不碰到困难，”陈南老师说，模拟电子电路的乐趣也正在于此。 尤其是功放电路，更多是“在片子的废墟中来寻找乐趣”，一次次挫败，一次次克服。因为不知道下一次加电会不会烧，有时学生上电时手都是颤的。而竞赛的目的也是希望学生能够在竞赛中在克服挫败感，找到模拟电路的快乐。

23:00比赛准时停止，23:30看着参赛学生全部离开后，胡老师才踏实地离开赛场。作为竞赛第一责任人，他这两天都在赛场。他发常见这一届的学生有那么一点不一样。

“盒饭浪费少了，”他记得之前的比赛，有一半学生紧张起来，会顾不上吃饭，而这一届只有约20%这样。回酒店休息的人数、现场休息的人数，也比以往要多一些。“ 只有关爱自己，才能把事情做好 ，这也是好事吧。”

“这一届的学生也更有个性”，每年虽然都有做不出来的队伍，但一般表现为磨洋工。今年第一次有一支队伍提出退赛，不愿维持表面上的虚假。同时他还发现学生对题目的阅读能力有所退步，也许是社会整体重视频、轻阅读的结果吧。

“这是时代的变化，学生群体的变化，很难用好还是不好来评价” ，胡老师认为，老师们最重要的是在保持初心、明确教学目标的前提下，根据这些变化进行调整。

8月底的杭州，天气仍然闷热得让人喘不过气来。尽管竞赛结束了，但邵新霞老师和志愿者的工作仍然没有结束，他们需要在评测结束后，将竞赛场地仪器清走，快速复原成原来的机房。

无疑，模拟专题赛这种全封闭赛制，筹备起来比一般的竞赛要复杂很多。 尤其是与2022年相比，今年的人员规模扩大了40%多，难度又增加了。

仅以场地为例，能在同一楼层找到四个大教室，每个教室能容纳50支队伍，就不容易。而在设备准备方面，据郑雪峰老师介绍， 因为无法预知参赛队怎么选题，每个题目都要准备50套设备，共计200套。同时要为设备工作异常做备份，还要再往上叠加。

在现场，监考的志愿者们三班倒，以保持每时每刻都有人，还要进行中场巡视。本来有事在微信群里通知，但由于信号屏蔽，老师们和志愿者的手机也都无法使用，所有的通讯只能通过对讲机来完成，无形中增加了很大的沟通量。

杭电电子信息学院党委书记陈龙老师

杭电电子信息学院党委书记陈龙老师手里，有一份长长的 excel 筹备表。里面涉及的部门除电子信息学院外，还包括后勤、用餐、用车、保卫处、宣传部、网络中心、校医院、前沿技术中心等。每一个部门都有一张单独的表格。

电子信息学院是主力军，涉及到的事项共有99条，每一条都有明确的时间点、分工……而在一个多月前刚刚开始筹备竞赛时，这个表格只有36项。

郑雪峰感觉整个比赛千头万绪，“随时随地都有问题冒出来”。这个比赛的应急反应时间只有30分钟，一旦出事，必须在30分钟内解决，否则就会影响下个环节。

杭电电子信息学院郑雪峰老师（左二）

2022年杭电曾承办上届比赛，由于疫情突发，悉心准备的天花板级的竞赛场地，在最后时刻没有用上，只能在宾馆举行。今年再一次在杭电进行，陈龙老师说，学校给的要求只有一个——“把事情办好”！

“这样一种竞赛模式，目前在国内独一无二，付出的代价也是巨大的。” 据胡仁杰老师介绍，每次比赛TI会提供巨额经费支持，同时还要有很多技术平台等资源。专家组仅集中在一起讨论命题等开会，每年的工作量就达到一个半月，而胡老师自己则要投入 3 个月。今年的承办方杭电，最终参与到专题赛支持工作的老师有近20位，学生志愿者近百人。

不同于其他比赛“我提要求，你自己想办法解决”，模拟专题赛提供资源。因此， 组委会不能制约参赛队伍的思路和方法，对于学生提出的合理设计方案，必须满足。也因此，组委会所提供的器件，至少是所需的三倍。这也给组委会造成了很大的经济负担和精神压力。竞赛现场还提供了现场制板服务，大概60-120分钟就可以完成。

