X年电子大赛初选测试题

安徽师范大学物理与电子信息学院2014年安徽省大学生电子设计大赛初选测试题在初赛非制作实物的任务中，重点考察：1.学生对系统的功能分析和模块划分能力。2.学生对相关资料搜集和整理能力。3.学生对工具软件的使用能力（包括编程软件，电子电路仿真，PCB制作能力）。报告中要求能具备对系统进行功能分解、功能模块设计（原理图和PCB）、原理说明、仿真分析等。系统功能不要求全部完成，但应尽可能地发挥，以便脱颖而出。要求：1.每队只选做其中一项。2.时间：2014年5月24日——5月31日。3.形式：电子裆发给陶文海老师（[e-mail]）;做好汇报（最好是PPT）和答辩的准备工作（时间另行通知）。1实用音频放大器一、任务设计并制作低频功率放大器。其原理示意图如下：、二、要求1．基本要求（1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5～700）mVpp，采用双电源供电，不大于±20V；等效负载电阻RL为8Ω下，放大器应满足：（功率放大部分单独供电）①.最大不失真输出功率POR≥15W；（失真度小于5%）②.带宽BW≥（40～20000）Hz；（功放部分）③.在POR下的效率≥50%；④在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声VPP≤400mV。⑤.前置放大器具有低音、中音、高音调节功能。⑥.具有音量调节功能。（前置放大器只能用常规运放或三极管不得采用专用前置集成电路、功放部分只采用分立元件不得采用专用集成功放）2．发挥部分①.制作数字音量控制电路（不可使用专用音响音量控制集成电路，可用通用数字电路及单片机控制电路实现），用两只轻触开关分别实现音量的加减，控制等级不小于8级。②.制作四路音源选择电路，用轻触开关（单只或四只）实现音源转换。③.功能显示：音源选择显示，音量等级显示。④.自制放大器所需的电源（电源变压器可购成品）。⑤.其它。2程控滤波器一、任务设计并制作程控滤波器，其组成如图1所示。放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。放大器滤波器信号输入参数设置参数设置信号输出RL测试端子图1程控滤波器组成框图二、要求1.基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1k。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1k。（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。（5）有设置参数显示功能。2.发挥部分（1）放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步进可调，电压增益误差不大于5%。（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差不大于5%。（3）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。（4）其他。三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。四、评分标准项目满分设计报告系统方案15理论分析与计算15电路与程序设计5测试方案与测试结果10设计报告结构及规范性5总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项14完成第（2）项16完成第（3）项15其他5总分503触摸控制式线性直流稳压电源一、任务设计一个直流稳压电源，用触摸的方式调节输出电压值。二、要求：采用220V市电供电1、基本要求（1）输出电压1.25V~6V；（2）用手触摸实现电压增减调节，电压步进0.2V；（3）纹波10mV，输出电流不小于1A；（4）显示输出电压；（5）具有过载保护功能，负载恢复后可自动恢复；2、发挥部分（1）扩展输出电压为0~15V；（2）电压步进0.05V；（3）扩展最大输出电流至3A；（4）显示输出电流，过载电流可分6档设定；（5）其它；4三相正弦波变频电源一、任务设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载(Y接法)。变频电源框图如下图所示。整流逆变控制器三相负载220VAC隔离变压器二、要求1、基本要求（1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；（3）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%；（4）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。2、发挥部分（1）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；（2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；（3）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%；（4）其他。三、评分标准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析50实际完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项24完成第（3）项11其它5四、说明1、在调试过程中，要注意安全；2、不能使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片；3、必要时，可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压，可用三相电阻箱模拟负载；4、测量失真度时，应注意输入信号的衰减以及与失真度仪的隔离等问题；5、输出功率可通过电流、电压的测量值计算。