29日上午，胡宇轩、张鑫阳、赵晨皓开心地从测评房间走出来，题目要求的所有指标他们全测到了。作为去年国一的获得者，他们的实力再次得到验证，当晚接到通知参加优秀作品集中展示。

30日上午，在杭电7号楼一层的几间教室里，每间大概有4、5支队伍展示，这样能给予参赛队员充分的空间交流，十多个人围在展示作品周边问问题是常态。中山大学的林清炫、林孟铠、宋昊龙早早就到了交流现场，这个交流环节是他们盼望已久的。

“这样的机会很少，毕竟在赛场上没人告诉你怎么做，趁着这些机会跟他们交流一下”。 林清炫说，“不管做的是不是同一道题，其实备赛过程中遇到的困难都差不多，要解决的问题也类似。交流一下，可能不同的人有不同的思路”。

中山大学参赛队伍

（右起：宋昊龙、林孟铠、林清炫）

享用完自助大餐后，30日下午13:30，同学们迎来了几天来最轻松的时刻——颁奖礼。 158支队伍中，一等奖13名，二等奖26名，三等奖57名。其实能够来到这里的，就已经是高手中的高手。

陈晨团队测评时，几乎没扣分，但最终成绩是全国二等奖。对此，他有些意难平，因为毕竟去年就已经拿到了国二，这次本来是冲着国一去的。不过，在现场交流时，陈晨也看到大家都非常优秀，“ C 题有四个一等奖，我们可能是第五、六名，也不是不能接受”。

西安电子科技大学的李博恒这次则两手空空，但他很释然，“第一次做电源，就成功做出来了一个能用的，已经很高兴了。”他是同学眼中的大佬，曾带着两个学弟，拿到了陕西省赛控制类第一名。原本他们队非常擅长控制题，这一次没有遇到合适的题目，只好选择了 D 题电源题。

同学们各有收获，胡宇轩说，“模拟专题赛比国赛难，但更有趣。因为是短时间内大量问题出现，相对压力要大很多。如果你很喜欢这个专业，就会觉得很有趣。”

这就是盛庆华老师眼中这个比赛的价值所在， “如果面对问题时，能在短时间内快速解决，能力就会得到很大升华。 工作中经常会遇到难以解决的问题，需要自己短期内突然爆发的力量，来打通某一个点。 但同学们平时很少有机会经历，或者平时练再多也没用。只有通过比赛，以一种极限的难度放在那里，解决之后才能成为王者。”

竞赛还会惠及更多的同学。“模拟专题赛的题目，一定要走进我们的课堂，走进我们的培养方案里。” 陈龙老师说， 所有这些题目是专家们花费了很多时间精心设计出来的。 杭电会让这些题目全部或部分出现在实验课上，将题目作用发挥到最大化，能够影响所有的学生，而不只是竞赛的一小部分学生。

而刘涛老师每次都会跟学生说， “无论你们做多大，走多远，基础的还是最重要的”， 他每年都会拿这些题目，给同学们做一些基础工程设计或专业工程设计的训练。这就是竞赛的意义，在现成的高校培养体系满足不了产业发展的需求时，可以推动对基础教学的改革。

当初做这件事时，胡仁杰老师就认为，“这条路一定是正确的，但由此而带来的压力和负担，我们能不能承受？“即使专家组们甘愿付出， TI 坚持资金支持，还是会有风险，会被人指责限制了学生的思路方法。 面对这个无形的压力，胡老师说，“今天我们专家组的这些人是久经考验的，对于出的题目以及提供的环境条件，大家有自信。”

“从成功率的角度上，我们的竞赛是要低一些，但是它的真实性是任何目前的任何竞赛都不可比拟的。” 胡老师说，” 在所有的竞赛中，不敢说最强，但应该是最纯净的”。

颁奖典礼上，当 TI 杯获得者西安电子科技大学李昕宇、魏仕荣、宋佳阳走上领奖台，学生中响起了一片由衷的赞叹声，“牛” “真的牛”！

西安电子科技大学参赛队

（左起：魏仕荣、李昕宇、宋佳阳）

获得最高奖“TI杯”