5直流电子负载一、任务电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。二、要求1．基本要求（1）负载工作模式：恒压(CV)、恒流(CC)两种模式可选择。（2）电压设置及读出范围：1.00V～20.0V。（3）电流设置及读出范围：100mA～3.00A。（4）显示分辨力及误差：至少具有三位数，相对误差小于5%。2．发挥部分（1）增加恒阻（CR）模式。（2）扩大负载参数的设置及读出范围。（3）具备自动过载保护设计。（4）其它。三、说明（1）负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可。（2）负载参数可数字化显示，两种负载参数(CV、CC)同时显示。（3）实现原理可参考下图。电压显示电流显示电压设置电压比较功率控制电流设置电流比较电压检测电流检测负载输出负载输入四、评分标准设计报告项目主要内容满分总体方案论证总体方案描述和方案选择5理论分析与计算恒压恒流原理比较和检测电路设计功率控制方法10电路与程序设计总体电路图工作流程图6测试方案与测试结果调试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析5设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性4小计30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项10完成第（3）项10其他10小计50总分1306脉冲信号参数测试仪一、任务设计制作一个脉冲信号测试仪，可以测量脉冲信号的幅值、频率、周期、占空比、上升和下降时间等参数。脉冲信号比较器峰值检测微处理器显示电路键盘电路D/AA/D二、要求1.基本功能（1）脉冲信号幅值范围为：0.2VP～5VP，测量精度≤±2%；（2）脉冲信号频率范围为：1Hz～100KHz；频率测量精度≤±0.1%，周期测量精度≤±0.1%（3）占空比测量范围为：10％～90％，测量误差≤10％；（4）比较电平设置范围：0.2V～5V，步进小于0.2V；（5）上升时间和下降时间测量范围为1us～1ms，测量误差≤1us；2.发挥部分（1）脉冲信号频率范围为：1Hz～500KHz；频率测量精度≤±0.01%，周期测量精度≤±0.01%；（2）占空比测量范围为：5％～95％，测量误差≤5％；（3）上升时间和下降时间测量范围为20ns～1ms，测量误差≤20ns；（4）其它。三、说明（1）脉冲信号为单极性信号，在测试过程中可以用三角波为被测脉冲信号；7波形发生器一、任务设计能产生三角波、方波、正弦波等波形函数信号发生器，波形的频率可用程序控制改变。采用STC89C52单片机主控制器，加上外围器件和键盘，通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用LED显示频率大小。在单片机的输出端口接DAC0832进行DA转换，再通进行滤波放大电路输出波形。二、要求1．基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。（3）具有波形存储功能。（4）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。（6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。2．发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至100Hz～200kHz。（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：100Ω～∞）。（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。（5）可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生1个半周期三角波输出）。（6）其它（如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展200kHz、扫频输出等功能）。三、评分标准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。50实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项5完成第（5）项5完成第（6）项10数字通道模拟通道输入调理模拟信号ADC存储、处理与控制系统混合信号波形显示触发电路信号采集数字信号48数字信号发生器图1简易混合信号示波器框图48简易混合信号示波器一、任务设计并制作一台简易混合信号示波器（MSO），其组成框图如图1所示：二、要求1．基本要求（1）被测信号要求：类型：正弦波；频率：100Hz≤f≤500KHz；幅度（峰峰值）：0.1V≤Vp-p≤10V。（2）仪器能对被测信号进行采集、存储与显示，显示波形无明显失真，显示信号幅度无明显变化。（3）垂直灵敏度分为0.05V/div、0.5V/div、1V/div和2V/div共四档（手动调整）；触发方式为自动；电压误差≤5%。（4）水平显示分辨率≥20点/div，设置1ms/div、0.1ms/div、10μs/div、1μs/div共四档扫描速度（手动调整）。（5）输字信号发生器循环输出4路数字信号，其波特率为10Mb/s，码长为16位，码型有加计数、减计数两种固定码型。（6）在示波器同一液晶屏上显示输出信号的码型示意波形。2．发挥部分（1）增加垂直灵敏度档位，使被测信号幅度达到：0.05V≤Vp-p≤20V。（2）增加扫描速度挡位，使被测信号频率达到：10Hz≤f≤5MHz。（3）信号发生器的码率可变(10Mb/s，20Mb/s，30Mb/s)，通过键盘能任意设置码型，并输出相应波特率和码型的